三点注汽量对延迟焦化加热炉结焦影响分析

对国内某炼油厂延迟焦化加热炉三点注汽量建立了模拟优化方法,取得了与现场数据较为吻合的炉管温度分布数据和三点注汽量优化结果,可以解释该炼油厂三点注汽系统优化问题。基于该模型方法,分析了三点注汽量对于炉管温升和炉管结焦的影响。在热负荷不变的情况下,三点注汽量会对炉管温升和结焦系数产生影响,提高注汽量将会降低出口温度,降低结焦系数,因此应在合适的范围内调节。第1,2点注汽主要影响出口温度和结焦系数,第3点注汽对出口温度影响不大,主要影响结焦系数。相较于注汽点1和注汽点3、注汽点2对炉管温升、结焦系数的调节更加敏感,在实际操作中应保证其数值的稳定。     

延迟焦化加热炉长周期运行的设计考虑

总结了影响延迟焦化装置加热炉长周期运行的主要因素和对策。（１）盐和固体杂质含量及特性因数等原料性质;（２）加热炉进料和燃烧系统的工艺联锁控制及缓和结焦的工艺措施（如注缓和结焦馏分,在线清焦）;（３）加热炉工艺和结构设计特点及应注意的问题,如多点注汽（或注水）,炉管管径和管间距,火嘴和炉管布置及对流段与辐射段的热分配。     

焦化装置长周期运行的影响因素及措施

结合中国石化上海石油化工股份有限公司延迟焦化装置的实际运行情况,从减少加热炉、焦炭塔大油气管线和分馏塔结焦方面,分析了制约延迟焦化装置长周期运行的主要因素,如原料性质、加热炉炉管平均表面热强度、加热炉出口温度、焦炭塔冷焦吹气量、焦炭塔操作负荷、急冷油和消泡剂注入方式、分馏塔操作等.在此基础上介绍了该装置为了延长运转周期所采取的一些措施,并提出了改进建议.如合理搭配原料;加热炉炉管多点注汽;焦炭塔老塔切换进料后,继续打急冷油20 min,并严格控制吹汽量;将急冷油注入点由焦炭塔顶顶端移到水平大油气管线以下,急冷油由垂直单点注入改为45°三点注入;由塔底循环泵出口引跨线至加热炉出口,以便将分馏塔底沉积焦炭排往焦炭塔;等等.     

焦化加热炉注汽线断裂原因分析及修复

延迟焦化装置加热炉在检修后的开车过程中发现炉管辐射段注汽处大量蒸汽泄漏,综合分析结果表明,炉管位移受限、炉管弯曲产生外力、焊缝及热影响区的材料、热脆等是引起炉管注汽点断裂的因素.针对硬度不符合要求问题,严格制定焊接施工方案,对断口焊缝重新热处理,将注汽线穿出炉壁板的孔由圆形改为椭圆形,针对结焦问题实施精细操作等,消除了安全隐患,保证了焦化炉的可靠性.     

延迟焦化加热炉过剩空气量对其运行周期的影响

延迟焦化装置加热炉过剩空气量不仅影响其热效率,还影响加热炉的运行周期。介绍了加热炉炉管结焦机理,分析了影响加热炉炉管结焦的影响因素,利用专业的焦化加热炉工程设计软件,考察过剩空气量对焦化加热炉对流段和辐射段热负荷、炉管表面热强度、炉管管壁温度及火焰燃烧温度的影响,同时分析了对焦化加热炉炉管运行周期的影响。通过考察,某石化公司延迟焦化加热炉过剩空气量从5%(y)提高到13%(y),炉膛温度由715.8℃降至709.4℃,炉管管壁温度由510.3℃降至505.8℃。结果表明:过剩空气量稍高可适当降低辐射炉炉管的表面热强度,从而降低辐射炉炉管的表面温度及辐射炉炉管内的结焦倾向,延长运行周期。     

低循环比条件下的延迟焦化技术分析

对中国石化洛阳分公司延迟焦化装置采取低循环比操作技术后的效果与存在的问题进行分析,并提出解决措施。采取低循环比操作后,焦化装置的液体产品收率和渣油加工能力均提高,同时装置的综合能耗降低,但存在加热炉结焦倾向增大、分馏塔塔底结焦、设备超负荷运行等问题。通过渣油进装置在线密度仪实时检测原料性质变化,根据原料性质变化及时调整循环比和加热炉炉管注汽量等,可改变渣油在炉管内的流动状态,避免加热炉炉管结焦;通过优化分馏塔塔底换热流程,增大循环油的流动性,可以减缓分馏塔塔底结焦;通过在小吹汽、大吹汽等阶段对分馏塔提前操作,可减弱低循环比操作对分馏塔的影响;通过增加循环油并入蜡油出装置流程,可解决低循环比操作下分馏塔塔底循环油去向问题,增大分馏塔平稳操作的灵活性。     

