乙烯裂解爐用於加工裂解氣，種類有雙輻射室、單輻射室及毫秒爐。乙烯裂解爐是乙烯生產裝置的核心設備，主要作用是把天然氣、煉廠氣、原油及石腦油等各類原材料加工成裂解氣，並提供給其它乙烯裝置，最終加工成乙烯、丙烯及各種副產品。乙烯裂解爐的生產能力及技術的高低，直接決定了整套乙烯裝置的生產規模、產量和產品品質，因此乙烯裂解爐在乙烯生產裝置乃至整套石油化工生產中都起到龍頭作用。
基本介紹
- 中文名：乙烯裂解爐
- 外文名：Ethylene cracking furnace
- 作用：加工裂解氣
- 種類：雙輻射室、單輻射室及毫秒爐
- 國內生產公司：惠生工程
種類,CBL裂解爐,SRT型裂解爐,USC型裂解爐,KTI GK裂解爐,毫秒裂解爐,Pyrocrack型裂解爐,構造,節能措施,管式加熱爐的基本構成與組成,
種類
乙烯裂解爐的種類從技術上可分為雙輻射室、單輻射室及毫秒爐。從爐型上可分為CBL裂解爐、SRT型裂解爐、USC型裂解爐、KTI GK裂解爐、毫秒裂解爐、Pyrocrack型裂解爐。乙烯裂解爐的設計及建造需要豐富的技術經驗及專業知識，世界範圍內同時具有乙烯裂解爐開發、設計和建造能力的企業有，法國赫銻（HEURTEY）、SW、林德、KBR、Lummus、KTI、中石油以及惠生工程。而根據CMAI的資料全球開發了商用乙烯裂解爐的專利技術的公司則只有6家，國內只有惠生工程一家。
CBL裂解爐
CBL爐是我國在20世紀90年代，北京化工研究院、中國石化工程建設公司、蘭州化工機械研究院等多家單位，相繼開發的高選擇性裂解爐。在遼化、齊魯石化、吉化、撫順石化、燕化、天津乙烯和中原乙烯建成投產了9台CBL－Ⅰ、CBL－Ⅱ、CBL－Ⅲ和CBL－Ⅳ型爐，主要技術經濟指標與同期國際 水平相當。 主要技術特點為:2一1型爐管構型,採用獨特的稀釋蒸汽二次注入法;二級急冷。該爐具有裂解選擇性高、調節靈活、運轉周期長等特點。
SRT型裂解爐
SRT型裂解爐即短停留時間爐，是美國魯姆斯（Lummus）公司於1963年開發，1965年工業化，以後又不斷地改進了爐管的爐型及爐子的結構，先後推出了SRT－Ⅰ～Ⅵ型裂解爐，該爐型的不斷改進，是為了進一步縮短停留時間，改善裂解選擇性，提高乙烯的收率，對不同的裂解原料有較大的靈活性。SRT 型爐是世界上大型乙烯裝置中套用最多的爐型。
USC型裂解爐
超選擇性裂解爐簡稱USC爐。它是美國斯通－韋伯斯特（Stone & Webster）公司在70年代開發的一種爐型，USC裂解技術是根據停留時間、裂解溫度和烴分壓條件的選擇，使生成的產品中乙烷等副產品較少，乙烯收率較高而命名的。短的停留時間和低的烴分壓使裂解反應具有良好的選擇性。改型裂解爐套用比較廣泛，如中國大慶石油化工總廠以及世界上很多石油化工廠都採用它來生產乙烯及其聯產品。同時世界上單台產能最高的乙烯裂解爐也是USC型裂解爐，單台年產量達到19.2萬噸是主流裂解爐的2倍。這台裂由惠生工程擔任EPC總承包，屬於揚子-巴斯夫2010年的乙烯裂解爐項目。
KTI GK裂解爐
Technip 公司的裂解爐採用早期荷蘭動力技術國際（KTI）公司開發的裂解爐型。原KTI公司從1973年開發出GK-Ⅰ、GK-Ⅱ型裂解爐後，又相繼開發了GK-Ⅲ、GK-Ⅳ、GK-Ⅴ、GK-Ⅵ型裂解爐。單台裂解爐的能力也相應提高，到21世紀產能達到100kt/a以上的規模。對不同的裂解原料採用不同的爐管構形，對原料的靈活性較大。新型輻射段爐管的停留時間短，熱效率高。
毫秒裂解爐
即超短停留時間裂解爐簡稱USRT爐，是美國凱洛（Kellogg）公司在60年代開始研究開發的一種爐型。1978年開發成功，在高裂解溫度下，使物料在爐管內的停留時間縮短到0.05～0.1秒（50～100毫秒），因此被稱為毫秒裂解爐。毫秒爐由於管徑較小，所需爐管數量多，致使裂解爐結構複雜，投資相對較高。因裂解管是一程，沒有彎頭，阻力降小，烴分壓低，因此乙烯收率比其它爐型高。
Pyrocrack型裂解爐
