SL2型裂解炉操作法.docx
《SL2型裂解炉操作法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SL2型裂解炉操作法.docx（59页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
SL2型裂解炉操作法
SL-2型裂解炉操作法
目录
1．简介
2．岗位流程
3．主要设备
4．SL-2型裂解炉正常开停车
5．SL-2型裂解炉岗位的日常操作
6．SL-2型裂解炉特殊操作
7．SL-2型裂解炉仪表及控制系统
8．SL-2型裂解炉紧急停车
9．异常和紧急情况处理
10．工艺技术指标及联锁报警
11．安全环保注意事项
12．SL-2型裂解炉巡检内容
1．简介
我装置新增2台SL-2型10万吨裂解炉设计主要裂解市场石脑油、石脑油A以及石脑油B。
裂解原料投入到ABB鲁姆斯／中石化联合开发设计的SL-2型裂解炉内，加入稀释蒸汽（DS）在高温条件下进行裂解，得到的裂解气经废热锅炉急冷，再经过急冷器用急冷油喷淋冷却至214℃后送入汽油分馏塔。
裂解炉利用废热锅炉副产11.50MPa（G）、525℃的过热超高压蒸汽。
正常情况下裂解炉燃料使用分离工段返回的甲烷氢，还可以使用C3液化气燃料，经汽化混合后作为裂解炉燃料气。
2．岗位流程
2．1工艺技术流程说明
2．1．1工艺技术说明
●辐射段
该裂解炉辐射段共有六组，每组有两程，第一程有16根炉管，第二程有4根炉管，第一程4根出口管合并后与第二程入口管相连，因此该辐射段炉管结构可称之为4-1型，由于第一程有16根，因此该炉管结构也可称之为16-4型。
该辐射段炉管采用4-1型（或16-4型）两程高选择性炉管，具有停留时间短、炉管压降低的特点。
其炉管主要结构参数如下表。
炉管组数
6
每一组炉管程数
2
每一组炉管排布
16/4
第一程
ID（mm）
50.7
OD（mm）
63.5
管间距（mm）
114
长度（m）
13.72
管数
16
第二程
ID（mm）
108.2
OD（mm）
121.0
管间距（mm）
230
长度（m）
13.72
管数
4
新建的二台SL-2型裂解炉原料可以裂解市场石脑油、石脑油A以及石脑油B。
设计基础以裂解深度0.5（C3/C2）。
以下是裂解炉在裂解深度为0.5（C3/C2）时辐射段工艺参数。
设计进料
市场石脑油
石脑油A
石脑油B
每台裂解炉的炉管组数
6
6
6
每台裂解炉的TLE数
6
6
6
烃进料量（kg/h）
49623
46876
45573
稀释蒸汽／烃进料量比率
0.50
0.50
0.50
裂解深度（C3/C2）
0.50
0.50
0.55
辐射段炉管出口压力（MPa（G））
0.106
0.106
0.106
辐射段炉管出口温度℃
833
842
847
裂解反应停留时间（s）
0.243
0.253
0.263
炉管压降（MPa（G））
0.063
0.058
0.056
裂解炉运行周期（天）
60
60
60
单程乙烯收率（wt％）
26.45
28.00
28.80
单程丙烯收率（wt％）
13.23
14.20
14.40
单程乙烯产量（kg/h）
13125
13126
13125
每年运转时间（小时）
7619
7619
7619
燃烧热负荷（MW）
88.170
83.499
81.931
过剩空气（％）
10
10
10
产出的SS蒸汽（SOR）（kg/h）
53496
51391
50637
热效率（%）
94.7
94.7
94.7
注1：
在10％的过剩空气下，100％燃料气燃烧。
注2：
燃烧负荷，产生的SS蒸汽以及总热效率以甲烷废气（设计的燃料）为基准。
●对流段
