L’efficacité et la sécurité sont primordiales dans le fonctionnement des fours de craquage d’éthylène. Ces processus critiques produisent de l’éthylène par craquage thermique de matières premières d’hydrocarbures, telles que l’éthane et le propane. Cependant, la gestion des profils de flux de chaleur dans ces fours est cruciale pour éviter des problèmes tels que la cokéfaction, la surchauffe des tubes et les dommages aux équipements. Dans cet article de blog, nous allons explorer l’importance des corrélations de flux de chaleur et comment elles peuvent être appliquées à diverses configurations de fours à éthylène.
Configurations des fours à éthylène Les
fours à éthylène sont disponibles en trois configurations principales :
- Chauffé au sol uniquement
- Feu mural Feu au
- sol Plus mural
Ces configurations varient en termes de placement des brûleurs et de mécanismes de dégagement de chaleur. Pour optimiser leurs performances, les ingénieurs doivent comprendre comment le flux de chaleur est corrélé aux conditions de fonctionnement et aux paramètres de conception.
Le
profil de flux thermique, qui représente la distribution de la chaleur rayonnante incidente à un tube à différentes altitudes, joue un rôle crucial dans le fonctionnement des unités de craquage de l’éthylène. Il s’agit d’un facteur essentiel pour gérer le processus de craquage thermique de manière efficace et sûre.
Le processus de fissuration thermique est fortement endothermique, nécessitant une chaleur intense. Cette chaleur est fournie par des brûleurs spécialisés fonctionnant à des températures extrêmement élevées. Cependant, si la chaleur n’est pas appliquée de manière uniforme, des réactions secondaires peuvent entraîner le dépôt de polymères carbonés sur les parois du tube, connus sous le nom de coke. Cela peut entraîner une surchauffe locale et, si rien n’est fait, une rupture du tube.
Pour atteindre l’équilibre optimal entre l’efficacité de conversion, la durée de fonctionnement et la durée de vie de l’équipement, il est essentiel d’établir un profil de flux de chaleur approprié. Ce profil est fonction de divers paramètres, notamment l’altitude à laquelle se produit le flux de chaleur maximal (zmax) et le flux de chaleur au sol (y0).
Pour
prédire et contrôler le flux de chaleur, des équations et des corrélations ont été développées pour toutes les principales configurations de fours de craquage d’éthylène. Approfondissons certains aspects clés :
- Fournaises au sol : Le flux de chaleur des brûleurs au sol, tel qu’il varie avec l’altitude, est décrit par une équation différentielle. L’analogie de la théorie des jets permet d’établir cette équation, ce qui simplifie la corrélation entre le flux de chaleur et l’élévation.
- Fours muraux : Les fours muraux sont principalement utilisés avec des brûleurs prémélangés, ce qui rend les calculs de flux de chaleur relativement simples. Ces calculs sont basés sur le modèle de source ponctuelle et le rapport d’aspect inverse du four.
- Fournaises murales au sol et au sol : Dans ce cas, le sol sert d’élévation de référence pour le dégagement de chaleur. L’équation de corrélation est ajustée en conséquence.
Il
est crucial de savoir prédire le flux de chaleur en fonction des facteurs de fonctionnement, du brûleur et du four. Cette capacité prédictive permet aux ingénieurs d’influencer les profils de flux de chaleur dès le début du processus de conception et de prendre des décisions éclairées sur les configurations des brûleurs et les conditions de fonctionnement.
Nous avons corrélé des paramètres clés tels que le flux de chaleur au sol (y0) et l’élévation du flux het maximal (zmax) avec les facteurs de fonctionnement, de four et de brûleur, ce qui a donné lieu à des modèles semi-empiriques qui prédisent leur influence. Cela signifie que si vous connaissez l’élévation du flux de chaleur maximal (zmax) et du flux de chaleur initial (flux de chaleur au sol, y0), vous pouvez déterminer la courbe entière. Ces modèles ont été intégrés à notre programme exclusif qui calcule non seulement le flux de chaleur, mais aussi les émissions telles que les NOx et le CO, entre autres performances et de conception critiques.
Conclusion
En résumé, la compréhension et la prédiction des corrélations de flux de chaleur dans les fours de craquage d’éthylène sont essentielles pour optimiser leurs performances. Des équations et des corrélations ont été développées pour différentes configurations de fours, et ces modèles prédictifs offrent un outil précieux pour la conception, le fonctionnement et la sécurité des fours. En travaillant avec des ingénieurs de conception de brûleurs et en utilisant ces modèles, les producteurs d’éthylène peuvent garantir des opérations efficaces et fiables tout en maintenant les normes de sécurité les plus élevées.
