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                          提高乙烯生產效益的分析和建議
                          發表時間:〖2014/1/27〗    瀏覽次數:〖9750
                          中國原石化總公司的所屬企業,1989年因腐蝕而造成的經濟損失約20億元,這因為石化工業的各種裝置多存在于高溫.高壓,酸堿,富氫.富氯等環境中,乙烯生產也是這樣.
                          全世界乙烯產量的99%都是采用管式裂拼法生產乙烯的.廣州乙烯也是用這個方法生產.管式裂解爐是乙烯生產裝置中的核心設備,也是最易發生腐蝕失效的設備.本文僅以管式裂解爐為例分析乙烯生產存在的問題和提出解決問題提高效益的建議.
                              一 問題的提出
                              1管式裂解爐爐管結焦的問題
                              管式裂解爐的爐管一般是HK或Hp型奧氏體耐熱鋼,工作期間管內的介質主要為烷烴,環烷烴,芳烴,烯烴等,它們都是石油裂解的炭氫化合物,還有水蒸 汽.So2.Co2等氣體.溫度沿爐管軸向變化,入口端溫度低,出口端溫度高達800度.在輻射管段.溫度范圍500-800攝氏度.管內壓力高,裂解氣流10²M/S數量級,形成強烈的滲炭氣氛,爐管內壁金屬表面上和金屬表面的Fe形成FeC3或FeC3化合物緊緊結合在管內壁表面上.隨著裂解爐運行一段時間.在爐管內壁.特別是在接近出口的高溫管部位,不可避免地產生積炭,使爐管結焦.結焦導致管內截面減小.管內外熱交換的熱阻增加,生產效率逐漸降低,所以裂解爐需要停爐清焦,清焦周期一般是60~120天.這樣每年有多次停爐清焦,設備經歷降溫.清焦.升溫開車的熱沖擊危及了設備的壽命.耽誤了生產的時間.
                              2:管式裂解爐爐管滲炭的問題
                              上面分析結焦問題時,已經指出裂解爐工作中,形成了強烈的滲炭氣氛.結焦層不會阻隔滲炭氣氛在金屬表面的滲炭過程,相反,還強化了炭的濃度,梯度擴散發展.耐熱鋼中的鉻被滲進來的炭依次轉化為Cr23C6和Cr7C3→Cr2C3,這個轉化過程是個體積膨脹過程,僅僅在管內壁發生.爐管外沒有這個過程.因而外壁承受很大的拉伸熱應力,以致產生裂紋和開裂.例如裂解爐管彎頭的損壞是裂群爐管常見的失敗形式之一.這是熱應力和滲炭共同作用的結果.
                              3.爐管外壁高溫氧化腐蝕的問題
                              裂解爐的爐管置于爐腔火焰的輻照之中,輻照的溫度大于1000攝氏度,爐管的外側承受高溫氧化腐蝕和高溫煙氣的沖刷.高溫下鋼的強度下降,氧化鐵疏松,被高溫氣流沖刷走.新暴露的金屬表面再次被氧化,使管壁逐漸變薄,危及管的壽命
                              4.爐管外壁的熱交換效率問題
                              常溫下,HK,Hp耐熱鋼的金屬表面,熱輻射系數(黑體系數)很低,才0.1左右.反射系數很高.接近0.9;高溫時因表面氧化輻射系數約有0.5,根據基爾霍夫定律,爐管表面吸收爐膛紅外輻射的吸收率也只有0.5,熱交換的效率比較低.如果把爐管表面的輻射系數提高到0.85,那么爐管內的材質和爐膛輻射的熱交換效率便可以提高約8%左右
                              5.爐管露點腐蝕問題 裂群爐的熱效率與排煙溫度有著一定的關系,選定排煙溫度,大體上可以確定裂解爐的熱效率.例如:當排煙溫度由220--230攝氏度降至130--140攝氏度時,裂截爐的熱效率可由87%左右提高到93%.目前新設計的裂解爐的排煙溫度大多控制在130°C以下,相應熱效率可達93%以上.即使排煙溫度達到130°C或者更高,損失了熱效率,仍然還存在露點腐蝕的問題.根據H2O--H2So4兩相狀態圖,在煙氣中假定水汽含量有10%,硫酸含量有20PPM,那么露點的溫度便是140攝氏度.煙氣的露點是隨著水汽的含量和So3的含量而變的的.
                              硫酸露點腐蝕廣泛存在于裂解爐,鍋爐,空氣預熱器.燃料節省器以及煙道,煙囪等部位,嚴重縮短了設備壽命和耽誤了生產時間.只借助提高排煙溫度來避免點腐蝕,損失熱效率.浪費能源.污染環境,付出巨大的代價仍不能避免露點腐蝕的問題,選用鐵鋼來承受露點腐蝕,本錢太高.耗資太太
                              二 解決問題的建議
                              上面分析了現行裂解爐生產乙烯所存在的五個問題.我認為解決第一,二個問題的關鍵,是要把爐管內強烈的滲炭氣氛和爐管內壁隔開.選用金屬耐高溫耐蝕耐磨涂層,它在常溫施工常溫固化,能長期承受1000攝氏度高溫涂層,涂層經300攝氏度燒結后,成為一層多晶陶瓷,與炭不相反應,減少結焦的嚴重性..解決第3.第4.第5個問題的關鍵是要有效隔開高溫氧化氣氛.酸性露點 爐管金屬外表面直接接觸,是要有高輻射接收能力的涂層把輻照的紅外線轉為傳進爐管內的熱量.我選用金屬耐高溫耐腐蝕耐磨節能涂層. 為了解決上述問題我將引用兩個發明專利技術.
                              1 "高溫節能耐腐蝕陶瓷涂料組合物"
                              2. "一種金屬用的耐高溫酣磨節能涂料"
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