林德公司從20世紀60年代開發了Pyrocrack裂解爐，該型裂解爐通常為雙輻射段、單對流段結構。為了適應不同的原料，Pyrocrack裂解爐採用了Pyrocrack4-2、Pyrocrack2-2和Pyrocrack1-1型3種不同的爐管結構。其中Pyrocrack1-1型選擇性高，停留時間也短，單組爐管處理能力最小但烯烴產量高。林德公司在90年代以後設計的裂解爐主要採用Pyrocrack1-1型爐管。
構造
乙烯裂解爐分為對流段和輻射段。一般地說,對流段作用是回收煙氣餘熱,用來預熱並汽化原料油,並將原料油和稀釋蒸汽過熱至物料的橫跨溫度,剩餘的熱量用來過熱超高壓蒸汽和預熱鍋爐給水。在原料預熱汽化過程中,注入稀釋蒸汽,以降低原料油的汽化溫度,防止原料油在汽化過程中焦化。裂解爐對流段每一組盤管主要由換熱爐管(光管或翅片管)通過回彎頭組焊而成,端管板和中間管板支持起爐管,有些盤管的進出口通過集箱匯集到一起。每一組盤管的四周再組對上爐牆,則構成一個模組。
乙烯裂解爐要根據工藝特點定製的,我們國內的乙烯裝置工藝包多是買國外的先進工藝技術專利，裂解爐根據工藝設計由設計方指定的幾個廠家進行投標產生。
裂解爐是乙烯裝置的能耗大戶，其能耗占裝置總能耗的50%-60%。降低裂解爐的能耗是降低乙烯生產成本的重要途徑之一。隨著能源價格的不斷上漲，國內外相關部門均加強了裂解爐節能措施的研究。裂解爐的能耗在很大程度上取決於裂解爐系統本身的設計和操作水平，近年來，裂解爐技術向高溫、短停留時間、大型化和長運轉周期方向發展。通過改善裂解選擇性、提高裂解爐熱效率、改善高溫裂解氣熱量回收、延長運轉周期和實施新型節能技術等措施，可使裂解爐能耗顯著下降。
節能措施
1. 改善裂解選擇性
（2）選擇優質的裂解原料。在相同工藝技術水平的前提下，乙烯收率主要取決於裂解原料的性質，不同裂解原料，其綜合能耗相差較大。裂解原料的選擇在很大程度上決定乙烯生產的能耗水平。通過適當調整裂解原料配置結構，最佳化煉油加工方案，增加優質乙烯原料如正構烷烴含量高的石腦油等供應，改善原料結構和整體品質，在提高乙烯收率的同時，達到節能降耗的目標。
（3）最佳化工藝操作條件。通過最佳化裂解爐工藝操作條件，不僅能使原料消耗大幅度降低，也能夠使乙烯生產能耗明顯下降。不同的裂解原料對應於不同的爐型具有不同的最佳工藝操作條件。對於一定性質的裂解原料與特定的爐型來說，在滿足目標運轉周期和產品收率的前提下，都有其最適宜的裂解溫度、進料量與汽烴比。如果裂解原料性質與原設計差別不大，裂解爐最最佳化的工藝操作條件可以參照設計值。反之，則需要利用SPYRO軟體或裂解試驗裝置對原料重新評價，以確定最佳的工藝操作條件。
2.延長裂解爐運行周期
（1）最佳化原料結構與工藝條件。
裂解原料組成與性質是影響裂解爐運行周期的重要因素。一般含氫量高、低芳烴含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解爐長周期運行的必要條件。對不飽和烴含量較高的原料進行加氫處理，是提高油品質量的有效途徑。當裂解原料一定時，工藝條件是影響裂解爐運行周期的主要因素。低烴分壓、短停留時間和低裂解溫度有利於延長裂解爐運行周期。但考慮到烯烴收率與蒸汽消耗，需要對裂解深度與汽烴比控制加以最佳化。
（2）採用線上燒焦。裂解爐線上燒焦是在爐管蒸汽-空氣燒焦結束後，繼續對廢熱鍋爐實施燒焦。與傳統的燒焦方式相比，線上燒焦具有明顯的優勢。一是裂解爐沒有升降溫過程，可以延長爐管的使用壽命，並可節省裂解爐升降溫過程中燃料與稀釋蒸汽的消耗；二是由於線上燒焦，裂解爐離線時間短，可以提高開工率，並可增加乙烯與超高壓蒸汽的產量。BASF線上燒焦程式已在國內外乙烯裂解爐上成功套用了多年，事實證明，採用線上燒焦可大大減少廢熱鍋爐的機械清焦次數，有效地降低乙烯裝置的能耗。
管式加熱爐的基本構成與組成
管式加熱爐一般由輻射室、對流室、餘熱回收系統、燃燒器和通風系統等五部分組成。其結構通常包括：鋼結構、爐管、爐牆（內襯）、燃燒器、孔類配件等。
