郝國(guó)偉 孫海洋(中國(guó)石油大慶石化公司化工一廠裂解車間 163714)

在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)體系中，乙烯裂解爐燒焦是一項(xiàng)重要內(nèi)容。因此，乙烯裂解爐燒焦工藝要始終圍繞社會(huì)需求，通過社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，加強(qiáng)工藝水平的研究與改進(jìn)來引領(lǐng)全社會(huì)工業(yè)技術(shù)發(fā)展觀念。改革開放以來，我們經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展當(dāng)作重點(diǎn)，追求經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，卻忽略了技術(shù)的研究與改進(jìn)?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的要求對(duì)社會(huì)的新一代生產(chǎn)技術(shù)有了新的要求，要塑造更加高效節(jié)能的乙烯裂解爐燒焦工藝。以前的社會(huì)為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)自然資源被破壞性開采利用，自然環(huán)境受到嚴(yán)重污染，超出了自然所能承受的范圍，無法自行修復(fù)。那些發(fā)展中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使我們認(rèn)識(shí)到工藝研究與改進(jìn)的重要性。為此，筆者在文中對(duì)乙烯裂解爐燒焦工藝的研究與改進(jìn)進(jìn)行分析。

一、乙烯裂解爐燒焦工藝概述

裂解爐作為乙烯設(shè)備的主要部分，其運(yùn)行效率直接關(guān)系到裝置的穩(wěn)定安全使用，也關(guān)系到整體的能耗與物耗。影響裂解爐運(yùn)行時(shí)間的因素是多方面的，主要情況有：裂解爐爐管結(jié)焦，即管壁達(dá)到的溫度高過制作材料所能承受的溫度，以及廢熱鍋爐(TEL)，結(jié)焦管道出口的溫度過高等等。世界各國(guó)投入了相當(dāng)?shù)娜肆ξ锪?，?duì)裂解爐清焦工藝進(jìn)行大量改進(jìn)，水平明顯提高。當(dāng)前投入使用的有助劑助燃技術(shù)與催化燒焦技術(shù)。不過當(dāng)前工業(yè)裝置上大量應(yīng)用的，依然是是價(jià)廉的蒸汽—空氣燒焦技術(shù)。

我國(guó)所作的研究，如燕山石化公司，對(duì)乙烯裝置進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)施了多次革新與技術(shù)改造，裂解爐技術(shù)方上有了較大的進(jìn)步，裂解爐燒焦工藝也實(shí)施了同步的改進(jìn)，可仍主要是用蒸汽—空氣燒焦工藝。伴隨燕山石化乙烯裂解生產(chǎn)的擴(kuò)大，原料也越來越多元化，造成了裂解爐的結(jié)焦情況漸漸嚴(yán)重，且變的復(fù)雜。傳統(tǒng)的在線燒焦參數(shù)漸漸無法適用原料多元化的情況，燒焦效率有限，裂解爐運(yùn)作周期減小，不利于設(shè)備的高效運(yùn)行。

二、乙烯裂解爐燒焦工藝的問題及其改進(jìn)

干擾燒焦過程的影響因素是多樣的，基本的因素有以下幾個(gè):焦的形態(tài)、空氣流量與反應(yīng)溫度等。

1.焦的形態(tài)

通常認(rèn)為，焦在設(shè)備中的裂解形態(tài)，有纖維狀焦、顆粒狀焦和塊狀焦三種，此三種焦基本是因?yàn)榱呀怆A段中各個(gè)時(shí)期、結(jié)焦機(jī)制差異造成的。在輻射段爐管時(shí)，反應(yīng)剛開始時(shí)催化反應(yīng)機(jī)理處于主要地位，達(dá)到纖維狀焦?fàn)顟B(tài)；等運(yùn)行時(shí)間的進(jìn)行，達(dá)到自由基反應(yīng)機(jī)理狀態(tài)，這時(shí)的焦形態(tài)形成了顆粒狀焦；在廢熱鍋爐里進(jìn)行的縮合反應(yīng)，即焦油與煤煙里各種環(huán)混合物在界面脫氫縮形成焦沉積。裂解原料性質(zhì)與裂解條件的差異是影響著焦形態(tài)的第一原因。

