通过加热炉技改造和优化操作

1、百度文库-好好学习,天天向上通过加热炉技术改造和优化操作，提高延迟焦扮装置液体收率生产处（王学兵）机动处（周圉）炼油三部工艺组：杜国、陈虎、李金波设备组：王岩松万胜卓1、 引言延迟焦化工艺技术成熟，操作灵活，一次投资低，是国内外一种应用普遍的重油轻质化加工技术和手腕。随着原油重质化、劣质化程度的加深，焦化原料即减压渣油中的重组分、残炭和杂质含量相应增加，给延迟焦化的加工进程和产品散布带来了必然的影响。2、 沧州分公司120万吨焦化项目由北京石化设计院和洛阳石化设计院一路设计，由北京院设计吸收稳定部份，洛阳院设计主体装置：两座容量60*120的焦炭塔，一座双面辐射加热炉的参数指标，由黑龙江第一锅

2、炉厂设计安装。于2010年12月份一次开车成功，标志着沧州分公司为下一目标：万万吨炼油项目迈进。目前我公司延迟焦扮装置仍存在液体产物收率较低，焦碳产率较高等问题。因此通过对焦化的核心设备一加热炉的改造，降低焦碳产率和气体收率，提高延迟焦化液体收率一直是咱们研究的主要目标。提高液体收率的主要采取以下几项办法一、优化操作条件提高液体产品收率，关键在于减少焦碳和气体的产率。影响焦碳产率的重要因素有循环比、焦碳塔压力、焦碳塔顶温度和原料的性质。原料的进料前处置是很重要的，尤其是脱硫脱水。在相同原料的情况下，前三种因素和焦碳产率的关系如下延迟焦化液体收率的主导因素为原料性质，在原料性质必然的情况下：（1

3、）循环比增加，焦碳产率增加，在实际操作中，还应考虑装置处理量和分福塔蒸发段温度的变化情况。一般在处理量较低时（单炉生产），循环比控制在一之间。在处置量较大时（两炉生产），循环比控制在一之间。（2）焦碳塔顶温增加，加速了渣油中胶质体和沥青质的裂解反映，由于顶温的增加，油气以轻质体和富气混合，快速流入下一反映系统。沥青质减少，胶块状的形式焦碳产率降低。但提高炉出口温度和顶温受油气线结焦和除焦困难的限制。一般控制在42（宽一425石之间。（3）降低焦碳塔顶压，可减少焦碳产率，目前压力控制法不推荐利用。压力稳定对于生产波动影响较小。降低压力后，焦碳塔气速增加，油气携带焦粉较严重。国外为提高液体收率，一

4、般为低压焦化，操作压力一Mpa（表压）之间。考虑到设得和下游装置的情况，目前焦化系统操作压力为Mpa（表压）。二、加热炉改造加热炉改造的主要思路为：由一点注水改成两点注水、应用焦化炉注水指导系统软件合理降低注水量、炉底布辐射炉管。焦化加热炉现操作数据加热炉操作数据-#百度文库好好学习，天天向上工艺参数操作教海工艺参数操作教据辐射量t/h（总）注70水量t/h（单侧）注水出口温度辐射入口压力Mpa（绝压）辐射出口:c辐射195压力MPa（绝压）注水入口压力MPa（绝入口温度339压）辐射总出口温度：C炉膛溟度484辐射油分490t炉膛氧含量%对流入口压力支出口温度746MPa（绝压）'C

5、分憎塔底353温对流量52i/h（总）2.1.1焦化加热炉瓦斯性质表（V%）加热炉瓦斯组成数据组份甲烷烷乙烯丙烷丙烯丁烷丁烯H2C()C0202N2组成优化加热炉流程焦化加热炉（单面辐射）于2002年对流程进行改造，改造前流程为上进下出,即油品渣油由加热炉辐射室顶部进入加热到规定温度后，由辐射室底部流出进入焦碳塔底部。改造后其流程为下进中出，即渣油由辐射室底部第1根炉管进入辐射室，由第8根炉管抽出经转油线送至辐射室顶部第42根炉管再次进入辐射室，由辐射室中部第9根炉管出辐射室进入焦碳塔。（按照不同装置仅供参考）此种流程的优势在于管别传热与管内油品吸热要求相匹配，从而为减缓辐射炉管结焦速度，延长

