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| 提高乙烯生產(chǎn)效益的分析和建議 |
| 發(fā)表時間：〖2014/1/27〗 瀏覽次數(shù)：〖9863〗 |
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中國原石化總公司的所屬企業(yè)，1989年因腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約20億元，這因為石化工業(yè)的各種裝置多存在于高溫.高壓，酸堿,富氫.富氯等環(huán)境中，乙烯生產(chǎn)也是這樣.
全世界乙烯產(chǎn)量的99%都是采用管式裂拼法生產(chǎn)乙烯的.廣州乙烯也是用這個方法生產(chǎn).管式裂解爐是乙烯生產(chǎn)裝置中的核心設備，也是最易發(fā)生腐蝕失效的設備.本文僅以管式裂解爐為例分析乙烯生產(chǎn)存在的問題和提出解決問題提高效益的建議.
一 問題的提出
1管式裂解爐爐管結焦的問題
管式裂解爐的爐管一般是HK或Hp型奧氏體耐熱鋼，工作期間管內(nèi)的介質(zhì)主要為烷烴，環(huán)烷烴，芳烴，烯烴等，它們都是石油裂解的炭氫化合物，還有水蒸 汽.So2.Co2等氣體．溫度沿爐管軸向變化，入口端溫度低，出口端溫度高達800度．在輻射管段.溫度范圍500-800攝氏度.管內(nèi)壓力高，裂解氣流10²M/S數(shù)量級，形成強烈的滲炭氣氛，爐管內(nèi)壁金屬表面上和金屬表面的Fe形成FeC3或FeC3化合物緊緊結合在管內(nèi)壁表面上．隨著裂解爐運行一段時間.在爐管內(nèi)壁.特別是在接近出口的高溫管部位，不可避免地產(chǎn)生積炭，使爐管結焦．結焦導致管內(nèi)截面減小.管內(nèi)外熱交換的熱阻增加，生產(chǎn)效率逐漸降低，所以裂解爐需要停爐清焦，清焦周期一般是60~120天．這樣每年有多次停爐清焦，設備經(jīng)歷降溫.清焦.升溫開車的熱沖擊危及了設備的壽命.耽誤了生產(chǎn)的時間.
2:管式裂解爐爐管滲炭的問題
上面分析結焦問題時，已經(jīng)指出裂解爐工作中，形成了強烈的滲炭氣氛．結焦層不會阻隔滲炭氣氛在金屬表面的滲炭過程，相反，還強化了炭的濃度，梯度擴散發(fā)展．耐熱鋼中的鉻被滲進來的炭依次轉化為Cr23C6和Cr7C3→Cr2C3，這個轉化過程是個體積膨脹過程，僅僅在管內(nèi)壁發(fā)生．爐管外沒有這個過程．因而外壁承受很大的拉伸熱應力，以致產(chǎn)生裂紋和開裂．例如裂解爐管彎頭的損壞是裂群爐管常見的失敗形式之一．這是熱應力和滲炭共同作用的結果.
3.爐管外壁高溫氧化腐蝕的問題
裂解爐的爐管置于爐腔火焰的輻照之中，輻照的溫度大于1000攝氏度，爐管的外側承受高溫氧化腐蝕和高溫煙氣的沖刷.高溫下鋼的強度下降，氧化鐵疏松，被高溫氣流沖刷走．新暴露的金屬表面再次被氧化，使管壁逐漸變薄，危及管的壽命
4.爐管外壁的熱交換效率問題
常溫下，HK，Hp耐熱鋼的金屬表面，熱輻射系數(shù)(黑體系數(shù))很低，才0.1左右．反射系數(shù)很高.接近0.9；高溫時因表面氧化輻射系數(shù)約有0.5，根據(jù)基爾霍夫定律，爐管表面吸收爐膛紅外輻射的吸收率也只有0.5，熱交換的效率比較低．如果把爐管表面的輻射系數(shù)提高到0.85，那么爐管內(nèi)的材質(zhì)和爐膛輻射的熱交換效率便可以提高約8%左右
5.爐管露點腐蝕問題 裂群爐的熱效率與排煙溫度有著一定的關系，選定排煙溫度，大體上可以確定裂解爐的熱效率．例如:當排煙溫度由220--230攝氏度降至130--140攝氏度時，裂截爐的熱效率可由87%左右提高到93%．目前新設計的裂解爐的排煙溫度大多控制在130°C以下，相應熱效率可達93%以上．即使排煙溫度達到130°C或者更高，損失了熱效率，仍然還存在露點腐蝕的問題．根據(jù)H2O--H2So4兩相狀態(tài)圖，在煙氣中假定水汽含量有10%，硫酸含量有20PPM，那么露點的溫度便是140攝氏度．煙氣的露點是隨著水汽的含量和So3的含量而變的的．
硫酸露點腐蝕廣泛存在于裂解爐，鍋爐，空氣預熱器.燃料節(jié)省器以及煙道，煙囪等部位，嚴重縮短了設備壽命和耽誤了生產(chǎn)時間．只借助提高排煙溫度來避免點腐蝕，損失熱效率.浪費能源.污染環(huán)境，付出巨大的代價仍不能避免露點腐蝕的問題，選用鐵鋼來承受露點腐蝕，本錢太高.耗資太太
二 解決問題的建議
上面分析了現(xiàn)行裂解爐生產(chǎn)乙烯所存在的五個問題．我認為解決第一，二個問題的關鍵，是要把爐管內(nèi)強烈的滲炭氣氛和爐管內(nèi)壁隔開．選用金屬耐高溫耐蝕耐磨涂層，它在常溫施工常溫固化，能長期承受1000攝氏度高溫涂層，涂層經(jīng)300攝氏度燒結后，成為一層多晶陶瓷，與炭不相反應，減少結焦的嚴重性.．解決第3.第4.第5個問題的關鍵是要有效隔開高溫氧化氣氛.酸性露點 爐管金屬外表面直接接觸，是要有高輻射接收能力的涂層把輻照的紅外線轉為傳進爐管內(nèi)的熱量．我選用金屬耐高溫耐腐蝕耐磨節(jié)能涂層. 為了解決上述問題我將引用兩個發(fā)明專利技術.
1 "高溫節(jié)能耐腐蝕陶瓷涂料組合物"
2. "一種金屬用的耐高溫酣磨節(jié)能涂料" |
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