蓄熱爐裂解

蓄熱爐可分為單筒、雙筒、三筒三種。但根據(jù)燃燒氣與裂解氣的流向又可分為單向順流、單向逆流、雙向頓流、雙向逆流等幾種。

1、單簡單向順流蓄熱爐

所謂單向順流，就是燃燒氣和裂解氣流向相同。它采用問歇操作，每個(gè)操作周期由四個(gè)單元組成：即燒焦(或補(bǔ)油)升溫，一次吹掃，裂解制氣，二次吹掃。

2、雙筒順向蓄熱裂解爐

這種爐型是從單筒爐發(fā)展起來的。當(dāng)要求設(shè)計(jì)處理曼較大的蓄熱爐時(shí)，由于單筒爐的噴油裝置占去很大一部分空間，致使?fàn)t體增大，因此就將單筒分為兩個(gè)筒而成雙筒爐，但氣體的流向仍和單筒爐一樣。雙筒順向蓄熱裂解爐的主要優(yōu)點(diǎn)是白控制閥門少，操作方便；主要缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度不夠平穩(wěn)，預(yù)熱需要另設(shè)一臺(tái)換熱面積較大的空氣預(yù)熱器。

3、雙筒逆向蓄熱裂解爐

所謂逆向就是燃燒氣與裂解氣流向相反，而且每裂解一次，氣體流向改變一次。

4、三筒逆向蓄熱裂解爐

這種爐型被廣泛采用于生產(chǎn)高熱值煤氣，主要由反應(yīng)部分、水蒸汽蓄熱部分、空氣蓄熱部分及燃燒部分所組成。裂解的原料為渣油，制氣過程分為鼓風(fēng)加熱期和制氣期，兩者交替進(jìn)行。每個(gè)循環(huán)為4分鐘，根據(jù)工藝要求，分為八個(gè)階段，按順序操作。

蓄熱爐裂解法自問世至今，已出現(xiàn)多種工藝，主要有下列三種：

伍爾夫法 　20世紀(jì)30年代初，美國伍爾夫公司首先開發(fā)并用于生產(chǎn)乙炔。60年代中期，美國聯(lián)合碳化物公司成功地改進(jìn)了伍爾夫爐，以輕質(zhì)餾分油為原料在1100～1300°C下進(jìn)行裂解，同時(shí)生產(chǎn)乙烯和乙炔。伍爾夫法采用雙爐操作，每一個(gè)循環(huán)分四個(gè)階段共計(jì)4min，其中反應(yīng)占2min。聯(lián)邦德國曾用此法建立過大型工業(yè)生產(chǎn)裝置，規(guī)模(kt)為年產(chǎn)乙烯140，乙炔70，苯120。

派塞法 　為澳大利亞石油與化學(xué)公司所開發(fā)。它是利用兩個(gè)蓄熱爐交替操作，每個(gè)周期4min，其中裂解為1min。以印尼渣油為原料在 1200°C的載熱體上進(jìn)行裂解,所得主要產(chǎn)品的產(chǎn)率(%)為乙烯20、丙烯7、丁二烯2、苯7、甲苯3、二甲苯1。該公司建有年產(chǎn)30kt乙烯和17kt芳烴的生產(chǎn)裝置。

筒形蓄熱爐裂解法 　為60年代初中國所開發(fā)，適合于小型石油化工企業(yè)。根據(jù)爐筒的數(shù)量可分為單筒、雙筒和三筒等三種。按照燃燒氣和裂解氣的流向可分為順流和逆流兩類。其中應(yīng)用最多的是雙筒雙向逆流式。這種爐子由兩個(gè)煙囪和兩個(gè)裂解爐組成，周期性地間歇操作。每一生產(chǎn)周期約16～20min，共分12個(gè)階段，6階段為半周期，前、后半周期）操作相同，但前半個(gè)周期和后半個(gè)周期中各個(gè)相應(yīng)階段的氣體（燃燒氣或裂解氣）流向都相反。典型的規(guī)模為年處理渣油7.2kt；爐子外徑3m，內(nèi)徑2.4m,高8m，內(nèi)充填高度2.5m的六孔格子磚作為載熱體，磚的尺寸為29×12×15cm。渣油和燃料油先預(yù)熱到約80°C后由爐頂部霧化噴入。載熱體蓄熱層經(jīng)加熱燒焦后，上部溫度為800～950°C,中部為800～850°C，下部為500～600°C，操作壓力為6～8kPa（表壓）。以渣油為裂解原料時(shí)主要產(chǎn)品（質(zhì)量%，對裂解原料及燃料油）的產(chǎn)率為乙烯19.1、丙烯9.4。

