裂解炉对流段新型清焦技术的应用及结焦分析

除第三组压力 接近设计值 ， 其余各组 均高于设计
值 ， 中以第 一组 炉管偏 差最 大 ， 其 因此 确定 第 １２ 、、 ４组混合 预 热段 炉管 结焦严 重 。
２ ３ 结 焦 的危 害 ．
裂解 炉对 流段 结焦 会造 成如 下危 害 ： （） １ 降低 加工 能力 减少 双烯 产量 ； （） ２ 导致 辐射 段及 急冷 锅炉 等设 备 结 焦 ， 短 缩 运 行周 期增 加装 置能 耗 ；
李柏林 等．裂 解炉对流段新型清焦 技术 的应用及结焦分析
・５ ・ ５
比） 加工 原 料负 荷 可提 至设 计最 大值 １ １ ｇｈ ， ９３４ｋ／ 并且 均有 调 节 弹 性 ， 明此 次 清 焦 操 作 达 到 预 期 说
效果 。
管束增加一倍 ， 改造后原料在对 流段有 以下 ２ 种
改变 ：
（） １ 在原 料 预热 流段 ， 原料 取 热 增加 导 致 混合 预 热段 注入 点原 料 的温 度 和 压力 等 级 都 将 发 生变 化 。改 造前 注 入 点 温 度 可 控 ， 般 控 制 在 约 ２０ 一 ０
℃ ， 本 与稀 释蒸 汽 温度 一 致 ， 造 后 注 入 点 温度 基 改
子 乙烯 装置 对 ４号 裂解 炉 对 流 段 进行 了改 造 。改 造后 运 行方 式 未 发 生 改 变 ， 原 料 预 热 段 的管 束 但 增加 一 倍 ， 释 蒸汽 与原 料 混合 预 热 段 （ Ｉ 线 稀 图 虚 预热 段 部分 ） 持原 有线 路未 改变 。 保
２ ４号炉 运行 状态 及原 因分 析 ２ １ ４号炉 运行 状 态 ． ４号 炉 在 ２ １ ０ ０年 ６月 至 ９月 间 出 现 以 下 瓶
器烧毁 ， 故安排对 ４号 炉横跨段用清焦 风进 行吹 扫， 吹扫 过程 中发 现 第一 、 四组 跨越 管 有 在 二、
图 １ ４号炉 对流段流程示意
液 相进 料 由对 流 段 顶 部 进 入 预 热 ， 过 四 段 经 预 热后 与稀 释蒸 汽混 合 再 进 对 流段 充 分 预 热 汽 化 后进 人辐 射 段 进 行 裂 解 反 应 。２０ ０ ７年 ７月 ， 山 独
垢 及锈 刮 除掉 。
３ ２ ２ 工作 方法 ．．
混合段炉管进出 口压力 ， 具体测量数 据见表 ２ 。
表 ２ ４号 炉 混 合 段 入 口及 横 跨 段 入 口压 力 ＭＰ ａ
（） １ 将要 清 理 的 管道 进 口和 出 口各 装 上 一 个 发射 器 （ 用来 发射 和 回收清焦 球 的设 备 ） 。 （ ） 管道 进 出 口处 的 ２个 发 射 器 连 接 上 高 ２将 压 软管 ， 软管 另一端 连接 高 压 水泵 的两个 口， 炉 使
（ ） 焦严 重 时会 导致 无法 进 料 ， ５结 造成 大 面 积
停 工 影 响装 置 的长 周期 运行 ； （ ） 对对 流段 炉管 造成 损害 。 ６会
的清焦球 来 回清 理 ， 焦 球 直 径 依 次 从 小 到 大 直 清
至管道完全清理干净 。
（ ） 道清 理完 毕后 ， ６管 再放 人 清焦 测试 球 来 观
通过烧焦程序无法清除。对流段结焦炉管传统处
理方 法是 将 炉 管 弯 头 切 除 ， 直 管 段 进 行 水 力 清 对
焦 时最 大进 风 量达 到设 计 值 １ ０ ／ ， 行 时 ４００ｍ ｈ 运 各 组 稀 释蒸 汽进 料 量 均 达 到 ２２０ ｋ／ （ 计 配 ０ ｇｈ 设
第２ ４卷
４ １ ３ 设 计原 因 引起 的对 流段 结焦 ．． 原 有 裂解 原料 经过 初 次 预 热后 与稀 释 蒸 汽混
传 统 的清 焦 技 术 是 利 用 高 压 水 直 接 清 焦 ， 因
合时成 ９ 。 ０ 垂直进入混合器 （ 图 ２ ， 见 ）这将造成进
料 在混 合 时压 降过 大导 致 局 部 结焦 进 而 影 响 流速