6、运转周期，提高处置能力创造了条件。焦化加热炉现存问题2.3.1 注汽点位置不适合焦化加热炉原设计在第1根炉管和第9根炉管。肯定加热炉的进料性质应以辐射为准，不该以原料为准。辐射的特性因数不同，则它的临界分解温度范围也不同，特性因数与分解温度范围的可以参考自己装置的设计资料和生产资料。焦化辐射油的性质如下表表3焦化辐射油性质情程<3006C360°C270270sCX)0330330七一360'C390t收率%特性因教0序表:福程390一42()eC4204504505C480：C48<)aC5!0°C>510特性因教增加，即介质密度减少，临界分解温

7、度降低，介质热稳定性下降。在实际操作，收率%特性因教960应使辐射油通过临界分解温度范围处炉管处于强湍流状态，而且不在炉管垦大局部热强度部位。按照上表数据，焦化辐射油的临界分解区域为423T70'C,而第一根炉管入口温度只有百度文库-好好学习,天天向上340to在第一根注汽，因裂化兼化率较低，注汽已无实际意义，且在此位置注汽，会提高炉管压降。按照现场实际经验焦化车间在2002年已成功的实现了中部注汽，即只保留第42根炉管注汽。从实际现场经验，炉管内最易结焦部位为1225（从下到上）根之间，流程上为26-39根之间，结焦是严重的炉管为第37、38根。二次注汽点应在此区域内，考虑到其他参数

8、，注汽点应在第33根。且在注水总是不变的情况下，第33根注水是应大于第9根。目前注汽形式和改造后的区别如下表4:表4不同注汽位置加热炉性能参数的转变情况注水位置项目第1根注汽第9根注汽第42根和第33根注水（比例为：）油品在炉管内430七以上停田时间秒炉出口管内裂化转化率m%炉管平均热强度kw/m2出现喷名流位置20生鱼反应焦化炉给热量kj/kg燃料用量Nm3/h130514021475辐射油入口压力Mpa(绝压)从上表数据可看出:(1)增加第33根炉管注汽后，油品在炉管内430以上停留时间加大，生焦反应焦化炉给热量提高kj/kgo生焦反应焦化炉给热量指单位质量焦化辐射进料从430升温至炉出口

9、温度所需耍的热量，它的大小直接反应液体收率的多少，一般给热量每增加47kj/kg,液体收率提高个百分点。实现两点注汽后，液体收率能提高个百分点。(2)由第一根注汽，改为第9根注汽后，油品430以上停留时间加大、裂化转化率提高、生焦反应给热量提高kj/kg,且炉管平均热强度V38kBm2,说明2002年实施中部注汽，停止第一根炉管注汽是正确的。百度文库好好学习，天天向上2.3.2 注汽大，应合理降低注汽量过大，介质在炉管内停留时间短，焦化反映生焦给热量降低，液体收率降低。利用注水软件，测定其最低为h(单侧)。注水量的大小取决于以下几个参数是不是在其正常范围内：(1)油品在炉管内430以上停留时间

10、A40秒。(2)炉出口管内裂化转化率2()%。(国内最高为15%)(3)保证在最易结焦部位(理论和现场经验)炉管内为喷雾流。(4)平均热强度在22kw/m238kw/m2之间,一般设计取32kw/m238kw/m2o在其他操作条件不变的情况下，注水量的大小所造成的以上参数的转变情况如下表5:表5不同注汽下加热炉性能参数的转变情况注汽重(9根和33根)项目hhhhh油品在炉管内430七以上停田时间秒39炉出口管内裂化转化率m%炉管平均热强度kw/m2出现喷雾流位置生焦反应焦化炉给热重kj/kg燃料用量Nm3/h14751487153915671570辐射油入口压力Mpa(绝压)焦化炉出口管内裂解

11、转化率指炉管内介质油热裂解反映所产生的裂解气及小于5i(rc的情分星与辐射星之比。在裂解转化率达20%左右，开始有明显的缩合产物出现，即炉管内重油的最大可裂解度为20%。但按如实际设备情况和焦化长周期运转的要求，转化率不宜超过10%,国内最大值约14%。从上表数据表明：(1)注汽是在h时，裂解转化率巳经达到8%,且430以上停留时间已超过40秒，所以注汽量不宜再降低，其他各项参数均在指标范围内。（2）随着注汽总量的减少，生焦反映给热是逐渐增大，也就是说焦化的液体收率逐渐增大。注汽量从h降至h,其液体收率可增加个百分点。（3）在注汽曷相同的情况下，一次注汽量和二次注汽量比值加大，生焦反映给热皇也

