我国乙烯工业发展(续一)

第３８卷１期（２００８）　国内外石油化工快报・　１　・综述・　我国乙烯工业发展（续一）　孙可华　北京化工研究院信息中心　３技术开发　３．１裂解炉　于１９９４年６月又开发成功ＣＢＬ一Ⅱ型炉，　１９９５年１１月在辽化分公司建成单台乙烯生　产能力为４万ｔ／ａ的ＣＢＬ一Ⅱ型工业试验　炉，一次开车成功。ＣＢＬ一Ⅱ型炉比ＣＢＬ—　据乙烯行业年会资料显示，我国乙烯裂　解技术的发展，是从学习国外引进技术设计　开始的，第一套是１９７５年在兰州石化公司建　成的４万ｔ／ａ砂子炉裂解制乙烯装置，第二　套是１９８２年在吉化公司有机化工厂建成的　１１．５万ｔ／ａ乙烯生产装置，乙烯裂解炉为管　式Ｍ—ＴＣＰ型。在乙烯工业生产装置中，裂　解炉能耗约占装置总能耗的５０％～６０％，投　Ｉ型炉的三烯收率增加１．１８个百分点，热效　率也有所提高。其主要技术指标较ＣＢＬ—　Ｉ型炉有了较大提高，达到了９０年代引进裂　解炉水平。　１９９５年１月ＣＢＬ一Ⅲ型炉的开发通过　了中国石化总公司的论证，１９９６年８月单台　乙烯生产能力为４万ｔ／ａＣＢＬ一Ⅲ型炉在辽　化分公司建成并通过鉴定。１９９７年８月　资约占整个乙烯装置的三分之一。随着乙烯　装置的大型化及降低能耗、物耗、提高操作弹　性等为目标，裂解技术的发展主要在热效率　高、选择性高、操作弹性大、原料适应性强、运　行周期长、投资省及大型化几个方面。结合　我国乙烯裂解原料的实际情况，我国裂解炉　还需具备裂解重质原料的能力，如加氢尾油　（Ｈ　３（））、重柴油（ＨＧｏ）等。　３．１．１　ＣＢＬ裂解炉（北方炉）　１９８４年中国石化总公司组织了中国石　ＣＩ　一Ⅳ型炉通过专家审查，１９９８年１１月　辽化分公司又建成开车成功了单台乙烯生产　能力为６万ｔ／ａ的ＣＢＬ一Ⅳ型炉。ＣＢＬ一Ⅲ　型炉设计的原料为ＮＡＰ和ＡＣＥ），ＣＢＬ一Ⅳ　型炉设计的原料为ＮＡＰ和　。从１９９８　年开始，中国石化又组织开发１０万ｔ／ａ裂解　炉，设计的原料为　、ＨＧｏ和ＨｖＧｏ。　ＣＢＬ炉辐射段炉管自１９８４年第一次提　出２一Ｉ型炉管以来，ＣＨＬ—Ｉ～Ⅲ型及与　化工程建设公司、北京化工研究院、兰州化机　研究院及中国石油辽化分公司进行了国产裂　解炉的科研开发。１９８８年在辽化分公司建　成，并一次开车成功了我国第一台自主开发　的单台乙烯生产能力为２万ｔ／ａ的工业试验　炉，取名北方炉，炉型为ＣＢＬ—Ｉ，ＣＢＬ—Ｉ　型炉炉管构型为２一Ｉ型、稀释蒸汽二次注　入和二级急冷，１９９１年ＣＢＬ—Ｉ型炉通过了　鲁姆斯公司合作开发ＳＬ—Ｉ型炉大多采用　此种炉管构型，ＣＢＬ一Ⅳ型炉采用的为４—１　型炉管。２００３年开发出改进２一Ｉ型炉管，　裂解炉液体原料裂解采用高选择性两程炉　管。其共同点是一程采用小直径炉管以快速　升温，二程采用较大直径炉管有利于降低烃　分压。并可根据不同的原料和能力要求，选　用相应的炉管构型。无论２一Ｉ型、改进２一　国家鉴定。在完成ＣＢＬ—Ｉ型炉的基础上，　维普资讯 http://www.cqvip.com ２　・国内外石油化工快报　第３８卷１期（２００８）　工型还是４一工型炉管，均有较大的比表面　达到了国际同等的水平。在重质油裂解方面　积，特别是第一程炉管的比表面积达７５～　比国际水平还要高，可以满足国内新建和改　９５，加快了物料在人口端的升温速度，提高了　造的需要。裂解炉能力从最初的２万ｔ／ｄ发　炉管前端的管壁温度，缩小了整个炉管的管　展到１Ｏ万ｔ／ａ，原料可以适从乙烷到加氢尾　壁温差，有效地利用了整体炉管。其中２一　油。　工型、改进２一工型炉管可配置线性或Ｕ型　从１９８８年到１９９８年十多年中，辽化分　急冷锅炉。