【正文】 9 [33]Manglik R M,Bergles A Transfer and Pressure Drop Correlations for TwistedTape Insertsin Isothermal. Tubes. Transition and Turbulent ASME J Heat Transfer,1993,115(4):890～ 896 [34] 藍(lán)興英 ,高金森 ,徐春明 .乙烯裂解爐反應(yīng)管數(shù)學(xué)模擬新方法 . 計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué) ,2022,20(5):672～ 676 [35]HeyndericksG J,Oprins A J M,Marin G Patterns in Cracking Furnaces with LongFlame ,2022,47(2):388～ 400 [36]Oprins A J M,Heynderickx G AsymmetricFlow and Temperature Fieldsin Cracking EngChemRes,2022,40(23):5 087～ 5 094 [37]藍(lán)興英 ,高金森 ,徐春明等 .乙烯裂解爐內(nèi)傳遞和反應(yīng)過(guò)程綜合數(shù)值模擬Ⅱ .反應(yīng)管內(nèi)傳遞和反應(yīng)過(guò)程的數(shù)值模擬 .石油學(xué)報(bào)石油加工 ),2022,19(6):64～ 69 17 [38]Oprins A J M,Heynderickx G of ThreeDimensionFlow and Pressure Fields in Cracking Eng Sci,2022,58(21):4 883～ 4 893 [39] 修榮榮 , 徐明海 , 陶文銓 等 . 網(wǎng)格單元形 狀 對(duì)數(shù) 值計(jì)算的 影響 . 工程熱 物理學(xué)報(bào) ,2022,25(2):317～ 319 18 a 您好，為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請(qǐng)您刪除以下內(nèi)容， O(∩_∩)O 謝謝?。?！A national survey was recently launched to evaluate the eye health of Chinese children andteenager June 6, China39。通用的 CFD 軟件并不能適合所有的流體力學(xué)問(wèn)題 ， 需要使用者根據(jù)不同的研究對(duì)象認(rèn)真選擇合適的物理模型及 CFD 技術(shù) 。隨著計(jì)算機(jī)硬件處理能力的不斷提升 ， 計(jì)算流體力學(xué) (CFD)得到迅速發(fā)展 ， 大量 CFD 軟件相繼出現(xiàn)并不斷改進(jìn) ，采用 CFD 方法模擬管內(nèi)的流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)和裂解反應(yīng)過(guò)程 ， 成為乙烯裂解爐反應(yīng)管研究中的一個(gè)新方法 [35]。換熱器中的扭曲片分布在整個(gè)管內(nèi) ， 與管子有松配合也有緊配合 ， 而裂解爐強(qiáng)化傳熱管內(nèi)的扭曲片與爐管已經(jīng)融為一體 ， 并且只布置在爐管內(nèi)的某幾段處。一些研究人員 [2228]從數(shù)值模擬的角度對(duì)扭曲片管的傳熱情況進(jìn)行了研究分析。模擬結(jié)果表明 ， 橢圓管的平均熱通量值下降 6%， 轉(zhuǎn)化率提高 %， 最大的結(jié)焦速率降低%， 平均管外壁溫度下降 8℃ ， 爐子的運(yùn)轉(zhuǎn)周期延長(zhǎng) 40%多 ， 乙烯產(chǎn)量變大。扭曲片管改善傳熱和傳質(zhì)的機(jī)理是：爐管內(nèi)高速流動(dòng)的流體通過(guò)扭曲片進(jìn)行 180 ℃旋轉(zhuǎn)流動(dòng)， 使流體從原來(lái)的柱塞流被迫改變?yōu)樾D(zhuǎn)流，從而對(duì)爐管管壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的橫向沖刷作用，減薄邊界層流層，減緩管壁的結(jié)焦趨勢(shì)，強(qiáng)化傳熱，降低爐管表面溫度，延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)轉(zhuǎn)周期。為了延長(zhǎng)爐管的使用壽命， Sandvik 公司采用一種改進(jìn)的耐高溫奧氏體不銹鋼 Sandvik 353MA（ UNS35315）來(lái)生產(chǎn)這種外徑 5～ 10cm 的翅片管。久保田公司已在經(jīng)過(guò)改造的 SRTV 型裂解爐的入口及出口爐管上進(jìn)行了輕石腦油裂解XMERT 爐管的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，并計(jì)劃近期在幾臺(tái)裂解爐上進(jìn)行應(yīng)用。 MERT 爐管已在全球超過(guò) 300 臺(tái)裂解爐上使用。工業(yè)上使用的裂解爐管大多采用光滑圓管，通常通過(guò)改變管徑、管程數(shù)、每程爐管的根數(shù)等組合方式來(lái)改善輻射傳熱，但其潛力已不大。貝茨研究公司研究含硼化合物抑制劑適于較高溫度下使用，可減少烴類裂解爐管的結(jié)垢和腐蝕。