压力 差 均大 幅 增 加 ， 此 在 注 入 点 原 料 出 现 强 烈 因
由于传统 的清 焦方 式 要 对 炉 管 的连 接 弯 头 进 行 全 面切 割 ， 恢 复 焊 接 时 要 对 相 应 的切 割 点 进 在
的降 温减 压过 程 ， 此过 程导 致该 处 大量 结焦 。 （ ） 原料 预热 段 ， ２在 原料 流 经 管路 加 长导 致 停
进 料 困难 的原 因及 相 关 解 决 措 施 。
关键词 ：乙烯
裂解 炉
原 因分析
解决措施
中 国石 油 独 山子 石 化 公 司 乙烯 厂 （ 以下 简称 独 山子 乙烯 ）乙烯 装 置 采 用 美 国 Ｌｍｍ ｓ 术 。 ｕ ｕ技 装置 经 过扩建 后 共有 ７台裂解 炉 （ 包括 ５台Ｓ Ｔ一 Ｒ Ⅳ型炉 和 ２台 Ｓ Ｔ—Ｖ型炉 ）年 生产 乙烯 ２０ｋ。 Ｒ Ｉ ， ２ ｔ 自 １９ ９５年 开 工 以来 通 过对 裂解 炉 一 系 列 的技 术 摸索 和设 备 改 造 ， 作 已相 当 平 稳 。但 近 期 出现 操 了大 部分 裂解 炉运 行 和 烧 焦过 程 中进 料量 难 以达
作；
径表 面实施 机械 摩 擦 ， 清 焦 球 到 达 管 道 的另 一 当 端 时， 通过 操 作设 备 来 改 变水 流 方 向使 清 焦 球 返 回 ， 而形 成反 复机 械摩擦 管道 。 从
（ ） 过几 个 来 回后再 放 入 另一 个 直 径 稍 大 ５经
（） ４ 影响裂解深度 的控制 ， 降低双烯收率 ；
焦 后再 焊 接复 位 ， 次共 需清 焦 直管 １４根 ， 需 此 ３ 共 切 割弯头 １６只 。 ３ 按 每根直 管清 焦最快 需 ０ ５ｈ 切 割及 焊 接 复 ． ， 位 一 只弯头 最 短 需 ２ｈ 。则 对 流 段传 统 清 焦共 需 要 ３９ｈ 每天 按 ８ｈ工 作 时间计算 需 ４ 。 ３ ， ３ｄ
管 的进 出 口及 水泵 形成一 个环 状循 环 。
通过 表 ２可看 出 ， 组混 合 段 炉 管人 口压 力 ， 各
（） ３ 打开 发射 器 放 人 清 焦 测 试球 后 关 闭 发射 器， 利用 高压 水 流 将 清 焦 测 试 球 送 人 要 清 焦 的管
道 内 ， 焦测 试 球 经 过 循 环 后 被 管 道 另 一 端 发 射 清 器 回收 。从 回收 的清焦 测试 球 外 观来 判 断 管 道 内 的结焦情 况 。
收稿 日期 ：０ １—１ ２１ １—１ 。 ９ 作者简 介： 李柏林 ， ，０４年毕业于 大庆石 油学院获工 学学 男 ２０ 士， 毕业后至今在 乙烯车 间工作 ， 工程师 。
乙 烯 工 业
第２ ４卷
大量焦粒吹出。各组混合段炉管最大通人清焦风
量见 表 １ 。
表 １ 摘
要： 新疆独 山子石 化裂解装置现具有年 产 ２ ０ｋ ２ ｔ乙烯能力 ， ７台裂解炉。为应对原料 多样性 ， 共
提 高双烯 收率 ， 将汽 油加 氢单 元的碳 五馏 出物 并入石 脑油作 为原料 进行 裂解 ， 出现 大部 分裂 解炉运行 和 烧 焦过程 中进料 量难 以达到设计值或 操作 弹性 大幅 降低 的现 象。文 中介绍 了表现 最严 重的 ４号裂 解炉
颈：
到设计值 或操作弹性 大幅降低 的现象 ， 尤其 以 ４
号 裂 解炉 表现 最 为 突 出 ， 文 以 ４号 炉 （ ０一Ｆ一 本 １ １４ 为代表 揭示 了裂解 炉进 料 困难 的原 因和 相 应 ０）
的解决 措施 。
（ ） 解炉 加 工负荷 为 １． ｈ 稀 释 蒸 汽 配 １裂 ４ ５ｔ ， ／ 比为 每组 ２ ２ｔｈ 出现第一 、 ． ， ／ 四组 炉管 稀释蒸 汽 进 料 调 节 阀全 开 ， 稀 释 蒸 汽 流 量 无 法 满 足 稀 释 蒸 但
１ ４号炉 对流 段 流程
汽 配 比的现象 。
图 ｌ ４号 炉对 流段 流程 示 意 。 为
