JP6080829B2 - エチレン炉輻射コイルのデコーキング法 - Google Patents
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Description
本発明は、エチレンプラントの炉をデコーキングするための方法に関する。デコーキングプロセスの開始は、コイル出口温度(coil outlet temperature)の変化を用いて制御される。空気流量、蒸気流量及びコイル出口温度をデコーキングプロセスの間に制御して、管の損傷を防ぎ、デコーキング時間を最小化し、コークス除去を最大化する。
エチレンは、主に他の物質の化学的な構成要素(building block)として使用するために、世界中で大量に製造されている。エチレンは、石油及び化学物質製造会社が、エチレンを精製装置の廃ガスから分離、又は、精製装置の副生成物の流れ及び天然ガスから得たエタンからエチレンを製造し始めた1940年代に大量の中間生成物として登場した。
本発明は、コイル出口温度(COT)の変化を用いてデコーキングプロセスを制御するための方法である。炉内の輻射コイルへ向かう蒸気及び空気の流れは、COTを所定のレベルで維持するために制御される。蒸気及び空気の流れ並びにCOTは、所定のレベルで十分な時間維持されて、輻射管のコークスを燃焼させる。平均及び個々のコイルのCOT、ならびに蒸気及び空気の流量(flow rate)をモニタすることにより、より効率的に制御されたコークス燃焼を実現することができる。気流、蒸気流及びコイル温度は、輻射コイルからの流出ガス中のCO2レベルが0.1容積%又は分析器もしくは他の分析方法の検出下限よりも低くなるまで制御される。
本発明は、エチレン分解炉をデコーキングするための方法に関する。本方法は、一般に、空気及び蒸気を炉内の輻射コイルに導入すること、及び、炉内のコイルのコイル出口温度(COT)をモニタしながらコイルを加熱することを伴う。デコーキングプロセスを制御するために輻射コイルのCOTの変化を用いることは、プロセスの制御を向上させ、それによりデコーキング時間を減らし、炉内のコイルに対する損傷を減少又は排除する。以下のプロセスの説明はどのようなエチレン分解炉にも使用することができる。具体的な流れ及び温度のパラメータは、特定の炉のプラント運転員が、運転経験、運転期間、供給原料の特徴、プラント運転の厳密性、及び他の要素に基づいて決定する。エチレン炉をデコーキングするための典型的なパラメータは、下の実施例1及び2に記載される。
本発明は、以下の態様を包含する。
[1]
エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)炉内に蒸気の流れ及び燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してデコーキング温度とするステップと
を含む、前記方法。
[2]
(d)コイル出口温度の第2の所定の変化により、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的な最小量を決定するステップと、
(e)コイル出口温度の第2の所定の変化により、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量を、実際の空気流量と比較して、コークス燃焼の速度を決定するステップと
をさらに含む、上記[1]に記載の方法。
[3]
所定の平均コイル出口温度が約830℃であり、コイル出口温度の第1の所定の変化が約20℃であり、かつコイル出口温度の第2の所定の変化が約20℃であり、最終デコーキング温度が約870℃になる、上記[1]に記載の方法。
[4]
(g)コークス燃焼速度を決定した後、さらにコイルへの空気流及びバーナー燃焼速度を調節してコークス燃焼速度を調節するステップ
をさらに含む、上記[2]に記載の方法。
[5]
輻射コイルの蒸気と空気の混合流の速度が約75〜175m/秒の間であるような速度で蒸気の流量が維持される、上記[1]に記載の方法。
[6]
ステップ(c)の後に、
(i)コイルのコイル出口温度の所定の変化を実現するための実際の空気流量を、計算された理論最小値と比較して、剥離したコークスがコイル中に存在するかどうかを判定するステップと、
(ii)剥離したコークスが存在すると判定される場合、蒸気及び空気の傾斜(ramps)を開始する前に実際の空気流量が理論最小値の約200%〜400%の間に達するまで、空気流を調節してコイルのコイル出口温度を維持するステップと
をさらに含む、上記[1]に記載の方法。
[7]
ステップ(a)の所定の平均コイル出口温度が、約1時間の期間維持される、上記[1]に記載の方法。
[8]
エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)炉内に蒸気の流れ及び燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現し、輻射コイルを所定の期間、所定の平均コイル出口温度で維持するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)輻射コイルを所定の期間、ステップ(b)で実現したコイル出口温度で維持するステップと、
(d)デコーキング温度が、ステップ(a)で実現した輻射コイルの平均コイル出口温度よりも約20℃〜80℃高くなるように、蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、輻射コイルのコイル出口温度が、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してデコーキング温度となるまで、空気流量を調節するステップと
