延迟焦化加热炉存在问题分析与整改

惠州炼油420×104t/a延迟焦化装置加热炉采用美国FW公司双面辐射斜面阶梯炉,每台加热炉由6个辐射室、1个对流室组成。每个辐射管程设置单独的一个炉膛。共用的对流室安装在辐射室上,用于原料预热和蒸汽过热。该加热炉运行16月后,出现对流炉管结焦、排烟温度上升、部分炉管堵塞等问题。造成对流段结焦的主要影响因素,是回炼催化油浆以及注水温度相对偏低,导致渣油中沥青质析出;排烟温度高的主要影响因素是炉管结焦与对流段取热不足。对此,增加两排对流管、一排注水管、一排低低压蒸汽过热管。操作方面,主要优化措施有:停止催化油浆进焦化回炼,提高注水温度,注水方式从单点注水改为两点注水;同时平稳操作,减少焦粉携带。通过技术改造与操作优化,加热炉运行平稳,排烟温度显著降低,基本消除了加热炉对流段的结焦因素,加热炉在线清焦周期明显延长。     

焦化加热炉在线清焦技术应用与优化

在线清焦技术可有效延长焦化加热炉的运行周期,改善加热炉操作条件,提高加热炉热效率,节能降耗,可有效提高焦化装置运行效益。针对惠州石化4.2Mt/a延迟焦化装置在线清焦过程中出现的对流炉管超温、焦炭塔产生弹丸焦、吹扫结束时入炉压力低等问题,通过分析研究,提出了应对措施:提前用部分低温的在线清焦注水代替正常注水降低对流炉管温度,通过抑制渣油快速生焦反应速度和控制合理油气线速抑制弹丸焦的生成,分两次关闭吹扫蒸汽手阀并增点1～2个主瓦斯火嘴,防止吹扫结束时入炉压力低等。根据清焦实践,对清焦周期的选择和清焦时长的设定提出了经验判据。通过在线清焦程序和操作的持续优化,最终形成了完善的技术方案。期间两台加热炉通过机械清焦和在线清焦的优化组合,使加热炉的热效率达91%～92%,排烟温度低于150℃,取得良好的节能效果。     

延迟焦化装置超低负荷生产运行分析

由于国际原油价格变化,使延迟焦化装置原料大幅减少,目前洛阳石化延迟焦化装置加工负荷降低到设计负荷的50%,装置在超低负荷下运行,此种生产模式在国内尚属首次。根据焦化装置低负荷生产实践,确定了加热炉分支流量控制下限为39t/h;实现单炉室生产后,装置最低处理量为85t/h,循环比为0.2,备用炉室通入3.5MPa蒸汽,维持炉出口温度(500±5)℃,保证足够的线速和温度,防止炉出口交叉处管线结焦,对备用炉采用闷炉措施可降低燃料气消耗1.5kg/t原料。为进一步优化低负荷运行工况,焦化装置通过流程改造,用净化干气代替备用炉室3.5MPa蒸汽,可降低3.5MPa蒸汽消耗6t/h,炉管通入的干气和炼厂轻烃的回炼弥补了气压机入口富气流量,有效改善了气压机运行工况。下一步,焦化装置期望通过技术改造,实现低负荷下用加热炉备用炉室代替常压炉,用分馏塔底作为闪蒸塔,进一步降低原油闪蒸过程的操作费用。     

延迟焦化装置低负荷生产措施与优化

为保持重油平衡,洛阳石化延迟焦化装置采用单炉室的低负荷生产方案。根据装置的设计参数,经过计算,确定了加热炉分支的最小进料量为39t/h,同时对低负荷生产条件下加热炉能耗高、加热炉备用炉室出口处易结焦、分馏塔易干板、气压机入口的富气量不够、机泵入口流量不能满足机泵的最小设计流量等可能出现的问题进行了详细的分析。针对焦化装置低负荷生产条件下可能出现的问题,采取备用炉室保护气用干气替代蒸汽的措施来解决备用炉室出口易结焦和能耗高的问题,采取闷炉操作的措施持续降低焦化装置的能耗,采取回炼富余轻烃的措施来满足气压机的最小工况,采取停用消泡剂的措施来增加装置的经济效益,通过严格控制急冷油的质量避免焦炭塔的大油气线结焦。同时还对焦化装置低负荷生产条件下其他可能出现的问题、应对措施,及运行过程中的优化措施进行了详细的说明,为同类装置灵活调整加工负荷提供了参考依据。     