近年來(lái)，磷及硫磷類結(jié)焦抑制劑研究較多，代表性的是美國(guó)納爾科化學(xué)公司和菲利普公司。由前蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)的 K2CO3結(jié)焦抑制劑其作用是使積碳在水蒸汽存在下汽化，該抑制劑可以延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)轉(zhuǎn)周期達(dá)到 125 天以上 ［ 13］ 。 ( 3) 堿金屬或堿土金屬化合物。聚硅氧烷具有疏水性和抗粘附性。在熱裂解條件下，有機(jī)硫化物分解出 HS— 自由基， HS— 自由基不僅可以參加一次奪氫反應(yīng)，改變自由基反應(yīng)歷程和產(chǎn)物分布，抑制非均相催化成焦反應(yīng)，所生成的金屬硫化物活性低，對(duì)結(jié)焦無(wú)催化作用 ［ 11］ 。結(jié)焦抑制 劑的種類較多，主要有含硫化合物、含磷化合物、含硼化合物、堿金屬及堿土金屬鹽類和聚硅氧烷類化合物等。 采用結(jié)焦抑制劑 在乙烯原料或稀釋蒸汽中加入結(jié)焦抑制劑是目前工業(yè)應(yīng)用中切實(shí)可行的方法，可使?fàn)t管表面鈍化，抑制管壁的催化效應(yīng) 。 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 中國(guó)石化洛陽(yáng)石油化工工程公司 [9]開(kāi)發(fā)了 1 種抑制和減緩乙烯裂解爐管結(jié)焦的方法 ,先用液氨分解后產(chǎn)生的混合氣為還原氣 ,對(duì)爐管進(jìn)行氣氛處理 ,然后用配制好的合金粉和黏結(jié)劑對(duì)爐管表面進(jìn)行處理 ,在爐管表面形成可抑制和減緩結(jié)焦的合金層。 大同鋼鐵公司與殼牌公司合作開(kāi)發(fā)的 PTT 技術(shù) ， 在高溫耐熱金屬管內(nèi)沉積2～ 4mm 合金覆蓋涂層 ， 用于乙烯裂解爐管 ， 涂層厚 ～ 。 采用物理氣相沉積法和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行涂覆 。 目前 ， 該技術(shù)已轉(zhuǎn)讓給日本久保田公司 。 Aleroplex 技術(shù)在CONDEAV ista 公司的 Westlake 乙烯裝置上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn) ， 試驗(yàn)采用高純度乙烷進(jìn)料 ， 爐管和彎頭經(jīng)過(guò)雙擴(kuò)散涂層處理 。 2022 年正式投入工業(yè)應(yīng)用 ， 由 GE BETZ 公司擴(kuò)大技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化 [1,8]。 在尚未找到性能和經(jīng)濟(jì)成本都合適的新型爐管材料的情況下 ， 對(duì)爐管內(nèi)壁表面進(jìn)行預(yù)處理也成為一個(gè)行之有效的抑制結(jié)焦的方法 。 與普通的 25Cr35Ni 合金相比 MA956 爐管結(jié)焦速度降低了 50%， 而且不發(fā)生任何滲碳現(xiàn)象 [4]。 這種新型裂解爐能在高溫下達(dá)到上述的轉(zhuǎn)化率而沒(méi)有催化焦炭生成 ， 且能很好地控制高溫?zé)崃呀固康纳闪?。 二 .抑制和緩解結(jié)焦的措施 以結(jié)焦機(jī)理為依據(jù) ， 緩解和抑制爐管結(jié)焦 ， 可采用的方法有 :裂解原料預(yù)處理 ， 向裂解原料或稀釋蒸汽中添加結(jié)焦抑制劑 ； 改變爐管材料的合金成分 ； 改善爐管結(jié)構(gòu) ， 爐管內(nèi)表面預(yù)處理 ； 將焦催化氣化生成 CO2和 Ｈ 2， 減小焦垢厚度 ； 加6 氫熱裂解等 [12] 新型爐管材料 改善爐管材料不僅可以抑制爐管表面催化結(jié)焦 ， 還可以有效提高爐管傳熱率 ， 能夠明顯地改善爐管的結(jié)焦?fàn)顩r [3]。爐管內(nèi)表面產(chǎn)生的結(jié)焦會(huì)影響管內(nèi)的物料流動(dòng) ， 使得其壓降升高 ， 爐管傳熱效率惡 化。因此，開(kāi)發(fā)針對(duì)乙烯裂解爐的結(jié)焦抑 制技術(shù)，是全球乙烯生產(chǎn)企業(yè)及 研究機(jī)構(gòu)普遍關(guān)注的問(wèn)題。 關(guān)鍵字 ： 乙烯裂解爐 ；結(jié)焦抑制；爐管材料；表面預(yù)處理 3 The latest progress in ethylene cracking furnace and coking inhibition technology research Abstract In ethylene cracking furnace is an important factor of restricting device running of anticoking. Ethylene cracking furnace coking and carburizing mechanism is presented in this paper, on the basis of this paper expounds the progress in this field at home and abroad in recent years, the latest research results, focus on the use of coking inhibitor, new furnace tube material, surface pretreatment, heat transfer enhancement using furnace tube coking inhibition methods, such as the latest progress in research. Key word： Ethylene cracking furnace； Coking inhibition； Furnace tube material；Surface pretreatment 4 目 錄 一 .