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大型乙烯装置裂解气线性急冷换热器国产化技术开发

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成果主要完成人

谢智刚、郭雪华、黄嗣罗、孙建兵、李 恒、李昌力、李 宁、李 臻、张林强、张鑫方

项目概况

蒸汽裂解装置(乙烯)用线性急冷换热器的特点是高温、高压、进出口温差大、工艺和工况设计复杂。轻液体原料裂解炉(简称轻油炉)和乙烷炉出口的高温裂解气需要在极短的时间内,通过线性急冷换热器LQC( Linear Quench cooler )冷却到二次裂解反应终止的温度(600℃以下),避免目的烯烃损失和结焦,同时可产生高品质的高压蒸汽。德国BORSIG公司、ARVOS SCHMIDTSCHE公司都有自己的专利技术,并在国内外大量应用,但价格较贵、供货周期长,并且也多次发生使用中的破坏情况;国内某装置中的线性急冷换热器,运行不到3年入口段锥体因过热而发生破坏。 本课题基于中石化的CBL裂解技术,对轻油炉及乙烷炉用线性急冷换热器首次在国内大型乙烯装装置中的国产化应用。1)工艺设计方面:对管侧裂解气和壳侧锅炉给水流量的匹配进行深入研究,实现内管/外管最佳配置;优化传热设计,使锅炉给水和超高压蒸汽在壳侧实现稳定的自然循环。使急冷换热器壳侧保证有连续和均衡的锅炉给水,保证循环倍率≥10。2)机械设计方面:轻油炉线性急冷换热器(简称LQC)的换热管长度达到22.4米,超过以往所有同类的线性急冷换热器。由于管/壳程金属壁温差距很大,管壳程存在巨大的温差应力,因此在保证机械强度、克服温差应力方面进行了探索和实践。3)设备制造方面:实现超长小口径内管对接拼缝内缝余高去除;探索预应力拉伸测试方法与预应力伸长的精确控制方法。 本课题对裂解装置轻油炉及乙烷炉线性急冷换热器国产化进行研发,提出相关设计方法、准则,并结合工程实例对线性急冷换热器设计进行核算,通过对比、验证,提高设计的准确性,为以后线性急冷换热器做出更科学的设计和制造方案。 在中科炼化裂解装置工业应用的轻油炉及乙烷炉国产线性急冷换热器已取得成功,其工艺性能良好,结构安全可靠,裂解气出口温度低,压力降低,出口升温缓慢,换热效率高,回收热能大,并且降低了投资成本,节约了运行维护费用,实现了裂解炉节能降耗和长周期运行。