乙烯裂解炉烧焦工艺研究与改进

2014-08-15郝国伟孙海洋中国石油大庆石化公司化工一厂裂解车间163714

化工管理 2014年2期

郝国伟孙海洋(中国石油大庆石化公司化工一厂裂解车间 163714)

在我国工业生产体系中，乙烯裂解炉烧焦是一项重要内容。因此，乙烯裂解炉烧焦工艺要始终围绕社会需求，通过社会实践活动，加强工艺水平的研究与改进来引领全社会工业技术发展观念。改革开放以来，我们经济的快速发展当作重点，追求经济的快速发展，却忽略了技术的研究与改进。现代经济、环保的要求对社会的新一代生产技术有了新的要求，要塑造更加高效节能的乙烯裂解炉烧焦工艺。以前的社会为了经济发展对自然资源被破坏性开采利用，自然环境受到严重污染，超出了自然所能承受的范围，无法自行修复。那些发展中的经验教训，使我们认识到工艺研究与改进的重要性。为此，笔者在文中对乙烯裂解炉烧焦工艺的研究与改进进行分析。

一、乙烯裂解炉烧焦工艺概述

裂解炉作为乙烯设备的主要部分，其运行效率直接关系到装置的稳定安全使用，也关系到整体的能耗与物耗。影响裂解炉运行时间的因素是多方面的，主要情况有：裂解炉炉管结焦，即管壁达到的温度高过制作材料所能承受的温度，以及废热锅炉(TEL)，结焦管道出口的温度过高等等。世界各国投入了相当的人力物力，对裂解炉清焦工艺进行大量改进，水平明显提高。当前投入使用的有助剂助燃技术与催化烧焦技术。不过当前工业装置上大量应用的，依然是是价廉的蒸汽—空气烧焦技术。

我国所作的研究，如燕山石化公司，对乙烯装置进行了优化，实施了多次革新与技术改造，裂解炉技术方上有了较大的进步，裂解炉烧焦工艺也实施了同步的改进，可仍主要是用蒸汽—空气烧焦工艺。伴随燕山石化乙烯裂解生产的扩大，原料也越来越多元化，造成了裂解炉的结焦情况渐渐严重，且变的复杂。传统的在线烧焦参数渐渐无法适用原料多元化的情况，烧焦效率有限，裂解炉运作周期减小，不利于设备的高效运行。

二、乙烯裂解炉烧焦工艺的问题及其改进

干扰烧焦过程的影响因素是多样的，基本的因素有以下几个:焦的形态、空气流量与反应温度等。

1.焦的形态

通常认为，焦在设备中的裂解形态，有纤维状焦、颗粒状焦和块状焦三种，此三种焦基本是因为裂解阶段中各个时期、结焦机制差异造成的。在辐射段炉管时，反应刚开始时催化反应机理处于主要地位，达到纤维状焦状态；等运行时间的进行，达到自由基反应机理状态，这时的焦形态形成了颗粒状焦；在废热锅炉里进行的缩合反应，即焦油与煤烟里各种环混合物在界面脱氢缩形成焦沉积。裂解原料性质与裂解条件的差异是影响着焦形态的第一原因。

一般的说，各种焦形态的燃烧情况也有所差异。焦仅在足够其燃烧温度后方能够燃烧，燃烧温度的大小是由焦的结构与成分决定的。气体原料裂解产生的焦，由于原料纯度较高，形成的焦比较致密结实，不容易清除，丹液体原料含有一定的杂质，其裂解所产生的焦则比较稀松，很好清除。所以，烧焦过程要根据材料的情况，考虑按照各种的焦形态实施适宜的工艺参数。

2.空气流量

焦的燃烧，其实质是固体的原料和气体的供养两者产生的燃烧反映，氧气流量是烧焦反应中的关键内容。蒸汽—空气烧焦主要上是利用控制炉管钟氧的分压，以此来调节焦的燃烧状态，蒸汽可用作稀释、清除不必要热量与去除多余介质。裂解炉烧焦前辐射段炉管中能够出现比较厚度的焦层。当烧焦的初始阶段。因为这时焦基本是裸露在气体中的，供氧越多燃烧速度就越快，当内部焦的一点点被燃烧掉，焦裸露在空气中的面积就一点点缩小，在供氧量不变的情况下，焦的裸露面积越小则燃烧速度越小。烧焦的初始阶段必要要控制氧的浓度(空气速度)，因为氧浓度的一点波动都会迅速影响到焦反应。炉管里焦燃烧的地方如果是暗红色，说明管壁温度还是可承受的。如果温度过高，管壁呈亮红色，则就要降低或关闭空气进入。除了目测检查炉管颜色外，对烧焦气进行测温也能够有效的了解温度。

3.燃烧反应温度

在乙烯装置裂解炉管的焦炭燃烧过程中，温度对烧焦过程的作用明显。较低的烧焦温度会使烧焦时间变长，有效的证据乙烯装置裂解炉管的热量，可以缩短乙烯设备的工作时间。炉管的冷却时间会比焦的冷却时间短。烧焦工作之前要尽可能保持所需要的炉出口热量。辐射段炉管的管壁温度越高，烧焦时间越短，可也提高了炉管的渗碳量。烧焦通常是在炉出口温度处于803一806℃之间实施的，这温度范围足够实现满意的除焦效果。若是温度过高，会导致炉管收缩造成的表层脱落。通常来说，炉管入口温度与出口温度的的差别不能超过20℃。