を含む、前記方法。
[9]
ステップ(a)の最初の所定の平均コイル出口温度が約830℃であり、ステップ(b)の後のコイル出口温度が約850℃であり、デコーキング温度が約870℃である、上記[8]に記載の方法。
[10]
(e)ステップ(d)の完了及びデコーキング温度の実現後、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量と、実際に必要な空気速度を伴うデコーキング温度を比較してコークス燃焼速度を決定するステップと、
(f)コークス燃焼速度を決定した後、さらにコイルへの空気流及びバーナー燃焼速度を調節してコークス燃焼速度を調節するステップと
をさらに含む、上記[8]に記載の方法。
[11]
輻射コイルの蒸気と空気の混合流の速度が約75〜175m/秒の間であるような速度で蒸気流量が維持される、上記[8]に記載の方法。
[12]
ステップ(d)の後に、
(i)コイルの所定のコイル出口温度を実現するための実際の空気流量を、計算された理論最小値と比較して、剥離したコークスがコイル中に存在するかどうかを判定するステップと、
(ii)剥離したコークスが存在すると判定される場合、蒸気及び空気の傾斜を開始する前に空気流量が理論最小値の200%〜400%に達するまで、空気流を調節してコイルのコイル出口温度を維持するステップと
をさらに含む、上記[8]に記載の方法。
[13]
ステップ(a)の所定の平均コイル温度が、約1時間の期間維持される、上記[8]に記載の方法。
[14]
エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)炉内に蒸気の流れ及び燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して約830℃の平均コイル出口温度を実現し、輻射コイルを約830℃の平均コイル温度で約1時間維持するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、約850℃の輻射コイルのコイル出口温度を実現するステップと、
(c)輻射コイルのコイル出口温度を約850℃で約1時間の期間維持するステップと、
(d)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、輻射コイルのコイル出口温度が約870℃に上昇するまでこの空気流量を調節するステップと、
(e)コイル出口温度を870℃まで上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量を決定し、この速度を実際の空気流量と比較して剥離したコークスが存在するかどうかを決定するステップと、
(f)この比較を用いて、空気速度とバーナー燃焼速度をさらに調節するステップと
を含む、前記方法。
Claims (19)
- エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと
を含む、前記方法。 - (d)コイル出口温度の第2の所定の変化により、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的な最小量を決定するステップと、
(e)コイル出口温度の第2の所定の変化により、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量を、実際の空気流量と比較して、コークス燃焼の速度を決定するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 所定の平均コイル出口温度が約830℃であり、コイル出口温度の第1の所定の変化が約20℃であり、かつコイル出口温度の第2の所定の変化が約20℃であり、最終デコーキング温度が約870℃になる、請求項1に記載の方法。
- (g)コークス燃焼速度を決定した後、さらにコイルへの空気流及びバーナー燃焼速度を調節してコークス燃焼速度を調節するステップ
をさらに含む、請求項2に記載の方法。 - 輻射コイルの蒸気と空気の混合流の速度が約75〜175m/秒の間であるような速度で蒸気の流量が維持される、請求項1に記載の方法。
- ステップ(c)の後に、
(i)コイルのコイル出口温度の所定の変化を実現するための実際の空気流量を、計算された理論最小値と比較して、剥離したコークスがコイル中に存在するかどうかを判定するステップと、
(ii)剥離したコークスが存在すると判定される場合、実際の空気流量が理論最小値の約200%〜400%の間に達するまで、空気流を調節してコイルのコイル出口温度を維持するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - ステップ(a)の所定の平均コイル出口温度が、約1時間の期間維持される、請求項1に記載の方法。
- エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現し、輻射コイルを所定の期間、所定の平均コイル出口温度で維持するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)輻射コイルを所定の期間、ステップ(b)で実現したコイル出口温度で維持するステップと、
