裂解炉出口温度控制技术的优化.pdf

第3 2 卷第2 期 2 0 1 1 年4 月 化学工业与工程技术 Jo u r l a fo C h 8 n ica I n d s t r E l g i l e e r i礼g V o l 3 2N o 2 A p r 2 0 1 1 裂解炉出口温度控制技术的优化 于水 张爱民 王勇 褚连良 周建华 大庆石化公司化工一厂 黑龙江大庆 1 6 3 7 1 4 摘要 通过对大庆乙烯装置8 0 U 型裂解炉出口温度 C O T 测量方式进行优化及改进 提高了对 裂解深度的控制程度 进而改善了裂解炉日常的运行状况 达到了提高乙烯产品收率的目的 关键词 裂解炉裂解炉出口温度优化乙烯收率 中图分类号 T Q 2 2 1 2 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 7 9 0 6 2 0 1 1 0 2 一0 0 5 8 0 3 O p t im iz a t io n0 fcr a ck in gf u r n a ceo u t l e tt e m p e r a t u r ecO n t r O lt e ch n iq u e f o rcr a ck in gf u r n a ce y US M i Z H A N GA im in W A N GY j 挖g C H U L 如竹 施行g Z H O L 拙行 口 F ir s tC h e m ica lP l a n t D a q in gP e t r o ch e m ica lC o m p a n y D a q in g1 6 3 7 1 4 C h in a A b s t r a ct T h r o u g ho p t im iz in ga n dim p r o v in go ft h em e a s u r e m e n tm e t h o d sf o rt h e8 0 一U cr a ck in gf u r n a ceo u t l e tt e m p e r a t u r e C T inD a q in gE t h y l e n eP l a n t t h eco n t r o ld e g r e eo ft h ecr a ck in gd e p t hisin cr e a s e d a l s ot h es t a t u so ft h eo p e r a t io no ft h e cr a ck in gf u r n a ceisim p r o v e d a n dt h ey ie l do fe t h y l e n ep r o d u ct sisim p r o v e d K e yw o r d s C r a ck in gf u r n a ce C r 8 ck in gf u r n a ceo u t l e tt e m p e r a t u r e 0 p t im iz a t io n Y ie l do fe t h y l e n e 自1 9 世纪中期以来 作为生产基础化工原料及 其衍生物的重要设备 裂解炉 管式炉 到目前 为止没有大的变化 仍然以高温 短停留时间 低烃 分压来获取乙烯 丙烯等化工原料 近年来 世界各 大公司 如L U M S S W 等 的裂解炉及国内开发的 C B L 管式炉 炉管管径均有由粗向细转变的趋势 裂解炉出口温度 C O T 作为调整裂解深度的重要 指标之一 其测量值可信度的提高对于指导操作人 员调整控制参数具有实际意义 大庆乙烯装置新区3 台6 0k t aU S C 一8 0 U 型 裂解炉为美国S W 公司专利技术 1 9 9 9 年建成投 产 该裂解炉C O T 测温点布置在一急冷入口 2 支 炉管交汇后的位置上 用这一点的温度来反映辐射 段单支炉管内的裂解气温度 热点偶采用双支结构 安装结构采用夹套形式 由于夹套结焦 辐射 传导 散热等原因直接导致了所测温度存在一定的偏差 理论上 考虑裂解气种类 温度 保温层厚度 裂解气 流速 距离等因素 温度偏差在1 5 3 0 之间 在 裂解炉运行期间 这种测量温度对于裂解深度的控 制十分不利 