【化工装备十年大发展】1638-2021国内首台最大产能双炉膛气体裂解炉投用

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(出处: 海川化工论坛网)
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2021年1月15日，国内首台最大产能双炉膛气体裂解炉——中科炼化蒸汽裂解装置30万吨/年乙烯裂解炉投用，标志着我国大乙烯自主创新成套技术含量再次提升。


该裂解炉采用中国石化CBL技术，炉型为CBL-R型的双辐射段单对流段结构，为中国石化自主研发专利技术，以丙烷、丁烷、液化气、石脑油为主要原料。该炉共计48个调节阀、全炉模式联锁55个、分炉模式联锁84个、设备限制连锁32个，相关问题在裂解炉开车前5天内完成全部调试，并顺利交出烘炉，确保了该炉一次开车成功。

　　

中科炼化H-007裂解炉为CBL-R型气体裂解炉，采用中国石化专利技术，以乙烷、LPG和石脑油为原料，裂解炉最大能力达30万吨乙烯/年（乙烷）、裂解LPG和石脑油能力分别为25万吨乙烯/年和20万吨乙烯/年，年操作时间8000小时。

该裂解炉应用已获国内外发明专利授权的中石化专利技术和新技术进行设计，由SEI、北化院、天华南京所共同完成工艺包，SEI总承包。该裂解炉采用双炉膛单对流段结构（其中一个炉膛可以裂解石脑油）、底部大弯管的2-1-1-1型炉管配置哑铃型传统急冷换热器（其中一个炉膛采用二级急冷）、超低氮氧化合物（NOx）全底部供热的燃烧器和烧焦气返炉膛技术，具有操作灵活和在线率高、NOx排放低、装备国产化率高（急冷换热器、燃烧器全部国内制造）和节能环保的特点。可进行分炉膛裂解和分炉膛烧焦操作，提高了乙烯装置操作灵活性。投料后，裂解炉排烟温度为100℃左右，热效率95%左右，急冷换热器出口温度为340℃左右，二级急冷换热器出口温度约210℃左右，各项指标达到或优于设计指标，总体处于国际领先水平。

这是我国第一台应用自主专利技术建设的30万吨级CBL气体原料裂解炉，列入中国石化2017年集团公司开发课题。它的成功投料是CBL裂解炉大型化、系列化和绿色环保的一次新突破，也是SEI模块化和标准化设计的又一成功实践，将为新建的150万吨级乙烯装置和走向国际打下坚实基础。

。截至2021年12月21日20时38分，中科炼化80万吨/年蒸汽裂解装置累计生产乙烯80万吨，在装置投产首年突破设计产量，预计全年生产乙烯达81万吨。乙烯产品纯度达99.97%、乙烯回收率达99.98%、氢气回收率达94.5%，均优于设计值，多项产品质量指标超过国际先进水平。目前，中科炼化经济效益在中国石化同规模炼化企业中排名第一。

为推进国产化技术全面应用，中科炼化勇于做第一个“吃螃蟹”的人。“蒸汽裂解装置国产化率达95%，很多新设备新技术在中科炼化成功实现工业化应用。”中科炼化化工一部经理陈育辉说。

世界最大的中国石化自主专利CBL技术的30万吨/年大型气体裂解炉在中科炼化完成了第一个长周期运行，标志着国内自主乙烯工艺技术达到新的里程碑，填补了国产化技术的一大空白。蒸汽裂解装置七台裂解炉均采用双炉膛设计，两个炉膛可同时分别裂解不同的原料，原料适应性强。同时全部采用国际领先的国产化超低氮燃烧器，能量利用率高，热效率可达95%，今年裂解炉热效率在中国石化系统内排名第一。

装置的“心脏”设备裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机、乙烯制冷压缩机成功运用国内首套国产化干气密封，改变了乙烯“三机”干气密封全部依赖进口的局面，大幅推进蒸汽裂解装置工艺包成套技术的开发进程。目前，“三机”12套干气密封、6套控制系统密封良好，各项技术参数均达标，已安全运行超400天。

