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摘 要： 简述了蒸汽裂解技术的发展过程、发展方向以及目前的现状。介绍了目前裂解技术在与辐射炉管相关技术、与节能环保相关技术、大型化、裂解炉改造、先进控制及优化等方面的主要进展，并介绍了哪些技术效果好、哪些技术仍然存在问题。
关键词： 蒸汽裂解；裂解炉；国产化
【中图分类号】 TQ 025.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0218-01
前言
石油化学工业的大多数生产装置以烯烃和芳烃为基础原料，其总量约占石油化工生产总耗用原料的 3/4。在烃类蒸汽制乙烯技术出现之后，主要由烃类蒸汽裂解制乙烯装置生产各种烯烃和芳烃。鉴于乙烯技术的重要性，原中国石化总公司成立伊始，就把开发乙烯裂解技术确定为重点科技开发项目，于 1984 年开始组织开展中国石化乙烯裂解技术的研究开发工作，并于 1988 年实现了第一台北方炉（CBL）工业试验的裂解炉投入运行。以中国石化工程建设有限公司（SEI）、北京化工研究院和南京工业炉所为代表的研究开发单位，经过近 30年的不断研发，取得了显著的成绩，实现了烃类蒸汽热裂解工艺技术、工程设计技术及设备的国产化，在国内得到大面积应用并走向了国外。
1 裂解技术进展
乙烯裂解炉因其在乙烯装置中的特殊地位而成为乙烯装置的龙头，是乙烯装置中关键和核心工艺专利设备。在乙烯装置中，裂解炉的综合能耗约占乙烯装置综合能耗的 50%～60%；而裂解炉的投资根据裂解原料的不同，约占整个乙烯装置投资的1/4～1/3。因此裂解技术的进步在乙烯技术的发展方面具有举足轻重的作用。中国乙烯装置的规模由 20 世纪 60、70 年代的乙烯 100～300 kt/a，70、80 年代的乙烯 300～600kt/a，到 80、90 年代的乙烯 600～800 kt/a 和目前的1000 kt/a 及以上。为适应乙烯装置规模扩大的需要，裂解炉的单炉能力也相应扩大。乙烯裂解技术的发展主要围绕提高裂解选择性降低原料消耗、降低能耗、降低污染物排放、大型化、低投资等。
2 乙烯裂解技术及设备的国产化
2.1 国产化历程 。
鉴于乙烯技术的重要性，原中国石化总公司成立伊始，就把开发乙烯裂解技术确定为重点科技开发项目。中国石化 CBL 乙烯裂解技术經历了近 30年的发展。SEI 与合作开发单位自 1984 年合作开发至今，CBL 技术已实现成套化，CBL 裂解炉从 CBL-Ⅰ型发展到 CBL-Ⅶ型，能力从最初的 20 kt/a 发展到 200kt/a，原料可以适应从乙烷到加氢尾油。采用CBL 技术建设的各型新建及改造（辐射炉管）裂解炉总共达 117 台，总能力达 11 530 kt/a 乙烯。其中改造辐射炉管且单炉能力小于 100 kt/a 裂解炉共有44 台、总能力约 2445 kt/a；100 kt/a 及以上裂解炉共有 73 台、总能力达 9090 kt/a，分别建于燕山、茂名、天津、镇海和武汉等。
2.2 工艺技术国产化。
裂解工艺技术国产化研究始于 20 世纪 60 年代初，到 80 年代初的近 20 年一直配合乙烯技术引进作了大量的基础研究和中试。北京化工研究院开展各种裂解原料和产物分析、热裂解模拟试验、热裂解反应动力学研究及工业裂解炉运行参数监测等研究工作；SEI 则在对流段工艺计算、工艺及系统设计和工程设计等方面开展了大量工作；南京工业炉所则在急冷锅炉工艺计算、供热等开展了大量工作。所建立的裂解炉辐射段数学模型、对流段数学模型、急冷锅炉工艺数学模型及工艺系统计算模型等满足了新型裂解炉开发和设计的需要。
