我国乙烯工业裂解炉的改造概况 □孙可华
□孙可华 一、裂解炉的扩能改造
一、裂解炉的扩能改造 我国７０年代引进的乙烯生产技术，与目前国际先进水平已有较
我国７０年代引进的乙烯生产技术，与目前国际先进水平已有较大的差距，９０年代引进的技术装置多数规模太小，最大规模也只有３０万ｔ／ａ，与当前世界乙烯经济规模（～６０万ｔ／ａ）相比也是较为落后的。因此，为了在现有技术装置基础上提高我国乙烯生产技术水平，降低生产成本，增强我国石化产品的市场竞争力，要积极开发和采用先进技术，对现有装置进行技术改造，同时逐步扩大生产能力，达到经济规模，改善经营管理，提高劳动生产率。 我国自行开发裂解技术的时间不长，目前最成功的是ＣＢＬ型北
我国自行开发裂解技术的时间不长，目前最成功的是ＣＢＬ型北方炉的开发。北方炉目前已开发应用的有ＣＢＬ-Ⅰ、ＣＢＬ-Ⅱ、ＣＢＬ-Ⅲ型炉，ＣＢＬ-Ⅳ型炉也已开发成功，将于近年建成投产，其技术水平已达到国际同类技术水平，并有其一定的技术特点，为各公司乙烯装置的技术改造提供了技术支持。 “八五”以来，各乙烯生产公司先后开始了乙烯生产装置的技术
“八五”以来，各乙烯生产公司先后开始了乙烯生产装置的技术改造。因其技术基础不同，改造方法也不尽相同。 １．燕山石化公司
１．燕山石化公司 因该公司乙烯装置技术引进的年代较早，设备老化程度较高，技
因该公司乙烯装置技术引进的年代较早，设备老化程度较高，技术相对落后。经过充分的论证，为扩大生产能力，降低能耗，改善产品结构，同时解决公司长期以来丙烯、Ｃ４、芳烃和液化气原料不足的问题，使联产品得到充分有效的利用，下游装置吃饱开足，生产成本降低，并增加市场需要的紧俏产品，采用“两头一尾”的扩能改造方案。两头是指另开辟一个裂解急冷区，在新的裂解急冷区建１套１５万ｔ／ａ乙烯生产装置。一尾是指在分离前汇聚，统一分离。这样可充分发挥原装置的设计能力，挖潜节资。扩建工程中增加了１５万ｔ／ａ乙烯、１４万ｔ／ａ聚乙烯、４万ｔ／ａ聚丙烯。乙烯裂解技术是引进美国鲁姆斯公司的ＳＲＴ-ⅣＨＣ型炉，单台炉的能力６万ｔ／ａ乙烯。 裂解炉的设计为每台炉６组辐射管，每组的排列为８-４-１- １
裂解炉的设计为每台炉６组辐射管，每组的排列为８-４-１- １４程，每台炉设计１组炉管可以裂解ＡＧＯ、石脑油和循环乙烷，而不再用设备炉和乙烷炉。裂解炉的对流段采用“二次注汽”技术，不再设蒸汽过热炉。每台裂解炉配备３台新型Ｓｃｈｍｉｄｔ废热锅炉，新型的废热锅炉比旧的废热锅炉列管数减少，套管直径加大。裂解炉的清焦周期延长。改造后的装置适应原料的多样化和重质化。 燕山石化公司乙烯扩能改造，于１９９４年９月完成，试车成功。
燕山石化公司乙烯扩能改造，于１９９４年９月完成，试车成功。２０００年前燕山石化公司乙烯装置将在新、老裂解区分别各上１台６万ｔ／ａ的裂解炉，其中１台为引进的ＳＲＴ-Ⅳ型炉， １台为国产ＣＢＬ-Ⅲ型炉。另外，对旧的ＳＴＲ-Ⅱ型炉将逐台进行扩能改造。其中利用北方炉技术改造的ＳＲＴ- Ⅳ型炉已于１９９７年建成投产成功，其能力为６万ｔ／ａ，投资费用为５０００万元，改造裂解炉与旧炉比较，乙烯收率高，炉子的热效率提高，能耗较低，原料适应性强，可以裂解ＡＧＯ、蜡下油、加氢尾油。改造完成后燕山石化公司的乙烯生产能力将达到６６万ｔ／ａ。 ２．扬子石化公司
２．扬子石化公司 乙烯生产装置为８０年代引进，较７０年代引进装置在技术上有
乙烯生产装置为８０年代引进，较７０年代引进装置在技术上有了很大的进步，因此在整体设计上较燕山石化公司引进装置的技术潜力较小。在改扩以前，不改变原有工艺流程，主要依托现有设备，优化工艺组合，包括裂解原料优化。通过对设备的改造、更换及工艺配管上增加平行系列来实现扩大能力，消除生产薄弱环节以达到提高生产能力和节约能耗的目的。 扬子石化公司实施了乙烯装置４０万ｔ改扩建工程，增加了１台
