乙烯裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策.doc

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1、裂解炉辐射段炉管堵塞原因分析及对策张维祥（中国石油吉林石化公司乙烯厂，吉林，132022）摘要：辐射段炉管堵塞是乙烯装置裂解炉常见故障之一。文中叙述了吉化大乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的主要现象和有效的处理措施，并阐述了辐射段炉管堵塞的主要原因，为同类装置避免类似现象发生和处理提供了依据。关键词：裂解炉；辐射段炉管；堵塞中国石油吉林石化公司乙烯厂（以下简称吉化乙烯）始建于1993年，1996年9月一次性开车成功，原装置共有六台LSCC1-1型“门式”裂解炉（F0101～F0601），裂解原料石脑油、轻柴油、加

2、氢尾油及循环乙烷/丙烷等，单台乙烯生产能力为60kt/a，采用五开一备的生产方式，规模为300kt/a乙烯。在2001年吉化乙烯进行了一期扩能改造，新建了一台PyroCrack6型裂解炉（F0701），裂解原料为装置自产的循环乙烷及丙烷，使吉化乙烯的生产能力达到了380kt/a。在2004年吉化乙烯进行了二期扩能改造，新建了两台PyroCrack1-1SR型“门式”裂解炉（F0801～F0901），裂解原料为石脑油、循环乙烷/丙烷，单台炉乙烯生产能力为120kt/a，在二期改造过程中，为了实现装置生产能力达到

3、700kt/a的目标，结合原有六台裂解炉运行情况，2004年6月至2005年10月先后对F0101～F0601裂解炉进行了扩能改造。改造采用KTI技术，将原有LSCC1-1型炉管更换为GK-6型炉管，单台裂解炉乙烯生产能力由原来的60kt/a提高到80kt/a以上。改造内容包括更换辐射段炉管、对流段部分管束（高压蒸汽过热段）、底部火嘴、增加除焦罐及燃料控制系统等。2007年11月，由于裂解炉周期的影响，新建了一台裂解炉（F1001），提高了裂解炉的备用系数，保证了装置的满负荷运行。从开车至今，裂解炉辐射段炉管

4、在运行及升温过程中多次出现堵塞现象，给裂解炉的安全运行甚至是装置的平稳运行都带来严重威胁。下文对吉化乙烯装置裂解炉辐射段炉管堵塞的情况进行了总结分类和深入分析原因，并提出相应对策。1.处于横跨段集合管末端的炉管堵塞2004年至2005年F0101～F0601裂解炉改造后，两侧高温的烃/蒸汽混合物离开对流段，分别汇集到一根横跨段集合管然后进入辐射段炉管。每一根辐射段炉管进口，都装有一个临界流量文氏管（亦称文丘里管），以确保在正常的操作中有良好的流量分布。每台裂解炉有112个进口（每侧炉膛有56组），对应于112

5、组GK6型辐射段炉管。改造后设计运行周期为60天，但是实际运行20天左右时，多次出现处于横跨段集合管末端的炉管对应的废热锅炉出口温度迅速上涨，现场检查发现处于集合管末端的辐射段炉管上升管变得红亮（对应的下降管还是黑色的），有堵塞的迹象，虽然采取了对该组炉出口温度进行大幅度低控等措施，但不久该炉管还是会堵塞。2006年至2007年每年发生类似事件都在10次以上。原因分析：1.1经过实际参数与设计参数对比发现，实际横跨压力远远低于设计值，确定原因为物料分配不均，物料在个别炉管及TLE内流速慢，停留时间过长，过度裂

6、解，结焦严重致堵塞。7裂解炉F0101～F0601在扩能改造时更换了文丘里管，设计横跨压力为280kPa(g)，而在实际运行过程中从来没有达到过，裂解石脑油时横跨段集合管处压力（以下简称横跨压力）一般在220kPa(g)左右，裂解重质原料（加氢尾油）和（化工轻油）时横跨压力一般只能达到190kPa(g)左右，远远低于设计值。而文丘里下游压力投油初期在140kPa(g)左右，运行一段时间后文丘里下游压力上升至170kPa(g)左右，达到裂解炉清焦指标之一文丘里出口入口绝对压力比接近0.9。因此怀疑改造后文丘里孔

7、径过大，横跨段集合管处压力低，导致文丘里处物料分配不均。以裂解炉F0101为例，A侧横跨段集合管所对应的末端是TIA0111组炉管，B侧横跨段集合管所对应的末端是TIA0118组炉管，这两组炉管最容易出现流通物料少，停留时间延长，过度裂解导致结焦严重，进而发生堵塞现象。这种情况多发生在裂解炉运行至中期阶段。1.2进料不干净，可能含有一定量的杂质，由于原料从高温对流段出来到横跨段集合管处有4m左右的爬升高度，因此这些杂质可能在对流段水平管内积存，当物流发生变化时，就被带到横跨段集合管里。而裂解炉所有下降管入口的

8、取点不是在水平设置的横跨段集合管的最低部，而是在横跨段集合管的两侧，因此这些杂质很可能在物流变化时被带到裂解炉两侧横跨段集合管末端，进入末端对应的TIA0111组炉管和TIA0118组炉管内，造成这两组个别炉管内物料流速低，停留时间延长，结焦严重进而堵塞，或者由大颗粒杂质直接堵在文丘里喉管处（如下图所示）。这种情况多发生在裂解炉升温过程或投油过程中，气流发生较大变化时。应对措施：1.1经设计部门核算