双面辐射焦化炉注汽量及炉出口温度的优化设计

通过对不同加热炉生焦反应给热、生焦反应给热比的计算 ,提出通过调整加热炉注汽量和炉出口温度 ,既可以确保加热炉不严重结焦 ,又可以提高焦化装置液收 ,降低焦炭产率 ,对生产有很大指导意义。     

提高炉管注汽量在延迟焦化装置上的工业实践

近年来"多点注汽"技术逐渐得到广泛应用,中国石油化工股份有限公司洛阳分公司主要研究了提高炉管注汽量对延迟焦化工业生产装置的影响。工业试验结果表明:当注汽量由0.81%分别提高到1.48%,1.98%,3.09%和3.96%时,汽油和柴油的产率略有降低,焦化蜡油的产率增加,焦炭产率明显降低,按照生焦系数换算的焦炭产率分别降低了0.82,1.24,2.13和3.05百分点。产品中汽油馏分和柴油馏分的性质变化不大,而焦化蜡油的性质变差。注汽量的提高会增加装置的加工能耗,当炉管注汽量提高到约3.93%时,加工能耗增加约155.04 MJ/t。     

延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆适应性中试研究

为避免焦化装置直接掺炼催化裂化油浆(催化油浆)对加热炉管寿命的影响,拟采取对催化油浆单独加热,再与原焦化装置热料混合后进焦炭塔成焦的技术路线。在延迟焦化中试装置上,以延迟焦化工业装置和增设油浆加热炉的工艺条件为基础,开展了以减压渣油(减渣)为主的焦化原料中掺炼部分催化油浆的焦化中试研究,考察了油浆掺炼对焦化产物质量和收率的影响,并考察了当以全部催化油浆为原料时,油浆加热炉出口温度和注汽量对油浆炉管结焦的影响。结果表明:当掺炼6.0%(质量分数)的催化油浆时,除焦化蜡油的芳烃含量增加较为明显外,对焦化产物的质量和收率影响较小;以催化油浆为原料与以减渣为主的焦化原料相比,焦化汽油和焦化柴油收率分别降低了10.46,19.07百分点,焦化气体、焦化蜡油和焦炭收率分别增加了3.04,6.94,19.50百分点;增大注汽量和降低加热炉出口温度可显著减缓炉管结焦趋势。     

常压炉辐射室炉管脱挂倒塌原因分析

常减压装置常压加热炉因停电停汽,辐射室炉管超温脱挂和倒塌,分析其原因一是停 电同时停蒸汽,炉管不能注汽超温线膨胀量超过预留允许膨胀量,二是设计缺陷。     

炉管注入介质对延迟焦化过程的影响

研究了加热炉炉管注入不同介质对延迟焦化过程产品分布和产品性质的影响。中型试验结果表明:在进料量、炉出口温度、焦炭塔塔顶操作压力、循环比和生焦周期等操作条件基本一致的情况下,当注入介质由1%（w）水蒸气替换为相同物质的量的甲烷、乙烷和丙烷时,产品分布基本相当;当甲烷注入量（w）由1.04%提高至1.96%和4.02%时,焦化蜡油的产率分别提高了1.16百分点和3.44百分点,使得液体收率分别增加了0.75百分点和2.19百分点;随着甲烷注入量的提高,产品汽油馏分和柴油馏分的性质基本一致,但焦化蜡油的性质略差,主要表现在密度、残炭和沥青质含量均有所升高,95%馏出温度提高了21.9 ℃;同时当炉管内水蒸气和甲烷的注入量（w）相同时,采用甲烷比水蒸气更有利于减缓炉管结焦。     

焦化炉管内工艺计算数学模型的开发及应用

针对减压渣油在延迟焦化炉管内复杂的流动、反应过程,运用物料、能量及动量平衡,开发了焦化炉管内工艺计算数学模型,可计算渣油沿炉管轴向的组成、温度、压力、汽化分率及转化率分布。结果表明：模型计算值与某炼油厂焦化炉实际操作数据的偏差较小,温度、压力、汽化分率等参数沿炉管的变化规律也与经验认识吻合;模型用于不同注汽工况及加热炉进料波动工况分析,可为延迟焦化加热炉的优化设计及操作提供理论指导。     