裂解炉对流段采用六大组进料系统，并设有超高压蒸汽过热器。
按照温度分布合理、充分回收烟气热量的原则，对流段排布自上而下分为六段，分别为：
上原料预热器（UFPH）、锅炉给水预热器（BWPH）、下原料预热段（LFPH）、上混合预热器（UMPH）、超高压蒸汽过热器（USSH、LSSH）和下混合预热器（LMPH）。
过热至横跨温度的烃类和稀释蒸汽混合物经文氏管分配器进入辐射段炉管。
在两段超高压蒸汽过热器之间设置一台减温增湿器，通过调节注入减温增湿器的无磷锅炉给水量来控制超高压蒸汽过热后的温度为525℃。
对流段排出的烟气经引风机排至大气，当裂解市场石脑油时，排烟温度设计值为112℃，裂解炉热效率为94.7%。
对流段排布示意图如下：
对流段设计工艺数据表（市场石脑油），条件（运行状态：
初期空气过剩系数：
1.1排烟温度：
112℃热负荷：
88.170热效率：
94.7）
位置
项目
RADIANT
LMPH
LSSH
USSH
UMPH
LFPH
BFWP
UFPH
加
热
段
热负荷MW/h
35.763
18.718
5.677
6.732
7.094
3.828
2.224
2.711
介质
HC+DS
HC+DS
SS
SS
HC+DS
HC
BFW
HC
流量kg/h
74435
74435
53496
50765
74435
49623
51801
49623
压降MPa
0.063
0.094
0.080
0.040
0.036
0.051
0.340
0.035
入口
相态
气
气
气
气
气
液
液
液
温度℃
624
304
393
325
144
138
148
60
压力MPaG
0.169
0.423
11.820
11.900
0.459
0.525
12.240
0.560
液体流量kg/h
49623
51801
49623
气相流量kg/h
74435
74435
53496
50765
74435
气相分子量
39.90
39.90
18.02
18.02
39.90
出口
气
气
气
气
气
混
液
液
温度℃
833
624
525
434
304
181
183
138
压力MPaG
0.106
0.329
11.740
11.860
0.423
0.474
11.90
0.525
液体流量kg/h
18261
51801
49623
气体流量kg/h
74435
74435
53496
50765
74435
31362
33175
气相分子量
25.0
39.90
18.02
18.02
39.90
95.00
●废热锅炉（TLE）
每台裂解炉共有六台管板式废热锅炉，分别对应每组辐射段炉管出口，当高温裂解气经过废热锅炉时，通过锅炉给水对其进行间接急冷。
6台废热锅炉各有一根上升管、下降管与汽包相连，组成循环系统。
当以市场石脑油为裂解原料时，废热锅炉出口温度初始值为375℃，高限值为525℃，当超过此温度时，需要停炉清焦。
废热锅炉工艺参数见下表：
市场石脑油
石脑油A
石脑油B
投油量（kg/h）
49623
46876
45573
稀释蒸汽量（kg/h）
24811.5
23438
22786.5
入口温度（℃）
825.9
835.8
840.8
入口压力（Mpa）
0.105
0.105
0.105
急冷锅炉台数
6
6
6
换热管规格（mm）
φ51.5x6
φ51.5x6
φ51.5x6
换热管根数（台）
32
32
32
换热管长度（mm）
12600
12600
12600
出口温度（℃）
374.8
373.8
373.2
急冷锅炉压降（Mpa）
0.0072
0.0066
0.0063
●供热系统
新建裂解炉采用底部和侧壁联合供热方式，其中底部提供85%热量，侧壁为15%。