結(jié)焦危害 ......................................................... 5 二 .抑制和緩解結(jié)焦的措施 ............................................. 5 新型爐管材料 ................................................. 6 國(guó)外研究進(jìn)展 ............................................. 6 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 ............................................. 6 表面預(yù)處理抑制結(jié)焦技術(shù) ....................................... 7 國(guó)外研究進(jìn)展 ............................................. 7 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 .............................................. 8 采用結(jié)焦抑制劑 ................................................ 8 國(guó)外結(jié)焦抑制劑研究 ........................................ 9 國(guó)內(nèi)結(jié)焦抑制劑研究 ....................................... 10 采用強(qiáng)化傳熱爐管 ............................................. 10 國(guó)外研究進(jìn)展 ............................................. 11 國(guó)內(nèi)研究進(jìn) 展 ............................................. 12 裂解爐管強(qiáng)化傳熱數(shù)值模擬研究 ............................. 12 三、結(jié)束語(yǔ) ......................................................... 14 四、參考文獻(xiàn) ....................................................... 14 5 前 言 乙烯是石油化工行業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料之一。 本文在乙烯裂解爐結(jié)焦和滲碳機(jī)理的基礎(chǔ)上，闡述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域所取得的最新研究成果，重點(diǎn)介紹了使用結(jié)焦抑制劑、新型爐管材料、表面預(yù)處理、采用強(qiáng)化傳熱爐管等結(jié)焦抑制方法研究最新進(jìn)展。由結(jié)焦引起的裂解爐頻繁的清焦操作，縮短了裝置的有效生產(chǎn)時(shí)間和裂解爐的運(yùn)轉(zhuǎn)周期、增加了能耗、降低了爐管的使用壽命，影響乙烯裝置的經(jīng)濟(jì)效益。隨著乙烯裂解過(guò)程的不斷進(jìn)行 ， 在裂解爐爐管的內(nèi)表面累積了由上述途徑或協(xié)同捕集作用所生成的結(jié)焦。上述結(jié)焦過(guò)程可以降低裂解爐的利用率達(dá)到 5 %～ 10 % ， 導(dǎo)致乙烯等其它產(chǎn)品生產(chǎn)能力的 降低 。 法國(guó) IFP 和 GaZdeFrance 公司開(kāi)發(fā)了一種陶瓷輻射裂解爐 ，效率達(dá) 75%， 而傳統(tǒng)裝置為 50%。 這種新?tīng)t管材料在試驗(yàn)室裝置上進(jìn)行了試驗(yàn) ， 用石腦油作原料 ， 在高裂解深度下操作 (爐管出口溫度為 950℃ )。 7 表面預(yù)處理抑制結(jié)焦技術(shù) 表面預(yù)處理 是指在爐管內(nèi)表面進(jìn)行涂覆涂層或原位生成氧化膜 [5]等處理 ， 使裂解原料不直接與管壁接觸 ， 減少管壁金屬對(duì)結(jié)焦反應(yīng)的催化作用 。 國(guó)外研究進(jìn)展 SK 公司推出的 PYCOAT 結(jié)焦抑制技術(shù) ， 其技術(shù)特點(diǎn)是可以在線涂覆 ， 適應(yīng)性廣泛 ， 涂層穩(wěn)定 ， 對(duì)下游產(chǎn)品無(wú)污染 ， 投資費(fèi)用較低 ， 抗結(jié)焦性能良好 ， 可以延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)行周期和爐管壽命 ， 提高裝置處理量、轉(zhuǎn)化率、裂解深度及裂解爐