一般的說，各種焦形態(tài)的燃燒情況也有所差異。焦僅在足夠其燃燒溫度后方能夠燃燒，燃燒溫度的大小是由焦的結(jié)構(gòu)與成分決定的。氣體原料裂解產(chǎn)生的焦，由于原料純度較高，形成的焦比較致密結(jié)實(shí)，不容易清除，丹液體原料含有一定的雜質(zhì)，其裂解所產(chǎn)生的焦則比較稀松，很好清除。所以，燒焦過程要根據(jù)材料的情況，考慮按照各種的焦形態(tài)實(shí)施適宜的工藝參數(shù)。

2.空氣流量

焦的燃燒，其實(shí)質(zhì)是固體的原料和氣體的供養(yǎng)兩者產(chǎn)生的燃燒反映，氧氣流量是燒焦反應(yīng)中的關(guān)鍵內(nèi)容。蒸汽—空氣燒焦主要上是利用控制爐管鐘氧的分壓，以此來調(diào)節(jié)焦的燃燒狀態(tài)，蒸汽可用作稀釋、清除不必要熱量與去除多余介質(zhì)。裂解爐燒焦前輻射段爐管中能夠出現(xiàn)比較厚度的焦層。當(dāng)燒焦的初始階段。因?yàn)檫@時(shí)焦基本是裸露在氣體中的，供氧越多燃燒速度就越快，當(dāng)內(nèi)部焦的一點(diǎn)點(diǎn)被燃燒掉，焦裸露在空氣中的面積就一點(diǎn)點(diǎn)縮小，在供氧量不變的情況下，焦的裸露面積越小則燃燒速度越小。燒焦的初始階段必要要控制氧的濃度(空氣速度)，因?yàn)檠鯘舛鹊囊稽c(diǎn)波動(dòng)都會(huì)迅速影響到焦反應(yīng)。爐管里焦燃燒的地方如果是暗紅色，說明管壁溫度還是可承受的。如果溫度過高，管壁呈亮紅色，則就要降低或關(guān)閉空氣進(jìn)入。除了目測(cè)檢查爐管顏色外，對(duì)燒焦氣進(jìn)行測(cè)溫也能夠有效的了解溫度。

3.燃燒反應(yīng)溫度

在乙烯裝置裂解爐管的焦炭燃燒過程中，溫度對(duì)燒焦過程的作用明顯。較低的燒焦溫度會(huì)使燒焦時(shí)間變長(zhǎng)，有效的證據(jù)乙烯裝置裂解爐管的熱量，可以縮短乙烯設(shè)備的工作時(shí)間。爐管的冷卻時(shí)間會(huì)比焦的冷卻時(shí)間短。燒焦工作之前要盡可能保持所需要的爐出口熱量。輻射段爐管的管壁溫度越高，燒焦時(shí)間越短，可也提高了爐管的滲碳量。燒焦通常是在爐出口溫度處于803一806℃之間實(shí)施的，這溫度范圍足夠?qū)崿F(xiàn)滿意的除焦效果。若是溫度過高，會(huì)導(dǎo)致爐管收縮造成的表層脫落。通常來說，爐管入口溫度與出口溫度的的差別不能超過20℃。

結(jié)語

對(duì)乙烯裂解爐燒焦工藝的發(fā)展，形成遵循科學(xué)發(fā)展觀的體制機(jī)制，充分發(fā)揮發(fā)揮研究與改進(jìn)的作用，發(fā)展清潔工藝，提高能源資源利用率，不但關(guān)系到乙烯裂解爐燒焦的生產(chǎn)效率，更關(guān)系到廣大人民的切身利益和社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

[1]強(qiáng)化乙烯裂解爐爐管傳熱的工業(yè)試驗(yàn)通過鑒定 [J].石油煉制與化工.2000(02).

[2]江鎮(zhèn)海.揚(yáng)子石化公司烯烴廠乙烯裂解爐實(shí)施在線燒焦[J].化工裝備技術(shù).2002(01).

[3]胡流泉，張吉國(guó).乙烯裝置裂解爐輻射爐管故障分析[J].金山油化纖.1995(04).

[4]陳孫藝.加熱爐管的失效形式及分析 [J].乙烯工業(yè).2007(03).

[5]鄭寧來.乙烯裂解爐燒焦新技術(shù) [J].石化技術(shù)與應(yīng)用.2011(03).

[6]鄭寧來.揚(yáng)子石化公司開發(fā)成功裂解爐快速燒焦新技術(shù)[J].石油煉制與化工.2010(07.