USC裂解炉出口温度、炉管构型对循环乙烷裂解性能的影响

在USC裂解炉上进行了不同乙烯原料、裂解炉出口温度、炉管构型的工业裂解标定试验,结果表明,循环乙烷易脱氢生成大量的乙烯(56.35%),丙烯、丁二烯、裂解液相产物收率极低,液化气通过断链反应可生成乙烯、丙烯、丁二烯以及少量的裂解液相产物,石脑油拔头油裂解乙烯收率低,但裂解液相产物(高附加值)收率较高;乙烷裂解炉出口温度宜控制在858℃左右;与U型炉管相比,乙烷在M型炉管裂解乙烷转化率、乙烯收率、丙烯收率、三烯收率高。     

广州石化完成乙烯裂解D炉原料适应性改造

<正>广州石化乙烯裂解D炉近日点火升温,这标志着乙烯裂解D炉轻烃适应性技术改造圆满结束。这次改造主要针对裂解D炉存在的问题,结合辐射段炉管的到期更换,对裂解炉实施轻烃适应性改造,主要改造内容包括:选用带扭曲片的辐射段炉管,对辐射段衬里进行改造更新,降低炉壁散热损失;对流段增加     

裂解炉操作条件对不同原料裂解收率的影响研究

简述了影响裂解收率的主要工艺参数及其相互关系,选择了乙烷、丙烷、丁烷、LPG、石脑油5种化工原料分别作为裂解炉的裂解进料,主要探究了不同辐射段炉管构型下的乙烯收率情况,简要分析了不同炉管构型、不同的裂解炉炉管出口温度(COT)以及不同的辐射段炉管出口压力(COP)对裂解收率的影响,分析了乙烯收率随关键组分转化率、丙乙比等表征裂解深度的指标的变化关系,为辐射段炉管的选型以及裂解炉操作条件的优化提供借鉴。     

大庆常压渣油催化裂解反应规律研究

采用小型固定流化床实验装置,以大庆常压渣油为原料,针对Ca-Al裂解催化剂,详细分析了催化裂解气体产品和液体产品的组成,考察了反应温度、剂油比、水油比和停留时间对裂解产物分布的影响。发现各操作条件对大庆常渣催化裂解产物分布具有不同程度的影响,其中反应温度的影响最大;随反应温度的升高,乙烯产率单调增加,而丙烯、丁烯和总低碳烯烃产率均存在一个最大值。在优化的操作条件下,乙烯质量产率可达25%,总低碳烯烃质量产率超过50%。     

大庆重石脑油热裂解反应规律的研究

采用自建的小型裂解实验装置对大庆重石脑油进行了热裂解实验。考察了反应温度、停留时间和汽烃比对裂解产物分布的影响规律。结果表明,各操作条件对大庆重石脑油裂解产物分布有不同程度影响,反应温度影响最大,随反应温度的升高,乙烯产率单调增加,丙烯、丁二烯和三烯产率分别在不同的裂解深度出现最大值;停留时间和汽烃比的影响相对较小,随着停留时间的增大,三烯收率略有下降,焦油的产率显著上升;增大汽烃比,三烯收率的略有上升,焦油产率下降。在实验装置的优化条件范围内,总三烯产率最优值51%,其中乙烯产率最优值31%。     

裂解炉裂解产物优化方法

介绍了裂解炉裂解产物收率优化的4种方法：改善裂解原料、提高裂解深度、建立模型优化、采用先进控制技术优化。通过改善裂解原料和提高裂解深度虽能提高乙烯和丙烯收率，但这种优化更多依赖经验。人工智能优化方法只能反映裂解炉炉管出口裂解产物收率变化，而传统化工模型优化则更能反映裂解炉的整体运行情况。因此，采用传统化工建模优化方法与先进控制技术相结合，将是实现裂解炉产物收率优化的最佳选择。     

