(1)CBL裂解炉
CBL裂解炉是中国石化自主开发的具有自由运作权的裂解炉。1984年,中国石化组织中国石化工程建设公司、北京化工研究院和天华化工机械及自动化研究设计院有限公司开发裂解炉技术。1988年,20kt/a的CBL-I型裂解炉在辽阳投产,达到当时国际同类型裂解炉的先进水平。进入20世纪90年代,中国石化先后开发了CBL-II至Ⅶ型裂解炉,依据工厂实际选择适宜的炉管构型,获得了较好的裂解产物分布和经济效益,满足国内600kt/a乙烯装置的生产需求。进入新世纪,为了配合我国乙烯装置的新一轮扩能改造和建设800kt/a以上乙烯装置的需要,中国石化开发出单炉年产100kt及以上规模的大型裂解炉。目前,中国石化已经开发出双炉膛结构的单炉生产能力达200kt/a的裂解炉。
2012年11月,在马来西亚建设的90kt/aCBL裂解炉一次开车成功,标志着中国石化已经成为乙烯裂解炉技术的国际专利商,CBL裂解炉技术已成功走向国外。
截止2016年底,基于CBL技术建设的各种炉型新建和改造的裂解炉共计125台,乙烯年生产能力达12.21Mt。其中,年乙烯生产能力100kt及以上裂解炉共计77台,年乙烯生产能力9.59Mt,改造裂解炉(包括辐射段炉管)且单炉能力小于100kt的万吨裂解炉共计48台,年乙烯生产能力达2.625Mt。
对于液体裂解炉,通常采用两程裂解炉管,炉管构型主要有2-1型和1-1型。一程采用小直径炉管快速升温,二程采用大直径炉管以利于降低烃分压。特别是第一程炉管的比表面积达到75-95m2/m3,加快了物料在入口端的升温速度,提高了炉管前端的管壁温度,缩小了整个炉管管壁温差,有效利用了整体炉管。2-1型和1-1型炉管可配置线性或U型急冷锅炉。对于气体裂解炉,通常采用四程炉管,炉管构型主要有2-1-1-1型和1-1-1-1型,停留时间控制在0.3-0.6s之间。设计的主要出发点是每组炉管与1台线性急冷锅炉连接,急冷方式可以是线性或者U型急冷锅炉。
CBL裂解炉的几种类型炉管很好的体现了高温、短停留时间和低烃分压的特点。具有良好的裂解选择性和适宜的运行周期。CBL裂解炉的技术特点如下:急冷方式:二级或一级;稀释蒸汽注入方式:一次(轻质原料)或二次(重质原料)供热方式:底部和侧壁联合供热,底部占70%;热效率:高达93%-94%;引风机:采用变频调速。
(2)SRT裂解炉
SRT裂解炉是美国LUMMUS公司开发的裂解炉,1965年工业化以后不断改进辐射段炉管构型,先后推出了SRT-I至SRT-VI型裂解炉,炉型的不断改进主要是缩短炉管长度,降低停留时间,改善裂解选择性,提高乙烯收率。
SRT裂解炉当前的主要炉型是SRT-VI型裂解炉,该裂解炉的生产能力在10-15万吨乙烯/年。其辐射段炉管构型采用4-1型高选择性两程炉管,每四个4-1型炉管组成一大组,又称为16-4型炉管。
SRT-VI型裂解炉在石脑油工况下,裂解深度可以控制在丙烯乙烯比0.5左右,同时可以根据实际需要在更高或者较低的裂解深度下运行,裂解炉的运行周期通常在60天左右。其对流段的排布随着原料种类的不同而不同,一般来说,对轻质原料如石脑油,对流段不设蒸汽过热段;对于重质原料如加氢尾油,则在对流段设置蒸汽过热段。常规的SRT-VI型裂解炉的对流段排布组成由上至下:原料预热段、锅炉给水预热段、上混合预热段、超高压蒸汽过热段和下混合预热段。
SRT-VI型裂解炉推荐采用浴缸式急冷锅炉,也可以选择传统型急冷锅炉;SRT-VI型裂解炉采用底部、侧壁联合供热,供热比例为85:15。
(3)USC裂解炉
USC裂解炉是美国STONE-WEBSTER公司在上世纪60年代开发的裂解炉,该裂解炉是单排双面辐射立管式裂解炉,辐射盘管为M型、W型或者U型。由于采用的炉管管径较小,因此单台裂解炉盘管数较多(12-192组)。
USC裂解炉当前应用最多的就是U型裂解炉。随着裂解原料和生产能力的不同,U型炉管的结构参数相应有所变化。其单台裂解炉的U型盘管数量可多达192组,单台裂解炉最大生产能力可达200KT/a。
USC(U型)裂解炉可采用底部、侧壁联合供热,也可采用纯底部供热。采用底部、侧壁联合供热时其供热比例一般为70:30,近年来由于环保的原因,多采用纯底部供热。
(4)GK裂解炉
GK裂解炉是TECHNIP公司采用早期荷兰动力技术国际(KTI)公司开发的裂解炉型。原KTI公司从1973年开发出GK-I、GK-II型裂解炉后,又相继开发了GK-III、GK-IV、GK-V、GK-VI型裂解炉。辐射段炉管的停留时间也从早起的0.4s缩短到0.2s以内,管程数减少,炉管长度缩短。
GK裂解炉当前应用最多的是GK-VI型裂解炉,其辐射段采用1-1型炉管,停留时间在0.2s左右。TECHNIP公司的供热系统通常采用侧壁、底部联合供热方式,底部烧嘴供热比例在70%左右。
(5)Pyrocrack裂解炉
Pyrocrack裂解炉是德国LINDE公司上世纪60年代开发的技术,该技术通常采用双辐射段、单对流段结构。其辐射段炉管也从最早的六程炉管缩短到目前的两程炉管,停留时间缩短,裂解选择性提高。
Pyrocrack裂解炉当前应用最多的是Pyrocrack1-1型裂解炉,其炉管构型实质上是一个2-1型的两程炉管,对应的急冷锅炉包括传统急冷锅炉和线性急冷锅炉两种。对于不同的裂解原料,所配置的急冷锅炉也不同,对于气体原料,采用两级急冷型式,对于液体原料,采用一级急冷型式。
Pyrocrack裂解炉的供热系统一般采用底部侧壁联合供热,供热比例介于70:30至90:10之间。
(6)毫秒裂解炉
毫秒裂解炉即超短停留时间裂解炉简称USRT炉,是美国Kellogg公司在60年代开始研究开发的一种炉型。1978年开发成功,在高裂解温度下,使物料在炉管内的停留时间缩短到0.05~0.1秒(50~100毫秒),因此被称为毫秒裂解炉。毫秒炉由于管径较小,所需炉管数量多,致使裂解炉结构复杂,投资相对较高。
该裂解炉辐射段采用一程炉管,压降低,烃分压低,停留时间短,因此其选择性要高于其他炉型,但因此带来的是其裂解温度较高,裂解炉运行周期较短,一般7至20天就要停炉烧焦。