廖本剛

摘要：為了防止乙烯裝置裂解爐投料過程中造成爐管結(jié)焦，影響裂解爐裝置生產(chǎn)運行周期，本文主要分析了裂解爐輕重質(zhì)原料在投料過程中的操作要點，以避免引起生產(chǎn)大幅波動，提高乙烯裝置生產(chǎn)效益。

關鍵字：裂解；原料；投料；比重

1 裂解爐投料前操作要點分析

裂解爐在投料之前，原料管線中可能會含有裂解爐下線時原料掃線用蒸汽冷卻后的殘余凝液；當投料爐處于端頭位置時，原料在端頭位置長時間滯留可能會累積較多的雜質(zhì)；為了防止投料時原料中帶水及過多雜質(zhì)，造成爐管結(jié)焦，影響裂解爐運行周期，可采取在原料總管低點導淋處，接膠帶排放，將管線中殘留的凝液，雜質(zhì)排凈，確保原料品質(zhì)。

投料前，為了減緩投料初期由于原料流量低，流速低爐管內(nèi)的結(jié)焦，將各DS流量提高到熱備流量的110-115%，投完料，再根據(jù)稀釋比，調(diào)整DS的流量。

投料前，原料管線應先沖壓至調(diào)節(jié)閥前；原料沖壓前，主操打開原料各路電磁閥，電磁閥全開后，室外打通原料流程，留一道進料總閥。沖壓時室外緩慢地開原料總閥，將原料管線充滿。此操作應注意：要先開原料電磁閥，后開手閥；因為電磁閥是全開全關模式，若開電磁閥前管線充滿原料，當電磁閥一下打開的時候，原料管線中的瞬時流量忽然間增大很多，可能會造成原料車間泵壓力突然下降，備泵自啟。電磁閥前充滿原料，打開一瞬間，對電磁閥后的調(diào)節(jié)閥造成沖擊，時間長了各路調(diào)節(jié)閥可能會關不嚴有內(nèi)漏的情況；這種沖擊會加大調(diào)節(jié)閥的磨損，使內(nèi)漏情況加?。凰栽瞎芫€沖壓時，操作工序和開閥沖壓的速度都是應該注意的。

2 裂解爐投料時操作要點分析

原料沖壓結(jié)束后，就可以開始投料了。投料時注意各路原料流量計表，閥位0%時，某路進料有流量，此路調(diào)節(jié)閥有內(nèi)漏的可能，投料時，此路應該最后投料；目的，使各路進料量盡量一致，各路COT溫度偏差縮小，各路結(jié)焦程度基本一致；這樣操作可以防止個別爐管溫度過高，結(jié)焦嚴重，影響裂解爐的運行周期。

投料初期，由于對流段，輻射段內(nèi)爐管進料流量低，流速較慢，爐管內(nèi)的結(jié)焦趨勢會較明顯，主操在投料總負荷30%前投料速度應加快，使物料在管線中的流速加快，減緩爐管的結(jié)焦趨勢。

投料時原料是輕質(zhì)原料時，原料與稀釋蒸汽，清焦蒸汽在盤管內(nèi)混合，經(jīng)幾次加熱后進入輻射段時已經(jīng)是過熱飽和蒸汽；在投料量到總負荷40-50%時，清焦蒸汽逐漸地降為0T/H；清焦蒸汽是200度未經(jīng)過熱的稀釋蒸汽注入到原料中，當撤清焦蒸汽時，相當于輻射段入口的原料過熱蒸汽溫度提高了，輻射段出口溫度會出現(xiàn)較明顯的上漲；這時隨著負荷的增加，燃料氣流量增加的幅度要相應減小，防止COT上漲過快，對爐管及后系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

投料時原料是HTO時，由于重質(zhì)原料的比重比輕質(zhì)大，組分多為長碳鏈的大分子，不易汽化，所以在對流段預熱時多出一股汽化蒸汽量，目的讓HTO充分汽化，這股蒸汽稱為一次注汽；將DS總量的20%在一次注汽點注入，過熱后的蒸汽將HTO加熱越過其泡點；烴/蒸汽混合物經(jīng)過一次預熱后，與另外百分之八十經(jīng)過熱的DS，在二次注汽點注入，使烴全部汽化預熱至通過HTO的干點。HTO在橫跨段時達到反應溫度，在輻射段發(fā)生裂解反應。由于制造裂解爐輻射段盤管的材料和輻射盤管內(nèi)表面的光潔度在裂解期間能夠促使碳質(zhì)的沉積，也就是結(jié)焦。原料當裂解時產(chǎn)生富氫氣體，余下部分的不飽和度越來越大，不飽和度由芳烴產(chǎn)品分子的分子量增長來體現(xiàn)，這種芳烴能縮聚成焦，使輻射爐管和下游熱回收設備結(jié)垢。通常沸點高的原料比沸點低的原料含氫少，結(jié)焦傾向性增加。投料過程中，隨著裂解深度的增加，焦的初級粒子變得更豐富，隨著盤管中溫度的增加，芳烴及大分子烴類熱穩(wěn)定性更差，因而氫含量低芳烴和重化合物含量高的HTO將比石腦油更易生成焦。其他機理與環(huán)境也能形成焦；在850-1100度的裂解條件下，可以認為結(jié)焦主要通過乙炔途徑而發(fā)生。乙炔可能脫氫而生碳而乙炔更可能與芳烴自由基形成飽和中間體，這種中間體在高溫下，發(fā)生電離而聚結(jié)成焦炭核心，此核心進一步增長而形成焦炭。裂解乙烷要較高的裂解溫度，此裂解溫度下將導致乙炔分解而形成焦，尤其是在輻射段管壁上出現(xiàn)過熱點的情況下，過熱點處的溫度更易滿足乙炔分解生焦的溫度條件，其反應機理如下；C2H2=2C+H2，以這種反應而形成焦層，通常硬且質(zhì)密，相比之下，由芳烴途徑形成的焦層是相對比較松軟的。