扭曲片管在裂解炉上的应用

介绍了天津乙烯装置裂解炉辐射段炉管加装扭曲片管后,使裂解炉的运行周期增加到115天,并减少了40小时的烧焦时间,单台裂解炉年可多产乙烯632t、丙烯326t,达到了节能降耗、增产增效的目的。     

甲醇制丙烯副产汽油组成分析及催化裂解制烯烃研究

为了拓宽乙烯裂解原料并合理利用甲醇制丙烯(MTP)副产汽油资源,分析了Lurgi MTP工艺副产汽油馏分的组成;并在小型固定床实验装置上研究了IBP~99℃轻组分在ZSM-5分子筛上催化裂解制低碳烯性能。结果表明,MTP汽油组成呈现芳烃含量高,正构烷烃含量低的特点,主要碳数分布为C6-C9。芳烃组以二甲苯为主,含量达到22.89%,其次为三甲苯,尤其1,2,4-三甲苯(1,2,4-TMB),含量达到8.07%,与传统汽油组成差异较大,但可分级利用。在600℃下时,轻组分裂解产物中丙烯产率最高达到30.59%,比乙烯产率高5.82%;而在625℃下,产物中乙烯产率最高达31.5%,比丙烯产率高6.13%,双烯产率最高达56.87%。由此可见,MTP汽油中轻组分是较好的催化裂解生产低碳烯烃的原料。     

基于甲烷收率在线测量技术的乙烯裂解炉闭环优化方法

由于缺乏裂解产物收率绝对量信息,现有的乙烯裂解炉优化策略需要依靠裂解反应模型对裂解产物分布进行预测并依此进行开环优化计算,其优化结果完全依赖于裂解反应机理模型的精度.本文通过改进乙烯裂解炉裂解气取样系统实现了甲烷质量收率这一关键参数指标的在线测量,并在此基础上进一步提出一种裂解炉闭环优化运行新方法.该方法针对乙烯和丙烯收率和(简称“双烯”收率)最大这一优化目标,根据甲烷收率和双烯/甲烷比(烯甲比)的在线测量数据迭代求解获得最优炉管出口温度(COT).该方法采用闭环迭代寻优的方式,能够有效克服灵敏度函数的非线性以及在线分析仪表本身的测量误差,具有良好的鲁棒性;另一方面,由于不需要借助任何裂解原料与裂解反应模型,从而大大减少了裂解炉优化系统实施的投资,因此具有很好的工业应用前景.     

裂解炉辐射段炉管破损原因分析及对策

本文主要分析了乙烯装置裂解炉在日常操作中由于操作压力,裂解温度,炉管渗碳,炉管检修等操作过程中的控制不当导致裂解炉辐射段炉管破损的原因,并且针对各种原因提出了相应的对策。     

开口扭曲片圆管强化传热与流动阻力特性模拟

In the industrial application of ethylene pyrolysis tubular heating furnace, the fluid transferred from horizontal to rotary flow by adding twisted slices internals, which increased the tangential velocity and strengthened the flushing effect on the tube wall, so as to achieve the purpose of enhancing heat transfer. Based on the second generation of twisted slices, the structure was improved, and RNG k?ε turbulence model was used to simulate the flow details inside the furnace tube. The longitudinal vorticity structure, resistance coefficient, Nusselt number Nu, comprehensive heat transfer coefficient PEC and the coupling coordination between velocity vector field and temperature gradient field in different twisted slice structures were compared and analyzed. The results showed that the structure with "slit" openings along the wall can reduce the loss of flow resistance while increased the strength of fluid swirl. The resistance coefficient of twisted slices with opening structure of 7 mm length, 2 mm width and 2 mm interval was 93.75% of the first generation and 8.67% more than the second generation, but the comprehensive heat transfer coefficient was 1.56% higher than that of the second generation and 1.29 times of the smooth tube. It can be considered that the optimized structure improved the stability of longitudinal vortex structure as well as strengthened the coupling between flow and heat transfer. Besides, along the central opening of the slices, the resistance coefficient at the twisted slices increased, resulting in larger local losses.     

