化學(xué)清洗對裂解爐運行狀態(tài)的影響

李明

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶163714）

裂解爐是乙烯裝置的能耗大戶，提高裂解爐熱效率尤為重要［1］。裂解爐運行過程中產(chǎn)生的煙氣含有焦油、硫化物、礦物質(zhì)，并且粘附在對流段盤管表面和翅片之間，加之燃料氣組分變化，包括冬季燒燃料C4等原因，隨著運行時間增加，盤管表面和翅片之間積灰和污垢逐漸增多，傳熱系數(shù)降低，造成翅片、釘頭管等傳熱性能降低，從而影響到裂解爐負荷的提升。同時，對流段盤管從煙氣中吸取的總熱量降低，燃料氣消耗量相對增加，導(dǎo)致裂解爐熱效率降低，裝置能耗增加［2］。為解決此類問題，某乙烯裝置進行裂解爐對流段化學(xué)清洗。

1 化學(xué)清洗原理及過程

1.1 清洗原理

在化學(xué)清洗前，分別在對流段盤管上部、中部及下部分別取樣，并通過模擬試驗驗證化學(xué)清洗方案的可行性，最終確定化學(xué)藥劑清洗。化學(xué)清洗原理是利用化學(xué)藥劑的濕潤、滲透、分散、剝離等性能，將污垢從盤管和翅片表面清除干凈［3］。

1.2 清洗過程

化學(xué)清洗過程包括準(zhǔn)備工作、預(yù)清洗、清洗及沖洗4部分［4］。

1.2.1 準(zhǔn)備工作清洗前，利用防水雨布將裂解爐的襯里保護起來，防止裂解爐對流段襯里被淋濕或損壞，同時縮短化學(xué)清洗后、裂解爐烘爐時爐墻耐火材料的干燥時間。

1.2.2 預(yù)清洗利用化學(xué)藥劑的潤濕和滲透性能，使藥劑逐步潤濕污垢的表面、滲透到污垢內(nèi)部，最終膨脹瓦解結(jié)垢物，使污垢疏松、分散。

1.2.3 清洗通過清洗設(shè)備將化學(xué)藥劑輸送到對流段頂部，自上而下噴淋到對流段排盤管表面，對流段下部安裝1個廢液收集槽，將清洗液導(dǎo)出爐體。清洗時，使用90o和45o噴淋噴頭通過頂部人孔及吹灰孔對對流段進行噴淋，并定期使用內(nèi)窺鏡對噴淋效果進行檢查，確保盤管全部噴淋到位。該化學(xué)藥劑的主要組分是表面活性劑，并具有優(yōu)良的分散性能，可以降低溶液的表面張力，與助劑復(fù)配后，能迅速將污垢分散從盤管表面脫落，隨廢液一起帶走，最終達到清除污垢的目的。清洗后的廢液經(jīng)過調(diào)配再經(jīng)化驗檢測其pH值、COD、油份合格后送出。

1.2.4沖洗經(jīng)過預(yù)清洗、清洗后，對流段盤管表面仍有少量污垢，為提高清洗效果，通過脫鹽水將盤管表面殘留的污垢沖洗干凈，清洗流程見圖1。

圖1清洗流程

2 化學(xué)清洗效果

2.1 盤管表面對比

對流段盤管表面的結(jié)垢物中含有腐蝕產(chǎn)物、結(jié)垢產(chǎn)物、酸不溶物。鐵的氧化物較高，說明運行中有腐蝕產(chǎn)物帶入或溶出，結(jié)垢產(chǎn)物以碳酸鈣為主磷酸鈣為輔的混合物。分析中未發(fā)現(xiàn)硫，但發(fā)現(xiàn)pH值呈下降現(xiàn)象，推測可能取樣部位不同，造成了未檢出硫元素。結(jié)垢產(chǎn)物的成分見表1。

表1結(jié)垢產(chǎn)物成分/%

利用化學(xué)藥劑的潤濕、滲透、分散、剝離的性能，將污垢從盤管表面清除干凈。裂解爐化學(xué)清洗前后的對流段盤管對比照片見圖2。由圖2可見，裂解爐在長期運行過程中，對流段盤管表面沉積物大量積聚且結(jié)構(gòu)緊密，其中尤以烴預(yù)熱盤管結(jié)垢最為嚴(yán)重。清洗后，盤管、翅片的表面及縫隙內(nèi)的污垢已基本清除干凈，盤管基本可見本色。

圖2裂解爐對流段化學(xué)清洗前、后對比

2.2 數(shù)據(jù)對比

裂解爐在經(jīng)過化學(xué)清洗、烘爐76 h后，于6月3日重新上線，投料類型為石腦油，負荷60 t/h，投料初期COT設(shè)定為837℃。對比該裂解爐的歷史數(shù)據(jù)，選取2018年2、10、12月的數(shù)據(jù)為參照。化學(xué)清洗前的平均數(shù)據(jù)（單日數(shù)據(jù)由每5 min采集1次數(shù)據(jù)取平均算得）見表2。化學(xué)清洗后3 d內(nèi)的數(shù)據(jù)見表3。化學(xué)清洗前、后的數(shù)據(jù)對比見表4。

表2化學(xué)清洗前數(shù)據(jù)（2018）

表3化學(xué)清洗后數(shù)據(jù)（2019）

表4化學(xué)清洗前、后數(shù)據(jù)對比

2.3 數(shù)據(jù)分析

2.3.1 排煙溫度該裂解爐對流段經(jīng)過化學(xué)清洗后，對流段盤管表面污垢及雜質(zhì)清洗干凈,傳熱系數(shù)提高，盤管內(nèi)的介質(zhì)與對流段煙道氣換熱充分。與化學(xué)清洗前數(shù)據(jù)對比，排煙溫度由143.1℃降至124.8℃，平均降低18.3℃。

2.3.2 熱效率裂解爐對流段清洗后，由于排煙溫度降低，熱效率由清洗前的92.12%提高至93.10%，提升0.98%。

2.3.3 燃料氣用量及能耗相比于化學(xué)清洗前，清洗后裂解爐燃料氣用量降低明顯，消耗量由原來的3 338 m3/h降至3 255 m3/h，降低83 m3/h，即0.199 t/h（燃料氣密度按2.4 kg/m3計）［5］。按照產(chǎn)量2 100 t/d計算，燃料氣能耗降低2.27 kg標(biāo)油/t。

2.3.4 風(fēng)機轉(zhuǎn)速相比于化學(xué)清洗前，相同負壓下，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由673.2 rpm降至626 rpm，說明裂解爐對流段化學(xué)清洗后，盤管、翅片表面及縫隙內(nèi)的污垢清除效果顯著，煙氣流動暢通，在對流段流通阻力減小。風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低，電耗降低。

3 結(jié)束語

裂解爐對流段化學(xué)清洗后裂解爐在排煙溫度、熱效率、燃料氣消耗以及裝置能耗等方面有了很大改善。

（1）從清洗前后裂解爐對流段盤管圖片可見，裂解爐對流段盤管清洗后，翅片之間表面污垢基本被清洗掉。

（2）從裂解爐的操作參數(shù)分析，排煙溫度降低較明顯，平均降低約18.3℃。燃料氣用量減少，以投石腦油為例，節(jié)省燃料氣量按照0.199 t/h計算，可節(jié)約燃料氣4.78 t/d。裂解爐熱效率提高0.98%，達到目標(biāo)值的93%以上。燃料氣能耗降低大約為2.27 kg標(biāo)油/t。