这几种高选择性炉管都很好地体　公司一直承担着我国乙烯裂解技术从研究开　现了高温、短停留时间、低烃分压的特点。炉　发到成熟推广的实验发展风险，为我国乙烯　管构型参数选择符合世界裂解技术发展趋　裂解炉技术的发展作出了巨大的贡献，ＣＢＬ　势，其选择性相近，均具有良好的裂解选择性　炉在我国第一、二轮的乙烯装置的技术改造　和适宜的运行周期。国产化ＣＢＬ裂解炉技　中得到普遍的应用，ＣＢＬ一Ⅲ、Ⅳ型裂解炉主　术开发经历了试验、巩固和成熟并全面推广　要技术指标如表１、２。　应用阶段，技术水平在工艺及工程化方面均　表１　ＣＢＬ－Ⅲ型裂解炉的主要技术指标（石脑油）　表２　ＣＢＬ－Ⅳ型裂解炉的主要技术指标）　公司合作开发的１Ｏ万ｔ／ａ以上裂解炉，以　原料　石脑油　ＣＢＬ技术为主设计的为ＳＬ一工型，其特征是　乙烯收率（质量分数），％　２８．８６　３０．０７—３１．３７　液体原料采用２—１型辐射段炉管。气体原料　丙烯收率（质量分数），％　１６．０５　１５．９３—１６．３５　采用２—１—１—１型辐射段炉管。以鲁姆斯　丁二烯收率（质量分数），％　６．２５　４．７３—５．４２　公司技术ＳＲＴ一Ⅵ型炉为基础设计的ＳＬ一　三烯总计收率（质量分数），％　５１．１６　５０．９１—５２．４６　炉子热效率，％　９３．８　９４．１１　Ⅱ型裂解炉，其特征是液体原料采用４—１或　排烟温度／℃＜１２０　９６　５—１型辐射段炉管，气体原料采用４—２—１　—１—１—１型辐射段炉管。　燕山石化公司于２０００年９月建成投产　我国有了自己成熟的裂解技术后，获得　了２台１Ｏ万ｔ／ａ　ＳＬ一工型裂解炉。于２００４　了与国际大公司的合作开发，目前我国和美　年２月通过了中国石化组织的鉴定，至今仍　国　强鲁姆斯公司合作开发的ＳＬ一工型与　在稳定运行，各项指标均达到设计要求。ＳＬ　ＳＬ－１１型裂解炉，单台炉的裂解能力达到１Ｏ　一工型裂解炉技术特点是：１）单辐射段单对　～１５万ｔ／ａ。　流段结构，高选择性两程炉管，采用改进的２　ＳＬ型炉是１９９９年由中国石化与鲁姆斯　—１型炉管结构，停留时间短、烃分压低、较　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３８卷１期（２００８）　国内外石油化工快报・　３　大的比表面积和良好的机械性能。２）对原料　及操作具有较大的灵活性。３）对流段采用二　次ＤＳ注汽工艺，在对流段设有超高压蒸汽　过热段。４）裂解气采用一级急冷（浴缸式）。　有两级稀释蒸汽注入和超高压蒸汽过热段。　２）在辐射段炉管为两程高选择性炉管，停留　时间短、烃分压低。３）一级ＴＬＥ系统，快速　冷却高温裂解气。４）裂解炉操作弹性大，能　够在设计负荷的７０％一１１０％操作。５）裂解　炉对原料的操作灵活性提高，轻油裂解炉可　裂解重石脑油、轻石脑油、加氢Ｃｄ和循环乙　烷。６）重油裂解炉可裂解ＨＶＧＯ、Ａ（　）和重　５））供热采用底部８０％、侧壁２０％。６）引风　机采用变频控制，节能和降噪音。７）炉管吊　架采用衡力弹簧。８）原料适应性强。９）操作　弹性大。１０）热效率高达９３％～９４％。１１）　操作周期长。１２）投资省。新建ＳＬ—Ｉ　Ｍ　裂解炉的单程乙烯年产为１１万ｔ。扣除了裂　解炉烧焦时间，每年裂解炉的实际操作时间　为７７８４小时，操作范围为７０％～１１０％，主　要技术指标如表３。　表３燕山石化ＳＬ—Ｉ裂解炉的主要技术指标　石脑油。对流段裂解原料进入炉区后经调节　阀送人裂解炉最上部预热段。轻油裂解炉只　需一次注汽，重油裂解炉需两次注汽，每组稀　释蒸汽又分为一次注入和二次注入，一次和　二次注入的稀释蒸汽比随原料的特性变化而　变化。每段注入蒸汽都经过调节阀控制蒸汽　用量，并且使重质裂解原料迅速达到全部汽　化。