全炉共布置2排侧壁燃烧器，每排24台，分两侧布置，全炉共有48台侧壁燃烧器（火嘴）。
底部燃烧器2排，每排18台，共有36台底部燃烧器。
●引风机
引风机选用双吸入引风机，驱动电机用变频调速装置以取代烟道挡板，以实现节能和降低噪音的目的。
●油急冷器
由废热锅炉出来的裂解气两两集合，进入一台油急冷器，全炉共设三台油急冷器，用来自油洗塔的急冷油将裂解气直接急冷至214℃后送往油洗塔。
油急冷器采用多喷嘴喷淋式结构。
在每个喷嘴入口提供稀释蒸汽吹扫，以防止喷嘴套管间的环形空间发生结焦。
●控制系统
裂解炉的控制、监视及管理由分散型控制系统（DCS）来完成。
工艺控制方案包括：
1.总原料烃流量及各组原料烃流量的控制
2.裂解炉出口温度平衡与控制
3.油汽比率控制
4.总供热量控制——燃料的压力和流量控制
5.炉膛负压控制
6.蒸汽发生系统控制
7.原料的自动引入和切除
8.急冷器出口温度控制
自动分析系统有：
1.锅炉给水排污PH值及电导率分析
2.烟道气氧含量分析
3.裂解气组成用色谱自动分析
联锁系统有：
1.侧壁燃料气压力低联锁
2.底部燃料气压力低联锁
3.原料油压力低联锁
4.长明灯燃料气压力低联锁
5.引风机故障联锁
6.汽包液位低联锁
7.超高压蒸汽机出口温度高联锁
8.单台炉手动停车联锁
另外还有其它控制、调节系统，详见仪表控制。
2．1．2流程描述
由界区来的原料分别经六组流量调节阀进入裂解炉对流段上部的上原料预热器（UFPH）、下原料预热器（LFPH）进行预热，使原料部分汽化（50～60wt%）。
由界区来的稀释蒸汽经六组流量调节阀后与从下原料预热器出来的原料在混合器中按一定比例混合，使之汽化。
此油汽混合物一起进入上混合过热器（UMPH）、下混合过热器（LMPH）过热至横跨温度，然后经文氏管流量分配器，使油汽混合物均匀分配到每组4-1型（或16-4型）辐射段炉管中。
油汽混合物在辐射段炉管中进行热裂解反应，裂解炉出口温度控制为833～847℃。
高温裂解气进入六台废热锅炉，由六台废热锅炉出来的裂解气每两股汇合后进入一台油急冷器，用来自界区的180℃急冷油急冷至214℃。
从三台急冷器出来的裂解气汇合后进入裂解气总管。
由界区来的148℃高压锅炉给水经汽包液位调节后进入对流段的锅炉给水预热器（BWPH）预热后进入汽包，由废热锅炉产生的超高压蒸汽（325℃）出汽包后进入上超高压蒸汽过热器（USSH）和下超高压蒸汽过热器（LSSH），过热至525℃后，并入超高压蒸汽总管。
在两段超高压蒸汽过热器之间设有一台减温增湿器，以控制下超高压蒸汽过热器出口处的温度为525℃。
汽包设有连续排污和间断排污，间断排污由汽包液位调节阀来调节，连续排污采用限流的方式控制排出量。
裂解炉设有底部燃料气燃烧器和侧壁燃料气燃烧器。
燃料气分别经压力调节后去底部燃烧器和侧壁燃烧器。
燃料燃烧后产生的烟气经对流段换热后，由引风机至约50米高的高空。
烧焦时，产生的清焦气经清焦阀进入清焦罐，降尘后在清焦罐上方排空。
2．2工艺流程图
SL-2型裂解炉工艺流程图请见《72万吨/年乙烯改造乙烯装置P&I图》。
3．主要设备
我装置在原E-BA-108和H-BA-101位置新建两台SL-2型裂解炉，其位号依次为ES-BA-2114、ES-BA-2115。
该炉采用ABB鲁姆斯公司和中石化科技开发公司联合开发的裂解技术，以石脑油为原料，按年操作8000小时计，单台炉设计生产能力为每年10万吨乙烯。
每台裂解炉对应六台废热锅炉、三台油急冷器、一台汽包和一台风机。
在新建裂解炉对流段设计中，采用了对流段模块化设计的技术。
这项技术的使用对于缩短施工周期、降低施工难度将起到关键性的作用。
下面分述主要设备。
3．1裂解炉辐射段
