乙烯装置裂解炉节能技术应用分析
理论争鸣Theory of schools of thought contend
■ 徐大伟
乙烯装置裂解炉节能技术应用分析
摘要：对目前情况进行分析可以得出，裂解炉对于乙烯而言是非常重要的组成要素，是其装置的能耗设备，它的燃料消耗是乙烯消耗的主体，从某种意义来说，提高裂解炉热效率是当前亟待解决的问题，有研究显示，节能技术的应用可以有效改善上述问题。本文中主要分析了乙烯装置裂解炉技能技术的应用情况，谨以此给予理论参考依据。
关键词：乙烯；裂解炉；节能技术；应用
对于乙烯装置而言，优化器裂解炉的使用是提升其应用性的最有效措施，并且有利于提升工艺生产的经济效益，裂解炉是由三部分构成：分别是对流段、辐射段、急冷系统，需从以上三方面着手进行节能改造，提高乙烯装置的工作效率，优化工艺操作流程。文章中主要介绍了裂解炉高耗能，并有针对性采取新工艺优化生产，促使乙烯装置能够真正创造应用价值，提升产品产出率。
1选取最佳辐射炉管
针对烃裂解质来说，其反应过程基本发生在辐射段，主要是在炉管中发生的，由此可以看出，该段属于裂解炉重要组成部分。从某种程度来说，提高烃裂解质的选择性，最关键的是要优化炉管造型，随着时代的变迁与发展，辐射段炉管及生产工艺也在与时俱进，在80年代，生产工艺主要是以缩短停留时间为主，目的是为了提升乙烯选择性，同时提高丙烯选择性。而炉管的相关工艺也在不断完善，首先，提升反应高度，两程温度在850-860℃，而单程温度控制在900℃；其次，减少烃类裂解时间停留，对于两程炉管来说，停留时间控制在0.15-0.25s；单程炉管停留时间为0.08-0.12s；最后，降低裂解炉烃分压。通过上述操作促使乙烯收率高至33%左右，乙烯收率提高，在某种程度上而言降低原料消耗，故而能起到节能作用。
2改善裂解炉热效率
2.1降低温度
裂解炉工艺的完善可以从降低排烟温度着手，这是相对有效的措施，主要是通过物料温度，是在其穿过对流段过程中，降低温度。从目前情况来说，排烟温度需要控制在130℃左右，而这个温度主要是与燃料中的硫成分有关。对于烟气与末端物料来说，它们的温差在30-70℃之间，因而，相对来说热效率较高。
一般情况下，对流段末端位置，这个区域的物料作用较为固定，主要是为了给锅炉给水，或是裂解原料，温度比较低，传热面积达到固定值，烟气温度就能够降低。但是与此同时，必须要考虑到烟道气弊端，比如露点问题，避免出现露点腐蚀，除此之外，烟气温度还受到以下因素的制约：对流段高度、投资等等。
2.2提高传热系数
对于烟气侧传热需要进行控制，这也是降低排烟温度的解决对策，提高传热系数方法具体如下：第一，选取翅片管，这样不仅可以提升传热面积，而且还能增加传热系数；第二，安装引风机，用于未出炉膛负压，加速烟气流速，继而实现烟气传热系数；第三，传热表面需清理，主要是清扫积垢，提高侧面传热度，降低排烟温度，提高热效率。在烧油过程中，翅片管积垢相对较重，这在某种程度影响其侧传热系数，降低传热效率。烧油（40%-50%）的裂解炉，在对流段位置都具有改善措施，比如自动吹灰器，定时进行吹扫。
2.3预热燃烧空气
从某种程度来说，预热燃烧空气，或是预热燃料可以起到良好的功效，不仅可以增加显热，而且还能够达到节省燃料的作用，与此同时，还能够从根本上降低烟气量，减少排烟损失。而所谓的预热燃烧空气，主要是借助烟道气、低压蒸汽或是急冷水，亦或是其他废热源。一旦燃烧空气温度到达100℃，燃料用量则会降低，从之前的100%到95.5%，由此起到了节省燃料的作用。对于裂解炉来说，它的侧壁气体燃烧相对加多，而且燃烧器数量多，这对于供应连接管线有着更高的要求，由此增加了投资，因而可以采取炉底位置大量燃烧的措施，以增加空气预热。
2.4提升保温效果
采取更为优质的保温材料，并且增加保温厚度，以达到降低热损失的目的。针对炉壁来说，其损失量是总损失的2%左右，从目前来看，保温层厚度在300-330mm，基于现状分析，炉壁主要是以硅铝为主，属于耐高温火砖，除此之外，还应用可塑性耐火原料。节能技术的应用是为了更好的改造裂解炉，不仅要选取高温耐火保温材料，而且加之先进的生产工艺，继而降低炉表面散热量，从应用数据反馈来看，现如今裂解炉散热损失大大降低，已经降至1.5%左右。
3抑制结焦
在辐射段炉管位置，烃类出现裂解反应，与此同时，促使炉管表明结焦，从某种程度来说增加传热热阻，减少管内传热系数。为了保障炉口温度，必须提高烟气温度，增加燃料消耗。
裂解炉由于多种因素的影响会出现结焦情况，并且会出现周期性地清焦，这不仅仅降低了运作效率，而且减少生产力，增加燃料消耗，对于炉管的使用寿命也有影响，采取有效的措施解决上述问题是当前的首要任务，较为常见的工艺是于辐射段炉管处主要是在其内表面位置，喷涂涂层，目的在于抑制或是减弱结焦，延长其运转周期。
诸多抑制结焦工艺得到应用，而且一般都是减少焦的生成为前提，提高焦的清除率，可以提高前提速率，具体如下：第一，选取新型炉管；第二，在原料中加入以下元素：二甲基二硫、二甲基硫、H2S；第三，将焦通过催化发生转变，气化为CO和H2；第四，应用结焦抑制剂；第五，炉管表面位置，需要涂抹Mg、Si、Al、Cr等材料；而对于炉管内表面，需要进行预处理。
4结语
总体来说，乙烯装置裂解炉节能技术的应用可以有效改善生产过程中存在的弊端，降低燃料消耗，提升生产效率，这对于乙烯的生产是非常有利的，因而节能技术在裂解炉的应用是非常必要的。文中详细阐述了节能技术于乙烯装置裂解炉的具体应用，并且全面分析论述了节能技术的应用效果，从根本上提升了乙烯装置的生产效率，降低能源消耗。
（作者单位：中国石油吉林石化分公司有机合成厂乙烯车间）
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