2.3 设备国产化 。
裂解炉关键设备的国产化是与 CBL 裂解炉的开发同步的，包括对流段翅片管、辐射段炉管、急冷锅炉、燃烧器、汽包、保温材料等。1987 年 CBL-Ⅰ型炉设计期间开发组就与相关制造单位就以上关键设备进行攻关，实现了辐射段炉管、对流段翅片管、急冷锅炉、汽包、燃烧器及耐火材料的国产化。CBL 裂解炉的不断发展直接带动了与裂解炉相关的设备国产化的发展，到目前为止，除部分高温高压调节阀等部分仪表外，关键设备实现了 100%国产化。而且南京工业炉所对急冷锅炉、燃烧器还不断推出新的产品，满足了 CBL 各型裂解炉的需要。2.4 工程设计国产化
3 CBL 裂解炉的大型化
1998 年，100 kt/a 乙烯裂解炉开始开发，于 2000年 7 月建成于燕化公司化工一厂，9 月一次投料成功。
2000 年，150 kt/a 裂解炉的开始开发，于 2010年 7 月 27 日在镇海石化投入使用，具备分炉膛烧焦能力，并通过了鉴定，达到国际领先水平。
200 kt/a 裂解炉的开发工作已完成，已于 2010年 8 月和 12 月分别通过了总部及国家的验收，目前计划在青岛炼化进行工业化。
3.1 150 kt/a CBL 裂解炉介绍。
150 kt/a 裂解炉工艺包列入“十 · 五”国家科技攻关计划，于 2003 年通过国家验收。现已在镇海石化建成一台 CBL-Ⅶ型 150kt/a 裂解炉。其主要技术方案为采用双辐射段单对流段结构，该炉以石脑油及C5 为原料。此裂解炉所采用的技术主要有以下特点：两个辐射段到对流段的过渡段采用特殊的过渡段结构；采用高选择性两程 2-1 型炉管并加扭曲片；第一与第二程采用弯管设计，具有良好的力学性能；供热：底部与侧壁联合供热，底部占约 70%；对原料及操作具有较大的灵活性；在对流段设有超高压蒸汽过热段；高温裂解气线性急冷锅炉；运转周期长；高蒸汽产量；热效率高：达 94%～95%；引风机采用变频调速；可以实现分炉膛烧焦。
150 kt/a 裂解炉通过优化工艺参数，不仅裂解不同原料时有较好的技术指标，同时也满足了分炉膛裂解和分炉膛烧焦的要求。
2011 年福建炼化采用以上 CBL 技术建设两台150 kt/a 裂解炉，现正在进行施工。
4. 结论
综上所述，蒸汽裂解技术目前没有突破性进展，主要进展有围绕克服现有技术不足的单元技术、大型化和节能减排等方面。如果陶瓷炉管裂解炉在工程上和材料上能解决陶瓷炉管本身的可靠性和安全性、以及与金属材料的连接问题，如果结焦抑制技术能够解决辐射炉管结焦问题，那么蒸汽裂解将有突破性进展。
中国石化 CBL 裂解技术经历了近 30 年的研究、改进和推广，完全实现了工艺、工程设计及设备国产化，并且实现了技术出口。在第一个阶段（1984—1998 年）主要解决工艺问题；第二个阶段（1998—2001 年）主要解决了辐射段炉管弯曲问题；第三阶段（2002 年以后）主要解决了裂解炉大型化问题和裂解炉技术成套问题（气体炉、裂解炉改造等）；第四阶段（2010 年开始）主要开拓国际市场，将来主要解决蒸汽裂解技术的改进和突破。
参考文献
[1] 王松汉. 乙烯装置技术[M]. 北京：中国石化出版社，1994.
[2] 陈滨. 乙烯工学[M]. 北京：化学工业出版社，1997.
[3] 何细藕. 乙烯裂解炉技术进展[J]. 现代化工，2001，21（9）：13-17.