3．1．1裂解炉辐射段的结构和材质
SL-2型裂解炉具有先进的设计。
新建的二台裂解炉都有一个相同的辐射段。
在裂解炉的整体布局上，辐射段位于裂解炉的下部。
辐射炉管垂直布置在辐射室的中央，接受高温火焰的双面辐射。
每台裂解炉有六组进料管，每组进料的辐射段炉管为16-4（四组4-1型，因此也可叫4-1型炉管）型的双程管。
每一组辐射段的第一程有16根内径为ф50.7mm的入口管，这第一程16根管又分为4个小组，每四根炉管通过一个歧型连接管，合并进入第二程的一根炉管，第二程的炉管内径为ф108.2mm，一台裂解炉有六台废热锅炉。
为了方便起见，常将SL-2型的辐射段炉管管程布置表示为16-4，而不是4-1，这种表示方式也表示出了炉管布局的逻辑关系。
裂解炉辐射段炉管为双程高选择性管，采用离心铸造炉管。
可以较好地满足“高温、短停留、低烃分压”这一裂解反应的要求。
辐射段的炉管材质选用25Cr-35Ni+Nb+MA（第一程）和35Cr-45Ni+Nb+MA（第二程）两种材料的组合，能很好地满足高温、蠕变的要求。
3．1．2临界文丘里喉管及其压差的测量
每台裂解炉辐射段第一程入口管上均安装一个文丘里喉管，它的作用是使得通过第一程的16根炉管流量能均匀分布。
由于第一程炉管的压力降较低，各支管间的流量对流动产生的阻力非常敏感。
在裂解炉正常运行期间，焦炭不均匀地沉积在炉管的内表面。
如果没有文丘里喉管，这会导致压降的差异和流量分配的不均匀，这种情况又反过来影响到炉管的快速结焦和炉管表面温度的上升，从而使得炉子的运行周期缩短。
因此SL-2型裂解炉两程炉管的结构上，设计时在第一程入口管前安装了一个文丘里管，可以解决各炉管之间的由于结焦状况差异阻力降不同而造成流量分布不同的问题。
设计的文丘里管在炉子预期的运行周期内，从运行开始（SOR）到运行结束（EOR），文丘里管都能产生“扼流”的作用，也就是说使得文丘里产生较大的压力降。
设计时，为了使得喉管的管径合适，需要考虑炉子的运行极限负荷、最大流量和盘管的出口压力等因素。
裂解炉不仅在正常运行时，而且在热蒸汽开车备用（包括烧焦状态）时，都要保持文丘里喉管的节流，这一点非常的重要。
只要炉管的出口压力（COP）不超过0.126MPa（G），每台裂解炉的稀释蒸汽流量达到35000kg/h，文丘里管都能起到很好的节流效果。
无论裂解炉在何种运行方式，判断文丘里管是否节流都是十分重要的。
我们可以通过测量、观察文丘里管的压力降来判断文丘里管是否处在节流状态。
设计时，在第一程炉管的入口上安装了一块压力表，在一个4-1型小组的进出口管上安装了一台压差表（PDG），一台炉子共有24台这样的压差表。
当压差表的指示值大于文丘里入口的绝对压力值（压力表指示值为表压，须在指示值上加上0.1013MPa，使之转化为绝对压力）的10％时，文丘里管将节流。
即当PDG/PG>10％，表明文丘里节流，而当PDG/PG<10％，表明文丘里不节流。
当文丘里处于不节流时，会造成第一程炉管的不均匀分配，即各炉管之间的流量不均匀。
因此PDG/PG比值是判断炉子是否需要停车烧焦的一个重要指标。
在裂解炉运行初期（SOR）时，炉管内表面是清洁的，炉管以设计的烃进料量运行时，裂解炉PDG/PG值为在0.33～0.37,一般为0.35。
在设计进料量的70％，稀释蒸汽和烃进料量比值S/HC（NAP）为0.50时，裂解炉PDG/PG值为0.30。
随着裂解炉的运行，PDG/PG的比率会有下降的趋势。
通过观察PDG/PG比率的变化，岗位操作人员能非常容易地确定裂解炉炉管的状态，判断出炉管存在故障的迹象。
3．1．3辐射段炉管的自由位移
如果炉管按设计的要求，在升降温的过程中，都能自由的位移，而无任何的阻碍，这可以延长炉管的使用寿命，减少炉管可能受到的机械损伤。
