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提高乙烯生产效益的分析和建议

发表时间：〖2014/1/27〗浏览次数：〖9730〗

中国原石化总公司的所属企业，1989年因腐蚀而造成的经济损失约20亿元，这因为石化工业的各种装置多存在于高温.高压，酸碱,富氢.富氯等环境中，乙烯生产也是这样.
全世界乙烯产量的99%都是采用管式裂拼法生产乙烯的.广州乙烯也是用这个方法生产.管式裂解炉是乙烯生产装置中的核心设备，也是最易发生腐蚀失效的设备.本文仅以管式裂解炉为例分析乙烯生产存在的问题和提出解决问题提高效益的建议.
    一问题的提出
    1管式裂解炉炉管结焦的问题
    管式裂解炉的炉管一般是HK或Hp型奥氏体耐热钢，工作期间管内的介质主要为烷烃，环烷烃，芳烃，烯烃等，它们都是石油裂解的炭氢化合物，还有水蒸汽.So2.Co2等气体．温度沿炉管轴向变化，入口端温度低，出口端温度高达800度．在辐射管段.温度范围500-800摄氏度.管内压力高，裂解气流10²M/S数量级，形成强烈的渗炭气氛，炉管内壁金属表面上和金属表面的Fe形成FeC3或FeC3化合物紧紧结合在管内壁表面上．随着裂解炉运行一段时间.在炉管内壁.特别是在接近出口的高温管部位，不可避免地产生积炭，使炉管结焦．结焦导致管内截面减小.管内外热交换的热阻增加，生产效率逐渐降低，所以裂解炉需要停炉清焦，清焦周期一般是60~120天．这样每年有多次停炉清焦，设备经历降温.清焦.升温开车的热冲击危及了设备的寿命.耽误了生产的时间.
    2:管式裂解炉炉管渗炭的问题
    上面分析结焦问题时，已经指出裂解炉工作中，形成了强烈的渗炭气氛．结焦层不会阻隔渗炭气氛在金属表面的渗炭过程，相反，还强化了炭的浓度，梯度扩散发展．耐热钢中的铬被渗进来的炭依次转化为Cr23C6和Cr7C3→Cr2C3，这个转化过程是个体积膨胀过程，仅仅在管内壁发生．炉管外没有这个过程．因而外壁承受很大的拉伸热应力，以致产生裂纹和开裂．例如裂解炉管弯头的损坏是裂群炉管常见的失败形式之一．这是热应力和渗炭共同作用的结果.
    3.炉管外壁高温氧化腐蚀的问题
    裂解炉的炉管置于炉腔火焰的辐照之中，辐照的温度大于1000摄氏度，炉管的外侧承受高温氧化腐蚀和高温烟气的冲刷.高温下钢的强度下降，氧化铁疏松，被高温气流冲刷走．新暴露的金属表面再次被氧化，使管壁逐渐变薄，危及管的寿命
    4.炉管外壁的热交换效率问题
    常温下，HK，Hp耐热钢的金属表面，热辐射系数(黑体系数)很低，才0.1左右．反射系数很高.接近0.9；高温时因表面氧化辐射系数约有0.5，根据基尔霍夫定律，炉管表面吸收炉膛红外辐射的吸收率也只有0.5，热交换的效率比较低．如果把炉管表面的辐射系数提高到0.85，那么炉管内的材质和炉膛辐射的热交换效率便可以提高约8%左右
    5.炉管露点腐蚀问题裂群炉的热效率与排烟温度有着一定的关系，选定排烟温度，大体上可以确定裂解炉的热效率．例如:当排烟温度由220--230摄氏度降至130--140摄氏度时，裂截炉的热效率可由87%左右提高到93%．目前新设计的裂解炉的排烟温度大多控制在130°C以下，相应热效率可达93%以上．即使排烟温度达到130°C或者更高，损失了热效率，仍然还存在露点腐蚀的问题．根据H2O--H2So4两相状态图，在烟气中假定水汽含量有10%，硫酸含量有20PPM，那么露点的温度便是140摄氏度．烟气的露点是随着水汽的含量和So3的含量而变的的．
    硫酸露点腐蚀广泛存在于裂解炉，锅炉，空气预热器.燃料节省器以及烟道，烟囱等部位，严重缩短了设备寿命和耽误了生产时间．只借助提高排烟温度来避免点腐蚀，损失热效率.浪费能源.污染环境，付出巨大的代价仍不能避免露点腐蚀的问题，选用铁钢来承受露点腐蚀，本钱太高.耗资太太
    二解决问题的建议
    上面分析了现行裂解炉生产乙烯所存在的五个问题．我认为解决第一，二个问题的关键，是要把炉管内强烈的渗炭气氛和炉管内壁隔开．选用金属耐高温耐蚀耐磨涂层，它在常温施工常温固化，能长期承受1000摄氏度高温涂层，涂层经300摄氏度烧结后，成为一层多晶陶瓷，与炭不相反应，减少结焦的严重性.．解决第3.第4.第5个问题的关键是要有效隔开高温氧化气氛.酸性露点炉管金属外表面直接接触，是要有高辐射接收能力的涂层把辐照的红外线转为传进炉管内的热量．我选用金属耐高温耐腐蚀耐磨节能涂层. 为了解决上述问题我将引用两个发明专利技术.
    1 "高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物"
    2. "一种金属用的耐高温酣磨节能涂料"

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