混合后的烃蒸汽再次进入到对流段最下　部原料烃预热段。　裂解炉辐射段由两个耐火侧墙之间的竖　管组成，两侧为均匀的火焰。从对流段最下　部原料烃预热段流出的烃蒸汽已经被加热到　５７０￣Ｃ一６４０℃。每组炉管包括４组４—１型　炉管，裂解原料在这里进行裂解反应，炉管的　出口温度高达８１５℃～８４０℃。４—１型炉管　扬子石化公司２００２年完成６５万ｔ／ａ乙　为两程异径分枝管，炉管比表面积比较大、结　构简单，有裂解温度高、停留时间短、低烃分　烯装置扩能改造，其中新建了４台１０万ｔ／ａ　ＳＬ－Ⅱ型裂解炉，扬子石化１Ｏ万ｔ／ａ　ＳＬ一　Ⅱ型裂解炉其技术特点：１）在对流段重质炉　压、选择性高、原料适用范围广的特点，主要　技术指标如表４。　表４扬子石化ｓＬ一Ⅱ裂解炉的主要技术指标　中国石化股份公司茂名分公司１００万　ｔ／ａ乙烯装置改扩建项目新线采用１Ｏ万ｔ／ａ　维普资讯 http://www.cqvip.com ４　・国内外石油化工快报　ＳＬ一Ⅱ型裂解炉。１０万ｔ／ａ　ＳＬ—ＩＩ型裂解　第３８卷１期（２００８）　建工程新建的６４万ｔ／ａ乙烯裂解装置，在装　炉采用双程炉管５—１构型一体化烧嘴设计。　裂解原料通过第一程５根小直径管，经变径　集管，流人第二程较大直径炉管，每４组５—　１炉管组成一个大组，每台裂解炉设６个大　组，对应６台ＴＬＥ。裂解炉底部烧嘴，两排　置的５１０台设备中，有４４８台由国内制造，设　备国产化率达８７．８％。其核心设备６０万吨　级乙烯裂解气压缩机，于２００６年９月建成投　用，截至目前运转状况良好，震动值等各项技　术指标达到设计要求。　２）辽宁华锦化工（集团）有限责任公司４５　排列，同时设计有一体化烧嘴以改善炉膛温　度分布。炉子也设计有侧壁烧嘴。裂解炉所　用燃料可以是甲烷氢，也可以在其中混入一　定比例的碳五。　３．１．３　１５万ｔ／ａ乙烯裂解炉对流段　茂名重力石化机械制造有限公司研制成　功１５万ｔ／ａ乙烯裂解炉对流段，并为中国石　油独山子石化公司１２０万ｔ／ａ乙烯工程制造　了８台乙烯裂解炉对流段。　茂名重力公司已研制开发有４万吨级到　１５万吨级多种系列裂解炉对流段成套设备，　先后被应用于燕山石化公司、齐鲁石化公司、　上海石化公司、南海石化公司、茂名石化公司　等近１０家企业的乙烯工程，目前已占有国内　８０％以上的市场份额。　乙烯裂解炉核心部件包括对流段、辐射　段、烧嘴和急冷锅炉等，目前国内除烧嘴尚存　在一些技术难题外，乙烯裂解炉已基本实现　国产化。国际上乙烯裂解炉处理能力已达到　１５－－２０万ｔ／ａ，技术正向大型化、低投资、低　原料消耗、低能耗、长运转周期、先进控制技　术以及仿真设计等方向发展，其中对流段向　宽型化、模块化、换热管布置最优化方向发　展。　３．２乙烯裂解气压缩机　３．２．１　６Ｏ万吨乙烯裂解气压缩机　１）由沈阳鼓风机集团公司制造的６０万　吨级乙烯裂解气压缩机，在茂名石化公司　１００万ｔ／ａ乙烯改扩建工程中运行良好，通过　了由中国石化物资装备部主持的国产化攻关　研制总结会。茂名石化１００万ｔ／ａ乙烯改扩　万ｔ／ａ乙烯扩建装置，全套乙烯“三机”将由沈阳　鼓风机集团供货。华锦集团乙烯扩建装置中的　乙烯“三机”，原定乙烯压缩机进口、丙烯压缩机　合作生产、裂解气压缩机国内制造。后经沈鼓　集团多方努力和反复论证，最终实现了华锦乙　烯“三机”全部国产化，“三机”的全部设计和制　造任务都由沈鼓独立承担。　３．２．２　１００万吨乙烯裂解气压缩机　１）中国石油抚顺石化公司１００万ｔ／ａ乙　烯扩建工程，将采用沈阳鼓风机集团和杭州　汽轮机股份公司提出的“１００万ｔ／ａ乙烯工程　乙烯压缩机组国产化方案”，此方案通过了中　国机械工业联合会和中国石油天然气股份有　限公司论证。　