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摘要：天然气部分氧化裂解制乙炔，在生产过程中频繁发生早期着火现象，本文将对发生该现象的原因进行综合分析，从理论到实践，提出整改措施，以减少早期着火的发生频率。
关键词：天然气；乙炔；早期着火；原因；对策
1、引言
某公司利用天然气部分氧化法制乙炔工艺，裂解装置关键设备乙炔炉在冬季运行时频繁发生早期着火，严重影响到生产的安、稳、长运行。通过长时间观察和总结，并将有关的工艺参数结合仪表存在的问题加以认真的分析和研究，对乙炔炉频繁早期着火的发生得出了基本结论，可以肯定的说这些早期着火是真实的，不是仪表误动作。造成这些早期着火的原因有铁屑杂质、天然气流量波动等。
2、天然气裂解原理
裂解炉由混合室、燃烧器、反应室、冷却室和壳体构成，预热后的天然气和氧气在混合室快速混合后，经燃烧器进人反应室，混合气在燃烧器出口处燃烧；另外，还要向裂解炉燃烧器提供部分氧气（即辅氧，以使天然气一氧气混合气体燃烧稳定）此氧气经由燃烧器喷嘴送人反应室，流量控制器控制燃烧用氧气的流量恒定。天然气在反应室中于1400℃—1500℃下进行部分氧化和热裂解反应。
3、天然气裂解制乙炔中频繁早期着火的原因
在天然气部分氧化法制乙炔生产工艺技术中，最怕的就是铁屑之类的粉尘物质，裂解炉的安稳长运行很大程度上取决于它的存在，它是裂解炉发生早期着火的最大根源。其次，也与冬季天然气中含有少量水分及操作人员的平稳操作有很大关系。所谓裂解爐早期着火就是指在裂解炉混合室发生提前燃烧的反应。
3.1铁屑杂质的影响和产生原因
由于冬季气温较低，甚至有的地方冬季温度在零度以下，在这个环境下发生乙炔炉早期着火的频次很高，原因是天然气当中夹杂着水分冷冻结冰，而且它当中的丙烷很可能和水形成了固态水合物，这些颗粒在天然气管道里流动时常常会出现严重的撞击，这样就会将有些铁屑或焊渣之类的杂质脱落，从而随气流至乙炔炉的混合段当中，这时铁就会和氧气发生氧化反应，产生二氧化铁，这是一种发热的反应效果，会把本就已经560多度的天然气温度再次升高，达到天然气的着火点从而发生早期燃烧，它会使气体的体积变大，造成乙炔炉混合段压差变大，迫使单台炉子停车。这个就是在此工艺中不应该出现的燃烧反应。
3.2天然气流量的影响和产生的原因
由于天然气中夹带少量水分，冬季气温降至零度以下时，在进入预热炉之前的调节阀缩颈处结冰，为了满足设定流量需求，设为自动调节的阀门必须开大，可能出现冰块偶然间被气体带走的现象，导致天然气流量瞬间增大，此时就有大量天然气进入乙炔炉中，紧接着调节阀又要自动调低。乙炔炉反应室在一个由好多细小孔洞组成的烧嘴板下面，反应室中有长明火焰用来点燃天然气造成燃烧，在此空间中发生燃烧反应，当达到CH4裂解温度1300℃就有部分天然气发生烷烃裂解反应。所以当流量在烧嘴板中发生一大一小迅速波动时，烧嘴板可能通过孔洞发生回火，将火苗带入混合段，同样也会导致早期着火。但由于发生早期着火后，乙炔炉压差联锁顶部氮气阀门打开，便有大量氮气将火苗吹灭，所以不会因为乙炔炉混合段的着火而造成严重事故。
3.3操作员的操作习惯
DCS操作人员负责生产系统操作监视与调节，根据生产的实际情况调节操作参数。为了保持整个裂解装置工艺的稳定，应注意各主要控制点的流量、液位、压力、温度等参数，坚持前后兼顾，全面平衡的原则，调整并稳定各主要控制参数。通过对近四年四个工艺运行班组早期着火次数的统计分析，及分析主要控制参数趋势图发现，早期着火频率与操作人员的操作水平有很大关系。尤其在增减裂解炉负荷、调整预热炉温度、以及向下游工序送气过程中，不能做到平稳的班组发生早期着火的几率较其他班组高。
4、天然气裂解制乙炔中频繁早期着火的解决对策