姓名：中科炼化80万吨/年蒸汽裂解制乙烯装置

研发人员：由工程建设公司（SEI）与合作单位自主研发

特点：SEI总承包的、全部采用SEI主导开发的中国石化裂解技术和分离技术，裂解炉设备国产化率国内第一

绝活：F-007裂解炉是由SEI牵头，与合作单位自主研发的最新型CBL-R型气体裂解炉，以乙烷为裂解原料时，生产能力达到30万吨乙烯/年，是目前全球已建成投产的单炉能力最大的裂解炉。

湛江市东海岛，海水清澈、天空湛蓝。中科炼化乙烯装置内一排60米高的庞然大物拔地而起，在蓝天白云的衬托下形成了一道令人震撼的风景线。

乙烯装置是石化工业的龙头，乙烯产能是一个国家石油化工发展水平的标志，而裂解炉则是乙烯装置的龙头。

中科乙烯裂解炉采用中国石化CBL专利技术，适应复杂原料的裂解，如乙烷、丙烷、石脑油、加氢尾油等， “气液通吃”，提高了乙烯装置操作灵活性。

过去，乙烯生产专利技术一直由国外专利商垄断。 20世纪80年代初，中国石化成立伊始，就把乙烯裂解技术确定为重点开发项目。由SEI、北化院与南京天华三方合作，实现工艺系统设计及关键设备研制。1988年11月，终于在辽阳化纤建成2万吨/年原型炉，实现乙烯裂解工艺技术与关键设备的国产化，使中国成为继美国、德国、荷兰之后第四个拥有裂解技术的国家。

此后，SEI作为CBL裂解技术牵头单位，瞄准乙烯技术发展趋势，以专利申请为抓手，SEI裂解相关专利授权119项，其中发明32项，4项专利在美国等10多个国家获得5项发明专利授权，对裂解炉大型化技术、裂解炉扩能、节能及性能提升为目标的裂解炉改造技术进行重点攻关，实现全面突破。

中科炼化80万吨/年乙烯装置原有技术方案以武汉石化80万吨/年乙烯装置为基础。由于环评要求NOx排放要小于70毫克/标准立方米， SEI裂解技术负责人、集团公司高级专家何细藕果断确定采用全底部供热，并与合作开发单位天华院联合开发满足上述要求的超低NOx排放的燃烧器。



为满足先进的工艺和环保指标、项目进度等要求，何细藕组织CBL开发团队和项目组设计团队最大限度推进标准化设计、模块化设计，开展了裂解炉炉型选择、供热方案、返炉膛烧焦等多种方案研究。不断优化设计方案后， 最终确定裂解炉采用双炉膛、全底部供热方案，以及CBL-VI型和CBL-R型辐射炉管等，不仅满足了各项技术指标的要求，还有效保障了项目进度。

“一台裂解炉，一边炉膛裂解气相原料，一边炉膛裂解液相原料，这样的现象时有发生。经过优化，可实时在线切换原料，单炉膛在线切换原料不影响另一炉膛的正常运行， 操作方式更灵活，可进一步降低原料变化调整对装置生产带来的影响。“在裂解装置工作了28年的中科炼化化工一部裂解工艺工程师吴家伟感慨，“以前可没有这么好的待遇，单炉膛调整原料只能退料停炉再进新的原料，每次切换至少要6个小时以上。现在经济运行上优势明显，安全环保管理上也更有信心。”

中科炼化乙烯裂解炉的成功投用是中国石化CBL裂解炉大型化、系列化和绿色环保的一次新突破，也是SEI模块化和标准化设计的又一成功实践。

经过持续的研发，中国石化CBL裂解炉已发展到CBL~IX型， 实现了系列化、大型化，单炉能力从2万吨乙烯/年发展到目前世界上最大规模的30万吨乙烯/年，而且可适应轻质原料、重质原料和非常规原料等复杂原料的裂解。

30多年来，中国石化CBL裂解炉留下了金灿灿的印记，在 齐鲁石化、抚顺石化、燕山石化、茂名石化、天津石化、镇海炼化等祖国大江南北的石化企业均能见到CBL裂解炉的身影，2010年还首次实现了技术与装备出口马来西亚。2018年，采用CBL裂解技术实施改造的泰国ROC乙烷裂解炉一次投料开车成功。截至目前，采用CBL技术的裂解炉超过210台，总乙烯生产能力超过2000万吨/年。

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