扬子石化公司实施了乙烯装置４０万ｔ改扩建工程，增加了１台６万ｔ／ａ鲁姆斯公司ＳＲＴ-ⅣＨＣ型炉，新炉采用低压废热锅炉，并在对流段内设超高压蒸汽过热段，避免改造原有蒸汽过热炉，为适用高终馏点加氢尾油的裂解，新炉采用“二次注汽”技术，并且采用ＢＡＳＦ的在线清焦技术。对原ＳＲＴ-Ⅰ型乙烷裂解炉， 更换裂解炉中烧嘴及引风机；增设第２废热锅炉发生稀释蒸汽。改造后的乙烷裂解炉处理能力达到１１．３ｔ／ｈ，生产中剩余的乙烷由ＳＲＴ-Ⅲ型炉中的一组炉管进行分组裂解或混合裂解。这样，其裂解装置除乙烷炉外，有９台用于石脑油、常压柴油和加氢尾油等的裂解，其中８台ＳＲＴⅢ型炉的单台能力为４．５万ｔ／ａ，１台ＳＲＴ- Ⅳ型炉的能力为６万ｔ／ａ，总计能力为４２万ｔ／ａ。 ４０万ｔ／ａ乙烯装置改扩完成后，能耗下降了１５％，增加系
４０万ｔ／ａ乙烯装置改扩完成后，能耗下降了１５％，增加系列产品２１．５万ｔ，整个改造工程耗资只有５．６亿元，而增加乙烯生产能力１０万ｔ／ａ。改扩建工程于１９９５年１１月完成，１９９６年生产乙烯４１．１万ｔ，乙烯年平均收率２８．８６％，超过了设计能力，质量、能耗、物耗、环保等各项指标均达或超过设计值。扬子石化公司计划２０００年前将乙烯生产能力扩大至６５万ｔ／ａ。 ３．齐鲁石化公司
３．齐鲁石化公司 乙烯装置的一期改造是在裂解炉区新增加了１台６万ｔ／ａ鲁姆
乙烯装置的一期改造是在裂解炉区新增加了１台６万ｔ／ａ鲁姆斯ＳＲＴ-Ⅳ型裂解炉，用以裂解重质油，同时引进一套ＤＣＳ系统，将原有的７台ＳＲＴ-Ⅲ型裂解炉和１台ＳＲＴ-Ⅰ型裂解炉的控制回路并入新增的ＤＣＳ系统，实现优化控制，并且优化原料品质。一期改造完后，通过标定，石脑油投料量１２５．８５ｔ／ｈ，ＳＳＯＴ尾油投料量为２０．３２ｔ／ｈ，乙烯平均收率达２８．０５％。 １９９６年乙烯产量达到３４．８万ｔ，年均乙烯单耗３．６９
１９９６年乙烯产量达到３４．８万ｔ，年均乙烯单耗３．６９８ｔ／ｔ乙烯，１９９７年年均单耗又下降为３.５７１ｔ／ｔ乙烯，１９９７年齐鲁石化公司大修２８天，乙烯产量为３２．８２万ｔ。 齐鲁石化公司乙烯装置二期改造则采用“两头一尾”的方式，即
齐鲁石化公司乙烯装置二期改造则采用“两头一尾”的方式，即新辟一炉区和急冷系统，裂解气在压缩系统与老炉区裂解气汇合运行，裂解气干燥器以后的分离冷区只在原有装置基础上加以改动。 新炉区增加２台用国产技术改造ＳＲＴ- ⅣＨＣ型炉用于重质油
新炉区增加２台用国产技术改造ＳＲＴ- ⅣＨＣ型炉用于重质油裂解，与一期改造时新上的一台重质油裂解炉一同并入新的急冷系统。改造裂解炉单台生产能力为６万ｔ／ａ，设计的各项技术指标与一期新上裂解炉一样，采用“二次注汽”技术，每台裂解炉设有一组炉管可以裂解循环乙烷，采用ＢＡＳＦ在线烧焦技术。改扩建工程拟于１９９８年８月完成，完成后的乙烯设计能力达到４５万ｔ／ａ。 ４．抚顺石化公司
４．抚顺石化公司 在１０万ｔ级乙烯装置的技术改造中，国产化技术也将发挥重要
在１０万ｔ级乙烯装置的技术改造中，国产化技术也将发挥重要作用。例如，抚顺石化公司引进的乙烯装置规模为１１．５万ｔ／ａ，原装置设计是以轻烃为原料的ＳＲＴ-Ⅳ型裂解炉， 而实际生产中，９０％左右的原料为石脑油，乙烯收率由设计的４０％下降到３２％，使乙烯装置的４台裂解炉在满负荷运行时，也只能产乙烯１０．５万ｔ／ａ，不能满足下游装置对原料的需求。为此，在改造中增建了１台设计能力为４万ｔ／ａ的ＣＢＬ-Ⅱ型裂解炉， 并对乙烯生产薄弱环节及配套装置进行改造，使乙烯生产能力达到１４万ｔ／ａ，实现了全厂的达标，１９９７年３月又与抚顺石油学院共同合作开发ＣＢＬ-Ⅱ型炉的优化控制，实现了管间温差、 平均ＣＯＴ温度的自动控制。同时可在不摘除优化控制的前提下实现裂解炉总进料量的升降，大大缩小了裂解ＣＯＴ波动范围，提高了乙烯和丙烯的收率，延长了裂解炉的操作周期。 目前，抚顺石化公司计划将乙烯生产能力增加到１７万ｔ／ａ，
