[发明专利]一种乙烯裂解炉换热流程及换热系统

说明书

本发明属于石油化工领域，涉及一种乙烯裂解炉换热流程及换热系统。在所述换热流程中，经裂解炉对流段预热的锅炉给水分为两路，一路继续进入对流段进一步预热，然后进入汽包与裂解气在第一急冷换热器组中进行换热，另一路进入第二急冷换热器组与来自第一急冷换热器组的裂解气进行换热使裂解气温度进一步降低，同时使锅炉给水进一步升温，以进一步回收裂解气的热量。本发明的节能流程显著提高了装置能量利用率，实现了生产过程的节能降耗，同时增大了超高压蒸汽产量，提高了乙烯裂解装置的经济效益。此外，该流程技术有助于装置内炉管及急冷换热器的烧焦过程，有利于生产装置的安全、长远、高效运行。

技术领域

本发明属于石油化工领域，更具体地，涉及一种乙烯裂解炉换热流程以及一种乙烯裂解炉换热系统。

背景技术

乙烯裂解炉是将石脑油、柴油、加氢尾油、乙烷、丙烷、LPG等石油化工原料通过蒸汽热裂解生成乙烯并副产超高压蒸汽的工艺装置，同时也是整个乙烯生产装置中能耗最大的部分，其装置能耗占乙烯生产总能耗的50-60％。有效提高裂解装置热效率和蒸汽产量，是实现乙烯生产过程节能降耗、提高经济效益的关键所在。

如附图1所示，一般的乙烯裂解炉主要由裂解炉本体、急冷换热器、高压汽包三部分组成，其中，裂解炉本体又分为对流段与辐射段两部分，对流段中依次分布有原料预热段、锅炉给水预热段、稀释蒸汽过热段、上混合过热段、超高压蒸汽过热段和下混合过热段等多个换热段。正常裂解时，从裂解炉辐射段出口流出的裂解气温度高达800℃以上，为了抑制裂解气二次反应的进行，提高烯烃收率，需将高温裂解气通过急冷的方式进行快速冷却。目前，裂解气的急冷流程主要有三种，分别为一级急冷换热流程、二级急冷换热流程以及三级急冷换热流程。对于一级急冷换热流程，裂解炉辐射段盘管出口的高温裂解气进入第一级急冷换热器，在此裂解气被来自汽包的高压锅炉给水冷却，换热后的锅炉给水回到汽包，副产超高压蒸汽。对于传统的二级急冷换热流程，裂解炉辐射盘管出口的高温裂解气依次经过第一级急冷换热器与第二级急冷换热器，来自汽包的高压锅炉给水与裂解气换热后返回汽包，副产超高压蒸汽。对于传统的一级急冷换热流程与二级急冷换热流程，由于换热介质为来自汽包的饱和锅炉给水，根据蒸汽的压力等级锅炉给水的饱和温度约324℃，通过换热裂解气温度无法进一步降至更低，为满足下游分离装置的进料要求，裂解气往往需要加设油急冷器装置进行进一步降温。以上流程可以适应液体原料合气体原料的裂解。而三级急冷换热流程即是在二级急冷换热流程的基础上加设一级急冷换热器，使裂解气温度降至260℃以下而无需再加设油急冷器装置的工艺流程。此流程可以用于气体原料的裂解。

本发明的发明人在研究中发现，在目前已有的三级急冷换热技术中，裂解气在第三级急冷换热器中与原料烃进行换热，降温后的裂解气送至分离区预分馏装置，预热后的原料烃作为裂解炉进料原料。该流程在一定程度上提高了热量的利用率，使得蒸汽产量有所增加，但在实际应用中，由于原料烃温度较低，裂解气在进入第三级急冷换热器时极易发生冷凝结焦，严重影响了换热器的换热效率，从而导致三级急冷换热流程对热量的利用并不充分。且随着冷凝结焦的持续发生，裂解气出口管线将进一步堵塞，不仅使得换热效率进一步降低，且大大提高了管线压降，影响正常生产，缩短装置运行周期。

因此，如何优化裂解气的急冷换热流程，既提高装置热量利用率，同时降低结焦反应的发生，使得生产装置安全、长远、高效地运行，是乙烯裂解工艺值得深入探索的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于：解决目前现有裂解炉换热技术中能耗高、能量利用不充分的问题，提供一种乙烯裂解炉换热流程及换热系统，本发明不仅能够提高能量利用率，且能够减少急冷换热器中结焦反应的发生，有利于装置的正常运行。

为了实现上述目标，本发明的第一方面提供了一种裂解气体原料的乙烯裂解炉换热流程：经裂解炉对流段预热的锅炉给水分为两路，一路继续进入对流段进一步预热，然后进入汽包与裂解气在第一急冷换热器组中进行换热，另一路进入第二急冷换热器组与来自第一急冷换热器组的裂解气进行换热使裂解气温度进一步降低，同时使锅炉给水进一步升温，以进一步回收裂解气的热量。