2.2 优化设计

    乙烯裂解炉是乙烯装置的核心设备之一[4-5]，是技术含量极高的管式工艺炉。目前世界上仅有少数公司掌握乙烯技术，国内对发展乙烯技术历来十分重视。作为乙烯装置的龙头工艺设备，乙烯裂解炉管内发生着剧烈的传热和裂解反应，炉膛内的热量分布直接影响炉管内裂解反应的进程。因此采用CFD技术进行辐射炉膛的优化设计以保证裂解炉效率具有重要的意义。SEI在CFX软件平台上，开发出乙烯裂解炉辐射炉膛的计算模型，对炉膛内烟气流动、燃烧和辐射传热的复杂过程进行仿真计算。

    CFD模拟计算比较了某厂10万吨/年乙烯裂解炉两种燃料布置方案的炉膛燃烧与传热情况。两种燃料的布置方案情况见表1。

     
图4 两种方案的炉膛温度分布

 
图5 两种方案的辐射强度分布（沿底部燃烧器中心线高度）

    图5表明在炉膛的7米高度处，B方案由于增加了一排贴壁燃烧器，及时补充热量，辐射强度没有继续下降；而A方案中，7米高度附近的辐射强度偏低。综合对比两种设计方案，B方案的温度分布和辐射强度分布均优于A方案，新增加的一排贴壁燃烧器有助于在炉膛7米高度处及时补充热量，避免辐射强度偏低。最终采用第二种设计方案。CFD模拟计算为优化乙烯裂解炉设计提高工程设计的准确性提供了有力的技术指导。

    此外，SEI采用CFD技术对连续重整径向反应器结构、制氢转化炉烟道开孔结构、悬浮床加氢反应器入口结构、苯乙烯装置烷基化反应器乙烯分布器结构、聚乙烯反应器入口导流环等多个关键设备进行优化设计，取得良好的应用效果。