裂解分馏塔底积焦的红外热图研究

    1　引言

    扬子石化公司从日本引进了年加工100万吨的渣油蒸汽裂解装置,以减压渣油为原料,经反应和分馏系统处理,生产裂解轻油和裂解重油。它所采用的是一套新工 艺,分馏塔是该装置的重要设备。该装置自投用以来,分馏塔底积焦一直影响着该装置的稳定运行。沉积于塔底的固体焦炭易堵塞裂解炉进料泵入口管线,致使裂解 炉进料泵抽空装置不能运行。积焦严重时,装置运行12天,塔内焦量多达90m3,装置被迫停车清焦,这种非计划停车带来了巨大的经济损失。如何有效检测运 行状况中塔底积焦状况,从而寻求最佳工艺参数,征服焦害是影响该装置达标的关键。然而,分馏塔积焦是一个极其复杂的问题,它与诸多工艺参数密切相关,况且 塔底内部物料所处热力学、流体力学状况复杂,塔底表面有高温热辐射,检测难度很大。经中国专利局技术查新,在本测试之前,还没有运行状态中塔底积焦量的计 算模式和测试方法。

    红外热象仪是一种利用物体电磁辐射性质测量其表面二维温度场的非接触式测温仪,它能直接观察到人眼无法看到的物体外形轮廓或表面热分布,并能以模拟图 象的方式显示出来。本文介绍利用AGEMA-870型红外热象仪测试塔底积焦状况下的外壁二维温度场,获得了其在不同积焦程度下的热象特征以及积焦程度与 操作条件的关系等,为该装置制订最佳运行方案提供了科学依据,产生了显著的经济、社会效益。

    2　红外测温原理

    红外热象仪的测温原理以斯特藩-波尔兹曼定律为依据,即:

　　W=εσT⁴

式中:σ———斯特藩-波尔兹曼常数,取值5.672×10-8W/(m2K4)

     ε———待测物体表面元的平均发射率;

     T———待测物体表面面元的温度(K)。

当红外热象仪对塔底外壁测试时,热象仪的瞬时视场将外壁表面分解成一个一个象元,热象仪内部的扫描机构将代表各象元温度的辐射能量按一定规律通过光 学系统会聚到探测器上,探测器输出电信号的幅度与输入辐射能量的大小成正比,经信号处理,在显示器上显示出对应于外壁表面温度分布的热象图。测试原理框图 见图1。当塔底内部积焦时,从塔底内部至塔底外壁热阻改变,导致外壁温度场发生变化,因而通过检测外壁温度场的变化特征即可分析塔底内积焦面积、位置、程 度和发展趋势。

    3　测试过程

    装置开车前,在塔底外壁焊接数只镍铬-镍铝表面热电偶,以便在测试过程中实地标算处于装置运行状态下的外壁复合钢板表面发射率。