根据炉管的长度、位置、和炉管的排列，在加热和冷却过程中膨胀和收缩的范围为150～300mm之间。
由于第一程炉管和第二程炉管温差的不同，第二程出口管膨胀和收缩略大于第一程进口管。
由于炉管出口固定在废热锅炉，当炉管温度上升时，出口管向下膨胀，当温度降低时，移动方向向着最初的位置移动。
为了使膨胀导致的应力最小，在炉底槽和拱顶处提供一定的间隙，可使得炉管在水平和垂直方向自由移动。
裂解炉辐射段炉管的水平和垂直方向的自由移动是非常重要的。
阻碍炉管的移动可导致炉管承载更高的负荷和应力，而应力会使炉管弯曲。
在裂解炉的拱顶处，装有平衡重量的装置，这一个由A型平衡锤与H型吊架组成的支撑系统，可以在炉管移动时承受横跨段炉管和辐射段炉管的重量。
裂解炉辐射段炉管的支架采用由鲁姆斯公司开发的专利设备A型与H型吊架。
A型吊架即由特制的异型钢组成的A字型吊架。
一个A型吊架挂吊辐射段炉管组的8根炉管，一台裂解炉共有12个A型吊架，挂吊辐射段炉管组的96根炉管；而H型吊架则由特制的异型钢组成的H字型吊架，由其承吊与炉管相连接的集合联管箱，一个H型吊架用来挂吊一个联管箱，一个联管箱连接16根炉管，一台裂解炉共有6个H型吊架。
A型吊架与H型吊架是相互配合的，起到平衡炉管力矩防止炉管变形的作用。
该吊架为国内制造产品。
随着裂解炉运行时间的推移，在热应力、渗碳作用、蠕变和热应力周期循环等因素的作用下，炉管会变形，材料也会老化。
炉管消除热膨胀阻碍的应变能力逐渐减弱。
辐射段炉管由于蠕变作用还会加长，炉管管壁会减薄，因此为了确保炉管的位移不受限制，对炉管进行监控变得十分重要。
3．2裂解炉的对流段
3．1．1裂解炉对流段的布局
裂解炉上部为对流室，对流段炉管水平布置在对流室中。
对流室中的炉管内的物料与从辐射室来的高温烟气进行换热，来回收炉子烟气的热量。
每个加热盘管组由翅片管、光管、回弯头、带衬里的端管板、中间管板等组成，盘管组之间由弯头、集合分配器、短管等组成的联络管连接。
裂解炉对流段包括上部原料进料预热盘管（UFPH）、锅炉给水预热盘管（BWPH）、下部原料进料预热盘管（LFPH）、上部混合物料预热盘管（UMSH）、SS蒸汽上部过热盘管（USSH）、SS蒸汽下部过热盘管（LSSH）、下部混合物料预热盘管（LMPH）。
其材料按照ASTM标准，具体见下表：
管束名称
排数
根/排
管径
管材
直管长
翅片
材质
规格
片/米
UFP
9
12
φ73.0×5.16
A106B
11820
CS
12.7×1.3
197
BFW
6
12
φ73.0×9.53
SA106B
11820
CS
12.7×1.3
197
LFP
6
9
φ88.9×5.49
A106B
11820
CS
12.7×1.3
197
UMP
7
6
φ168.3×7.11
A335P11
11820
11-13%Cr
19.1×1.3
197
USSH
2
12
φ73.0×7.01
SA335P91
11820
11-13%Cr
12.7×1.3
197
2
12
φ73.0×9.53
LSSH
2
12
φ73.0×9.53
SA335P91
11820
18Cr-8Ni
12.7×1.3
197
2
12
φ73.0×9.53
LMP
2
6
φ168.2×7.11
A312TP304H
19900
18Cr-8Ni
12.7×1.3
197
3
6
φ168.2×7.11
3．3裂解炉的废热锅炉和汽包
3．3．1裂解炉废热锅炉
TRANSFERLINEEXCHANGER（TLE）俗称废热锅炉也称急冷热交换器，用于回收高温裂解气热量，以产生超高压蒸汽，并迅速冷却高温的裂解气。
