石脑油裂解炉全周期稳态模拟和操作优化

基于Kumar分子反应动力学和结焦动力学模型,建立了GK-V型石脑油裂解炉辐射段运转全周期稳态工艺数学模型。该模型经参数校正,计算的裂解产物分布与实际工况吻合良好。将全操作周期划分成多个拟稳态时段,以全周期平均乙烯与丙烯收率之和为目标函数,以每个拟稳态时段的炉管出口温度和稀释蒸汽比为决策变量,建立了全周期操作优化模型。基于粒子群优化算法(PSO)和序贯二次规划(SQP)设计了一种混合优化算法PSO-SQP,运用PSO-SQP算法求解了GK-V型石脑油裂解炉辐射段运转全周期优化问题。计算结果表明,优化前后全周期平均乙烯与丙烯收率之和提高了3.81百分点。     

石脑油裂解炉动态建模与仿真研究

基于已建立的大型裂解炉石脑油裂解过程稳态模型，根据热量守恒、传热特性和管内裂解反应规律，分别对操作工况发生扰动情况下的管外壁温度变化特性和管内裂解气温度变化特性进行了分析，建立了裂解炉辐射段的裂解过程动态模型。当某些裂解工况(如进料流量、稀释蒸汽流量、进料温度和炉膛温度等)发生扰动时，可以仿真描绘管外壁温度、裂解气出口温度和主要产物收率等状态变量的动态变化曲线。可以用传递函数的形式来表征这些状态变量的动态特性，进而可以进行裂解炉动态前馈控制及其控制系统的研究。     

SRT－Ⅲ型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型Ⅱ．结焦模型及运转特性分析

综合裂解炉反应模型、结焦模型和辐射室的燃烧及传热模型，对ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉内石脑油的裂解过程进行了模拟计算，考察了过程参数、操作参数和焦厚等随运转时间的变化情况，为ＳＲＴ－Ⅲ型裂解炉的操作优化和工艺优化控制奠定了基础。     

石脑油裂解炉的模拟优化

使用Spyro软件对某公司100万t/a乙烯装置石脑油裂解炉的运行进行了建模,并应用历史生产数据对裂解炉出口温度（COT）及结焦速率偏差进行校正,经验证模拟结果可靠;然后模拟分析了操作条件对石脑油裂解炉产物收率、结焦厚度及运行周期的影响。结果表明：相较于稀释比和进料量,COT对石脑油裂解炉运行周期及产物收率的影响较为显著;当2#石脑油裂解炉COT从838.3℃升高至841.6℃时,乙烯收率提高了0.16个百分点,而且结焦、炉管表面温度（TMT）等影响运行周期的因素变化在可控范围内;优化后的运行模型可用于石脑油裂解炉的运行周期预测和相关操作优化的模拟分析指导。     

SC-1型石脑油裂解炉全周期操作优化研究

基于Kumar分子反应动力学模型,以全周期平均乙烯收率为目标函数,每个拟稳态时段的炉管出口温度（COT）为决策变量,建立了石脑油裂解炉全周期操作优化模型。利用开发的乙烯裂解炉模拟优化系统（EPSOS 2.0）和全周期操作优化模型,结合中国石油兰州石化公司46万t/a乙烯装置SC-1型石脑油裂解炉的操作现状,对该裂解炉进行了全周期模拟优化研究。结果表明,全周期COT最优化控制方案为前23 d在最高裂解温度875℃下运行,然后逐渐降低至855℃;与操作基准方案（全周期COT均为865℃）相比,优化后裂解炉的全周期平均乙烯收率提高0.56个百分点,三烯（乙烯、丙烯和丁二烯）收率提高0.60个百分点。     

石脑油蒸汽热裂解过程中的结焦速率研究

在实验室蒸汽热裂解装置(BSPA)上,考察了石脑油进料质量流速、裂解温度、烃分压和运行时间等反应条件对石脑油热裂解过程中裂解炉管结焦速率的影响。结果表明,在石脑油进料速率为90 g/h,水油质量比为0.6,炉管进口压力为0.05 MPa的条件下运行6 h,随着裂解温度的升高,裂解炉管结焦速率逐渐增大;当裂解温度为850℃时,结焦速率与烃分压呈线性关系;随着裂解炉运行时间的延长,结焦速率下降。     

横跨温度对丁烷裂解的影响

采用自由基反应模型,针对中国石化开发的CBL-Ⅲ型裂解炉,以正丁烷、异丁烷及其混合物为原料,考察了横跨温度对丁烷裂解时关键组分的转化率、裂解产物中结焦前体的含量、裂解炉辐射段燃料气消耗及辐射段炉管最高管壁温度的影响。计算结果表明,无论原料中正丁烷与异丁烷的比例如何变化,横跨温度不高于665℃时丁烷转化率均不大于5%,此时造成横跨管结焦的前体炔烃和芳烃在产物中的含量均低于1×10-5(w),因而在长期运转时不会导致横跨管结焦;采用尽可能高的横跨温度对降低辐射段燃料气消耗和辐射段炉管最高管壁温度都有明显的益处。     

大庆石脑油裂解炉计算机控制模型

对大庆年产30万吨乙烯装置的石脑油裂解炉,提出了裂解深度和选择性的计算机控制数学模型。它由静态的前馈关联式和参变量的动态补偿两部分组成。裂解炉运转周期预测和平均烃分压构成前馈关联式的核心,裂解炉的动态特性则根据现场测试数据确定。将建立的运转周期和产率模型进行实际检验,与现场生产数据吻合较好。     