當投料類型是HTO時，因為HTO的稀釋比為0.8（輕質(zhì)0.5），爐管內(nèi)的DS含量較多并且HTO的組分重，要達到相同的COT所用FG較多，爐膛溫度較高；爐管外壁溫度與內(nèi)壁溫度，投料初期相差不大，當投料量到40-50%，F(xiàn)G負荷達到約40%，爐管內(nèi)壁的結(jié)焦程度變大了，HTO的焦層相對LTHC，C2C3松軟，這種焦層在爐管內(nèi)壁隨著負荷的提升逐漸變厚，爐管內(nèi)外壁的溫差會變大，外壁溫度會明顯高于內(nèi)壁溫度。投料負荷到40%左右開始退清焦蒸汽，一般操作是退清焦蒸汽的同時，繼續(xù)提高HTO負荷，及FG負荷，當爐管內(nèi)清焦蒸汽量減少，HTO負荷提高時，相當于降低了爐管內(nèi)的稀釋比，會加速爐管內(nèi)的結(jié)焦，使爐管內(nèi)壁的焦層變厚，若同時FG負荷繼續(xù)提高，裂解爐輻射段爐膛的熱量再通過熱輻射傳給爐管外壁。而由于相對松軟的焦層是熱的不良導體，導致熱量由爐管外壁傳至內(nèi)壁的速度降低，致使爐管外壁溫度短時間內(nèi)快速上升，較高的外壁溫度隨后又經(jīng)焦層將熱量傳給爐管內(nèi)壁，爐管內(nèi)此時在退清焦蒸汽，投HTO，由于水蒸氣與油的比熱容大致相同，相當于此時爐管內(nèi)減少的冷量與增加的冷量大致相同；爐管外壁短時間內(nèi)獲得的大量熱量，經(jīng)過焦層的一定時間的延遲后，傳給爐管內(nèi)壁時，爐管內(nèi)壁熱量也會短時間內(nèi)增大很多，體現(xiàn)在溫度也短時間內(nèi)快速上漲，介質(zhì)把熱量帶到輻射段出口時，熱量又通過焦層傳遞到爐管外壁，體現(xiàn)在COT上，也是短時間內(nèi)COT快速上漲。當爐管內(nèi)壁溫度也快速升高時，由于HTO稀釋比較大，爐管之前殘余的和這次投料新生成的焦數(shù)量相對較多，這時爐管內(nèi)就會發(fā)生大量的水煤氣反應，產(chǎn)生大量的CO。CO過多易發(fā)生漏炔事故；因此在投HTO時，COT的控制是很重要的一個環(huán)節(jié)；當投料量在40%左右時是一個關鍵節(jié)點；40%之前爐管內(nèi)清焦蒸汽未動HTO，F(xiàn)G按配比同時提量，爐管處于熱平衡狀態(tài)，COT較穩(wěn)定；當投料負荷到40%左右時，爐管內(nèi)開始退清焦蒸汽，實際操作中要減緩退清焦蒸汽的速度，以正常速度投HTO，（投HTO時間一般40min以內(nèi)）減緩FG量增加的速度；這樣操作爐管內(nèi)外比較容易達到熱量平衡，防止COT過快上漲。投料原料是氣相乙丙烷時，由于C2C3不含硫成分，投料前做好預硫化，防止投料過程中CO大幅波動，投料時COT低控770度左右；原料中只有C2C3發(fā)生裂解反應時生成的焦是質(zhì)地較硬較密實的碳焦層，這種焦層對爐管內(nèi)外壁熱量的傳導和HTO比要理想的多，所以投料過程COT一般不會出現(xiàn)大的波動，COT相對好控制一些。

結(jié)束語

無論原料是氣相，還是輕質(zhì)，重質(zhì)原料，投料過程中注意盡量維持爐管內(nèi)外的熱平衡，就能有效防止COT的大幅波動，同時也能平穩(wěn)急冷，精餾系統(tǒng)的操作。

參考文獻

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