乙烯裂解炉SLE废热锅炉失效原因

乙烯裂解炉线性套管式换热器内管发生变形失效,通过换热管宏观外貌和微观金属化学组织分析,确定该换热器内管的失效属于局部超温运行高温氧化腐蚀造成的。建议加强线性套管式换热器的监控,在裂解炉升降温时,尽量提高汽包压力,对汽包和SLE低点进行排放,通过间排排出部分垢污及杂质。保证SLE底部水质清洁度。     

SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉内燃烧传热与裂解反应的耦合模拟

采用计算流体力学(CFD)方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段炉膛内的燃烧传热及管内石脑油裂解反应过程进行耦合模拟,建模及耦合求解在CFX中完成.计算时采用标准k-ε双方程湍流模型、旋涡耗散/有限化学速率(EDM/FRC)燃烧模型和离散传播(DT)辐射模型,其中介质辐射特性采用多灰气加权模型;石脑油裂解反应采用Kuma...     

Coupled simulation of combustion with heat transfer and cracking reaction in SL-Ⅱ industrial ethylene pyrolyzer

采用计算流体力学(CFD)方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段炉膛内的燃烧传热及管内石脑油裂解反应过程进行耦合模拟,建模及耦合求解在CFX中完成。计算时采用标准k-ε双方程湍流模型、旋涡耗散/有限化学速率(EDM/FRC)燃烧模型和离散传播(DT)辐射模型,其中介质辐射特性采用多灰气加权模型;石脑油裂解反应采用Kumar分子反应模型,流体流动方程组由全隐式的耦合算法求解。模拟结果与工业数据吻合良好,验证了模型的可靠性。结果表明,管内裂解产物丙烯和丁烯收率先增后减,甲烷和乙烯收率一直增大;出口管外壁温度沿管长分布因侧壁烧嘴的加入而更加均匀;炉膛中部的回流区使该区温度更加均匀;裂解炉结构的非对称性引起烟气流速分布不对称,进而导致后墙上侧壁烧嘴的供热效率相对前墙侧较低,本文模拟结果为裂解炉进一步设计与改造提供理论指导。     

基于精细自由基反应机理的丙烷裂解炉炉管CFD模拟(英文)

In the radiant section of cracking furnace, the thermal cracking process is highly coupled with turbulent flow, heat transfer and mass transfer. In this paper, a three-dimensional simulation of propane pyrolysis reactor tube is performed based on a detailed kinetic radical cracking scheme, combined with a comprehensive rigorous computational fluid dynamics（CFD） model. The eddy-dissipation-concept（EDC） model is introduced to deal with turbulence-chemistry interaction of cracking gas, especially for the multi-step radical kinetics. Considering the high aspect ratio and severe gradient phenomenon, numerical strategies such as grid resolution and refinement, stepping method and relaxation technique at different levels are employed to accelerate convergence. Large scale of radial nonuniformity in the vicinity of the tube wall is investigated. Spatial distributions of each radical reaction rate are first studied, and made it possible to identify the dominant elementary reactions. Additionally, a series of operating conditions including the feedstock feed rate, wall temperature profile and heat flux profile towards the reactor tubes are investigated. The obtained results can be used as scientific guide for further technical retrofit and operation optimization aiming at high conversion and selectivity of pyrolysis process.     