延迟焦化装置掺炼催化油浆的影响分析与长周期运行探讨

催化油浆具有黏度低、密度大、康氏残炭小、芳烃含量高、胶质含量低等特点。催化油浆中固体颗粒的分离方法有:自然沉降法、静电分离法、旋流分离法、沉降剂脱除法、过滤分离法等。目前,催化油浆进焦化装置掺炼前的净化方式以自然沉降为主。焦化装置掺炼催化油浆后,焦化蜡油的残炭和芳烃含量增加,石油焦的灰分增加,轻油收率降低,且油浆中的催化剂颗粒在换热器、分馏塔、加热炉、泵及管道内造成磨损和沉积结焦,影响装置长周期运行。采取如下措施:化学助剂沉降加充分自然沉降,降低催化油浆中的固体含量;控制油浆掺炼比例;原料在线混合;原料换热器的优化设计;焦化加热炉多点注水改注汽;增加循环比;增加焦化加热炉第二、三点注汽量;焦炭塔操作优化和加热炉炉管的测厚监控等,可有效约束掺炼催化油浆对延迟焦化装置产品和设备的负面影响。     

焦化加热炉对流段结焦的原因分析与对策

中国海油惠州炼油分公司420×104t/a延迟焦化装置采用"两炉四塔"工艺技术,设计加工减压渣油,正常在线清焦周期在4～6个月。2010年6月,该装置掺炼催化油浆,在不到2个月的时间内焦化加热炉对流段与对流入口严重结焦,导致装置分炉进行机械清焦。通过对焦块取样化验分析并从工艺角度进行综合分析,得出了加热炉结焦的主要原因是:催化油浆含有0.5%～1.0%的附着有铁、镍、钒、钙等重金属和焦炭的催化剂固体颗粒,极易吸附从焦炭塔带来的泡沫焦焦粉颗粒和塔底油中的沥青质和胶质分子,形成更多的结焦母体,进一步强化了结焦作用;此外,由于采用单点注水,注水与柴油换热后温度偏低(180～200℃),导致减压渣油中的沥青质析出挂在管壁上,产生缓慢积焦。提出了清焦后的技改措施:及时投用第二点注水;加强对焦化原料与底循油的分析,原料易结焦时取大循环比操作;平稳操作,减少辐射进料携带入炉管的焦粉量;停炼催化油浆。     

优化操作,提高延迟焦化装置的渣油转化能力

某炼油企业重油加工量逐年增高,延迟焦化装置加工规模一再扩大。保证延迟焦化装置在大处理量下的长周期平稳运行,提高渣油转化能力,最终提高轻质油品收率,成为全厂平衡重油加工能力和提高经济效益的关键。为此,提出3项优化延迟焦化装置操作的技术措施:①提高焦炭塔的反应温度,将焦炭塔底进料温度由483℃提高到488℃,以提高反应深度,减少注气量,延长介质在炉管内的停留时间,同时,在原料中加入富含芳烃的抑制生焦剂,以增强加热炉炉管对原料的适应能力,减缓辐射泵、辐射炉和分馏塔底的结焦速率;②降低反应压力,焦炭塔顶压力由0.22MPa下降到0.18MPa,虽然原料残炭含量上升2%,但产品液体收率则由67.14%上升到66.83%;③将装置循环比由0.30下降到0.25,产品加工量明显提升,每年多加工重油6.4×104t。同时,建议提高关键设备的可靠性,延长装置运行周期;采用适合焦化工艺特点的控制方案和设备,提高装置平稳运行率。     

