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，我國年乙烯產(chǎn)能和產(chǎn)量均已經(jīng)超過1700萬噸，“十二五”期間，我國乙烯產(chǎn)業(yè)將向規(guī)?；较虬l(fā)展。目前，國內(nèi)單臺裂解爐的年乙烯生產(chǎn)能力已達15萬噸，隨著乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步，裂解爐的研究和優(yōu)化顯得尤為重要。本文主要利用計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD)技術(shù)對裂解爐進行模擬研究，分析其運行特點，實現(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度，實現(xiàn)裂解爐輻射段管內(nèi)和管外的耦合模擬計算。裂解爐燃燒器的燃料氣燃燒是輻射段傳熱的關(guān)鍵步驟，燃燒模擬計算的準確性是裂解爐研究的基礎(chǔ)，將對其優(yōu)化起到關(guān)鍵作用，本文對模擬裂解爐的燃燒模型進行了研究，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、積大等特點的燃燒模擬計算。
　　 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行為基礎(chǔ)，對企業(yè)常用的

4、五種預(yù)熱空氣溫度的裂解爐輻射段進行模擬研究，結(jié)果表明空氣預(yù)熱溫度在353.15K左右是較佳的。
　　 雙輻射段共用一個對流段的裂解爐是裂解爐大型化方向之一，為對這一新結(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。模擬計算結(jié)果顯示在分輻射段裂解工藝中，100％處理負荷的輻射段出口煙氣平均溫度較75％處理負荷高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)的煙氣溫度遠高于燒焦側(cè)，造成了兩側(cè)煙氣流入對流段后發(fā)生較大的熱量傳遞，影響了對流段爐管加熱相應(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對流段預(yù)熱原料的熱量分配需求。
　　 通過本文的模擬研究和數(shù)據(jù)分析，掌握了裂解爐的運行狀態(tài)，獲取了很多工業(yè)裂解爐運行中不易測得的數(shù)據(jù)，確立裂解爐研究和優(yōu)化的方向。本文的研究