乙烯裂解炉耦合模拟中湍流模型的影响分析

配备底部烧嘴和侧壁烧嘴的乙烯裂解炉应用越来越广泛，不同燃烧模式影响着炉膛内湍流流动状态，考虑到裂解炉中湍流流动与燃气喷料、燃烧和传热有较强的非线性耦合作用，为此探究不同湍流模型在裂解炉/反应器耦合模拟中的影响对于裂解炉的精确设计和优化至关重要。针对不同湍流模型对某十万吨工业乙烯裂解炉进行了耦合模拟，利用CFD数值模拟对采用标准k-ε模型、RNG k-ε和Realizable k-ε模型所建立的湍流流动模型进行评估。将三种湍流模型的模拟结果与工业数据进行比较，重点分析了裂解炉内的速度、温度、湍流能力等参数的分布情况，表明Realizable k-ε模型在火焰稳定性、反应效率等方面优于其他两种模型，且基于Realizable k-ε湍流方程的反应管模型在热通量、炉管外壁温度分布计算结果更接近实际工况。     

浅谈裂解炉对流段炉管结垢的危害及除垢方法

针对乙烯装置裂解炉对流段炉管结垢会使排烟温度升高、能耗加大、裂解炉热效率下降这一问题进行了详细分析;就目前对流段的除垢技术进行了分析和比较,高声强中频声波吹灰器以汽声转换效率高、无除灰死角、能耗低、除灰时间短、运行稳定、主要部件免维护等特点被广泛应用于新建的大型乙烯装置。     

含固体粒子旋转流强化流体传热的实验及模拟研究

针对管内除垢与防垢及强化传热问题,对工程上应用较广的扭曲管、扭带管中旋流场内低浓度液固流场综合性能进行实验及模拟研究. 结果表明,含粒子旋流场可提高流体湍流强度,与圆管相比,扭曲管和内插扭带圆管均有较好的旋流效果,相同Re下扭曲管的换热系数提高18.7%~30.1%,阻力系数提高13.1%~181.8%,综合性能评价因子平均提高15.5%,高于圆管和扭带管;而扭带管的换热系数比圆管提高5.6%~32.9%,阻力系数最高. 对扭曲管内粒子传热性能进一步优化,模拟值与实验值的误差为10.7%~12%. 旋流作用有利于提高液固流场的综合性能,但较高流速下该综合性能则逐渐降低.     

A Numerical Study on Fully Developed Fluid Flow and Heat Transfer in a Spiral Finned Tube

In this paper, the standard k-εtwo-equation model is adopted to numerically simulate fully developed fluid flow and heat transfer in a spiral finned tube within a cracking furnace for ethylene manufacturing. By variable transformation, the orlglnal 3-D problem is converted into a 2-D problem in spiral coordinates. The algorithm of SIMPLEC is used to study the fully developed fluld flow and heat transfer in the spiral finned tube at constant periphery temperature and constant axial heat flux, The computed results agree pretty well with the experimental data obtained from the industry, Further studies on the fluid flows and temperature profiles at different Reynolds numbers within straight and spiral finned tubes are conducted and the mechanisms involved are explored. It is found that with the spiral finned tube, pressure drop increases to a great extent whereas heat transfer tends to be decreased.     

扭曲三叶管传热与流阻性能的数值研究

扭曲管换热器是一种新型高效换热器。在扭曲管强化传热机理研究的基础上,提出了一种新的扭曲管管型--三叶管。验证了标准k-ω湍流模型在圆管及扭曲椭圆管计算中的精确度,并采用该湍流模型对扭曲三叶管Re在4000～20000范围内的传热和流阻性能进行了研究。计算结果表明,扭曲三叶管的Nusselt数比扭曲椭圆管大,虽然压差增大较多但综合传热性能比扭曲椭圆管高。这是由于扭曲三叶管特殊的三叶区结构以及过渡区曲率的变化,使得三叶管内的螺旋流动比椭圆管更为复杂,速度场与温度梯度场的协同程度更好。随着Reynolds数的增大扭曲三叶管的压差及Nusselt数都逐渐增大,但综合性能逐渐降低,在低Reynolds数下扭曲三叶管的强化传热效果较为明显。内切圆直径及过渡圆弧直径越小,扭曲三叶管的综合性能越好,其中内切圆直径的影响更为显著。