（） ２ 在退 料 烧焦 过程 中 ， 发现 各 烧 焦步 骤 的 清 焦 风量 均低 于正 常烧 焦 时所 需 的清 焦 风量 。当 纯 空 气 烧 焦 时 ， 大 清 焦 风 （ 准 状 态 ） 达 到 最 标 仅
从 表 １可 看 出 ， 除第 三 组 混 合 段 炉 管 流 量 正
３ ２ 新 型机 械清 焦方 案 （ 焦球 ） ． 清
３ ２ １ 工作 原理 ．．
常， 其余 ３组流量均小于正常值。因此判断 ４号 炉第 １２４ 、、 组混合段炉管存在堵塞。
为进一 步 检 查 炉 管 堵 塞 情 况 ， 排 分 别 在 ４ 安 号 裂解 炉进 料 与稀释 蒸 汽混 合 段 炉 管人 口稀 释蒸
３ ３ 新 型技 术 的优势 ．
３ ３ １ 缩短 清焦 工 时 ．．
４号炉 对流 段清 焦 的全过 程 共用 ３ｄ 。在 此期
间清理并检查了 ４号炉混合 预热段全部炉 管 ， 这
与传 统 的清焦 方式 相 比工 时缩 短非 常 明显 。
３ ３ ２ 节 省材 料 ．．
升高 。随着 温度 的升 高 ， 力 势 必 增加 ， 汇合 点 压 使 处（ 汇合 点管 径变 粗 ） 原料 与稀 释 蒸 汽 的温 度差 和
３ 对 流段 清焦 方案
３ １ 传 统的 机械 清焦 方案 ．
察管道 内情况， 以确保最佳的清焦效果。
３ ２ ３ 清焦 后 ４号裂解 炉运 行状 态 ．． ４号 裂解 炉对流 段进 行新 型机 械清 焦后 ， 烧 在
由于对 流段 炉 管 温 度 较 低 ， 因此 对 流 段 结 焦
裂解妒
乙 ＥＹＮＩＵＲ — 烯ＴＬＥＤ）５５ 工 Ｅ２ （ Ｙ ６ Ｈ ０，１ 业２ Ｎ Ｓ ３ １４Ｔ ２
裂解 炉 对 流 段 新 型 清 焦 技 术 的应 用 及 结 焦 分 析
李柏林 ， 秦 涛， 吕小刚， 张 磊 ， 杜振 国
（ 国石 油独 山子石 化公 司 乙烯 厂 ， 中 新疆 独 山子 ８ ３ ０ ） ３６０
行打磨 。这样使得原有切掉弯头的尺寸 消耗无法
匹配 ， 因此 需 重新 配 置 弯 头 。而 新 型 清 焦 技 术 无 需 切 割弯 头 即节省 了材 料 。
３ ３ ３ 清 焦效 果可 控 ．．
留时间增加 。停 留时 间的延长 ， 随着 温度 的升 伴 高将会使原料在对流段 的结焦程度强于改造前。
一
（） ４ 根据 回收 的清 焦 测 试 球 情 况 选 择 合 适 的 清 焦球 放人 发射器 进行 管道 清理 。 清焦球 在管 道 内一端 通 过水 压 被 推 向管 道 另
端， 清焦 球 通 过表 面 突 出 的 金 属 颗 粒 对 管 道 内
（） ３ 影响裂解气压缩、 分离等后系统的稳定操
从 而形 成对 流段 炉 管结 焦 。
此管道 内部 的不可见性决定 了不能保证其 内部 的
全 面彻 底清 焦 。而新 型 清 焦 技术 采 用 清 焦 球填 充 方案 ， 在清 焦球 运 行 过 程 中可 经 过 管 道 的每 一 个 部位 保 证清 焦 的彻 底 ， 且 根 据 清 焦 球 运 行 的 时 并 间 和推 动水 的压 力变 化可 控制 清焦 的程度 。
１ ６ ｈ 远 小 于 正 常 烧 焦 时 １ ０ ｈ的 １３ ６ ｍ ／ ， ４０ ０ ｍ ／
流量 ， 因此初 步判 定该 炉 的炉 管存 在堵 塞 现象 。
２ ２ 原 因查 找 ．
２１ ０ ０年 ８月 ２ ０日， 裂解 炉停 炉检 修 ， ４号 当拆 除裂 解炉 横 跨 段 跨 越 管 封 头 后 ， 现 跨 越 管 过 滤 发
汽管线和横跨段炉管处安装压 力表 （ 图 １ ， 见 ） 以测 量
利 用 高压水 泵 产 生 ３～４ＭＰ ａ压 力 的 水 将 清 焦球推 入结 焦 的管道 内作 为 除垢 工 具 在 炉管 内来 回运 动 ， 过 清 焦球 表 面 附 带 的 螺钉 状 金 属 物 对 通 管道 内壁做 机 械 摩 擦 ， 附着 在 管 道 内 壁 上 的 污 将