作者简介：范庆贺，男，1983年12月10日，在大庆石化公司化工一厂从事操作工作，化工工程与工艺专业。
关键词： 蒸汽裂解；裂解炉；国产化
【中图分类号】 TQ 025.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0218-01
前言
石油化学工业的大多数生产装置以烯烃和芳烃为基础原料，其总量约占石油化工生产总耗用原料的 3/4。在烃类蒸汽制乙烯技术出现之后，主要由烃类蒸汽裂解制乙烯装置生产各种烯烃和芳烃。鉴于乙烯技术的重要性，原中国石化总公司成立伊始，就把开发乙烯裂解技术确定为重点科技开发项目，于 1984 年开始组织开展中国石化乙烯裂解技术的研究开发工作，并于 1988 年实现了第一台北方炉（CBL）工业试验的裂解炉投入运行。以中国石化工程建设有限公司（SEI）、北京化工研究院和南京工业炉所为代表的研究开发单位，经过近 30年的不断研发，取得了显著的成绩，实现了烃类蒸汽热裂解工艺技术、工程设计技术及设备的国产化，在国内得到大面积应用并走向了国外。
1 裂解技术进展
乙烯裂解炉因其在乙烯装置中的特殊地位而成为乙烯装置的龙头，是乙烯装置中关键和核心工艺专利设备。在乙烯装置中，裂解炉的综合能耗约占乙烯装置综合能耗的 50%～60%；而裂解炉的投资根据裂解原料的不同，约占整个乙烯装置投资的1/4～1/3。因此裂解技术的进步在乙烯技术的发展方面具有举足轻重的作用。中国乙烯装置的规模由 20 世纪 60、70 年代的乙烯 100～300 kt/a，70、80 年代的乙烯 300～600kt/a，到 80、90 年代的乙烯 600～800 kt/a 和目前的1000 kt/a 及以上。为适应乙烯装置规模扩大的需要，裂解炉的单炉能力也相应扩大。乙烯裂解技术的发展主要围绕提高裂解选择性降低原料消耗、降低能耗、降低污染物排放、大型化、低投资等。
2 乙烯裂解技术及设备的国产化
2.1 国产化历程 。
鉴于乙烯技术的重要性，原中国石化总公司成立伊始，就把开发乙烯裂解技术确定为重点科技开发项目。中国石化 CBL 乙烯裂解技术經历了近 30年的发展。SEI 与合作开发单位自 1984 年合作开发至今，CBL 技术已实现成套化，CBL 裂解炉从 CBL-Ⅰ型发展到 CBL-Ⅶ型，能力从最初的 20 kt/a 发展到 200kt/a，原料可以适应从乙烷到加氢尾油。采用CBL 技术建设的各型新建及改造（辐射炉管）裂解炉总共达 117 台，总能力达 11 530 kt/a 乙烯。其中改造辐射炉管且单炉能力小于 100 kt/a 裂解炉共有44 台、总能力约 2445 kt/a；100 kt/a 及以上裂解炉共有 73 台、总能力达 9090 kt/a，分别建于燕山、茂名、天津、镇海和武汉等。
2.2 工艺技术国产化。
裂解工艺技术国产化研究始于 20 世纪 60 年代初，到 80 年代初的近 20 年一直配合乙烯技术引进作了大量的基础研究和中试。北京化工研究院开展各种裂解原料和产物分析、热裂解模拟试验、热裂解反应动力学研究及工业裂解炉运行参数监测等研究工作；SEI 则在对流段工艺计算、工艺及系统设计和工程设计等方面开展了大量工作；南京工业炉所则在急冷锅炉工艺计算、供热等开展了大量工作。所建立的裂解炉辐射段数学模型、对流段数学模型、急冷锅炉工艺数学模型及工艺系统计算模型等满足了新型裂解炉开发和设计的需要。
2.3 设备国产化 。