想要解决以上原因导致的早期着火问题，总体来说有以下几点思路：其一、从根源解决铁锈问题，在开车之前对管道进行化学清洗；其二、将天然气预热炉的稀释蒸汽流量根据原料天然气流量值调整至正常范围内；其三、就是对天然气管道做好蒸汽伴热并做好保温，解决冬季天然气温度过低，调节阀结冰引起天然气流量波动的问题；其四、加强操作人员的培训，提高操作人员业务水平。具体分析如下：
4.1解决铁锈问题的对策
解决原料天然气中铁屑杂质较多的可行办法就是纯化气质，利用化学反应性让铁屑提前氧化，避免在进入混合段才发生不希望的放热反应。如图1所示，在天然气进入乙炔炉前增加增湿补氧系统。该系统包括管道过滤器，对天然气进行初步过滤，然后进入增湿水洗塔，常温软水从顶部赫斯基喷头喷淋而下，低温天然气在塔底逆流而上进行冲洗升温，最后经汽水分离器将水滴脱去，较为干净的天然气进入预热炉。同时在增湿水洗塔底部根据天然气流量增加一定比例的氧气，将天然气中氧含量控制在0.26%（V）以内，利用这小股氧气使得天然气中的微量铁屑提前氧化。这样就做到了对天然气的水洗除杂和提前氧化。另外，每列乙炔炉前都设置了过滤器，根据其上差压定期消缺时进行吹扫或更换，以保证微小铁屑进入乙炔炉。
4.2解决天然气流量不稳定的对策
主要的解决手段就是要把进入到流量调节阀之前的天然气温度升高一些，只有这样才能够解决水在调节阀缩颈处因为温度太低而出现的冰冻情况。需要做的就是在天然气管道做多股蒸汽伴热并且做好保温，把天然气温度从零下5—8度提升至5度以上。
5、结束语
在天然气裂解制乙炔工艺中，裂解炉发生早起着火现象是普遍存在的，这种情况使得生产安全性及其稳定性大幅度降低，对提高产能很不利。通过以上分析，可以发现裂解炉发生早期着火既有偶然因素存在，也与操作人员的操作水平有关系。必须在实际生产中不断总结经验教训，对引发早期着火的因素进行有效控制，才能有效减少早期着火现象的发生。
参考文献：
[1]乙炔提浓装置高级炔管线堵塞原因浅析[J].谢全兵.天然气化工（C1化学与化工）.2011（06）.
[2]青海盐湖资源综合开发利用项目——PVC装置竞争力的分析[J].刘利德，李志秀，王建莉，李辉林，包庆山，保积龙，邢红.聚氯乙烯.2010（07）.
（作者单位：新疆美克化工股份有限公司）
关键词：天然气；乙炔；早期着火；原因；对策
1、引言
某公司利用天然气部分氧化法制乙炔工艺，裂解装置关键设备乙炔炉在冬季运行时频繁发生早期着火，严重影响到生产的安、稳、长运行。通过长时间观察和总结，并将有关的工艺参数结合仪表存在的问题加以认真的分析和研究，对乙炔炉频繁早期着火的发生得出了基本结论，可以肯定的说这些早期着火是真实的，不是仪表误动作。造成这些早期着火的原因有铁屑杂质、天然气流量波动等。
2、天然气裂解原理
裂解炉由混合室、燃烧器、反应室、冷却室和壳体构成，预热后的天然气和氧气在混合室快速混合后，经燃烧器进人反应室，混合气在燃烧器出口处燃烧；另外，还要向裂解炉燃烧器提供部分氧气（即辅氧，以使天然气一氧气混合气体燃烧稳定）此氧气经由燃烧器喷嘴送人反应室，流量控制器控制燃烧用氧气的流量恒定。天然气在反应室中于1400℃—1500℃下进行部分氧化和热裂解反应。
3、天然气裂解制乙炔中频繁早期着火的原因
在天然气部分氧化法制乙炔生产工艺技术中，最怕的就是铁屑之类的粉尘物质，裂解炉的安稳长运行很大程度上取决于它的存在，它是裂解炉发生早期着火的最大根源。其次，也与冬季天然气中含有少量水分及操作人员的平稳操作有很大关系。所谓裂解爐早期着火就是指在裂解炉混合室发生提前燃烧的反应。
3.1铁屑杂质的影响和产生原因
由于冬季气温较低，甚至有的地方冬季温度在零度以下，在这个环境下发生乙炔炉早期着火的频次很高，原因是天然气当中夹杂着水分冷冻结冰，而且它当中的丙烷很可能和水形成了固态水合物，这些颗粒在天然气管道里流动时常常会出现严重的撞击，这样就会将有些铁屑或焊渣之类的杂质脱落，从而随气流至乙炔炉的混合段当中，这时铁就会和氧气发生氧化反应，产生二氧化铁，这是一种发热的反应效果，会把本就已经560多度的天然气温度再次升高，达到天然气的着火点从而发生早期燃烧，它会使气体的体积变大，造成乙炔炉混合段压差变大，迫使单台炉子停车。这个就是在此工艺中不应该出现的燃烧反应。
