裂解爐輕重質(zhì)原料投料操作要點(diǎn)

廖本剛

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

關(guān)鍵字：裂解；原料；投料；比重

1 裂解爐投料前操作要點(diǎn)分析

裂解爐在投料之前，原料管線中可能會(huì)含有裂解爐下線時(shí)原料掃線用蒸汽冷卻后的殘余凝液；當(dāng)投料爐處于端頭位置時(shí)，原料在端頭位置長(zhǎng)時(shí)間滯留可能會(huì)累積較多的雜質(zhì)；為了防止投料時(shí)原料中帶水及過(guò)多雜質(zhì)，造成爐管結(jié)焦，影響裂解爐運(yùn)行周期，可采取在原料總管低點(diǎn)導(dǎo)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?fù)读铣跗谟捎谠狭髁康停魉俚蜖t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(yīng)先沖壓至調(diào)節(jié)閥前；原料沖壓前，主操打開(kāi)原料各路電磁閥，電磁閥全開(kāi)后，室外打通原料流程，留一道進(jìn)料總閥。沖壓時(shí)室外緩慢地開(kāi)原料總閥，將原料管線充滿。此操作應(yīng)注意：要先開(kāi)原料電磁閥，后開(kāi)手閥；因?yàn)殡姶砰y是全開(kāi)全關(guān)模式，若開(kāi)電磁閥前管線充滿原料，當(dāng)電磁閥一下打開(kāi)的時(shí)候，原料管線中的瞬時(shí)流量忽然間增大很多，可能會(huì)造成原料車(chē)間泵壓力突然下降，備泵自啟。電磁閥前充滿原料，打開(kāi)一瞬間，對(duì)電磁閥后的調(diào)節(jié)閥造成沖擊，時(shí)間長(zhǎng)了各路調(diào)節(jié)閥可能會(huì)關(guān)不嚴(yán)有內(nèi)漏的情況；這種沖擊會(huì)加大調(diào)節(jié)閥的磨損，使內(nèi)漏情況加劇；所以原料管線沖壓時(shí)，操作工序和開(kāi)閥沖壓的速度都是應(yīng)該注意的。

2 裂解爐投料時(shí)操作要點(diǎn)分析

原料沖壓結(jié)束后，就可以開(kāi)始投料了。投料時(shí)注意各路原料流量計(jì)表，閥位0%時(shí)，某路進(jìn)料有流量，此路調(diào)節(jié)閥有內(nèi)漏的可能，投料時(shí)，此路應(yīng)該最后投料；目的，使各路進(jìn)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(gè)別爐管溫度過(guò)高，結(jié)焦嚴(yán)重，影響裂解爐的運(yùn)行周期。

投料初期，由于對(duì)流段，輻射段內(nèi)爐管進(jìn)料流量低，流速較慢，爐管內(nèi)的結(jié)焦趨勢(shì)會(huì)較明顯，主操在投料總負(fù)荷30%前投料速度應(yīng)加快，使物料在管線中的流速加快，減緩爐管的結(jié)焦趨勢(shì)。

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

投料時(shí)原料是HTO時(shí)，由于重質(zhì)原料的比重比輕質(zhì)大，組分多為長(zhǎng)碳鏈的大分子，不易汽化，所以在對(duì)流段預(yù)熱時(shí)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(diǎn)注入，過(guò)熱后的蒸汽將HTO加熱越過(guò)其泡點(diǎn)；烴/蒸汽混合物經(jīng)過(guò)一次預(yù)熱后，與另外百分之八十經(jīng)過(guò)熱的DS，在二次注汽點(diǎn)注入，使烴全部汽化預(yù)熱至通過(guò)HTO的干點(diǎn)。HTO在橫跨段時(shí)達(dá)到反應(yīng)溫度，在輻射段發(fā)生裂解反應(yīng)。由于制造裂解爐輻射段盤(pán)管的材料和輻射盤(pán)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(dāng)裂解時(shí)產(chǎn)生富氫氣體，余下部分的不飽和度越來(lái)越大，不飽和度由芳烴產(chǎn)品分子的分子量增長(zhǎng)來(lái)體現(xiàn)，這種芳烴能縮聚成焦，使輻射爐管和下游熱回收設(shè)備結(jié)垢。通常沸點(diǎn)高的原料比沸點(diǎn)低的原料含氫少，結(jié)焦傾向性增加。投料過(guò)程中，隨著裂解深度的增加，焦的初級(jí)粒子變得更豐富，隨著盤(pán)管中溫度的增加，芳烴及大分子烴類(lèi)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(jī)理與環(huán)境也能形成焦；在850-1100度的裂解條件下，可以認(rèn)為結(jié)焦主要通過(guò)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(jìn)一步增長(zhǎng)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(dǎo)致乙炔分解而形成焦，尤其是在輻射段管壁上出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)的情況下，過(guò)熱點(diǎn)處的溫度更易滿足乙炔分解生焦的溫度條件，其反應(yīng)機(jī)理如下；C2H2=2C+H2，以這種反應(yīng)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(duì)比較松軟的。