裂解炉关键设备的国产化是与 CBL 裂解炉的开发同步的，包括对流段翅片管、辐射段炉管、急冷锅炉、燃烧器、汽包、保温材料等。1987 年 CBL-Ⅰ型炉设计期间开发组就与相关制造单位就以上关键设备进行攻关，实现了辐射段炉管、对流段翅片管、急冷锅炉、汽包、燃烧器及耐火材料的国产化。CBL 裂解炉的不断发展直接带动了与裂解炉相关的设备国产化的发展，到目前为止，除部分高温高压调节阀等部分仪表外，关键设备实现了 100%国产化。而且南京工业炉所对急冷锅炉、燃烧器还不断推出新的产品，满足了 CBL 各型裂解炉的需要。2.4 工程设计国产化
3 CBL 裂解炉的大型化
1998 年，100 kt/a 乙烯裂解炉开始开发，于 2000年 7 月建成于燕化公司化工一厂，9 月一次投料成功。
2000 年，150 kt/a 裂解炉的开始开发，于 2010年 7 月 27 日在镇海石化投入使用，具备分炉膛烧焦能力，并通过了鉴定，达到国际领先水平。
200 kt/a 裂解炉的开发工作已完成，已于 2010年 8 月和 12 月分别通过了总部及国家的验收，目前计划在青岛炼化进行工业化。
3.1 150 kt/a CBL 裂解炉介绍。
150 kt/a 裂解炉工艺包列入“十 · 五”国家科技攻关计划，于 2003 年通过国家验收。现已在镇海石化建成一台 CBL-Ⅶ型 150kt/a 裂解炉。其主要技术方案为采用双辐射段单对流段结构，该炉以石脑油及C5 为原料。此裂解炉所采用的技术主要有以下特点：两个辐射段到对流段的过渡段采用特殊的过渡段结构；采用高选择性两程 2-1 型炉管并加扭曲片；第一与第二程采用弯管设计，具有良好的力学性能；供热：底部与侧壁联合供热，底部占约 70%；对原料及操作具有较大的灵活性；在对流段设有超高压蒸汽过热段；高温裂解气线性急冷锅炉；运转周期长；高蒸汽产量；热效率高：达 94%～95%；引风机采用变频调速；可以实现分炉膛烧焦。
150 kt/a 裂解炉通过优化工艺参数，不仅裂解不同原料时有较好的技术指标，同时也满足了分炉膛裂解和分炉膛烧焦的要求。
2011 年福建炼化采用以上 CBL 技术建设两台150 kt/a 裂解炉，现正在进行施工。
4. 结论
综上所述，蒸汽裂解技术目前没有突破性进展，主要进展有围绕克服现有技术不足的单元技术、大型化和节能减排等方面。如果陶瓷炉管裂解炉在工程上和材料上能解决陶瓷炉管本身的可靠性和安全性、以及与金属材料的连接问题，如果结焦抑制技术能够解决辐射炉管结焦问题，那么蒸汽裂解将有突破性进展。
中国石化 CBL 裂解技术经历了近 30 年的研究、改进和推广，完全实现了工艺、工程设计及设备国产化，并且实现了技术出口。在第一个阶段（1984—1998 年）主要解决工艺问题；第二个阶段（1998—2001 年）主要解决了辐射段炉管弯曲问题；第三阶段（2002 年以后）主要解决了裂解炉大型化问题和裂解炉技术成套问题（气体炉、裂解炉改造等）；第四阶段（2010 年开始）主要开拓国际市场，将来主要解决蒸汽裂解技术的改进和突破。
参考文献
[1] 王松汉. 乙烯装置技术[M]. 北京：中国石化出版社，1994.
[2] 陈滨. 乙烯工学[M]. 北京：化学工业出版社，1997.
[3] 何细藕. 乙烯裂解炉技术进展[J]. 现代化工，2001，21（9）：13-17.
作者简介：范庆贺，男，1983年12月10日，在大庆石化公司化工一厂从事操作工作，化工工程与工艺专业。