3.2天然气流量的影响和产生的原因
由于天然气中夹带少量水分，冬季气温降至零度以下时，在进入预热炉之前的调节阀缩颈处结冰，为了满足设定流量需求，设为自动调节的阀门必须开大，可能出现冰块偶然间被气体带走的现象，导致天然气流量瞬间增大，此时就有大量天然气进入乙炔炉中，紧接着调节阀又要自动调低。乙炔炉反应室在一个由好多细小孔洞组成的烧嘴板下面，反应室中有长明火焰用来点燃天然气造成燃烧，在此空间中发生燃烧反应，当达到CH4裂解温度1300℃就有部分天然气发生烷烃裂解反应。所以当流量在烧嘴板中发生一大一小迅速波动时，烧嘴板可能通过孔洞发生回火，将火苗带入混合段，同样也会导致早期着火。但由于发生早期着火后，乙炔炉压差联锁顶部氮气阀门打开，便有大量氮气将火苗吹灭，所以不会因为乙炔炉混合段的着火而造成严重事故。
3.3操作员的操作习惯
DCS操作人员负责生产系统操作监视与调节，根据生产的实际情况调节操作参数。为了保持整个裂解装置工艺的稳定，应注意各主要控制点的流量、液位、压力、温度等参数，坚持前后兼顾，全面平衡的原则，调整并稳定各主要控制参数。通过对近四年四个工艺运行班组早期着火次数的统计分析，及分析主要控制参数趋势图发现，早期着火频率与操作人员的操作水平有很大关系。尤其在增减裂解炉负荷、调整预热炉温度、以及向下游工序送气过程中，不能做到平稳的班组发生早期着火的几率较其他班组高。
4、天然气裂解制乙炔中频繁早期着火的解决对策
想要解决以上原因导致的早期着火问题，总体来说有以下几点思路：其一、从根源解决铁锈问题，在开车之前对管道进行化学清洗；其二、将天然气预热炉的稀释蒸汽流量根据原料天然气流量值调整至正常范围内；其三、就是对天然气管道做好蒸汽伴热并做好保温，解决冬季天然气温度过低，调节阀结冰引起天然气流量波动的问题；其四、加强操作人员的培训，提高操作人员业务水平。具体分析如下：
4.1解决铁锈问题的对策
解决原料天然气中铁屑杂质较多的可行办法就是纯化气质，利用化学反应性让铁屑提前氧化，避免在进入混合段才发生不希望的放热反应。如图1所示，在天然气进入乙炔炉前增加增湿补氧系统。该系统包括管道过滤器，对天然气进行初步过滤，然后进入增湿水洗塔，常温软水从顶部赫斯基喷头喷淋而下，低温天然气在塔底逆流而上进行冲洗升温，最后经汽水分离器将水滴脱去，较为干净的天然气进入预热炉。同时在增湿水洗塔底部根据天然气流量增加一定比例的氧气，将天然气中氧含量控制在0.26%（V）以内，利用这小股氧气使得天然气中的微量铁屑提前氧化。这样就做到了对天然气的水洗除杂和提前氧化。另外，每列乙炔炉前都设置了过滤器，根据其上差压定期消缺时进行吹扫或更换，以保证微小铁屑进入乙炔炉。
4.2解决天然气流量不稳定的对策
主要的解决手段就是要把进入到流量调节阀之前的天然气温度升高一些，只有这样才能够解决水在调节阀缩颈处因为温度太低而出现的冰冻情况。需要做的就是在天然气管道做多股蒸汽伴热并且做好保温，把天然气温度从零下5—8度提升至5度以上。
5、结束语
在天然气裂解制乙炔工艺中，裂解炉发生早起着火现象是普遍存在的，这种情况使得生产安全性及其稳定性大幅度降低，对提高产能很不利。通过以上分析，可以发现裂解炉发生早期着火既有偶然因素存在，也与操作人员的操作水平有关系。必须在实际生产中不断总结经验教训，对引发早期着火的因素进行有效控制，才能有效减少早期着火现象的发生。
参考文献：
[1]乙炔提浓装置高级炔管线堵塞原因浅析[J].谢全兵.天然气化工（C1化学与化工）.2011（06）.
[2]青海盐湖资源综合开发利用项目——PVC装置竞争力的分析[J].刘利德，李志秀，王建莉，李辉林，包庆山，保积龙，邢红.聚氯乙烯.2010（07）.
（作者单位：新疆美克化工股份有限公司）