CN216639398U - 一种裂解炉烧焦气返炉膛装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，具体涉及乙烯装置烧焦气处理技术领域，包括引风机、汽包和反应转化炉，反应转化炉包括对流段和辐射段，辐射段出口管连接第一急冷换热器，第一急冷换热器与第二急冷换热器相连接，第二急冷换热器与烧焦罐相连接，本实用新型通过设置烧焦罐，并采用烧焦气返炉膛进行二次燃烧技术，减少了废气的排放量，同时烧焦气燃烧产生的热量可以进一步被回收利用，起到节省能耗，减少废气排放，节能环保的效果。

Description

一种裂解炉烧焦气返炉膛装置

技术领域

本实用新型涉及乙烯装置烧焦气处理技术领域，更具体地说，是一种裂解炉烧焦气返炉膛装置。

背景技术

近半个世纪以来，世界乙烯行业发展迅速，国内蒸汽热裂解制乙烯技术也发展迅速。目前，世界上乙烯生产装置的主要技术路线是：管式炉蒸汽裂解和深冷分离，乙烯行业常用的裂解炉型主要有鲁姆斯公司的SRT型裂解炉、斯通-韦伯斯特(SW)公司的USC型裂解炉、KBR公司的毫秒炉、KTI公司的GK裂解炉、林德公司的Pyrocrack型裂解炉以及国内中石化的CBL北方炉。

无论是使用哪种裂解炉型，烃类或石油类在裂解的同时，都会有少量碳生产，这种碳是数百个碳原子稠合形成的，其中碳含量在95％以上，还有少量的氢，通常把这种碳称为焦，焦聚结于管壁的过程称为结焦。辐射炉管的结焦速度是以反应控制为主，结焦主要发生在裂解炉辐射炉管的出口端，由于这里的壁温较高，裂解反应非常剧烈，结焦量也很大，结焦过程使裂解炉和急冷锅炉的管壁形成焦层，焦层的形成不仅影响传热效果，其热阻还使炉管管壁温度不断上升，影响炉管寿命；焦层的形成也增加了炉管的阻力降，影响裂解反应的正常运行，目前国内大型乙烯装置烧焦气一般采用直排大气方法，对环境造成很大的污染且耗能严重。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，通过设置了烧焦罐，采用烧焦气返炉膛进行二次燃烧技术，减少了废气的排放量，同时，烧焦气燃烧产生的热量可以进一步被回收利用，节省能耗。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，包括引风机、反应转化炉和汽包，反应转化炉包括对流段和辐射段，辐射段出口管连接第一急冷换热器，第一急冷换热器与第二急冷换热器相连接，反应转化炉烧焦采用蒸汽-空气烧焦法，在炉管出口温度为800～850℃的条件下进行，过低的温度(如780℃以下)会使部分焦脱落以及烧焦不彻底或清焦时间延长，过高的温度(如850℃以上)会增加炉管出现热斑的危险；

其中，第二急冷换热器与烧焦罐相连接，产生的烧焦气先经过烧焦罐旋风分离，将大颗粒焦粒分离下来，存于烧焦罐中；剩余烧焦气经烧焦气管线，分8支管线送至辐射段炉膛，进行二次燃烧，烧焦气中的小焦粒及CO燃烧直接生成CO₂，与燃料气燃烧生成的烟气混合形成烟道气，经反应转化炉辐射段、对流段，回收热量，温度降至200℃以下时通过烟囱排向至大气；

其中，在每组辐射段炉管一程管进口，都装有文氏管流量分配器，以确保进料在正常操作时有良好的流量分布，烧焦更彻底；

其中，全炉中设置有多个文氏管流量分配器，分别对应于各组辐射炉管。

其中，所述对流段包括：锅炉给水预热段、稀释蒸汽预热段、上原料混合过热段、上超高压蒸汽预热段、下超高压蒸汽混合过热段、下原料混合过热段。

本实用新型的技术效果和优点：

1、本实用新型采用烧焦罐设计，大颗粒经烧焦罐旋风分离，落入烧焦罐中，小颗粒进入炉膛二次燃烧产生热量生成CO₂，有效减少固体颗粒物和CO的排放，减少环境污染；

2、烧焦罐中分离出的颗粒主要成分是碳，可以作为燃料燃烧，且烧焦气返回炉膛可继续回收热量，节约能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的整体示意图。

图中：1、引风机；2、反应转化炉；3、第一急冷换热器；4、第二急冷换热器；5、烧焦罐；6、汽包；7、原料预热段；8、锅炉给水预热段；9、稀释蒸汽预热段；10、上原料混合过热段；11、上超高压蒸汽预热段；12、下超高压蒸汽混合过热段；13、下原料混合过热段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

以石脑油为反应原料，在炉前分成四路进入反应转化炉2对流段最上部的原料预热段7，后进入辐射段炉管，装置运行周期60天以上，当以下条件满足任何一种情况，进行烧焦处理：