蓄熱爐裂解法的最突出優(yōu)點(diǎn)是可以使用廉價(jià)的重質(zhì)油，如減壓渣油作為裂解原料，設(shè)備簡單，不需使用高級耐熱合金鋼。但由于熱效率差，操作間歇，環(huán)境污染較嚴(yán)重，因此在大型石油化工生產(chǎn)中沒有得到應(yīng)用。

蓄熱爐爐中襯耐火磚，先用空氣使燃料油或氣燃燒而加熱，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到操怍溫度時(shí)，停止燃燒，通入水蒸汽吹掃煙道氣，然后加入原料(與稀釋水蒸汽一起)進(jìn)行裂解。裂解所需的熱量由耐火磚所儲(chǔ)蓄的熱量供給，裂解進(jìn)行時(shí)爐內(nèi)溫度相繼下降，當(dāng)降到一定溫度時(shí)，停止進(jìn)料，通入水蒸汽吹掃裂解氣，然后再通入空氣和染料加熱。 這樣加熱裂解反復(fù)交替進(jìn)行。

在裂解過程中爐內(nèi)耐火磚上還將沉積一部分炭黑，但在下一次通入空氣和燃料時(shí)又將其燒盡，并加熱耐火磚。蓄熱爐爐體一般采用格子磚，使氣體分為細(xì)的氣流，有利于裂解反應(yīng)進(jìn)行。

優(yōu)點(diǎn)是：(1)采用容易得到的耐火材料，不需要特殊鋼材。

(2)應(yīng)用范圍廣，可用于裂解乙烷、輕油、重油和原油等。

缺點(diǎn)是：(1)蓄熱爐體積龐大，大幅度擴(kuò)大規(guī)模有困難。

(2)間歇操作，生產(chǎn)能力較低，可采用兩組蓄熱爐，但溫度不容易維持穩(wěn)定，影響烯烴收率。

蓄熱爐裂解由于加熱期和制氣期兩者交替進(jìn)行，故系統(tǒng)中各個(gè)閥門的開啟和關(guān)閉必須采用自動(dòng)控制。控制的方法有四種：第一、晶體管邏輯線路控制；第二、射流控制；第三、機(jī)械傳動(dòng)控制；第四、繼電器控制。

由于晶體管邏輯線路控制在制造和使用方面經(jīng)驗(yàn)較多，且可隨意改變工藝控制條件、動(dòng)作反應(yīng)迅速、準(zhǔn)確、運(yùn)行安全可靠，發(fā)生故障時(shí)，也可進(jìn)行手動(dòng)控制，同時(shí)采用印刷線路，價(jià)格便宜，故可廣泛應(yīng)用于蓄熱爐裂解裝置上。

以熱容量大的耐火材料為熱載體，在空氣和燃料油燒焦時(shí)升溫蓄熱、在裂解原料裂解反應(yīng)時(shí)降溫，蓄熱和裂解交替進(jìn)行的間歇式操作工藝。

蓄熱式裂解爐是指用耐火磚為載熱體進(jìn)行烴類裂解反應(yīng)的設(shè)備。蓄熱爐的最外層為鋼制圓筒，內(nèi)層用多孔耐火磚和紅磚砌成，紅磚與耐火磚之間填充保溫材料。燃料燃燒的熱量蓄于磚格上（稱為加熱），原料通入后被加熱并產(chǎn)生裂解反應(yīng)，生成含烯烴的裂解氣（稱為制氣）。裂解后磚格上所結(jié)的焦在加熱階段被燒除。兩個(gè)階段交替時(shí)均用蒸汽吹掃，制氣后吹掃的目的是回收裂解氣，并可避免殘余裂解氣與燃燒加熱時(shí)的空氣相混發(fā)半爆炸；升溫加熱后吹掃則為了吹除煙道氣，以免與裂解氣相混增加分離的苦難。

按爐型結(jié)構(gòu)分為單筒、雙筒和三筒裂解爐；按燃燒氣和裂解氣的流向分為單向順流、單向逆流、雙向順流、雙向逆流裂解爐等。目前多采用雙筒雙向逆流式和雙簡單向順流式。蓄熱式裂解爐的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，鋼材用量少，投資少，不易結(jié)焦堵塞。缺點(diǎn)是原料消耗多，能耗高，設(shè)備利用率低。適用于各種原料油（如原油、輕質(zhì)油和重油等）的裂解。 2100433B

《《化工名詞》 (二)基本有機(jī)化工分冊》第一版。 2100433B