１００万ｔ／ａ乙烯工程乙烯压缩机组的国　产化，对提高我国重大技术装备制造能力和　技术水平具备重要意义。沈阳鼓风机集团和　杭州汽轮机股份公司通过自主开发和合作制　造，解决了乙烯压缩机组研制过程中的多项　关键技术，积累了乙烯压缩机组的设计和制　造经验，基本具备了实现国产化的条件和承　担抚顺１００万ｔ／ａ乙烯工程乙烯压缩机组的　制造能力。　２）中国石化天津分公司也与沈阳鼓风机　（集团）有限公司就研制１００万ｔ／ａ乙烯装置　裂解气压缩机组合同在沈阳签字。在我国新　一轮的乙烯工业装置大型化改造中，大型国　产化乙烯裂解气压缩机组的应用将成为必　然。国产化将减少装置投资，减少产品成本，　更加有利于检修中备品备件的储备。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３８卷１期（２００８）　３．２．３　１ＯＯ万吨丙烯制冷用汽轮机　国内外石油化工快报・　５　制出特大型板翅式换热器钎焊工艺，开发出　先进的板翅式换热器性能检测方法和设备。　２００７年３月杭州杭氧公司承接了福建　炼化一体化项目的８０万ｔ／ａ乙烯冷箱的制　造。８０万ｔ／ａ乙烯冷箱的制造将采用美国鲁　姆斯公司二元冷剂制冷流程技术，最高设计　压力达到５．４　ａ，初步外型尺寸为６２５０ｍｍ　×４０００ｍｍ×３００００ｍｍ，总重约２８０ｔ，计划　杭州汽轮机股份公司研究所将为镇海炼　化公司提供１００万ｔ／ａ乙烯装置用Ｔ７４３３百　万吨级丙烯制冷压缩机驱动用汽轮机。　Ｔ７４３３机组在研发过程中确定了最优化整体　方案，解决了汽轮机设计中的前期问题。预　先判断结构、调节、仪控、装置等设计可能遇　到的难题和重点问题。提前对内缸、持环、调　节机构、底盘、基础布置等进行研究开发。由　于以往焊接排缸刚度不够，强度设计采用　２００８年８月交付。　２００３年１２月杭州杭氧公司大型乙烯装　置成套冷箱国产化攻关研制项目通过了专家　鉴定，实现了乙烯冷箱的国产化，具有了自主　知识产权，其主要技术指标达到当代国际同　类产品先进水平。　目前，杭州杭氧公司成功地为燕山石化　ＡＮＳＹＳ软件对其进行反复计算，使得强度、　刚度、变形、气密性等性能都达到预期目标。　盘车装置超出三系列技术的覆盖范围，研究　所组织专人专门开发，确保操作方便、易控　制、易维护。　镇海炼化１００万ｔ／ａ乙烯装置丙烯制冷　压缩机驱动用汽轮机，建成后将实现我国百　万吨级丙烯制冷压缩机国产化。　３．３　８Ｏ万吨乙烯冷箱　公司、扬子石化公司、上海石化公司、齐鲁石　化公司、茂名石化公司等企业提供了１０套乙　烯冷箱，几乎囊括了国内乙烯二轮改造的所　有冷箱项目。２００５年ｌ２月杭州杭氧公司为　茂名石化１００万ｔ／ａ乙烯二轮改造项目制造　目前，乙烯工业装置正从８０万ｔ／ａ向　１００万ｔ／ａ以上推进。为适应乙烯装置大型　化需要，杭州杭氧股份有限公司近年来深人　的６４万ｔ／ａ乙烯冷箱，是杭州杭氧公司自主　研发乙烯冷箱以来所承接设计制造的最大乙　烯冷箱。该冷箱设计采用美国鲁姆斯公司技　开展板翅式换热器的基础研究和乙烯冷箱热　力设计研究，优化和完善现有计算机设计计　算软件系统，开发出适用于大型板翅式换热　器的新型、高效、高强度翅片，并结合实际研　术，最高设计压力达３．９６　ａ，重约４１０ｔ，是　目前全世界最大的一套采用三元制冷流程的　乙烯冷箱。　（未完待续）　・译　文・　甲烷直接转化工业化进展　甲烷是一种广泛用作燃料和化学原料的　丰富资源。甲烷通过由合成气作为一种中间　体的多步工艺被转变成各种化工产品。这些　甲烷间接转化工艺已经成熟但有局限性。甲