天津乙烯装置裂解炉 BA101改造

裂解炉乙烯工业　２０１４，２６（１）　４５～４８

ＥＴＨＹＬＥＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹ天津乙烯装置裂解炉ＢＡ１０１改造

张静，陈德明

（中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃部，天津３００２７１）

摘　要：介绍了乙烯装置裂解炉ＢＡ１０１由ＳＲＴ－Ⅳ型改造为ＣＢＬ－Ｒ型，实施了重新优化排布对流

段预热管排，辐射段炉管更换为２－１－１－１炉管构型并安装扭曲片。从裂解炉改造后１年来的运行情况

及数据分析看，该裂解炉烟道气温度明显降低，热效率和裂解炉投料量得到了提高，吨物料消耗燃料量、

炉膛温度比改造前降低，从已运行的４个周期看，裂解炉的运转周期能达到大于８０天的设计指标。

关键词：裂解炉改造热效率节能

中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃

部乙烯装置采用美国Ｌｕｍｍｕｓ公司技术，初始设计

能力为生产乙烯１４０ｋｔ／ａ，共５台ＳＲＴ－ⅣＨＳ裂

解炉。设计原料为石脑油、轻柴油和轻烃。２００１

年进行了扩能改造，新增１台ＣＢＬ－Ⅲ型炉，乙烯

装置能力达到２００ｋｔ／ａ。２００５年将１台ＳＲＴ－ⅣＨＳ型裂解炉（ＢＡ１０３）改造为ＣＢＬ－Ⅳ型裂解炉，采用４－１型炉管。改造后提高了裂解炉的生产

能力和综合性能，扩大了裂解炉的原料适用范围。

改造后ＢＡ１０３炉具备裂解石脑油和加氢裂化尾油

的能力，石脑油投料量２０ｔ／ｈ；加氢裂化尾油投料

量１９．５ｔ／ｈ。

为进一步提高生产能力，２０１２年将ＳＲＴ－ⅣＨＳ型裂解炉ＢＡ１０１改造为ＣＢＬ－Ｒ型裂解炉，同时在辐射段炉管采用扭曲片技术，在提高裂解炉生产能力的同时达到提高热效率和延长运行周期的目的。

１　改造前ＢＡ１０１裂解炉状况

１）ＢＡ１０１裂解炉辐射段原设计为８－１型炉

管。按原设计，投气相原料时，单台炉的投料量为

１５．１６９ｔ／ｈ，但实际操作中，在此投料量下运行周

期太短。为保证合理的周期，采用了降负荷操作，

投料量为１１～１３ｔ／ｈ，烟气排烟温度平均在１６０～

１７０℃，有时高达１７０℃以上，当投用液体原料时，

排烟温度在１３０～１５０℃，热效率较低，造成了能源浪费。

２）受原脱砷系统影响，石脑油采用预热到２１０℃后分组进行裂解方式。这样设计受限于裂解原料，原料重时，易结焦堵塞进料管线、流量计和阀门，造成进料波动；原料轻时，在２１０℃有部分物料汽化引起预热管通量降低，流量孔板前后压差波动大，限制进料负荷提高。实际生产中脱砷系统已改为低温脱砷，故热态进料方式已无必要，将热态进料方式改为冷态进料方式对裂解炉平稳运行是十分重要的。

３）裂解炉辐射段炉管蠕涨超标，底部集合管已顶到底板上，弹簧吊架已无余量，造成炉管不能自由膨胀，整体向两侧弯曲，变形严重，并随着时间的增加，情况进一步恶化，已接近其使用寿命，为保证裂解炉的安全操作需更换。

２　改造目的

ＢＡ１０１裂解炉改造后，气相原料处理能力为１５１６９ｋｇ／ｈ，石脑油处理能力为１９３４１ｋｇ／ｈ，运行周期在裂解气相原料时超过８０天，排烟温度降低至１３２℃，热效率为９３．４％以上。裂解炉改造前后主要指标对比见表１。

