乙烯装置裂解炉最大化效益分析

董怡斌(中韩(武汉)石油化工有限公司，湖北 武汉 430000)

0 引言

中韩(武汉)石油化工有限公司处于我国中部地区，单一的裂解原料很难满足正常的生产需求，针对不同的原料会有各自相应的控制参数，因此通过利用SPYRO 软件对各项变化条件进行测算分析，达到乙烯装置裂解炉出口产品效益最大化，分析过程和结果如下：

1 单台炉分析(采取以石脑油炉H-006作为分析炉)

1.1 原料的影响

固定条件：COT835℃，负荷51t/h，稀释比0.5。

变化条件：原料的PONA 值。

分析结果如表1。

表1 不同原料下的裂解炉出口产品收率

裂解炉NAP 原料由左至右的品质是由差变好，在这个过程中，可以看到，双烯收率、乙烯、丙烯收率是逐渐提高的，裂解深度基本保持不变。

可以看出改善原料属性能对乙烯，丙烯收率有明显的提高，提升的幅度比较巨大。而日常所使用的原料和原料B 较为接近。

1.2 COT的影响

固定条件：原料的PONA 值，负荷51t/h，稀释比0.5。

变化条件：裂解炉COT。

分析结果见表2。

表2 不同COT下的裂解炉出口产品收率

随着裂解炉COT 的提升，乙烯收率是逐渐提高，丙烯收率逐渐降低，裂解深度逐渐提高。

通过上表能够比较明显观察到裂解炉产品在COT 变化下的变化趋势，通过分析我们选择835℃作为单台裂解炉最优的控制温度点，乙烯和丙烯的收率均较高，此时的裂解深度和设计指标也较为吻合。

1.3 稀释比

固定条件：原料的PONA 值，负荷51t/h，裂解炉COT：835℃。变化条件：稀释比。分析结果见表3。

表3 不同稀释比下的裂解炉出口产品收率

可以看出随着稀释比的升高，乙烯收率，丙烯收率和双烯收率是逐渐提高的，由0.5 提升至0.6 乙烯收率能提高0.809%，但对裂解深度的影响不大。

稀释比的调整在裂解炉低负荷下可以适当提高，这样有助于调高主要产品收率。

总结以上变量的分析，可以总结有以下几点：

(1)各参数变化对产品收率的影响：

原料变化＞COT 调整＞稀释比调整

(2)原料的变化客观存在，装置本身无调整手段，因此重点的调整应该为COT 调整和稀释比调整。

(3)在单台炉高负荷下，保证裂解炉整体热负荷不过高的前提下，维持稀释比不要过低，单台炉低负荷下可以适当提高稀释比。

(4)COT 的调整须对比裂解深度，达到产品收率和裂解炉运行周期最大化收益。

2 其他原料裂解炉分析

2.1 加氢尾油炉

固定值为原料属性，横跨温度580℃，稀释比0.6，负荷51吨/h，变化值为COT。

表4 不同COT下的裂解炉出口产品收率

随着COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降。

根据以上条件分析，选择COT805℃，为最优化控制指标，虽然该指标不是双烯收率最优指标，但是该点的裂解深度0.595 最符合设计指标，同时随着COT 的升高，加氢尾油炉的结焦速率将加速提高，运行周期下降。

2.2 轻烃炉

固定值：轻烃原料属性，横跨温度630℃，稀释比0.4，负荷40t/h。

变化值：COT。

表5 不同COT下的裂解炉出口产品收率

随着COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降。

根据上表，可以看到，COT 在834℃时，双烯收率最高，但是目标产品乙烯收率较低，综合考虑，选择COT838℃时为最佳的的COT 控制温度。

2.3 循环乙烷炉

固定值：轻烃原料属性，横跨温度640℃，稀释比0.4，负荷40t/h

变化值：COT。

表6 不同COT下的裂解炉出口产品收率

随着COT 的上升，乙烯收率升高，丙烯收率下降，乙烷转化率逐渐提升，选择COT845℃为合适的COT 控制温度，原因在于设计的乙烷转化率65%，该点的控制指标能较好的表征乙烷原料的裂解深度。

3 多台裂解炉分析

3.1 7台裂解炉运行分析

按照工况不同，产品见表7。

表7 各种工况下裂解炉主要产品分布列表

综上所述在7 台炉运行下：

乙烯产量最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+4 台石脑油炉(204t)+2 台尾油炉(102t)(总投料量338.5T/H)。

乙烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+2 台轻烃炉(80t)+3 台石脑油炉(153t)+1 台尾油炉(51t)(总投料量315.5T/H)。

丙烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+4 台石脑油炉(204t)+2 台尾油炉(102t)(总投料量338.5T/H)。

双烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+4 台石脑油炉(204t)+2 台尾油炉(102t)(总投料量338.5T/H)。

3.2 8台裂解炉运行分析

按照工况不同，产品见表8。

表8 各种工况下裂解炉主要产品分布列表

综上所述在8 台炉运行下：

乙烯产量最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+2 台轻烃炉(80t)+4 台石脑油炉(180t)+1 台尾油炉(45t)(总投料量336.5T/H)。

乙烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+2 台轻烃炉(80t)+4 台石脑油炉(180t)+1 台尾油炉(45t)(总投料量336.5T/H)。

丙烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+1 台轻烃炉(40t)+4 台石脑油炉(180t)+2 台尾油炉(90t)(总投料量341.5T/H)。

双烯收率最高的工况为：1 台气体炉(31.5t)+2 台轻烃炉(80t)+4 台石脑油炉(180t)+1 台尾油炉(45t)(总投料量336.5T/H)。

4 结语

(1)乙烯效益的变化因素，原料变化＞COT 调整＞稀释比调整＞横跨温度。

(2)按照目前客观的原料特性，各台裂解炉的最佳工艺工况条件见表9。

表9 各台裂解炉的最佳运行工况条件