裂解炉高效运行优化

摘  要：裂解炉是蒸汽热裂解法制乙烯装置的主要能耗物耗设备，其运行状况的好坏直接影响着整个装置的经济技术指标。其中延长裂解炉运行周期、提高裂解炉热效率、提高高副产品收率是降低裂解炉能耗，是提高乙烯装置技术经济指标的一个重要途径。本文阐述了大庆石化E3装置裂解炉在保障裂解炉高效运行方面的一些优化措施

关键词：裂解炉;优化

1裂解炉概况

大庆石化公司120万吨/年乙烯改扩建工程60万吨/年乙烯生产装置（E3）由中国寰球工程公司总体承包设计，共有7台裂解炉，分别采用S&W公司专利USC-8M型循环乙丙烷气相进料裂解炉、USC-192U型轻质/重质液相进料裂解炉及寰球工程公司专利的HQF-Ⅱ型轻质液相炉。主要投用原料为装置自产循环C2C3、油田轻烃、炼厂石脑油（NAP）、加氢尾油（HTO）、柴油（VGO）等原料。

2影响裂解炉运行的因素

经常长时间运行时间证明，裂解原料质量的好坏是影响乙烯收率的关键因素，也是造成裂解炉管结焦的主要因素，影响着装置的运行周期。一般运行工况下，影响裂解炉正常运行的因素包括裂解炉TMT温度高（超过1080℃）、废热锅炉工艺侧出口温度高（超过650℃）、辐射段裂解原料入口压差或废热锅炉入口裂解气压差超过0.07MPa及其他异常情况等。目前制约裂解炉运行周期的主要因素是裂解炉管壁温度（针对NAP而言）及废热锅炉出口温度（针对HTO、VGO而言）。影响裂解炉高效运行的因素包括炉管出口温度（COT）、氧含量、排污水pH值、排污量、火嘴燃烧状况、泄漏点、一次表完好情况、各组炉管进料量偏差、排烟温度等。

3优化措施

3.1合理调整炉膛热量分布，延长运行周期

对运行裂解炉实行精细化调整，通过裂解炉在线热场监控及人工测温，实施检测炉管TMT分布状态，找出局部高温及低温区域，对该区域对应的原料流量、稀释蒸汽流量、对应火嘴燃烧状态、风门开度情况进行排查，找出影响因素进行相应调整，保证裂解炉整体热场分布均匀，消除高温区域，保证裂解炉整体结焦速率一致，防止出现因局部温度过高，造成单根炉管结焦速率过快，最终导致炉管TMT超温或堵塞造成裂解炉被迫下线的情况。

3.2稳定裂解炉负荷，降低结焦速率

E3装置气相炉投料负荷在13t/h，轻质液相炉投料负荷在60t/h，加氢尾油进料裂解炉投料负荷在55t/h，通过稳定控制裂解炉负荷，减少负荷升降次数，避免在负荷升降过程中裂解温度变化造成炉管结焦速率变化或焦块脱落，影响炉管流通量造成炉管结焦加剧影响裂解炉运行周期。

3.3细化检维修标准，控制裂解炉热损失

通过对运行裂解炉的定期热成像监控，找出对流段遮蔽箱及辐射段炉壁高温点，利用每次裂解炉下线冷备机会进行全炉膛检查并对保温衬里及透热部位进行处理，降低裂解炉热损失，降低裂解炉燃料气消耗。

3.4严控氧含量及排烟温度，提高裂解炉热效率

通过对裂解炉空气预热器定期清洗，尽量发挥空气预热器作用，并对运行裂解炉的在线热线效率表进行实时监控，对热效率低于控制指标（轻质液相裂解炉热效率≥93%，加氢尾油进料裂解炉热效率≥91.6%）的裂解炉，及时排查原因，精细调整风门开度及炉膛负压状态，保证裂解炉热效率达标。

3.5定期进行急冷锅炉水利清焦，提高裂解炉产汽率

加氢尾油进料裂解炉裂解气露点高于急冷锅炉出口温度，导致裂解气中较重组分会产生结露并附着于急冷锅炉内部上，高温条件下发生脱氢、缩聚进而结焦生碳，降低急冷锅炉换热效率，导致裂解炉产汽率降低，裂解炉运行效率下降，由于线性急冷锅炉的特点，在裂解炉进行烧焦时，高温烧焦汽进入急冷锅炉后立刻被冷却降温，导致无法达到焦层烧焦反应的起始温度，所以通过常规裂解炉烧焦，无法去除急冷锅炉内管附着的焦层。E3装置裂解炉轻质炉产汽率可以达到1.1以上，而重质炉产汽率在运行末期仅为0.85左右，通过定期进行急冷锅炉水利清焦，将附着于内壁的胶层清理干净，裂解炉再上线时重质炉产汽率可以恢复至1.05以上，效果明显。

3.6仪表强制保养提升联锁表准确率，减少裂解炉仪表假指示联锁停车

E3装置裂解炉自开工以来发生多次因仪表假指示造成裂解直接或间接联锁停车的情况，通过每次裂解炉上线前对裂解炉进料、稀释蒸汽流量的强制保养以及对易产生堵塞的燃料气压力表等部位的定期保养，提高了裂解炉各联锁表及控制表的准确性，减少了裂解炉因仪表假指示联锁停车的次数，提升了裂解炉运行的稳定性。

3.7调整排污量

每日监控炉水水质化验分析数据，及在线连续排污电导率及pH监测，根据炉水水质变化情况，及时调整裂解炉连排手操器的开度，减少裂解炉的排污量。

3.8优化裂解炉投料模式

优化裂解炉运行模式，对于重质液相进料裂解炉，烧焦后重新投用时，力争先投用石脑油原料，10～15天后改投加氢尾油原料，转移结焦部位，实现裂解炉运行周期延长的目的。

3.9有效利用SPYRO模拟计算，选择合适的裂解深度

通过定期对各种不同原料的组成分析，掌握裂解炉各种原料状态，利用SPRYO软件模拟计算合适的裂解深度，通过裂解气在线组成分析验证模拟结果，得到最优的裂解深度，以达到对不同目的产品的最优收率，提高裂解炉运行效率。

4结 论

裂解炉是乙烯装置的关键设备，影响裂解炉高效运行的因素很多，其运行状况的好坏直接影响整套装置的经济效益。在裂解原料质量保持相对稳定的情况下，裂解炉的原料优化、工艺调优、运行和维护十分关键，是提高乙烯产量、乙烯收率的基础。实施科学管理、根治隐患，进一步强化电气、仪表维护水平，保持裂解炉在较高负荷下稳定长周期运行控制及联锁系统的完好运行，提高其运行可靠度是实现装置产能最大、总体效益最大的最佳途径。对实现装置长周期运行、提高产能至关重要。

参考文献

[1]  王松汉.乙烯装置技术与运行[M].中国石化出版社，2009.

[2]  石俊学.乙烯装置4年1修运行及检修效果分析[J].乙烯工业，2013，25（3）：65-68）

[3]  张衍品，李国荣，程剑锋.裂解炉的操作优化与维护[J].河南化工.2006，（4）：113-115.

[4]  劉丰合，魏月娥，燕山乙烯裂解炉优化运行措施及成效[J].乙烯工业.2013，25（3）：47-45.

作者简介：王勇，男，1968年11月17日，汉，黑龙江省大庆市，在大庆石化公司化工一厂乙烯车间从事分离工作。