柏德鸿， 宗 原， 赵 玲

（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海 200237）

热裂解过程是目前乙烯生产的主流工艺，管式裂解炉是其核心装置。由于管式裂解炉裂解过程的操作温度高达900～1 200 K[1]，导致其能耗巨大（占整个工艺过程总能量的65%[2]）。因此，提高乙烯裂解炉能效，实现乙烯装置的节能、高效、环保运行，对降低生产成本，提高社会经济效益具有重要意义。

结焦是影响裂解过程能效的关键问题之一。重组分物质沉积在炉管内壁增大热阻，使得炉管外壁热负荷不得不逐步增大以维持管内油气的裂解深度，造成能耗上升。并且，累积在管壁上的结焦层缩小了炉管有效内径，造成额外的压力损失并影响裂解原料处理量。基于流场调控优化原理[3-4]，工业上已开发出一系列异形管和内构件强化炉管以缓解裂解过程结焦问题，实现延长操作周期和提高能效的目的。扭曲片是强化裂解过程常用的内构件，在延长操作周期和强化传热方面效果明显[5-11]。前人已开展了大量的实验[12-13]和数值模拟工作[14-17]研究扭曲片引起的流动、传热和反应特性变化。王国清等[18]在工业裂解炉上安装扭曲片验证其抑制结焦性能，实验结果表明扭曲片使压力损失增大20%～30%，炉管内壁温度下降20 K 以上。侯晶晶等[19]模拟了在炉管上安装不同数量的扭曲片后管内流动和传热情况变化，计算结果表明扭曲片诱发的旋流能够减弱边界层传热强化，安装4 组扭曲片后，乙烯收率比空管提高8.9%。……