乙烯裂解炉优化运行探讨

胡建洪,朱 涛,胡红旗

(中国石油吉林石化公司，吉林 吉林 132021)

乙烯裂解炉是乙烯生产装置的核心设备，主要作用是将炼厂石脑油、尾油、拔头油等各类原料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。乙烯裂解炉运行效果直接决定着乙烯装置的经济性。作者从多方面入手探讨如何实现乙烯裂解炉的长周期稳定运行[1]。

1 优化原料

中国石油吉林石化公司700 kt/a乙烯装置裂解原料有加氢裂化轻石脑油、直馏石脑油、加氢尾油、化工轻油、液化气、芳烃抽余、碳五等十余种。各种原料的性质不同，决定着裂解产物的分布不同，通过优化裂解原料，可以实现增加高效产品的比例，降低生产成本，实现乙烯裂解炉的差异化加工。

1.1 分储分裂

中国石油吉林石化公司通过系列流程改造，逐步实施乙烯原料的分储分裂，进一步优化该公司内部炼油和化工系统的物料资源，调整乙烯裂解炉的原料结构和生产工艺，努力增产高附加值化工基础原料，以求效益最大化。气体原料、轻质原料、重质原料分别选择3种不同类型的裂解炉、选择不同的工艺操作条件分别进行裂解，具体裂解炉类型和操作条件见表1。

表1 乙烯装置裂解炉辐射段炉管构型及运行参数

中国石油吉林石化公司大乙烯装置采用德国林德公司技术，原设计能力300 kt/a，1996年投产时采用6台GK-6型裂解炉，2001年增上1台裂解气体原料的Pyrocrack裂解炉，2006年装置扩建到700 kt/a时又新增3台专门裂解石脑油的LSCC1-1裂解炉，逐步实现了各种原料的分储分裂。

1.2 原料轻质化

(1) 新建拔头油卸车栈台，整合东北地区其它公司的优质拔头油资源。

(2) 将炼油厂丙烷送至乙烯装置当裂解原料,实现区域资源优化利用。

(3) 扩大液化气做原料的使用量，减少劣质原料轻柴油的使用量。

同时通过优化炼油加工方案，使得乙烯原料结构和整体品质得到进一步优化，实现了提高乙烯收率、降低能耗、提高装置竞争力的目标。

2 工艺参数优化

通过优化裂解炉工艺操作条件，不仅能使原料消耗大幅度降低，也能够使乙烯生产能耗明显下降。不同的裂解炉对应于不同的炉型具有不同的最佳工艺操作条件。对于一定性质的裂解原料与特定的炉型来说，在满足目标运转周期和产品收率的前提下，都有其适宜的裂解温度、进料量与汽烃比。

裂解原料组成与性质是影响裂解炉运行的重要因素。一般高含氢量、低芳烃含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解炉长周期运行的必要条件。对不饱和烃量较高的原料进行加氢处理，是提高油品质量的有效途径。当裂解原料一定时，工艺条件是影响裂解炉运行周期的主要因素。低烃分压、短停留时间和低裂解温度有利于延长裂解炉运行周期[2]。

3 运行与维护

通过强化质量效益意识，加强生产技术管理，细化运行和维护措施，可有效延长裂解炉的运行周期。

3.1 全面加强监控手段

定期测量风机振动，确保及时发现问题，避免裂解炉紧急停炉，从而防止炉管大面积堵塞的事件发生。同时，定期监测并记录辐射室炉管温度变化情况，定期对裂解炉对流段吹灰，提高对流段换热效率，降低排烟温度。对烟气温度、φ(氧)、φ(CO)等指标进行监测，并根据检测情况及时进行调整，防止燃料过氧燃烧或者燃烧不充分，造成能源浪费。

3.2 积极恢复空气预热器

利用洗涤水余热加热助燃空气，从而降低燃料消耗；对损坏的空气预热器进行更换，确保设备好用。同时，加强工艺与仪表沟通，及时解决部分裂解炉出口温度偏差大的问题，使出口温度控制更加稳定，减少了炉温波动对裂解炉管的影响，延长了裂解炉运行周期。

3.3 投用先进控制技术

投用裂解炉先进控制技术，使裂解炉出口温度温度偏差由原来的±5 ℃减小到±3 ℃，减少了炉温波动对裂解炉管的影响，延长了裂解炉运行周期。

3.4 优化投油顺序

裂解炉废热锅炉清理后，先投用石脑油，运行若干天，待废热锅炉表面初步结焦后，再切换重油，延长了废热锅炉运行周期。

3.5 更换辐射室炉管

对已运行到末期的裂解炉辐射室炉管进行整体更换，消除因炉管渗碳严重引起的泄漏问题，保证裂解炉安全稳定运行。

3.6 提高清洗效果

对裂解炉空气预热器定期清洗，进一步提高清洗效果，尽量发挥空气预热器作用，进一步利用工艺水的废热节约燃料。

3.7 调整排污量

根据炉水水质变化情况，及时调整裂解炉连排角阀的开度，减少裂解炉的排污量。

4 保证热效率

4.1 严控φ(氧)

烟气φ(氧)严格控制在2%～3%。调整时要综合考虑负压、现场风门、火嘴燃烧状态，严禁单纯追求φ(氧)指标而忽视燃烧状态。

4.2 降低排烟温度

1#～6#裂解炉保证每周吹灰1次，7#～10#炉保证每半年人工吹灰1次，降低排烟温度，并记录吹灰前后的指标变化，力求实效性。检查火嘴燃烧状态，保证炉膛明亮不浑浊，避免火嘴火焰过长、过大、冒烟，严禁舔炉管，从根本上降低烟气中灰分来源，防止对流段积灰。

4.3 细化检修

详细安排停炉检修、检查过程。每次停炉检修前，召开检修专题会，制定详细的检修计划，并落实到具体责任人；停炉检修过程中，派专业人员进炉膛内，检查油、气烧嘴、吹灰器、对流段烟气挡板、管束积灰、炉内耐火材料完好等情况；选用优质的检修材料和高素质的检维修队伍，保证全过程受控，防止“返工”现象发生。

4.4 加强控制

及时跟踪气体原料、加氢尾油、石脑油硫含量变化，控制硫质量分数在(80～150)×10-6，延缓炉管结焦速度。严格控制单侧炉出口各组温度间的偏差，控制在10 ℃以内，消除结焦速度不均问题。选择适宜的裂解深度，根据裂解炉不同运行时段，调整炉出口控制温度及稀释比。

4.5 优化烧焦

优化裂解炉运行模式，烧焦后新投用的裂解炉，力争先投用石脑油原料，10～15 d后改投重油，转移结焦部位，实现裂解炉运行周期延长的目的。优化烧焦方案，对结焦不严重的，实行24小时快速烧焦，减少燃料消耗。

5 结 论

裂解炉是乙烯装置的关键设备，其运行状况的好坏直接影响整套装置的经济效益。裂解炉的原料优化、工艺调优、运行和维护十分关键。生产中保证裂解炉稳定运行后，采取系列降低能耗措施，逐步实施先进技术对裂解炉进行改造，提高裂解炉热效率，方能使裂解炉能耗显著下降，实现质量效益最大化。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王松汉．乙烯装置技术与运行[M]．北京：中国石化出版社，2009：10-20．

[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．