化学清洗对裂解炉运行状态的影响

李明

（中国石油大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆163714）

裂解炉是乙烯装置的能耗大户，提高裂解炉热效率尤为重要［1］。裂解炉运行过程中产生的烟气含有焦油、硫化物、矿物质，并且粘附在对流段盘管表面和翅片之间，加之燃料气组分变化，包括冬季烧燃料C4等原因，随着运行时间增加，盘管表面和翅片之间积灰和污垢逐渐增多，传热系数降低，造成翅片、钉头管等传热性能降低，从而影响到裂解炉负荷的提升。同时，对流段盘管从烟气中吸取的总热量降低，燃料气消耗量相对增加，导致裂解炉热效率降低，装置能耗增加［2］。为解决此类问题，某乙烯装置进行裂解炉对流段化学清洗。

1 化学清洗原理及过程

1.1 清洗原理

在化学清洗前，分别在对流段盘管上部、中部及下部分别取样，并通过模拟试验验证化学清洗方案的可行性，最终确定化学药剂清洗。化学清洗原理是利用化学药剂的湿润、渗透、分散、剥离等性能，将污垢从盘管和翅片表面清除干净［3］。

1.2 清洗过程

化学清洗过程包括准备工作、预清洗、清洗及冲洗4部分［4］。

1.2.1 准备工作清洗前，利用防水雨布将裂解炉的衬里保护起来，防止裂解炉对流段衬里被淋湿或损坏，同时缩短化学清洗后、裂解炉烘炉时炉墙耐火材料的干燥时间。

1.2.2 预清洗利用化学药剂的润湿和渗透性能，使药剂逐步润湿污垢的表面、渗透到污垢内部，最终膨胀瓦解结垢物，使污垢疏松、分散。

1.2.3 清洗通过清洗设备将化学药剂输送到对流段顶部，自上而下喷淋到对流段排盘管表面，对流段下部安装1个废液收集槽，将清洗液导出炉体。清洗时，使用90o和45o喷淋喷头通过顶部人孔及吹灰孔对对流段进行喷淋，并定期使用内窥镜对喷淋效果进行检查，确保盘管全部喷淋到位。该化学药剂的主要组分是表面活性剂，并具有优良的分散性能，可以降低溶液的表面张力，与助剂复配后，能迅速将污垢分散从盘管表面脱落，随废液一起带走，最终达到清除污垢的目的。清洗后的废液经过调配再经化验检测其pH值、COD、油份合格后送出。

1.2.4冲洗经过预清洗、清洗后，对流段盘管表面仍有少量污垢，为提高清洗效果，通过脱盐水将盘管表面残留的污垢冲洗干净，清洗流程见图1。

图1清洗流程

2 化学清洗效果

2.1 盘管表面对比

对流段盘管表面的结垢物中含有腐蚀产物、结垢产物、酸不溶物。铁的氧化物较高，说明运行中有腐蚀产物带入或溶出，结垢产物以碳酸钙为主磷酸钙为辅的混合物。分析中未发现硫，但发现pH值呈下降现象，推测可能取样部位不同，造成了未检出硫元素。结垢产物的成分见表1。

表1结垢产物成分/%

利用化学药剂的润湿、渗透、分散、剥离的性能，将污垢从盘管表面清除干净。裂解炉化学清洗前后的对流段盘管对比照片见图2。由图2可见，裂解炉在长期运行过程中，对流段盘管表面沉积物大量积聚且结构紧密，其中尤以烃预热盘管结垢最为严重。清洗后，盘管、翅片的表面及缝隙内的污垢已基本清除干净，盘管基本可见本色。

图2裂解炉对流段化学清洗前、后对比

2.2 数据对比

裂解炉在经过化学清洗、烘炉76 h后，于6月3日重新上线，投料类型为石脑油，负荷60 t/h，投料初期COT设定为837℃。对比该裂解炉的历史数据，选取2018年2、10、12月的数据为参照。化学清洗前的平均数据（单日数据由每5 min采集1次数据取平均算得）见表2。化学清洗后3 d内的数据见表3。化学清洗前、后的数据对比见表4。

表2化学清洗前数据（2018）

表3化学清洗后数据（2019）

表4化学清洗前、后数据对比

2.3 数据分析

2.3.1 排烟温度该裂解炉对流段经过化学清洗后，对流段盘管表面污垢及杂质清洗干净,传热系数提高，盘管内的介质与对流段烟道气换热充分。与化学清洗前数据对比，排烟温度由143.1℃降至124.8℃，平均降低18.3℃。

2.3.2 热效率裂解炉对流段清洗后，由于排烟温度降低，热效率由清洗前的92.12%提高至93.10%，提升0.98%。

2.3.3 燃料气用量及能耗相比于化学清洗前，清洗后裂解炉燃料气用量降低明显，消耗量由原来的3 338 m3/h降至3 255 m3/h，降低83 m3/h，即0.199 t/h（燃料气密度按2.4 kg/m3计）［5］。按照产量2 100 t/d计算，燃料气能耗降低2.27 kg标油/t。

2.3.4 风机转速相比于化学清洗前，相同负压下，风机转速由673.2 rpm降至626 rpm，说明裂解炉对流段化学清洗后，盘管、翅片表面及缝隙内的污垢清除效果显著，烟气流动畅通，在对流段流通阻力减小。风机转速降低，电耗降低。

3 结束语

裂解炉对流段化学清洗后裂解炉在排烟温度、热效率、燃料气消耗以及装置能耗等方面有了很大改善。

（1）从清洗前后裂解炉对流段盘管图片可见，裂解炉对流段盘管清洗后，翅片之间表面污垢基本被清洗掉。

（2）从裂解炉的操作参数分析，排烟温度降低较明显，平均降低约18.3℃。燃料气用量减少，以投石脑油为例，节省燃料气量按照0.199 t/h计算，可节约燃料气4.78 t/d。裂解炉热效率提高0.98%，达到目标值的93%以上。燃料气能耗降低大约为2.27 kg标油/t。