石化管式裂解炉燃料、原理和工作环境

石油裂解过程是将分子大小不同的饱和烃裂解成小分子不饱和烃的过程。烃类裂解反应特点：裂解反应是强烈吸热反应；反应温度高；停留时间短；烃分压要低。进行裂解反应的设备称为烃类裂解炉。裂解炉是裂解过程中的核心设备，裂解反应必须不断地在炉内加热，对耐火砖等材料的使用提出了很高的要求。

裂解原料大致分为两类：一类为气态烃，如天然气、炼厂气和油田气中的乙烷、丙烷、丁烷等轻质烷烃；另一类为液态烃，如轻油、柴油、减压油等。烃类经裂解后产生乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔和芳烃（苯、甲苯、二甲苯）等产品。这些烯烃和芳烃是合成橡胶、合成塑料和合成纤维以及各种有机化工产品的主要原料。我国从六十年代以来，石油化学工业发展迅速，建立了以烃类裂解为中心的石油化学工业。

裂解时由于所用原料性质不同，所需大量热量的提供也不同，因此，烃类裂解炉炉型繁多。生产技术较成熟的，工业上已有：蓄热炉、砂子炉和管式裂解炉等。其中管式裂解炉具有设备比较简单、连续生产、动力消耗小’裂解气质好，便于大型化等特点。所以目前世界乙烯生产中占有很重要地位，我国发展烃类裂解也以管式裂解炉为主。

一、管式裂解炉炉型和结构

管式裂解炉炉体由辐射段和对流段两部分组成。裂解原料按比例配入水蒸气稀释后先后入对流段加热升温，然后入辐射段炉管，在炉管内发生裂解反应，生成裂解气，从炉管出来后，立刻进行急冷。燃料（油、气）经燃烧后生成高温烟气，先经辐射段，大部分热量（约70%〜80%）传给裂解物料，烟气再经对流段，从烟囱排空。

目前，管式裂解炉炉型的分法依据不同，炉名叫法也不一样，以烧嘴布置不同分类：侧烧炉、顶烧炉、底烧炉和侧底烧炉；以炉体外形分类：立式炉、箱式炉等；以炉管放置位置分：横管炉、竖管炉。根据发展趋势，竖管炉利多弊少，多以竖管炉为主。如鲁姆斯-SRT型炉、梯台炉、多区型炉等炉管均为竖置。

管式裂解炉技术成熟，不断向前发展，当今世界上90%以上的乙烯生产中使用管式裂解法生产。管式裂解技术发展迅速，由发展趋势来看，对工艺、设备及耐火材料的使用要求更加苛刻，裂解深度，裂解温度进一步提高，停留时间继续缩短等。对裂解炉来说，在极短的停留时间内，如何提供大量热量及炉管材质等为一大难题。现在各国正开发研制几种高温、停留时间短的裂解炉。比如毫秒裂解炉、过热蒸汽稀释裂解炉、火焰裂解法等。

二、裂解炉的工作环境

裂解反应程度被称为裂解深度。它与原料成分、反应温度、停留时间、烃分压等因素有关。为了提高裂解深度，在实际生产中表现提高裂解温度和缩短停留时间，才能获得高的乙烯收率。裂解温度的提高与管材有关，20世纪50年代初期，用18-8不锈钢管，只能用在800℃以下；后来管材用HK40（Cr25Ni20）离心浇铸管，管壁温度最高为900〜1050℃；目前使用耐热性更好的HP40（Cr25Ni35）离心浇铸管，使用温度可达1100℃，温度逐步提高。缩短停留时间，减少二次反应，有利提髙乙烯收率，当今新型裂解炉为0.2〜0.5s。高温、短停留时间，必然要求在较短的管长之内，供入大量的热量。由此对裂解炉要求相当苛刻，并要求均匀加热炉管。

根据上述情况，各种裂解炉做了很多改进。其中尤以鲁姆斯SRT型裂解炉发展较快，对炉型、管材、结构等都做了大量改进，已由SRT-I型发展到SRT-IV型。有的设想取消炉管，用火焰直接加热原料，以后发展如何，将拭目以待之。