延迟焦化装置掺炼脱油沥青问题分析与对策

洛阳石化1400kt/a延迟焦化装置由洛阳石化工程公司设计,采用“可灵活调节循环比”工艺流程.随着原油加工量的逐年提高,该装置开始掺炼脱油沥青.这固然可以扩大洛阳石化重油平衡能力,增加重油加工灵活性,提高总体经济效益,但焦化装置掺炼脱油沥青后,由于原料性质变差,随之产生加热炉炉管结焦速率加快、大量生成弹丸焦以及油气携带焦粉等问题.结合焦化原料特点、热反应生焦机理和延迟焦化工艺特点,对延迟焦化装置掺炼脱油沥青造成的影响进行分析.提出优化措施:在溶剂脱沥青装置脱油沥青出装置管线增上渣油、油浆静态混合器,按照一定的比例,使脱油沥青和减压渣油、油浆充分混合,降低原料中的沥青质含量;加强原料监控,改善焦化原料性质,降低加热炉出口温度,提高加热炉管内流体线速,适当加大循环比,保证装置的安全运行.     

组合清焦在加热炉中的应用

某炼化企业重整装置热载体加热炉炉管结焦,采用Pig球清焦与高压水射流组合的清焦技术,高效清除了炉管结焦。该技术在实际炉管清焦应用中有着非常实际的借鉴意义。     

基于结焦机理的有机热载体炉炉管在线寿命评估系统研究

总结了近年来国内有机热载体炉事故案例,得出结焦是造成爆管的最直接原因。并分析了导热油劣化的原因,找出了现有结焦检测方法和寿命评估方法的不足,由此提出了基于管壁结焦机理的有机热载体炉炉管在线寿命评估系统的研究和开发,并详细阐述了导热油热稳定性热重差热分析评定、炉管壁温红外成像测量技术和管壁结焦流动传热数学模型构建等在线寿命评估系统的关键技术。     

解决焦化装置结焦的有效技术措施

兰州石化公司120×10^4t／a延迟焦化装置焦炭塔顶经常出现油气线结焦而使塔压升高的问题,使装置的生产能力受到一定的限制;焦化馏出口产品携带一定量焦粉,影响产品质量,同时焦炭塔顶部大油气进入分馏塔底部,也加剧了分馏塔底部及其管线结焦,致使清焦过于频繁。通过分析后,将焦炭塔顶部急冷油由直接三点式注入改为在大油气线内增设环形分配器注入,阻焦剂的位置从加热炉人口移至分馏塔底部。这两项措施实施后,焦炭塔顶部压力均值由1．65MPa降至1．56MPa,大油气线压力也相对下降,大油气线结焦得到缓解;分馏塔底循环油泵的流量由5t／h提高到20t／h,缓解了塔底结焦倾向,塔底管线及过滤器清焦周期由一周延长至一个月;加热炉生产负荷由48t／h提高到52t／h,装置循环比由0．35～0．4降至0．23～0．28,提高了装置的生产能力：每年可多产生经济效益831．153万元。     

延迟焦化装置混合渣油加工方案及调整措施

2008年,为了提高经济效益,中国石油辽阳石化公司炼油厂160×104t/a延迟焦化装置在加工俄罗斯渣油的基础上,开始混炼委内瑞拉渣油。初步加工方案为:俄罗斯渣油与委内瑞拉渣油的混炼比例为3:2;加热炉辐射段出口温度F101A为493℃,F101C为491℃;循环比为0.25;焦炭塔操作压力为0.2MPa左右;采用"两炉四塔"进行生产,单炉辐射段进料量为72～76t/h。为了防治弹丸焦,对运行参数进行了调整:将混炼比例由3:2调整为4:1;将加热炉出口温度降低1℃;及时调整辐射炉管的注水量,保证焦炭塔空塔线速度不大于0.15m/s。经过调整,延迟焦化装置石油焦产率增加了3.46个百分点,石油焦质量达到SH0527—1992《延迟石油焦(生焦)》3B标准的要求,柴油馏程和硫含量达到下游加氢精制装置对原料的要求,装置运行工况良好,各项工艺参数运行稳定。     

