天津石化200kt_a乙烯装置裂解炉设备设施技术分析.pdf
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1、介绍了天津石化公司 /乙烯装置裂解炉的设备设施和相关技术 通过对裂解气大阀、低 排放技术以及裂解炉的先进控制系统进行分析结合天津乙烯裂解炉的运行情况提出改进措施并对裂解炉新型设备设施及技术的设计思路和原理进行探究有利于提高裂解炉的智能化应用水平和运行稳定性从而对节能降耗减排降低工作人员劳动强度具有一定的积极作用关键词:裂解气大阀 低 排放 控制系统 裂解炉是乙烯装置的能耗大户占整个装置总能耗的 随着国家对节能减排降耗要求的日益提高目前大多数方式是通过各种技术攻关结合配套更先进的智能化设备在挖掘装置生产潜力的同时实现节能减排降耗 中国石油化工股份有限公司天津分公司(以下简称天津乙烯)/乙烯装置目
2、前共有 台裂解炉运行至今由于大阀等设备设施的老化导致裂解炉的运行存在一定的安全隐患再加上烟气排放要求的提高使燃烧系统也具备了优化的空间 随着科技的发展裂解炉的设计及配套设施不断完善创新掌握其工作原理并对裂解炉相关的关键设备进行更新换代实施先进控制系统进一步优化裂解炉的操作对降低 的排放提高双烯收率充分发挥装置生产潜力具有重要意义 裂解气大阀裂解气大阀()是裂解炉的核心设备之一其在清焦模式下用以切断裂解炉和裂解气总管道清焦阀()则是在运行模式下切断裂解炉和清焦管道 裂解炉在运行模式和清焦模式进行切换时裂解气阀与清焦阀如果没有按照预设正确的顺序动作就可能出现物料倒流进入清焦管道和裂解炉的现象堵塞管
3、道造成裂解炉炉管超压 除此之外裂解气大阀组必须严密关闭不能存在泄漏否则会对裂解炉的运行造成严重的危害.运行情况天津乙烯目前采用的是单闸板平板闸结构的裂解气阀与清焦阀通过密封圈进行密封其阀腔通有防焦蒸汽对大阀起到降温和清洁腔体的作用 但这种结构的大阀结焦物容易进入腔体裂解气中的焦粉及结焦物集聚于大阀腔体下部形成结焦 在大阀切换过程中曾出现多次开关不到位大阀无法正常走完行程的现象影响裂解炉的正常运行对存焦的具体原因进行分析:)阀腔存焦:单闸板平板闸结构的大阀在开启和关闭两种状态密封较好无泄漏但在开关过程中工艺介质以及管内焦粉会泄漏至阀腔 由于阀体较宽防焦蒸汽无法将这部分泄漏介质完全吹扫干净尤其是重
4、油附着的焦粉随着积累以及这些重油在高温下的汽提这些焦粉会逐渐增多并变黏附着于阀腔内壁造成大阀无法开关到位更有甚者会阻塞防焦蒸汽的通道)密封泄漏:由于密封环与闸板附着物不断收稿日期:修改稿收到日期:作者简介:董子伟男 年毕业于大连理工大学化学工程专业硕士主要从事乙烯生产工作助理工程师 乙 烯 工 业第 卷摩擦导致密封环损坏和闸板变形造成密封泄漏泄漏量过大时介质侧与防焦蒸汽相通导致防焦蒸汽失效无法正常将阀腔内的结焦物清理出去)操作和设计原因:停炉后若误停用防焦蒸汽密封环只有一侧受压易造成密封面的损坏导致阀腔存焦清焦大阀与裂解气大阀距离约 如图 所示清焦过程中这段管道会成为盲端导致焦粉在裂解气大阀前
5、聚集当烧焦完成后大阀切换时这些焦粉会进入到阀腔造成结焦图 裂解气大阀和清焦阀管道盲端结合以上原因清除底部存焦是大阀能够开关到位的关键因此考虑更换已经磨损的密封增加防焦蒸汽的注入点底部增加排放口等措施以减少大阀的存焦情况但这些措施并不能从根本上解决问题 除此之外在大阀的操作过程中还需要两人配合完成大阀的切换增加了装置的操作风险和操作人员的工作强度 因此若能够将新型裂解气大阀应用于此裂解炉将大幅减少结焦的可能同时还可以降低操作风险.新型大阀设计针对上述阀腔存焦和密封泄漏的问题新型裂解气阀阀体采用双闸板设计(见图)具备以下优点:)阀座密封面由与阀座一体改进为分体在密封面磨损的情况下可方便的将密封面切
6、割下来后进行修补)导板材质为强度更高、更耐磨的板材其克服了传统的铸材导板耐磨性差长期使用会产生划痕导致和膨胀节之间的间隙过大而产生内漏以及在使用过程中因自身的内部应力产生的弯曲变形进而导致的内漏)眼镜板设计可以保证大阀在切换过程中始终与密封面贴合不存在泄漏焦粉的可能)膨胀节为单波波纹管设计取消内部套筒阀门全开时依靠膨胀节密封开关过程中全导板浮动密封在阀门全开和全关时阀座完全覆盖有效避免了裂解气中颗粒在阀座上的集聚图 双闸板大阀示意针对清焦阀管道盲端焦粉在阀前聚集的问题新型大阀组将清焦管道放置于主路且设计顶平大小头(见图)这样在正常运行期间裂解气会在清焦阀前形成涡流将聚集在清焦阀前的焦粉反吹离大
7、阀附近被吹离清焦阀的焦粉受坡度和重力影响将继续远离清焦阀结合双闸板清焦阀在运行期间焦粉很难在阀前聚集有效降低了焦粉进入阀腔的可能图 清焦管线的顶平大小头设计 第 卷董子伟等.天津石化 /乙烯装置裂解炉设备设施技术分析 新型大阀组还选用清焦阀机械连动机构进行超压保护(见图)裂解气大阀和小清焦阀通过机械连杆进行连接 裂解气大阀通过电动头驱动同时通过机械连杆按运行条件和控制要求通过设计计算来驱动小清焦阀连动机构是连接裂解气阀与清焦阀的关键装置它保证裂解气阀与清焦阀在切换过程中管道压力的稳定图 连动机构示意 现阶段而言双闸板的大阀从结构设计及密封上均优于单闸板阀全导板和导板与阀座之间的饶性连接更是对阀
8、门的密封提供了双重保障也为裂解气和清焦大阀更新提供了新的替代产品 双闸板结构加连动机构的设计使得裂解气大阀系统技术得到了创新应用降低了以往大阀易泄漏、结焦、超压、反串物料等风险 工业运行情况表明裂解炉的运行更加平稳产生的效益也将稳步提升同时裂解炉的智能化程度也得到了进一步的提高 低 排放是光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题产生的主要原因之一其对人体健康和环境均会产生严重的影响 随着我国乙烯产能日益增长的排放标准也在不断提高裂解炉的 排放量逐渐成为关注的焦点 其生成机理主要分为 种:即燃料型、热力型和快速型 如图 所示温度小于 时三者占比分别为、和 当温度大于 时热力型产生的 急剧增长主要是
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