12、珀有增加，具体操作比例应按如实际经验而定，但其比值应小于1。少注汽还有利于减少焦粉，降低分憎塔负荷，有利于节能，提高液收。合理的注汽有利于减缓结焦。另外需注意的问题是注水时，保证为注汽。若注水则会增加辐射所需热负荷而提高炉管热强度。一样注水在注水出口温度为195时，注水和注汽的区别为见下表6:表6注水状态的不同所致使的加热炉性能参数的转变情况注水状态（9根注水）项目汽态（汽化率为100%）汽、液网相（汽化率为80%）液态（汽化率为0%）油品在炉管内430以上停留时间秒炉出口管内裂化转化率m%百度文库好好学习，天天向上炉管平均热强度kb/m2出现喷雾流位置2。生焦反应焦化炉给热量ki/kg燃料用

13、量Nm3/h140214161478辐射油入口压力Mpa（绝压）以上数据表明随着汽化率的降低，油品在炉管内430以上停留时间减少，生焦反映给热量降低，平均热强度增加，燃料耗量大幅增加，所以现场操作中注水量的大小还要考虑在注水温度和压力下，保证注水状态为汽态（汽化率为100%）O233单炉和炼厂处置量不匹配，能源浪费。焦化加热炉于2002年进行流程改造，由下进上出流程，改成下进中出流程,使管别传热与管内油品吸热要求相匹配，从而为减缓辐射炉管结焦速度，延长运转周期，提高处置能力创造了条件，使其最大处置量为50万吨/年。改造后于2002年6月在炉管内无结焦的条件下进行，其各项参数为：炉膛温度最高为7

14、95,最低为750。炉出口温度为492,管壁温度最高为670,其各项指标已达最大值。2010年延迟焦化进行扩容改造，新增一炉两塔，加热炉也改成全双面辐射,四面注汽，注水时期完全结束。本次讲解注汽原理和现用的加热炉原理相同。操作步伐也相同。使设计能力由50万吨/年提至12（）万吨/年。沧州分公司目前延迟焦化的年处置量一般为100万吨左右，为完成处置量，今年运行一年来，进行数次并炉和分炉操作，使焦化能耗增加。因此将单炉处置能力提高至4348万吨/年具有很现实的意义。这样在实际操作中，一炉生产，一炉缶用，可在节能降耗的前提下，实现装置长周期的运行。改造办法为炉底布管的顺序和进料方向、和注汽。炉底布管

15、后和以前比较见下表7:表7炉底布辐射管后加热炉性能参数的变化情况辐射管根钦项目84根炉管（第一根炉管注汽）88根炉管（第一根炉管注汽）油品在炉管内430：C以上停出E寸间秒炉出口管内裂化转化率m%炉管平均热强度kw/m2出现喷名流位置生生反应集化炉给热量kj/kg285燃料用量Nm3/h13051295辐射油入口压力Mpa（绝压）从以上数据表明炉底布管的优势在于:(1)炉底布管后，炉管平均热强度降低，燃料量减少，降低能耗。(2)使单炉处理能力加大、降低炉膛温度、降低排烟温度，提高加热炉热效率。三、国外大公司提高延迟焦扮装置液收的方式一、在焦化进料中加入必然数量的游离基终止剂，中止热裂解产生的不

16、稳定分子的进一步缩合，通过控制加剂量和反映停留时间，焦碳产率显著减少，液体收率提高。二、在焦化进料中，加入富芳油和富氢气体降低焦碳产率，提高液体收率。3、按照焦碳位置的不断提高而变换焦碳塔的进料速度，使塔内油气停留时间均匀，提高产品散布的稳定性，提高液体收率。4、在焦化炉和焦碳塔之间加一个闪蒸塔，避免较轻组分的过度裂解，减少气体产率，提高液体收率。5、在焦化进料中，加入抑制生焦的金属催化剂，减少生焦，提高液体收率。六、成立延迟焦化反映动力学模型，在DCS上编制优化控制程序，利用计算机进行优化控制操作，提高液体收率。7、分镭塔改换高效传质塔盘，减少镭份重叠。四、结论1、通过对加热炉的改造，采用多点注汽，控制氧含量。利用注汽软件提高注汽等方式和手腕，提高生焦反映焦化炉给热量，合理优化循环比、焦碳塔顶压力、焦碳塔顶温度、加热炉出口温度等操作参数，可使延迟焦化取得较高的液体收率。2、在优化操作的前提下，提高延迟焦化的液体收率，还必须不断吸收和消化国外的先进技术，提高延迟焦化的经济效益。3、以上加热炉的改造措施还需在改造项