(1)反应转化炉2辐射段炉管达到最高壁温1110℃以上；

(2)第一急冷换热器3的出口温度达到500℃以上；

(3)第二急冷换热器4的出口温度达到430℃以上；

(4)辐射炉管入口文丘里前后压差小于文丘里入口绝对压力的10％。

烧焦采用蒸汽-空气清焦法，清焦反应的化学方程式是：

C+O₂→CO₂

2C+O₂→2CO

C+H₂O→CO+H₂

清焦采用空气-蒸汽清焦法，清焦过程中要严格控制空气的流量，尤其在烧焦的初期。空气-蒸汽在炉前汇总后进入反应转化炉2中稀释蒸汽过热炉段9预热，之后依次进入上原料混合过热段10进行和下原料混合过热段13，最后进入辐射段炉管，在每组辐射段炉管都装有流量分配器，以确保烧焦时空气-蒸汽分配均匀，烧焦更彻底，烧焦气从辐射段炉管出来后，依次进入第一急冷换热3和第二急冷换热器4，通过与汽包6中的水换热回收热量，产生蒸汽；

燃料气通过底部燃烧器燃烧后，生产高温烟气，在辐射段释放出大量的热，用以提供烧焦发生反应所需的热量，高温烟气离开辐射段后在对流段进行进一步回收热量，最后经引风机1由烟囱排至大气；

超高压锅炉给水进入对流段锅炉给水预热段8预热，之后进入汽包6，经汽包6与下降管送至第一急冷换热器3、第二急冷换热器4，与烧焦气换热，发生超高压蒸汽，回收热量，锅炉水与超高压蒸汽的混合物经上升管返回至汽包6，在汽包6内进行汽液相分离，汽相由汽包6顶部送出，进入对流段上超高压蒸汽预热段11及下超高压蒸汽过热段12进一步过热，使超高压蒸汽过热至520℃后送出；

反应转化炉采用烧焦罐+返回炉膛技术，烧焦气先经过烧焦罐5旋风分离后，大部分焦粒存于烧焦罐5中，定期通过可移动清焦密闭储槽运走处理，剩余烧焦气在炉膛内二次燃烧后经烟囱高空排放，焦渣燃烧放出的热量被物料吸收，且反应转化炉2无固体废物排放。

烧焦时要逐步提升蒸汽和空气的流量，并根据烟气中的CO₂含量，确定下一步骤，当热斑出现时，应通过适当减少空气量﹑适当增加稀释蒸汽注入量或降低炉出口温度的方法加以调节控制。

具体烧焦流程如下表1所示：

表1.烧焦阶段各烧焦步骤空气流量、稀释蒸汽流量、炉出口温度的变化

①环保效果对比：

烧焦后产生烟气指标与返炉膛二次燃烧后烟气指标对比如下表2所示：

表2.烧焦后产生烟气指标与返炉膛二次燃烧后烟气指标对比

通过上表2可以看出，烟气经烧焦罐分离大颗粒后，返炉膛进行二次燃烧比直接排放大气，颗粒物指标及CO指标明显要低，可以减少环保压力。

②节能效果对比：

以产能5万吨/年反应转化炉烧焦为例，具体烧焦参数如下表3所示：

表3.具体烧焦参数

序号	项目	单位	数值	备注
					1	蒸汽-空气	t/h	16	蒸汽：空气＝7:9
2	超高压锅炉给水量	t/h	5
					3	给水上水温度	℃	116
4	超高压蒸汽温度	℃	520
					5	燃料气用量	kg/h	400-450
6	燃料气热值(低热值)	KJ/Kg(25℃)	50413
					7	进烧焦罐前烟气温度	℃	300-350
8	返炉膛后排放气温度	℃	＜140

通过上表3可以看出，烟气返炉膛后，排放温度可由350℃直接降到140℃以下，按排放气16000kg/h计，每小时可回收热量为2.43MW(25℃)，按一次烧焦36小时，每60天烧焦一次计算，每年节省能量约472.39MW(25℃)。

综上，本实用新型通过采用烧焦气返回炉膛技术，能够有效减少固体颗粒物和CO在大气中的排放，并回收热量重复利用，减少环保压力的同时也促进了资源的合理化利用，节约能源。

Claims (4)

1.一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，包括引风机(1)、反应转化炉(2)和汽包(6)，所述反应转化炉(2)包括对流段和辐射段，其特征在于，所述辐射段出口管连接第一急冷换热器(3)，所述第一急冷换热器(3)与第二急冷换热器(4)相连接，所述第二急冷换热器(4)与烧焦罐(5)相连接，烧焦罐(5)能够分离烧焦气进行二次燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，其特征在于，所述辐射段炉管一程管进口装有文氏管流量分配器。

3.根据权利要求2所述的一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，其特征在于，所述文氏管流量分配器设置有多个，分别对应于辐射炉管。

4.根据权利要求1所述的一种裂解炉烧焦气返炉膛装置，其特征在于，所述对流段包括：锅炉给水预热段(8)、稀释蒸汽预热段(9)、上原料混合过热段(10)、上超高压蒸汽预热段(11)、下超高压蒸汽混合过热段(12)、下原料混合过热段(13)。

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