(d)デコーキング温度が、ステップ(a)で実現した輻射コイルの平均コイル出口温度よりも約20℃〜80℃高くなるように、蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、輻射コイルのコイル出口温度が、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してデコーキング温度となるまで、空気流量を調節するステップと
を含む、前記方法。 - ステップ(a)の最初の所定の平均コイル出口温度が約830℃であり、ステップ(b)の後のコイル出口温度が約850℃であり、デコーキング温度が約870℃である、請求項8に記載の方法。
- (e)ステップ(d)の完了及びデコーキング温度の実現後、コイル出口温度を上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量と、実際に必要な空気速度を伴うデコーキング温度を比較してコークス燃焼速度を決定するステップと、
(f)コークス燃焼速度を決定した後、さらにコイルへの空気流及びバーナー燃焼速度を調節してコークス燃焼速度を調節するステップと
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 輻射コイルの蒸気と空気の混合流の速度が約75〜175m/秒の間であるような速度で蒸気流量が維持される、請求項8に記載の方法。
- ステップ(d)の後に、
(i)コイルの所定のコイル出口温度を実現するための実際の空気流量を、計算された理論最小値と比較して、剥離したコークスがコイル中に存在するかどうかを判定するステップと、
(ii)剥離したコークスが存在すると判定される場合、空気流量が理論最小値の200%〜400%に達するまで、空気流を調節してコイルのコイル出口温度を維持するステップと
をさらに含む、請求項8に記載の方法。 - ステップ(a)の所定の平均コイル温度が、約1時間の期間維持される、請求項8に記載の方法。
- エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して約830℃の平均コイル出口温度を実現し、輻射コイルを約830℃の平均コイル温度で約1時間維持するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、約850℃の輻射コイルのコイル出口温度を実現するステップと、
(c)輻射コイルのコイル出口温度を約850℃で約1時間の期間維持するステップと、
(d)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、輻射コイルのコイル出口温度が約870℃に上昇するまでこの空気流量を調節するステップと、
(e)コイル出口温度を870℃まで上昇させるために必要な空気の化学量論的最小量を決定し、この速度を実際の空気流量と比較して剥離したコークスが存在するかどうかを決定するステップと、
(f)この比較を用いて、空気速度とバーナー燃焼速度をさらに調節するステップと
を含む、前記方法。 - エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと
を含む、前記方法。 - エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(a’)輻射コイルを、ステップ(a)で実現される所定の平均コイル出口温度において、第1の所定の期間、維持するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(b’)輻射コイルを、ステップ(b)で実現されるコイル出口温度において、第2の所定の期間、維持するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと、
(c’)輻射コイルを、ステップ(c)で実現されるデコーキング温度において、第3の所定の期間、維持するステップと、
を含む、前記方法。 - エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して平均コイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、平均コイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと
を含む、前記方法。 - エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと、
コークスの燃焼により放出される熱を計算してデコーキング温度におけるコークス燃焼速度を決定するステップと、
コークス燃焼速度を決定した後、さらにコイルへの空気流及びバーナー燃焼速度を調節してコークス燃焼速度を調節するステップと
を含む、前記方法。 - エチレン炉の輻射コイルをデコーキングするための方法であって、
(a)蒸気の流れを輻射コイルに提供し、炉内に燃焼バーナーを提供して、輻射コイルを加熱して所定の平均コイル出口温度を実現するステップと、
(b)蒸気の流量及び炉のバーナーの燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して輻射コイルのコイル出口温度に10℃〜30℃の第1の所定の変化を実現するステップと、
(c)蒸気の流量及び炉のバーナー燃焼速度を一定に維持しながら、空気流を輻射コイルに供給し、この空気流量を調節して、輻射コイルのコイル出口温度に第2の所定の変化を実現してステップ(a)の平均コイル出口温度よりも20℃〜80℃高いデコーキング温度とするステップと
剥離したコークスが輻射コイル中に存在するかどうかを決定するステップと
を含む、前記方法。
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