基于灰层累积的焦炭燃烧缩核模型FLUENT数值模拟研究

ANSYS Fluent提供的焦炭燃烧模型中，忽略了碳粒燃烧过程中灰层累积的影响，导致模拟焦炭燃烧速率偏大。为此，基于Fluent原始模型，结合碳粒燃烧过程中灰层积累对燃烧的抑制原理，利用Fluent中User Defined Functions（UDF）模块，提出一种基于灰层累积的焦炭燃烧缩核数学模型，称为“基于灰层累积的动力/扩散控制”燃烧模型。计算结果表明，相比于原始模型，改进模型中炉膛速度与温度分布更符合热力计算值，模拟得到的飞灰含碳量与实际测值基本一致，说明改进模型更加合理，且模拟结果相对准确。     

在线清焦操作中弹丸焦产生的原因及预防

惠州炼化延迟焦化装置采用"两炉四塔"工艺路线,设计生焦周期为18h;设计循环比为0.3,可以实现灵活调节;加热炉可以实现在线清焦操作。2013年6月,延迟焦化装置进行在线清焦时,出现了弹丸焦。结合弹丸焦产生机理和在线清焦技术原理,分析认为,原料性质变差是产生弹丸焦的影响因素;快速变温清焦阶段的大流量注水产生高气速,是产生弹丸焦的主要原因;在生焦后期并料导致焦炭塔内气速突变、反应速度加快也是重要原因。为预防弹丸焦的形成,在清焦过程中,要严格控制注水流量,利用瓦斯压控阀和火嘴来控制炉出口温度,避免大量过热蒸汽进入焦炭塔,导致油气线速上升;同时,应尽量避免在生焦中后期进行并料操作。此外,还可以通过增大循环比、降低炉出口温度、提高焦炭塔压力等方式,预防弹丸焦的产生。     

油田直热炉温度_流量的模糊控制

如果控制不当直热炉燃烧过程中会出现偏流现象,将导致加热管内结焦,多次烧焦后就必须更换加热管。在分析直热炉燃烧过程中的偏流成因和处理手段的基础上,提出油田直热炉温度／流量的模糊控制方案。该方案实施后偏流问题得到了彻底的解决,使得加热管一直连续使用而无须更换。另外,还提出采用离散模糊控制器的新方法,完全可以解决其它流体的流量分配控制系统运行中的偏流问题。实际运行表明该方案是合理和有效的。     

煤气化加热炉技术研究与应用

煤气化加热炉是一种燃煤气化后二次燃烧的新式加热炉型,论述了煤气发生器的制气工艺过程,分析讲话年加热室的炉膛温度及炉温的调节控制,并以生产运行的实践数据论证了其的先进性和效益的显著性,展望了其可作为清洁生产工艺设备进行推广的广阔应用前景。     

循环流化床中石油焦与煤混合燃烧温度场研究

石油焦是炼油工艺的副产品．具有低灰分、一定挥发份和高热值的特性。焦中含有相当多的硫、氮元素和钒、镍等碱金属元素．这些成分在石油焦燃烧时可造成锅炉内腐蚀和沾污。经过技术对比认为：利用循环流化床燃烧技术将石油焦与煤混合燃烧是高效、清洁回收利用石油焦的有效方法。本文在热输入率为0．5MW的循环流化床热态试验装置上进行了石油焦与煤掺混燃烧炉内温度场研究,分析了石油焦与煤不同燃料配比,不同锅炉运行参数,如一次风率、过量空气系数、Ca／S比和给料量等对炉内温度场分布的影响规律。