[发明专利]一种加快工业裂解炉在线烧焦的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及乙烯工业裂解炉，更具体的，涉及乙烯装置中裂解炉在线烧焦过程的调控方法。

背景技术

乙烯裂解炉是乙烯生产的关键设备之一。管式裂解炉辐射段炉管在运行时在其内壁生成的焦炭，焦炭是热的不良导体，因而导致管外壁温度升高，压降增大，是限制裂解炉的运行周期的主要因素。为了维护正常生产，必须清除这层焦炭，而清除这层焦炭需要一段的时间。

目前，管式裂解炉辐射段清焦都是按照裂解炉专利商提供的在线烧焦程序实现自动化不停炉在线烧焦。现在绝大部分裂解炉烧焦采用水蒸汽和空气按照一定的比例进行烧焦，烧焦程序分为若干步骤，每一步都有四个变量，即烧焦时间、水蒸汽量、空气量、炉管出口温度(cot)。焦炭在高温下与水蒸汽空气混合物进行化学反应，生成一氧化碳和二氧化碳，同时放出热量。在通常情况下，裂解炉烧焦时水蒸汽/空气比例较大，在炉管中氧气在混合物中的浓度较低，确保氧气与焦炭反应比较缓慢，以防止焦炭燃烧过多放出热量过多对炉管造成破坏，在工厂实际操作过程中，仅仅对几个烧焦步骤进行取样离线分析，以确认辐射段炉管是否烧焦干净，因此造成烧焦时间往往比设计的长，尤其是在裂解原料为比较差的油品的情况下。现在设计的10万吨/年的裂解炉实际烧焦时间往往比设计时间长，严重影响了管式裂解炉的在线生产时间，增大了乙烯的生产成本，减少了裂解炉的经济效益。

国内乙烯厂许多裂解炉都要裂解不同的原料，裂解炉专利提供商在提供烧焦技术时，要考虑到不同裂解原料结焦的特性，往往给出一个最保守的烧焦程序，对于其他裂解原料，则烧焦时间可能会过长。裂解炉乙烯厂都采用固定的在线自动化烧焦，如果裂解炉没有到达运行末期进行固定在线自动化烧焦，既浪费时间也增大操作成本。

现有的裂解炉在线清焦程序一般分为二大步骤：辐射段炉管烧焦过程，废热锅炉烧焦过程。对辐射段炉管的清焦阶段大致可分成10—30步时间段，对废热锅炉的清焦阶段可分成2—10步时间段，废热锅炉清焦阶段一般采用纯空气清焦。

CN1155680C公开了一种裂解炉在线清焦过程的自动控制方法，其控制程序运行在计算机集散控制系统(DCS)的应用模块上。该方法主要是通过计算机程序对清焦蒸汽流量、清焦空气流量和炉管出口温度进行控制，自动地实现裂解炉的平稳除焦。由于没有在线分析烧焦尾气中二氧化碳的浓度的反馈，该方法只是将各变量根据经验设定输入变量，并不能根据烧焦的实际程度对烧焦过程进行实时的调控。

因此，通过对烧焦尾气的分析监测，调控烧焦过程的各项参数，尽量减少清焦时间，进行快速安全烧焦，提高管式裂解炉在线生产时间，是提高管式裂解炉的产量以及工厂经济效益的重要途径之一。

发明内容

本发明涉及一种工业裂解炉在线快速烧焦的调控方法，主要应用于采用水蒸汽和空气的烧焦程序的改进，采用该方法可以在确保裂解炉安全的情况下提高裂解炉辐射段炉管的烧焦速度。

现在绝大多数工业裂解炉的烧焦程序是采取水蒸气和空气混合物烧焦。影响烧焦速度的因素有三种：空气量、水蒸气量、炉管出口温度(cot)。为了提高工业裂解炉的焦炭燃烧速率，可采取的办法有：提高空气量，减少水蒸气量，提高炉管出口温度(COT)。

本发明的工业裂解炉进行在线快速烧焦的调控方法包括：

(a)在线分析工业裂解炉烧焦尾气干气中的碳的氧化物、氧气的浓度；(b)根据烧焦尾气干气中碳的氧化物和氧气浓度的在线分析结果，来调节工业裂解炉烧焦的参数：减小水蒸汽量、增大空气量、提高炉管出口温度。

在本发明的方法中，在线分析工业裂解炉烧焦尾气干气中的二氧化碳、一氧化碳和氧气的浓度。

优选在所述的裂解炉进行烧焦的初期半个小时内不进行调控，调控时间范围为烧焦初期半个小时之后到纯空气烧焦之前这段时间内；也就是，从烧焦初期半个小时后到辐射段炉管烧焦末期这段时间。

在本发明的方法所述的步骤b)中，在所述的烧焦调控过程中，控制烧焦尾气干气中二氧化碳的浓度不高于8％，氧气浓度不低于12％。

在本发明的方法所述的烧焦过程中，在下列情况下，需要调节所述的工业裂解炉烧焦的参数：

(a)所述的烧焦尾气干气中的二氧化碳的浓度低于6％，且所述的烧焦尾气干气中的一氧化碳的浓度和二氧化碳的浓度均保持稳定；

(b)所述的烧焦尾气干气中的二氧化碳的浓度低于6％，且所述的烧焦尾气干气中的一氧化碳的浓度迅速下降；

(c)所述的烧焦尾气干气中的二氧化碳浓度低于6％，且持续下降。