收稿日期：２０１３－１０－２３；修改稿收到日期：２０１３－１２－２０。

作者简介：张静，女，１９９２年毕业于天津理工学院化学工程专业，学士，现在烯烃部乙烯车间从事工艺管理工作，高级工程师。

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　・乙烯工业第２６卷　表１　裂解炉改造前后主要指标对比

项目

指标

改造前改造后（预计）

备注

吨乙烯消耗原料油／ｔ２．５８４２．３３７

乙烯收率（ｗ），％３８．７１４２．９４单程吨乙烯副产超高压蒸汽／ｔ３．３１３．１２６

吨乙烯燃料消耗／ｋｇ４７６３４７

排烟温度／℃１５０～１６０１３２

热效率，％９１．５～９２．０９３．４

３　改造内容

３．１　对流段

原设计中气相与液相原料进入原料预热段为一路，经预热后由４组流量调节阀分配后与稀释蒸汽混合进入混合过热段过热，然后经文丘里管分配后进入辐射段炉管。改造后为原料（气相与液相原料）入界区后分为４组，经４组流量调节阀控制进入上原料预热段和下原料预热段后，分别与稀释蒸汽混合后进入上混合过热段和下混合过热段后经文氏管流量分配后分别进入１２组２－１－１－１型辐射段炉管。

具体改造内容如下：

１）对超高压蒸汽过热段的管排局部改造。

改造后的裂解炉对流段采用４大组进料系统。对流段排布自上而下分别为：液相原料预热器、气相原料预热器、锅炉给水预热器、下原料预热器、上混合过热器、上超高压蒸汽过热器、中超高压蒸汽过热器、下超高压蒸汽过热器、下混合过热器。过热至横跨温度的烃类和稀释蒸汽混合物经文氏管分配器进入辐射段炉管。

２）改造后液相原料管线由原来的１组进料改为４组进料。在炉内液相原料由原设计的２组进料改为４组进料。

３）改造后气相原料管线由原来的１组进料改为４组进料。在原料预热器所预留的盘管位置处，增加气相原料预热盘管，并优化流路设计和气相原料进料口位置。

４）在原锅炉给水预热器预留的盘管位置处，增加锅炉给水预热盘管

５）改造后裂解液体原料时，液体原料不但在原液相原料预热管排中预热，从液相原料预热管排出来后进一步在气相原料预热管排中预热，然后再进入下原料预热管排进行预热；裂解气相原料时，原料从气相原料预热管排预热后再进入下原料预热管排进行预热。

３．２　辐射段

选用高选择性炉管为裂解炉节能的主要措施之一。在选择炉管构型时，基本原则是在保持辐射段炉膛不变情况下，确定适合裂解气体原料的辐射炉管。改造后，ＢＡ－１０１炉以气相原料为主要原料。原设计辐射段炉管排布为８－１型，裂解原料为气体原料，停留时间较短。改造后辐射段采用１２组２－１－１－１型炉管，单排排列，这种炉管构型停留时间较长，更适合于气体原料的裂解，且运行周期有较大提高。并且在辐射段炉管增设扭曲片管，以增大传热系数，增加流体流动的湍动程度，从而达到强化传热降低炉管璧温的效果。改造后的主要工艺指标见表２。

表２　改造后的主要工艺指标（设计）

原料Ｃ２／Ｃ３＋ＬＰＧ石脑油投料量／（ｋｇ・ｈ－１）１５１６９１９３４１稀释比（Ｓ／Ｄ）０．４０．５辐射段出口温度／℃８６２８４３

乙烯收率（ｗ），％４０．５２２９．４９操作时间／ｈ８０００８０００

产量／ｋｔ４９．１７４５．６３

运转周期／ｄ＞８０＞８０３．３　仪表改造

ＢＡ１０１炉改造后，为更准确对裂解炉进行控制，同时结合现场仪表的实际使用情况考虑，将原孔板流量计更换为质量流量计（包括气体与液体原料），每种原料为４台，共８台；将稀释蒸汽的孔板流量计改为涡街流量计，共４台。经核算，气相原料、液相原料及稀释蒸汽的调节阀不适合现有工况，因此需要更换，共１２台。炉管出口温度热电偶利旧，横跨集合管处的压力表和差压表利旧，其它仪表均利旧。

４　改造后流程概述

由界区来的Ｃ２／Ｃ３与ＬＰＧ的混合物或ＮＡＰ进入ＢＡ１０１炉，原料（气相与液相原料）入界区后分为４组，经４组流量调节阀控制进入上原料预热段和下原料预热段后，分别与稀释蒸汽混合后进