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摘 要：16W型裂解炉，应用带扭曲片炉管，延长运行周期，提高乙烯收率。
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关键词：裂解炉 能耗 光面炉管 扭曲片
一、前言
大庆石化公司化工一厂裂解车间是化工区龙头，裂解车间的裂解老区共有9台裂解炉，单台炉的处理能力为4.5万吨/年，烧焦周期为40天，辐射段炉管形式为16W型，炉管表面为光面。
二、乙烯裂解炉的节能手段
乙烯装置能耗主要在裂解炉，其能耗占装置总能耗的50%-60%，降低裂解炉的能耗是降低乙烯生产成本的重要途径之一。
降低裂解炉的能耗在很大程度上取决于裂解炉系统的设计和操作水平。目前对于裂解炉的节能降耗主要采取提高裂解选择性、增加裂解炉热效率、改进高温裂解气热量回收系统、延长运转周期和实施新型节能技术等[1]。
（一）改善裂解选择性
采用新型裂解炉；
选择优质的裂解原料；
优化工艺操作条件。
（二）提高裂解炉热效率
降低排烟温度；
控制过剩空气系数；
1.改进烧嘴性能
2.保证炉体的密闭性
3.确保烟气氧分析仪指示准确
加强绝热保温。
（三）改善高温裂解气热量回收
取消蒸汽过热炉；
改进废热锅炉；
控制超高压蒸汽汽包排污量。
（四）延长裂解炉运行周期
优化原料结构与工艺条件；
采用在线烧焦；
采用结焦抑制剂；
采用新型炉管。
（五）实施新型节能技术
风机变频技术；
燃烧空气预热技术；
炉管强化传热技术；
裂解炉与燃气轮机联合技术。
三、扭曲片管技术
（一）扭曲片管原理
扭曲片管技术属于2.5炉管强化传热技术。
1.炉管强化传热原理
裂解炉炉管的传热状态，在炉管外主要是辐射传热，受炉管面积控制；在管壁主要是热传导，由材质决定；而在管内主要是对流传热，由传热系数和面积控制。面积由炉管构型决定。因此，在炉管构型确定时，可由改变传热系数来增加传热。
炉管内传热又分为焦层、边界层及主流层，见下图1。其中热阻主要集中在焦层和边界层，见下表1。文中所述的强化传热方法，即是通过减薄边界层，减缓结焦，增大传热系数来实现强化传热的目的。
2. 扭曲片管具体原理
流体通过扭曲片时，强迫流体从原来的活塞流状态旋转起来，流体的周向流速大大增加，这将对管内壁形成强烈的冲刷作用，使热阻系数大的边界层厚度有效减薄，增大炉管的总传热系数。边界层的减薄使得管壁附近长时间滞留的物料减少。扭曲片管产生的径向流使流动界面上的流体温度更均匀，从而降低金属管壁的结焦速度[2]。这也消除了物料中心和边界的温差，使物料的裂解深度均匀，从而提高乙烯收率。
扭曲片法采用分段焊接，与整根炉管采用强化传热不同，具有以下特点：1只通过在局部安装部件来达到改变流型的目的，压降损失较小；2部分加装的方式可相应减少投资，加装一般可结合炉管报废更新来进行[2]。
（二）扭曲片管具体实施办法
在每根炉管出入口各焊接两片扭曲片，位置请见下图：
（三）扭曲片的优点
1.扭曲片结构并不复杂，可以整体静态铸造，制造成本较低，适合推应用。
2.更换新炉管时，只需在新炉管出入口各直接焊接两片扭曲片，安装成本较低。
3.扭曲片与内梅花翅片、钉头管等强化传热技术相比，有不易造成炉管内结焦的特点。
4.扭曲片对炉管内物料进行扰流，提高了裂解深度，降低炉管结焦速率，延长清焦周期。
5.扭曲片强化炉管传热效果，降低炉管表面温度，延长炉管寿命。
四、结束语
安装扭曲片后，炉管表面温度由980℃下降到940℃；运行周期由40天增加到58天；三烯收率进一步提高，
详见下表：
参考文献：
[1]李广华,何细藕,盛在行.乙烯装置技术水平及节能措施[J].石油化工,2009,38(2):115―123．
[2]张利军．节能减排技术在乙烯装置上的应用[J]．中外能源，2009，14(6)：91―92． |
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发表于 2018-7-16 18:13:53