乙烯裂解炉对流段的模拟计算及设计优化

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1、第38卷第9期化学工程Vo1．38No．92010年9月CHEMICALENGINEERINGfCHINA)Sep．2010乙烯裂解炉对流段的模拟计算及设计优化周莹，杨德芝(中国石化集团上海工程有限公司，上海200120)摘要：对乙烯裂解炉对流段的设计进行了研究，建立了对流段计算模型。此模型具有设计型和核算型功能，能计算裂解炉对流段各段管排的热负荷、工艺物料和烟气侧的压力降以及管排的传热系数、管壁温度、翅尖温度等。以某S型炉和某G型炉的设计数据与模型计算数据进行对比，验证了该模型具有较高的准确性，满足工程设计的要求。最后使用此对流段设计模型，提出通过改变进料

2、位置、选择注汽方式、调整管排布置等来优化裂解炉对流段设计的理念。关键词：乙烯；裂解炉；对流段；模拟；优化设计中图分类号：TQ221．211文献标识码：A文章编号：1005-9954(2010)09-0099-04SimulationandoptimumdesignforconvectionsectionofethylenecrackingfurnaceZHOUYing，YANGDe—zhi(SINOPECShanghaiEngineeringCo．，Ltd．，Shanghai200120，China)Abstract：Onstudyingthedesigno

3、ffurnaceconvectionsection，thecalculationmodelofconvectionsectionwasestablished，whichhasthefunctionofdesignandratingtoobtaineachcoilgroupSheatduty，thepressuredropoffluidandfluegas，heattransfercoeficient，tubewalltemperature，fintemperature，etc．BycomparingthedesigndataofS-typeandG—type

4、furnacewiththeresultofthemodel，thismodelWasvalidatedwithhighveracitytosatislytherequirementofengineeringdesign．Basedonthismodel，thedesignconceptofconvectionsectionwasoptimizedthroughchangingfeedlocation，choosingDSinjectionmethod，andadjustingcoilarrangement，etc．Keywords：ethylene；cra

5、ckingfurnace；convectionsection；simulation；optimumdesign裂解炉是乙烯装置的龙头，也是乙烯装置的能余热约占乙烯装置总能耗的25％一30％。因此，对耗大户⋯，其能耗占装置总能耗的50％O％。其流段的设计是否科学合理首先直接关系到能否满足中，辐射段是裂解炉的反应“心脏”，对流段则是为裂解工艺要求，得到预期的裂解产物，其次关系到乙“心脏”提供原料的重要“血脉”。对流段的主要功烯装置25％以上的能量是否得到了合理应用，从而能是首先满足裂解工艺的要求，并同时合理回收高直接决定了乙烯装置总的能耗水平。温烟气的余热。即：

6、气化原料油，并和稀释蒸汽混合对流段的设计涉及到很多问题，包括原料油的预过热至辐射段的横跨温度，即石油烃的起始裂解温热气化即二相流的判别、管内流体的阻力降、烟道气度；多余的热量用于预热锅炉给水、预热稀释蒸汽、的阻力降、各段管排的热量平衡及分配、管排内外的过热超高压蒸汽等。传热问题等剖。每一个问题的解决都是复杂的计算对流段预热原料油和稀释蒸汽到达辐射段的横过程，需要大量的工程数据和经验公式，不是现有商跨温度，如横跨温度过高，烃类物质会在对流段内发业软件的计算功能所能解决的。因此，对流段的模拟生裂解反应，致使炉管内结焦；如横跨温度过低，会计算大多为专利商所持有，如

7、Lummus，Teehnip，S&W增加辐射段负荷，不利于反应的短停留时间_3]。现等公司。目前，我国报道的对流段模拟计算软件仅中代裂解炉辐射段约吸收45％左右的燃烧热，其余热国石化工程建设工程公司和中国石化集团上海工量将以高温烟气方式进入对流段，则对流段回收的程有限公司"(前身为上海医药工业设计院)拥有。作者简介：周莹(1976一)，女，工程师，从事石油化工工艺设计，E—mail：zhouying2423@ssec．corn．ca。·100·化学工程2010年第38卷第9期1裂解炉对流段计算模型的确立管内物料侧和管外烟气侧的阻力降。裂解炉对流段计算模型的公

8、式基于中国石化集团⑤计算烟气收缩进入烟囱、烟气经过烟