此次优化的主要目的是通过C O T 热电偶安装 方式 测量位置 结构调整等方面的变化 尽可能地 消除由于测量装置本身原因给测量带来的系统误 差 改造后的热电偶采用单支结构形式 分别直接 测量2 支炉管交汇前的管内温度 热电偶测量端采 用贴壁形式 防止空气隔热 保护套管内用填料密 封 阻断对流换热 这些措施将确保温度测量的效 果最佳 对于提高控制精度具有很高的操作价值 l优化措施 裂解炉C O T 温度是衡量裂解深度的重要指 标 C O T 的测量值越精确 越有利于帮助操控人员 去调整控制指标 从而达到提高收率的目的 笔者 针对C O T 测量用热电偶的改造 在对裂解炉由内 到外 由炉管内到保温层外的传热 散热计算的基础 上 通过对热电偶形式的选择 测量位置的选择 安 装结构形式的改变 保温效果的提高来最大限度地 收稿日期 2 0 l O l O 一2 9 作者简介 于水 1 9 8 2 一 男 山东莱阳人 2 0 0 4 年毕业于大 庆石油学院 工程师 现从事乙烯生产管理工作 E m a il y u s h u i 1 6 3 co m 于水等 裂解炉出口温度控制技术的优化 5 9 减少测量误差 以使C O T 参数能够更好地反映实 际的裂解深度 新区原裂解炉 J K L 炉 C O T 测温点统一布 置在裂解炉炉膛出口至急冷换热器人口的直管段 上 安装结构采用的是 卜 字形多层夹套形式 安装位置比较靠上 这种测温形式存在较大内在缺 点且较易受到外界各种因素的影响 因而测量误差 也较大 C O T 热电偶的技术改造主要有以下几个方面 a 热电偶的选型 此次改造选用新型铠装热电 偶 铠装热电偶是将热电偶丝 绝缘材料组装在不 锈钢管内 再经模具拉实的坚实整体 与工业热电偶 比较 具有外径小 长度长 抗震 可挠 热响应时间 短及使用安装方便等特点 K 型铠装热电偶即在 外套管内铠装K 型热电偶丝 目前已有国家标准 G B 7 6 6 8 8 7 的铠装热电偶材料和行业标准 J B T5 5 8 2 9 1 的铠装热电偶的类型 代号和分度号列 于表2 中 铠装热电偶外套管内可以铠装1 对电偶 丝 也可铠装2 对或2 对以上电偶丝 铠装热电偶 外套管材料一般采用1 C r l 8 N i9 T i 或O C r l 8 N i9 T i 不锈钢 非常适合裂解炉C O T 测温点对测量元件 的要求 另外 由于这种热电偶具有很好的刚性和 韧性 可以确保热电偶在保护套管内插入到位 表1 铠装热电偶的参数 b 测量点位置的选取 通过对炉管内裂解气 的传热计算可知 在保温完整的前提下 测温点的位 置每向上升高lcm 所测温度将降低1 左右 所 以将测温点的位置选取在裂解炉管延伸出炉顶l o o m m 的位置上 既保证焊接空间又尽可能接近炉顶 测量点距离炉顶的高度较之原来的安装位置 4 5 0 m m 大大降低 同时测量位置的统一也是C O T 温 度点之间相互比较的基础条件 考虑到北方气候的特点 为了尽量避免冬季西 北气流对测量的影响 裂解炉测温点一律选择焊接 在炉管东 西 偏南侧的位置上 c 安装方式的改变 原热电偶安装采用 卜 字 形多层夹套结构 由于多层夹套之间是依靠空气或 导热填料进行热传导 传导效率较差 是影响温度测 量的主要因素 此次改造的热电偶安装形式采用贴壁 炉管外 壁 焊接形式 在裂解炉炉管外壁上焊接一段保护套 管 套管直径D 为1 6m m 材质与炉管相同 保护套 管与炉管之间采用焊接 以保证可靠的焊接强度及 最大的传热效率 焊接长度不小于8 D 热电偶自上而下插入保护套管 依靠保护套管 来达到定位的作用 并且保护套管顶端为圆头形结 构 保证热电偶与套管的接触面积最大 防止点接 触 这些措施将有效保证热电偶与炉管内温度之间 完全是金属传热 传热效果最理想 d 增加保温措施 通过对保温厚度的核算 将 原来的保温层厚度由1 4 0m m 增加到1 8 0m m 并选 用新型保温材料硅酸铝纤维填充 增强保温效果 在 炉顶底板上用4m m 钢板焊接一圈 26 0 0m m 3 6 0 m m 2 0 0m m 高的防风围堰 并用1 2m m 不锈钢板 围绕此围堰组成一个26 0 0m m 3 6 0m m 4 0 0m m 的保温空间 将测温点测量的有效高度 约2 0 0m m 