乙烯装置裂解炉节能降耗

ENERGY CONSERV ATION AND

CONSUMPTION REDUCTION TECHNOLOGY IN ETHYLENE CRACKING

FURNACE

XIE Xu-Dong CHENG Guang-Hui SONG Jian-Jun

中国石化齐鲁烯烃厂

Abstract:This article introduces the operation of energy conservation and consumption reduction in recent years of Ethylene cracking furnace at QILU petrochemical Co.Ltd.

key words: cracking furnace energy conservation and consumption reduction

乙烯装置裂解炉节能降耗

谢旭东程广慧宋建军

中国石化齐鲁烯烃厂，淄博，255411

摘要：本文综述了齐鲁乙烯装置近年来在裂解炉节能方面所作的工作及取得的进展。

关键词：裂解炉；节能

乙烯装置的能耗占石油化学工业总能耗的三分之一以上，是化学工业之中能耗最大的装置。裂解炉为乙烯装置的核心,裂解炉的能耗占整个装置的大部分(大于50%)〔1〕。乙烯装置中的裂解炉一般由对流段、辐射段和急冷系统3部分构成。反应所需的高位热能是在辐射段通过燃烧器燃烧燃料的方式提供。对流段的目的是回收高温烟气余热,以用来气化原料,并将其过热至横跨温度,送入辐射段进行热裂解;多余的热量用来预热锅炉给水和过热由急冷锅炉系统产生的高压蒸汽。急冷锅炉系统的作用是回收离开辐射段的高温裂解气的能量以产生饱和超高压蒸汽。燃烧热中约42%在辐射段提供反应热和升温,约51.5%在对流段被回收,约1.5%为热损失,其余为排烟损失〔2〕。裂解炉的节能正是围绕上述各部分来进行的。本文主要针对齐鲁乙烯装置近年来通过技术改造、新技术应用和精细化管理等措施，降低裂解炉能耗的工作进行简要介绍。

1.裂解炉技术改造，节能降耗

对裂解炉进行技术改造，往往是出于扩能、节能及提高原料灵活性等目的。2010年对GK-6（BA-107）进行了整炉裂解气体原料的技术改造，在增提高原料灵活性的同时又降低了能耗。

BA-107于2004年采用KTI的专有技术改造为GK-VI型裂解炉，开车一段时间后裂解炉存在排烟温度过高，热效率偏低的问题。为提高裂解炉的热效率，降低装置的能耗，需要对裂解炉进行改造。另外，GK-VI辐射段炉管采用双排排布，管径又小，换热面积较小，热强度比较大；同时，由于炉管采用双排，炉管受热不均，在高热强度下也会导致炉管弯曲；另外，原有炉管的底部导向结构，对施

工的要求较为严格，容易使炉管的自由位移受到影响，导致炉管弯曲。经过多年运行，辐射段炉管弯曲变形严重，已经陆续达到使用寿命。改造前齐鲁乙烯只有两台气体原料裂解炉，当气体原料增加时不能满足需要。此外当气体炉BA-110或BA-111其中一台烧焦时，另一台炉不能处理全部气体原料，剩余部分需要由新区液体炉分组裂解和老区液体炉共裂解来处理，一方面给操作带来很大麻烦，另一方面裂解深度不够，造成裂解原料消耗和压缩机能耗的增加。

鉴于以上原因，为了改善裂解炉的运行工况，从而提高裂解炉的收率，减少原料消耗，并降低燃料使用量，降低乙烯分离的能耗，最终实现提高经济效益，经过研究，决定对齐鲁老区的BA-107炉进行改造以实现全炉裂解轻烃，以提高齐鲁乙烯的原料灵活性，不仅可以全炉裂解轻烃等气体原料，还可以裂解循环乙丙烷及石脑油原料。此外，还同时解决其存在的排烟温度高、热效率低的问题。BA107炉改造5月完成设计审查，6月开始施工，7月完成，7月30日一次投油成功。目前，齐鲁乙烯裂解炉基本情况见表1.

表1 ：齐鲁乙烯装置裂解炉基本情况表

2.应用新技术，降低裂解炉能耗

2.1先进控制（APC）技术在裂解炉的应用

齐鲁乙烯早在二期改造之前就与华东理工大学合作，在部分裂解炉应用了先进控制系统；二期改造后在总部的统一规划下，2008年6月，完成了改造后所有裂解炉先进控制的应用，效果良好。2010年又对APC系统进行了全面升级。

投用APC后，裂解炉总进料烃流量波动范围由原来的5%下降到0.25 %之内，总通量达到了恒定控制的要求。裂解炉COT温度波动的幅度均能保持在±1.5℃以内，平稳工况下波动幅度保持在±1℃以内，且裂解炉各组炉管间的出口温度偏差下降到±1.5℃范围之内。这不仅能延长裂解炉的运行周期，另外，稳定的COT和较低的各组炉管出口温度偏差还有利于提高双烯收率。详见图1、图2，APC 投用前后，以BA-110炉为例的COT变化趋势。

图1. 先进控制系统投用前，BA110温度偏差控制曲线（显示范围：±4℃）

图2. 先进控制系统投用时，BA110温度均衡控制曲线（显示范围：±3℃）

2.2新气体原料结焦抑制剂技术在裂解炉的应用

齐鲁新区BA-111炉自09年6月完成改造后投用轻烃，虽然注入了一定量的DMDS，但平均周期

只有51天。造成轻烃炉运行周期短的主要原因是于辐射段炉管表面温度高。BA-111炉试验前后运行周期情况见表2。试验前2009年6月26日~2009年12月5日BA-111炉共运行3个运行周期，平均运行时间为50.7天。试验周期从2009年12月12日至2010年3月30运行110天，运行周期显著延长。正式使用后，BA-111的运行周期达到平均80天以上。

表2 BA-111炉结焦抑制剂试验前后运行周期对比

周期运行时间运行天数平均值,d

空白周期

周期1

周期2

周期3

09.06.26～09.08.23 .

09.08.31～09.10.28

09.10.30～09.12.05

58

58

36

50.7 试验周期09.12.12～10.03.30 110 110

3.加强管理，降低裂解炉能耗

3.1加强设备管理，降低裂解炉能耗

3.1.1日常处理漏风点，控制空气过剩系数，减少烟气损失和燃料消耗

裂解炉的燃烧空气的过剩量直接影响热效率,降低燃烧过剩的空气量可减少燃料气的消耗和烟气量,从而减少了排烟热损失（见图3）〔3〕。因此，我们在这方面做了如下部分细致的工作。

图3：过剩空气系数与热效率的关系

①底部导向器、点火孔改造，减少炉底漏风量

辐射段炉管导向器以及点火孔都是裂解炉漏风较大的地方，额外的冷空气进入到裂解炉，不仅使得过剩空气系数不易控制，而且还会额外消耗燃料。根据此情况，我们现场增加帆布罩以及利用磁性盖板，最大可能减少了辐射段的冷空气泄漏量。如图4所示：