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SRT－Ⅲ型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型Ⅱ．结焦模型及运转特性分析
SRT-III型裂解炉是目前石脑油裂解的一种常见设备。掌握这种设备的运转特性对于解决裂解过程中可能出现的问题具有重要意义。本文基于SRT-III型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型，着重分析结焦模型及其运转特性。
一、SRT-III型裂解炉结构及裂解过程回顾
SRT-III型裂解炉是一种连续式垂直管式反应器。其结构如图1所示：
[图1SRT-III型裂解炉结构示意图]
石脑油裂解的基本反应为：
CnH2n+2→CnH2n+H2
裂解反应生成的烃类会在炉中产生一定的沉积物。随着沉积质量的增加，炉膛内的热传导和质量传输特性会发生变化，使炉膛温度分布变得不均匀。为了解决这个问题，SRT-III型裂解炉内设置了“外循环”和“内循环”两个过程，即冷却剂通过外循环系统进入炉膛并形成一定的流动模式，以维持炉内的温度稳定。内循环系统则将热沉积物或结焦物质排出炉外。
二、结焦模型
在SRT-III型裂解炉中，石脑油裂解反应产生的沉积物及其它杂质凝聚于炉膛内壁，形成结焦物质，对炉膛温度和石脑油生产效率等影响较大。因此，研究结焦物质的形成和运动规律，对于提高设备的使用效率和保持设备寿命具有重要作用。
a)结焦物质形成机理
石脑油裂解反应中生成的烃类会在炉内分解并析出固体产物，主要由石墨和碳酸盐组成。这些物质随着沉积质量的增加，形成粘附在炉内管壁上的结焦物质。结焦物质的形成过程包括物质的沉淀、物质聚集和沉积物形成。其中，沉积物的形成取决于裂解炉内的温度、压力和油品的质量。
b)结焦物质运动规律
由于结焦物质在炉膛内的积累和沉积，其在炉内的分布和运动规律对裂解过程的稳定性和设备的刚性都有重大影响。炉内结焦物质主要分布于炉膛底部和部分管壁上，沉积物的质量在管壁上逐渐增加。随着沉积物质量的增加，热传导和质量传输特性会发生变化，使炉膛温度分布变得不均匀。
c)结焦物质影响
结焦物质的形成和运动规律对裂解过程和设备的稳定性有着较为重要的影响，主要表现在：
（1）影响热传导和质量传输特性；
（2）易造成炉膛爆炸或管壁损坏；
（3）降低设备寿命，增加设备维修成本；
（4）加快甚至加重杂质和烃类的析出和沉积。
三、结焦模型及运转特性分析
结焦模型可以描述结焦物质的形成和运动规律；运转特性是评估裂解过程稳定性和设备效率的重要指标。两者紧密联系，因此需在模型中对运转特性进行分析。
a)结焦模型中考虑运转特性
在结焦模型中考虑运转特性主要从以下两个方面入手：
（1）温度控制
SRT-III型裂解炉需要维持一定的温度以保证石脑油的裂解效率。同时，裂解过程会产生大量的热量，这就要求SRT-III型裂解炉需要设置冷却剂和温度控制器，以控制炉内温度的变化。在结焦模型中，需要将温度的控制因素纳入考虑范围，以更好地预测结焦物质的生成和运动规律。
（2）物质传输
在SRT-III型裂解炉中，不仅需要考虑热传导，还需要考虑沉积物的质量传输。沉积物的质量传输与温度控制密切相关，因此需要在结焦模型中充分考虑这个因素的影响。具体来说，需要考虑冷却剂和炉膛内的沉积物之间的传质，以及沉积物和沉积物之间的传质，以更准确地预测结焦物质运动规律和设备的运转特性。
b)运转特性对结焦模型的影响
运转特性对结焦模型的影响主要表现在以下几个方面：
（1）炉内物质浓度分布
裂解过程中，石脑油会在炉内分解并析出固体产物。随着石脑油的分解不断进行，沉积物的质量逐渐增加，进而影响炉内物质浓度的分布。这会影响到结焦物质的形成和运动规律，从而影响到设备的性能。因此，在结焦模型中需要准确地考虑石脑油分解及其对物质浓度分布的影响。
（2）设备的故障率
由于炉内结焦物质的形成和积累，设备故障率也会相应地增加。因此，在结焦模型中需要考虑结焦物质对设备寿命的影响。
（3）设备的性能和效率
结焦物质的形成和运动规律会影响设备的性能和效率。因此，在结焦模型中需要评估结焦物质对设备性能和效率的影响程度，进而确定优化设备结构和降低设备故障率的措施。
四、结论
本文主要针对SRT-III型裂解炉中石脑油裂解的工艺数学模型中的结焦模型及其运转特性进行了分析。石脑油裂解反应产生的沉积物及其它杂质凝聚于炉内壁，形成结焦物质，对炉膛温度和石脑油生产效率等影响较大。在分析结焦模型和运转特性时，需要考虑以下因素：温度控制和物质传输、炉内物质浓度分布、设备的故障率以及设备的性能和效率。研究以上问题对于提高设备的使用效率和实现工业生产的自动化具有重要意义。