每台裂解炉有六台废热锅炉一台高压蒸汽包，每台急冷热交换器通过一根上升管和一根下降管与高压蒸汽包相连。
由于裂解炉出来的高温裂解气易于结焦，就要求急冷热交换器必须在极短的时间内将高温裂解气冷却到停止二次反应的温度以下，同时又能产生高压蒸汽。
因此，急冷热交换器必须具备以下特点：
1.高的质量流速，以保证整台设备结焦少，连续运转周期长。
2.高压力的水，以回收高压蒸汽，热效率高。
3.短的停留时间，以达到既能抑制二次反应，又能产生高压蒸汽的目的，一般要求通急冷热交换器的时间控制在0.05秒以下，甚至更低。
在运行过程中，TLE管程表面发生结焦，导致TLE热传递降低。
最大的热传递发生在TLE刚被清洗的运行初期（SOR）。
在运行过程中，随着TLE结焦发生和热传递降低，直到达到最大的TLE出口温度。
这个温度依赖于原料和裂解条件。
下面是裂解炉运行时TLE出口温度：
原料
运行初期TLE出口温度（℃）
运行末期TLE出口温度（℃）
预期
高限
市场石脑油
375
510
525
石脑油A
374
510
525
石脑油B
373
510
525
裂解炉流出物管线的525℃的机械设计限值是不能超过的。
在TLE出口温度表设置了高温报警器。
如果机械设计温度达到了限值，运行将被终止，裂解炉必须清焦。
当结焦厉害时，需要机械清洗。
当TLE出口温度达到机械设计限值，或者在线清焦后发生了压降快速上升时，推荐进行机械清洗。
实验表明在运行初期结焦的速度很快，在以后慢慢下降。
随着TLE结焦物的增加，将导致废热锅炉的压降上升，高的压降导致低收率和高裂解深度。
TLE的设计最大压降是0.0073MPa。
基于以上特点，就要求急冷热交换器无论从工艺上还是设备结构上均有其独特性。
按国内同类的做法，及其急冷热交换器的特殊性，故本装置中将急冷热交换器列为从国外引进，高压蒸汽包及上升管下降均由国内自行制造。
3．3．2裂解炉的超高压蒸汽汽包
每台裂解炉有一台卧式超高压蒸汽汽包。
其作用是将废热锅炉产生的蒸汽和水进行分离，并贮存锅炉给水。
来自裂解炉对流段BFWPH的锅炉给水BFW进入到汽包内的进水管，这一个进水管是一个多孔管，沿着汽包水平布置。
从废热锅炉蒸汽上升管出来的蒸汽和水的混合物（蒸汽占不足10％），进入汽包进行分离。
间断排污从汽包底部排放。
连续排污亦通过一个平行布置的多孔管，收集排污液体。
进入废热锅炉的锅炉给水的水质必须严格控制。
具体废热锅炉的使用和维护要注意以下几点：
（1）严格控制锅炉给水的质量，这是保证废热锅炉本身长期运转不损坏的关键，也是蒸汽透平正常运转所需求的。
（2）安装时要求严格垂直，以利裂解气的均匀分布和水的正常循环。
（3）废热锅炉由冷态升至正常温度需慢慢地加热，供水温度达到正常温度后，才能通入裂解气，否则因温度低而可能使裂解气产生凝液析出，使清焦周期缩短，而且温差过大对设备的使用寿命有影响。
（4）废热锅炉正常运转时，液面控制非常重要（以现场直接指示液面为准），当供水发生故障时，必须停止裂解气通入，然后处理，不能一边处理一边继续通入裂解气，以防废热锅炉材料过热。
汽包因液面低而需补水时，要保证进入温度不能过低，补水速度要慢，以防温差过大，造成设备的损坏。
（5）当废热锅炉出口裂解气温度升高，进出口压差增加时，说明内管内表面结焦。
结焦到一定程度后应停止通裂解气进行清焦。
（6）废热锅炉停车期间的维护要求严格，如锅炉中存有水份或含盐的水，当有空气时,腐蚀严重，应采取维护措施。
（7）汽包的壁厚很大，在汽包升降温时，应严格控制好汽包的升降温速度。
在升温时，汽包升温速度应小于100℃/h，降温时，控制50℃/h。
以减少汽包由于温差产生的热应力。
制造厂提出的维护方法有两种：
干法维护：
将锅炉系统中的水尽快彻底排出，然后用1
升级会员 