當(dāng)投料類(lèi)型是HTO時(shí)，因?yàn)镠TO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(dá)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(dāng)投料量到40-50%，F(xiàn)G負(fù)荷達(dá)到約40%，爐管內(nèi)壁的結(jié)焦程度變大了，HTO的焦層相對(duì)LTHC，C2C3松軟，這種焦層在爐管內(nèi)壁隨著負(fù)荷的提升逐漸變厚，爐管內(nèi)外壁的溫差會(huì)變大，外壁溫度會(huì)明顯高于內(nèi)壁溫度。投料負(fù)荷到40%左右開(kāi)始退清焦蒸汽，一般操作是退清焦蒸汽的同時(shí)，繼續(xù)提高HTO負(fù)荷，及FG負(fù)荷，當(dāng)爐管內(nèi)清焦蒸汽量減少，HTO負(fù)荷提高時(shí)，相當(dāng)于降低了爐管內(nèi)的稀釋比，會(huì)加速爐管內(nèi)的結(jié)焦，使?fàn)t管內(nèi)壁的焦層變厚，若同時(shí)FG負(fù)荷繼續(xù)提高，裂解爐輻射段爐膛的熱量再通過(guò)熱輻射傳給爐管外壁。而由于相對(duì)松軟的焦層是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)致熱量由爐管外壁傳至內(nèi)壁的速度降低，致使?fàn)t管外壁溫度短時(shí)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(shí)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(dāng)于此時(shí)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(shí)間內(nèi)獲得的大量熱量，經(jīng)過(guò)焦層的一定時(shí)間的延遲后，傳給爐管內(nèi)壁時(shí)，爐管內(nèi)壁熱量也會(huì)短時(shí)間內(nèi)增大很多，體現(xiàn)在溫度也短時(shí)間內(nèi)快速上漲，介質(zhì)把熱量帶到輻射段出口時(shí)，熱量又通過(guò)焦層傳遞到爐管外壁，體現(xiàn)在COT上，也是短時(shí)間內(nèi)COT快速上漲。當(dāng)爐管內(nèi)壁溫度也快速升高時(shí)，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(duì)較多，這時(shí)爐管內(nèi)就會(huì)發(fā)生大量的水煤氣反應(yīng)，產(chǎn)生大量的CO。CO過(guò)多易發(fā)生漏炔事故；因此在投HTO時(shí)，COT的控制是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)；當(dāng)投料量在40%左右時(shí)是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；40%之前爐管內(nèi)清焦蒸汽未動(dòng)HTO，F(xiàn)G按配比同時(shí)提量，爐管處于熱平衡狀態(tài)，COT較穩(wěn)定；當(dāng)投料負(fù)荷到40%左右時(shí)，爐管內(nèi)開(kāi)始退清焦蒸汽，實(shí)際操作中要減緩?fù)饲褰拐羝乃俣龋哉Ｋ俣韧禜TO，（投HTO時(shí)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(dá)到熱量平衡，防止COT過(guò)快上漲。投料原料是氣相乙丙烷時(shí)，由于C2C3不含硫成分，投料前做好預(yù)硫化，防止投料過(guò)程中CO大幅波動(dòng)，投料時(shí)COT低控770度左右；原料中只有C2C3發(fā)生裂解反應(yīng)時(shí)生成的焦是質(zhì)地較硬較密實(shí)的碳焦層，這種焦層對(duì)爐管內(nèi)外壁熱量的傳導(dǎo)和HTO比要理想的多，所以投料過(guò)程COT一般不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)，COT相對(duì)好控制一些。

結(jié)束語(yǔ)

無(wú)論原料是氣相，還是輕質(zhì)，重質(zhì)原料，投料過(guò)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(dòng)，同時(shí)也能平穩(wěn)急冷，精餾系統(tǒng)的操作。

參考文獻(xiàn)

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