新型结焦抑制剂PCI-Ⅱ抑焦性能及其模型

以盘锦乙烯工业公司提供的石脑油为原料 ,在实验室小型连续管式裂解炉上 ,对石脑油在不同温度下的结焦规律进行了测试。分别考察了二甲基二硫 (DMDS)和磷酸二异丁脂的环己胺盐 (PCI -Ⅱ )存在下石脑油裂解结焦抑制剂的性能 ,同时考察了裂解温度对结焦速率的影响。结果表明 ,PCI -Ⅱ作为一种新型结焦抑制剂其功能完善 ,抑焦效果优于DMDS ;同时PCI-Ⅱ的加入可提高乙烯收率。根据实验数据对PCI -Ⅱ的抑焦性能进行了模型化     

石脑油裂解性能评价及含硫化合物的转化

以加氢石脑油、高硫石脑油和轻质石脑油三种石脑油为原料,进行了全面的裂解原料性质指标分析;通过蒸汽裂解评价实验,考察了裂解炉管出口温度、出口压力、水油质量比以及石脑油性质对裂解主要产物收率的影响。实验结果表明,当裂解炉管出口温度为835℃、出口压力为70 kPa、水油质量比为0.60时,“双烯”（乙烯和丙烯）、“三烯”（乙烯、丙烯和丁二烯）和高附加值产物收率最大,分别为43.27%(w),47.35%(w),55.86%(w)。分析了三种石脑油及其裂解汽油中硫醇、硫醚和噻吩等几类主要硫化物的含量,并通过理论计算推测了CS2的来源。实验结果表明,高硫石脑油中94.93%(w)的硫醇类化合物被裂解转化为H2S、硫醚和噻吩类硫化物;裂解过程中甲烷、乙烯或丙烯与H2S的反应是生成CS2的潜在反应。     

乙烯裂解炉内燃烧、传热与裂解反应的模拟计算

 为了揭示SL-II型乙烯裂解炉炉膛内燃烧与其反应管内石脑油裂解反应历程，对炉膛内燃烧、传热与反应管内裂解反应进行了综合模拟计算，得到了炉膛内烟气速度、组分分布、烟气温度分布及反应管内裂解反应历程。应用非预混燃烧模型及DO辐射传热模型进行炉膛内燃烧、传热的计算；采用分子反应模型预测反应管内石脑油裂解反应的产品分布。结果表明，底部烧嘴的高速射流引起炉膛内组分分布的较大变化，从而影响烟气温度分布。通过裂解产品及反应管壁温度模拟结果与烯烃厂测定数据的比较，证明了模拟计算的可行性，同时选出反应管壁高温区在管长的16~20m处。     

辽河石脑油裂解装置急冷锅炉结焦抑制剂的研究

用实验装置,在辽河石脑油裂解的急冷锅炉温度条件下,对含硫、磷的金属有机化合物(CRS)、二甲基硫(DMS)、高含硫无机化合物(Ry)进行了抑制结焦性能的研究。用测焦挂片,烧焦和分析裂解气中CO、CO_2含量相结合的方法,测定结焦速率。在石脑油中加入200×10~(-6)kg/kgCRS或DMS,或加300×10~(-6)kg/kg Ry,均能使高温反应结焦速率降低30％左右。在急冷锅炉后部低温条件下,金属表面先涂以CRS石脑油溶液,能降低冷凝结焦速率。     

乙烯裂解炉管抑制结焦在线涂层的制备研究

在蒸汽裂解小试装置上,采用常压化学气相沉积法在裂解炉管内表面在线制备了SiO_2和Al_2O_3抗结焦涂层;采用SEM和EDS对涂层的形貌及元素组成进行了表征,以石脑油为裂解原料进行了裂解及结焦评价实验。实验结果表明,所制备的SiO_2涂层均匀、致密,厚度约为5μm,SiO_2质量分数达95%以上,具有优异的抗结焦性能及较长的使用寿命,在120min的短周期评价实验中,与空白炉管3个周期结焦量的平均值相比,第一周期结焦量减少90%以上,第五周期结焦量仍能减少80%以上;沉积Al_2O_3涂层后,与空白炉管4个周期结焦量的平均值相比,第一周期结焦量减少约60%,第二和第二三周期的结焦量则基本恢复到空白值,抑制结焦的效果欠佳。在线制备的SiO_2和Al_2O_3涂层对主要裂解产品收率的影响不明显。     

石油馏份蒸汽裂解结焦动力学

在可连续测量石油烃水蒸汽热裂解结焦速度的流动积分反应装置上,研究了石脑油和轻柴油结焦速度与温度、烃分压和动力学裂解深度的关系,小试与工业炉的结焦过程,给出了结焦模型。结果表明,同小试一样,工业炉的结焦反应也为反应控制。结焦反应的活化能随原料的芳烃指数增大而变小。结焦速度与结焦母体随裂解深度的变化表明,在低裂解深度下,原料和焦油中的芳烃是主要结焦母体,在高裂解深度下,二次反应生成的“缩聚物”是主要结焦母体。     

SRT-Ⅲ型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型——Ⅰ.清洁管模型与计算

本文针对SRT-Ⅲ型裂解炉内石脑油的裂解过程,利用分子反应模型,炉膛采用罗伯-依万斯简单分区法建立了过程的工艺数学模型。基于该模型,系统地研究了清洁管操作时管内气体温度分布、管壁温度分布和主要产物的收率分布,模型化研究结果与实际生产数据相吻合。     

Coke formation in pyrolysis furnaces in the petrochemical industry

In the petrochemical industry, an industrial pyrolysis furnace is a complicated piece of equipment that functions as both a reactor and high-pressure steam generator. During service, hard deposits of carbon (coke) build up on the inner wall of the tube, reducing heat transfer and restricting the flow of the hydrocarbon feedstocks. In this paper, an overview of coke formation, the impact of coke formation, and the methods by which coke formation can be prevented, as well as methods that can be successful in decoking of pyrolysis furnaces, is presented.