置于这个相对封闭的防对流隔热层中 围堰中间部 分用保温材料填实 这种单独为温度测量部分设计 的隔热环境 将有效提高保温效果 解决了保温层与 炉顶之间的缝隙对测温效果的影响 加强主保温层 施工操作 主保温层施工前 必须清洁管道表面油 污 铁锈及焊渣等污物 并需在管道严密性试验合格 后方可进行保温 保温制品为单层施工 施工时 同 层保温层错缝 上下层压缝 其搭接长度大于5 0 m m 水平管道的纵缝不得在上下9 0 的范围内 相 邻的两环向对接缝应做错开处理 错开的距离不得 小于管壳长度的1 3 保障施工质量 针对保温间缝 隙不严问题 要求在保温管壳拼装后 缝隙若大于 2 0m m 必须用原保温材料割成所需尺寸后填充 小 于2 0m m 缝隙 利用纤维材料填实 力求无缝隙 通过以上4 个主要方面的改造 有效减小了同 组C O T 之间的偏差 另外 热电偶套管与热电偶 的安装配合方式采用活套螺纹连接 连接位置延伸 到保温层以外 便于备件的更换 6 0 化学工业与工程技术2 0 1 1 年第3 2 卷第2 期 2 运行情况 对新区8 0 U 型裂解炉C O T 测量方式进行优 化后 第一个运行周期从2 0 0 5 年1 2 月初开始到 2 0 0 6 年1 月上旬结束 2 0 0 6 年1 月下旬该炉又进行 了第二个运行周期 从整体运行情况分析 通过对 C O T 热电偶改造 在相同的裂解深度下 C o T 的测 量值从改造前约7 4 0 提高到约8 0 0 从数值上 更接近于真实值 通过一段时间的运行 对比裂解炉C o T 热偶 改造前后的数据得知 改造前裂解炉运行时平均 T M T 为10 1 1 时 C O T 的平均测量值为7 5 6 而改造后裂解炉运行时平均T M T 为10 0 6 时 C O T 的平均测量值为8 2 8 从以上数据可以看 出 在相同条件下裂解炉C O T 热偶改造后 C O T 的 指示值较改造前提高了6 0 以上 从数值上更接近 于测量的真实值 测量值与真实值偏差的减小 提高 了操作人员对于平均C O T 偏差的控制能力 将改造后的测量值与改造前的值进行对比发 现 虽然从量上看有所提高 但这些温度点与其同组 的温度点之间仍然存在偏差 从流程上分析有如下 几种原因 1 温度场分布不均 由于E F 一1 1 1 J K L 炉全部为底部烧嘴 燃料量 烧嘴的喷口角度 配风 等因素都对温度场有影响 2 假设温度场是均匀 的 那么温度低就有可能是由于管路内的物料流量 大造成的 由于每组炉管的进料量是靠文丘里管分 配的 在可压缩流体 阻塞流 的状态下流出文丘里 管的流量存在偏差 这也导致了各组炉管C T 有 偏差 3结 语 新区8 0 一U 型裂锯炉C T 热偶改造后 将石 脑油炉的C o T 提高至8 1 5 8 3 5 当原料为加氢 尾油时 C o T 也提高到8 0 5 8 2 0 比原内控指 标提高了6 5 以上 原控制指标为石脑油初期 7 5 0 末期7 6 5 加氢尾油初期7 4 5 末期 7 6 5 这与8 0 一U 型裂解炉原设计C O T 工艺指 标接近 该项目实施后 热电偶测量的准确性得到 了较大提高 使裂解新区年乙烯收率提高了1 取得了巨大的经济效益 针对S W 公司的8 0 U 型裂解炉C O T 热电偶改造后 国内多家裂解炉针 对裂解炉热电偶的选型方面大多也选取了贴壁式 这不但能够最准确地反映裂解深度 提高乙烯产品 收率 而且能够在烧焦期间监测炉管内的焦粉燃烧 状态 进而能够提高烧焦效果 延长裂解炉的运行 周期 1 H 科 啼卜 睁 q 卜 稍 专卜 蚌 挣 卜 转 稍 卜1 辩 稍 畸 廿 昏 N 书 稍 卜 牟 H 静 卜 舡廿 棒 稍 卜扑 抖 粕 卜廿廿廿 简讯 核辐射防护原则 内外兼防 发生核事故或放射事故 特别是有放射性物质向大气释放时 总的防护原则是 内外兼防 具体包括两 方面 a 体外照射的防护原则 1 尽可能缩短被照射时间 2 尽可能远离放射源 3 注意屏蔽 利用铅板 钢 板或墙壁挡住或降低照射强度 具体措施 当放射性物质释放到大气中形成烟尘通过时 要及时进入建筑物 内 关闭门窗和通风系统 避开门窗等屏蔽差的部位隐蔽 b 体内照射的防护原则 1 避免食入 减少吸收 增加排泄 避免在污染地区逗留 2 清除污染 减少 人员体内污染机会 具体措施