短停留時間爐
它是Rhuems公司在六七十年代開發的壹種爐型(SRT)。有三種類型:SRT-ⅰ、SRT-1ⅱ和SRT-ⅲ(圖2),其中SRT-ⅱ又可分為高選擇性(HS)和高產率(HC)兩種類型。SRT壹號由等徑管組成;SRT-ⅱ和SRT-ⅲ為前薄後厚的變徑管,采用四個平行進料,強化前期加熱,縮短停留時間,降低後期烴分壓,從而提高選擇性,增加乙烯收率。由於三個反應管的直徑和排列不同,它們的技術特征也大不相同(見表)。
SRT爐是世界上大型乙烯裝置中應用最廣泛的爐型。該裂解爐在中國燕山石化公司、揚子石化公司和齊魯石化公司的30萬噸乙烯生產裝置上使用。
超選擇性裂解爐
簡稱超超臨界爐。它是美國柊司韋伯斯特公司在20世紀70年代開發的壹種爐型。該爐的基本結構與SRT爐基本相同,但反應管由幾組W形變徑管組成(圖3)。每組有四根管子,前兩根用HK-40制造,後兩根用HP-40制造。都是離心鑄造,內部加工光滑,管徑從小到大,壹般50 ~ 83 mm,長度60。根據生產能力的要求,每臺爐可配備16、24或32個管組。離開反應管後,熱解產物迅速進入專用急冷鍋爐(USX),每組反應管配備壹臺急冷鍋爐。
超超臨界爐的主要技術特點是:①采用多組小口徑管,雙面輻射加熱,爐管比表面積大,加熱均勻,熱強度高,從而實現0.3s以下的短停留時間。②采用變徑管降低過程中的烴分壓。短的停留時間和低的烴分壓使裂化反應具有良好的選擇性。
單臺超超臨界爐的乙烯年生產能力可達40kt。中國大慶石油化工總廠和世界上許多石油化工廠都用它來生產乙烯及其相關產品。
林德-塞拉斯裂解爐
簡稱LSCC爐。它是70年代初林德公司和塞拉斯公司開發的爐型。該爐的基本結構與SRT爐相似。特殊結構的反應管被吊在爐子的中心(圖4)。每組反應管由12根小口徑管(前8根形成4對平行管,後4根形成2對平行管)、4根中口徑管(4根形成2對平行管)和1根大口徑管組成,管徑6-15cm,總長45-60m。裂解產物離開反應管後立即進入急冷鍋爐急冷。
LSCC爐反應器的特點是原料進口采用小直徑管雙排雙面輻射加熱,能快速提高物料溫度,縮短停留時間。後續反應管采用單排雙面輻射加熱,逐根加大管徑,降低烴類分壓。物料在反應管中的停留時間為0.2 ~ 0.4s..短的停留時間和低的烴分壓使得裂化反應具有高選擇性和高乙烯產率。
LSCC裂解爐已在工業上應用,單爐年產乙烯可達70kt。
超短停留時間裂解爐
簡稱USRT爐,或稱毫秒裂解爐。它是70年代末由美國凱洛格公司和日本新吾石化公司共同開發成功的壹種新型管式裂解爐。該爐由十余根直徑約2.54cm、長約10m的單根直管並聯而成。反應管懸掛在輻射室的中心,由底部燃燒器的雙面輻射加熱。物料從下部進入上部,迅速離開,進入專用的USX急冷鍋爐。每兩個反應管共用壹個USX,幾個USX連接到壹個二級急冷鍋爐。熱解過程中的停留時間可以低於100ms,這顯著提高了反應的選擇性。與傳統的管式裂解爐相比,乙烯的相對收率可提高約65438±00%,而甲烷和燃料油的相對收率有所降低。
單臺USRT爐的乙烯年產量為50~60kt。這種爐首次應用於日本新吾石化公司下屬的千葉化工廠30萬噸/年乙烯生產裝置。中國蘭州石化公司也將使用該裂解爐生產乙烯。
除上述主要爐型外,日本三菱倒階梯爐(采用橢圓形裂解反應管)、法國石油研究所(IFP)階梯爐、美國福斯特-惠勒階梯爐、多區爐等。已經在工業上使用,但是這些爐現在已經很少被廠家使用了。