目前，抚顺石化公司计划将乙烯生产能力增加到１７万ｔ／ａ，为此将再增建１台裂解炉，并在优化乙烯裂解原料的基础上使乙烯能力达到１８万ｔ／ａ。 ５．辽阳石油化纤公司
５．辽阳石油化纤公司 乙烯装置是１９７９年引进法国石油研究院技术建设的，生产能
乙烯装置是１９７９年引进法国石油研究院技术建设的，生产能力为７．２万ｔ／ａ，因引进年代较早，与现代技术相比明显落后，６台梯台式裂解炉的实际运行热效率均在８０％左右，原料单一，只能裂解石脑油。该装置自１９８６年以来进行过较大的技术改造，使装置能力达到９万ｔ／ａ。目前已建成的ＣＢＬ型炉有ＣＢＬ-Ⅰ型、ＣＢＬ-Ⅱ型、ＣＢＬ-Ⅲ型。建设ＣＢＬ- Ⅳ型炉的可行性研究报告于１９９７年８月１４日通过专家审查，将于１９９８年１１月建成。ＣＢＬ-Ⅳ型炉的设计能力以加氢尾油为原料可年产乙烯６万ｔ， 以石脑油为原料可年产乙烯６．７万ｔ，这是ＣＢＬ型炉单台最大的生产能力。 ＣＢＬ- Ⅳ型裂解炉的建设也标志着辽阳石油化纤公司乙烯装置
ＣＢＬ- Ⅳ型裂解炉的建设也标志着辽阳石油化纤公司乙烯装置２０万ｔ／ａ扩建工程的开始。辽阳石油化纤公司乙烯生产由９万ｔ／ａ扩建至２０万ｔ／ａ装置的国产化，将对我国裂解技术的发展起重要的推动作用，已成为国产裂解技术应用的基地。 二、生产技术的研究与开发
二、生产技术的研究与开发 在引进乙烯技术的基础上，通过消化、吸收、创新，正在开发自
在引进乙烯技术的基础上，通过消化、吸收、创新，正在开发自己的专利技术，如前所述ＣＢＬ型裂解炉的开发成功，并在乙烯装置的技术改造和扩建中得到推广应用。此外，我国各有关单位也对乙烯生产技术的相关课题开展了不少的研究和实验工作。 原化工部北京化工研究院与中国科学院金属研究所、辽阳石油化
原化工部北京化工研究院与中国科学院金属研究所、辽阳石油化纤公司共同进行的“强化乙烯裂解炉管传热过程研究”，采取在裂解炉管上加几段扭曲片管，以改变流体的运转方向，减轻边界层的热阻来达到强化传热的效果，从而可提高裂解选择性，减少结焦，延长裂解炉的运转周期，提高炉管的生产能力。 裂解炉结焦抑制对蒸汽裂解制乙烯过程及提高乙烯产量非常有利，
裂解炉结焦抑制对蒸汽裂解制乙烯过程及提高乙烯产量非常有利，也是国内外研究的热点课题之一。我国一些单位也在进行结焦抑制剂的研究。但尚在实验室研究、开发阶段。 催化裂解是一种被认为是２１世纪生产乙烯、丙烯的具有发展前
催化裂解是一种被认为是２１世纪生产乙烯、丙烯的具有发展前景的方法。裂解原料在催化剂存在下，可使烃类在较低的温度下裂解，并能提高选择性和产品收率。 我国以重质石油馏分催化裂解生产丙烯技术已实现工业化。此技
我国以重质石油馏分催化裂解生产丙烯技术已实现工业化。此技术是北京石油科学研究院开发，并且已经获得国家专利和美国及欧洲专利。 利用此技术在国外建设的第一套催化裂解装置，是在泰国南部沿
利用此技术在国外建设的第一套催化裂解装置，是在泰国南部沿海ＲＯＹＯＮＧ市的泰国石油化工有限公司的７２万ｔ／ａ装置。该装置于１９９７年６月１日建成，１次开车成功。 据悉，洛阳石油化工研究所开发了重油催化裂解制乙烯ＬＣＭ-
据悉，洛阳石油化工研究所开发了重油催化裂解制乙烯ＬＣＭ-５型催化剂，在降低反应温度，提高乙烯收率和抗水热灵活能力等方面已有所突破，达到较高水平。 此外，原化工部北京化工研究院等在管式炉催化裂解方面一直在
此外，原化工部北京化工研究院等在管式炉催化裂解方面一直在进行研究工作。