渣油热效应对焦炭产率的影响

渣油的整体反应热效应不仅可以反映焦化原料的结构组成,而且能直接影响渣油焦化的产物分布,对于焦化生产过程优化起到十分重要的作用。基于渣油热反应评价仪,通过静态微反试验,定量测量渣油在不同温度条件下的反应热效应,考察渣油热效应对焦炭产率的影响,并根据焦化工业装置的试验数据对理论进行验证。结果表明：渣油热反应过程的吸热效应与焦炭产率呈负相关关系;渣油在460 ℃下裂解吸热强于在500 ℃下,渣油轻质化过程中炉管的供热方式宜采用长程低强度的加热方式;延长炉管内介质在低温区的停留时间,提高渣油供热量,可以适度提高渣油进入反应区前的转化程度,增加油品在焦炭塔内的裂解深度,降低焦炭产率,提高液体收率。     

低负荷下延迟焦化能耗分析及优化措施

目前中国石油化工股份有限公司洛阳分公司延迟焦化装置加工负荷仅为设计负荷的58%。对焦化装置低负荷生产背景进行了介绍,描述了低负荷条件下工艺流程的变动情况以及优化前生产情况。分析了延迟焦化2014,2015,2016年1—6月的能耗数据,通过对比分析,从燃料气、3.5 MPa蒸汽、循环水、电等方面,指出了低负荷下装置能耗偏高的原因。提出了以下措施:加热炉备用炉室闷炉操作,可节省燃料气1.5 kg/t;利用柴油与燃料气换热,可节省燃料气0.4 kg/t;备用炉室用干气代替3.5 MPa蒸汽,可减少3.5 MPa蒸汽用量5.8 t/h;气压机入口引入柴油加氢装置轻烃;优化气压机控制系统,每小时节省3.5 MPa蒸汽2~5 t;循环水串级;提高机泵效率。经过低负荷下有针对性地优化改造,装置能耗降至901.62 MJ/t,低于装置低负荷优化前的980.21 MJ/t,年增加效益约为435万元,取得了显著的经济效益和社会效益。     

延迟焦化装置换热分馏流程方案分析

以国内两套典型的分别为可调循环比和传统工艺流程的延迟焦化装置作为研究背景,借助三环节能量系统综合优化方法,根据延迟焦化两种工艺流程各自的特点,分别对加热炉对流段和辐射段热负荷分配、分馏塔操作、换热流程、装置自产蒸汽量等进行分析比较,探讨不同工艺流程对装置整体用能的影响.分析结果表明,工艺流程的不同及原料渣油换热流程的差别对于装置稳定操作、加热炉用能、分馏塔取热、换热流程安排、自产蒸汽的温度和压力等有着不同程度的影响.相关焦化流程的对比分析对焦化装置的流程选择及设计优化有着十分重要的理论与现实意义.     

焦化装置单面辐射炉注水改注汽的应用

介绍了扬子石油化工股份有限公司延迟焦化装置两套加热炉辐射入口由采用单点注水改造为两点注汽的情况,改造后装置运行平稳,辐射入口压力、加热炉炉膛温度等指标得到大幅改善,提升了流体在炉管内流速,减缓了结焦,取得了显著的效益.     

降低焦炭塔操作压力对焦化过程的影响

考察了降低焦炭塔操作压力对延迟焦化过程的影响。中试结果表明：在炉出口温度、注汽量、循环比等操作条件基本一致的情况下,当焦炭塔的操作压力由0.195MPa降低到0.115MPa时,气体和焦炭的产率降低,液体产品收率提高且表现在焦化蜡油收率的提高上,二者分别提高了2.03百分点和4.64百分点;随着操作压力的降低,焦化汽油和焦化柴油的性质基本一致,但焦化蜡油性质变差,主要表现在密度、残炭、沥青质、氮含量及金属等均有所升高,95%馏出温度提高14℃;石油焦的挥发分呈降低趋势。     

提高加热炉热效率及防止露点腐蚀的措施

过剩空气系数、排烟温度、燃料用量是影响加热炉热效率的三个主要因素。沧州分公司常减压装置的两台加热炉通过选用长火焰燃烧器并将加热炉风机改为变频控制后 ,常压炉和减压炉的过剩空气系数可控制在 1.2和 1.18的最佳状态 ,使热效率分别达到 89%和 87%。与此同时 ,通过采用低频声波除灰装置 ,有效避免了炉管积灰 ;通过减少雾化蒸汽用量等措施 ,减少了露点腐蚀的危害