裂解爐的輻射段模擬和橫跨段結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、乙烯的產(chǎn)量和技術(shù)是石化行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而裂解爐又是乙烯產(chǎn)業(yè)的核心裝置。2012年，我國(guó)年乙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量均已經(jīng)超過(guò)1700萬(wàn)噸，“十二五”期間，我國(guó)乙烯產(chǎn)業(yè)將向規(guī)模化方向發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)單臺(tái)裂解爐的年乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)15萬(wàn)噸，隨著乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，裂解爐的研究和優(yōu)化顯得尤為重要。本文主要利用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD)技術(shù)對(duì)裂解爐進(jìn)行模擬研究，分析其運(yùn)行特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其操作優(yōu)化。

2、
　　 裂解爐輻射段分成爐管內(nèi)烴類裂解反應(yīng)區(qū)域和爐管外燃料氣燃燒放熱區(qū)域，本文利用烴類裂解反應(yīng)計(jì)算程序?qū)⒐軆?nèi)烴類裂解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱量吸收的熱強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)裂解爐輻射段管內(nèi)和管外的耦合模擬計(jì)算。裂解爐燃燒器的燃料氣燃燒是輻射段傳熱的關(guān)鍵步驟，燃燒模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性是裂解爐研究的基礎(chǔ)，將對(duì)其優(yōu)化起到關(guān)鍵作用，本文對(duì)模擬裂解爐的燃燒模型進(jìn)行了研究，結(jié)果表明有限速率/渦耗散燃燒模型非常適合裂解爐燃燒器的燃料氣和空氣混合劇烈、噴射速度高和輻射段體

3、積大等特點(diǎn)的燃燒模擬計(jì)算。
　　 裂解爐燃燒器的供熱方式和比例直接決定和影響輻射段煙氣溫度場(chǎng)的分布，本文研究結(jié)果表明，在裂解爐輻射段2-1型爐管、石腦油為原料和丙乙烯比0.5的條件下，底部燃燒器和側(cè)壁燃燒器聯(lián)合供熱且比例為7∶3是爐管內(nèi)烴類裂解反應(yīng)的最佳條件。在裂解爐節(jié)能降耗的諸多方法中，底部燃燒器加裝空氣預(yù)熱器是一個(gè)很好的辦法，目前，乙烯企業(yè)的空氣預(yù)熱熱源種類多和預(yù)熱溫度范圍不同。本文以上述裂解爐輻射段運(yùn)行為基礎(chǔ)，對(duì)企業(yè)常用的

4、五種預(yù)熱空氣溫度的裂解爐輻射段進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明空氣預(yù)熱溫度在353.15K左右是較佳的。
　　 雙輻射段共用一個(gè)對(duì)流段的裂解爐是裂解爐大型化方向之一，為對(duì)這一新結(jié)構(gòu)爐型的工藝條件優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，本文研究雙輻射段裂解爐的工藝特點(diǎn)。模擬計(jì)算結(jié)果顯示在分輻射段裂解工藝中，100％處理負(fù)荷的輻射段出口煙氣平均溫度較75％處理負(fù)荷高10K-15K，操作穩(wěn)定;在分輻射段裂解和燒焦工藝中，裂解側(cè)輻射段出口煙氣平均溫度高于燒焦側(cè)70K-

5、75K，由于在分輻射段燒焦工藝中，裂解側(cè)的煙氣溫度遠(yuǎn)高于燒焦側(cè)，造成了兩側(cè)煙氣流入對(duì)流段后發(fā)生較大的熱量傳遞，影響了對(duì)流段爐管加熱相應(yīng)管內(nèi)物料的熱量需求。研究發(fā)現(xiàn)將橫跨段下端水平結(jié)構(gòu)改為圓弧形結(jié)構(gòu)可大大延緩對(duì)流段兩側(cè)煙氣熱量混合的程度，適合分輻射段裂解和燒焦時(shí)對(duì)流段預(yù)熱原料的熱量分配需求。
　　 通過(guò)本文的模擬研究和數(shù)據(jù)分析，掌握了裂解爐的運(yùn)行狀態(tài)，獲取了很多工業(yè)裂解爐運(yùn)行中不易測(cè)得的數(shù)據(jù)，確立裂解爐研究和優(yōu)化的方向。本文的研究