延迟焦化加热炉的建模与分析

以国内某石化企业延迟焦化装置加热炉为例，采用减压渣油为原料，在计算机模拟与分析的基础上，探讨焦化加热炉的动力学、物性及反应器模型等的模拟策略，建立加热炉的数学模型，经过现场模型验证和工况分析，可得到沿加热炉炉管轴向的温度、压力、流速及气液组成的分布。结果表明，模拟结果与现场值偏差较小，温度、压力等参数的分布趋势与宏观认识一致。建立的数学模型可用于现场加热炉的工况分析，为延迟焦化加热炉的设计、操作与优化提供理论支持。     

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。     

延迟焦化装置加热炉管内结劁模型的开发和应用

延迟焦化装置加热炉管的结焦是影响装置开工周期的重要原因。在建立辐射进料组成的数学关系的基础上，综合考虑油品线速、循环比和管壁温度等操作参数的影响，建立了延迟焦化炉管的结焦模型。经过历史事故工况和日常正常工况的验证后，该模型已经成功地应用于高桥石化公司炼油厂延迟焦化装置防止炉管结焦的开环指导和物料平衡的离线调优中。     

减粘炉管内传热计算数学模型的研究与应用

本文为减粘炉管内数学模型的研究与应用的第二部分。在已发表的第一部分——“动力学模型”的基础上,考虑了管内减压渣油的热转化反应热,并结合两相流的流动、传热及压力降等模型。运用物料、能量及动量平衡,在 Universe 68电子计算机上编制程序计算了管内流体沿管长的温度、压力、气体质量分数及有效热负荷的分布。计算数据与某炼油厂减粘炉的设计数据进行了比较,辐射管进口处温度相差2.2%,压力相差4.5%。表明所得的减压渣油热转化动力学模型及采用的计算方法是可取的。     

加热炉汽化管段流速计算流程及过程数据优化

加热炉是炼油及煤化工装置中常见的加热设备。某些加热炉,如减压炉、延迟焦化炉等炉管内介质为两相混合流体,而且其中的气相比例较高,此种类型加热炉汽化管段传热过程复杂,计算涉及气液两相流体,包含压力平衡、相平衡、热平衡等多个物理化学基本单元,管内流体的流速和流型、炉管尺寸的设计计算交互影响,需要制定迭代计算流程并在迭代计算过程中对部分过程数据进行人为干涉和优化。针对加热炉汽化段两相流管段,介绍了管内介质流速和临界流速计算方法、计算流程、流型预测、流速高限的判断方法及判定依据,通过实例示范算法的应用流程和过程数据优化的具体处理方法,可供同行参考和借鉴。     

延迟焦化加热炉烧焦-水洗技术的应用

延迟焦化加热炉将原料油迅速加热升温至焦化反应温度,运行一段时间后,辐射炉管易结焦,导致炉膛温度、炉管表面温度升高,炉管传热能力下降,装置处理量降低。以延迟焦化加热炉辐射段炉管为例,针对辐射段炉管结焦、清焦问题,首次采用蒸汽-非净化风烧焦辐射段炉管后,再用除盐水对辐射段炉管进行水洗除焦。结果表明,加热炉辐射段炉管经烧焦水洗后,完全清除了炉管内的结焦和盐垢,装置处理量提高了13.14%,炉管表面温度平均下降了28.17℃,燃料气单耗降低了9.67%,不但延长了加热炉的运行周期,而且提高了装置的经济效益。     

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.     

声波测温技术在大型焦化加热炉温度场监测系统上的应用

延迟焦化加热炉燃烧质量和温度场分布对加热炉介质温度的控制、炉管金属温度、管内结焦情况有着紧密的关联.现有监测配置满足能量传递,但对多燃烧器辐射室温度场缺乏有效手段.通过采用声波与温度的关系,首次在焦化炉上尝试用声波进行温度场监测.对该技术在工程上的应用进行了预测和分析,并探讨了声波气体温度测量在延迟焦化加热炉上的实用价值.     

在线机械清焦技术在延迟焦化加热炉上的应用

介绍了延迟焦化装置加热炉在线机械清焦技术的原理、流程及操作步骤,该技术成功地应用于延迟焦化加热炉,避免了装置需停工烧焦的问题,有效地清除了炉管内壁的焦垢,保证了焦化装置长周期运行。清焦完成后,在相同条件下,使炉管表面温度平均降低129℃以上,炉膛温度下降42℃,加热炉燃料气消耗大幅度降低,装置总能耗降低0.8 kg（标油）/t原油。这是一种安全、快捷、环保的清焦技术。     

焦化加热炉在线清焦的应用及影响

介绍了焦化加热炉在线清焦技术在中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司延迟焦化装置的应用过程以及注意事项,通过应用在线清焦技术,在相同工况下加热炉炉管壁温度最高降低约100℃,燃料气消耗量降低约200 m3/h,炉膛温度最高下降了42℃,炉管压力约降低0.15 MPa,有效延长了加热炉运行周期。对多次在线清焦给加热炉、焦炭塔和分馏稳定系统带来的不良影响进行了分析,提出了降低不良影响的相关措施。由于加热炉清焦对设备和生产操作影响大,也存在一定危险因素,提出了应当尽可能减少在线清焦频次,制定在线清焦界面条件也非常有必要。     

焦化装置加热炉对流段结焦的处理与优化

对于中海石油炼化有限责任公司惠州炼油厂延迟焦化装置加热炉对流段结焦的现象与处理进行了总结分析。采用机械清焦技术对对流段进行了清焦,清焦后停用催化油浆回炼并及时投用加热炉分支进料第二点注水,使加热炉对流段结焦现象得到了有效控制,提出了减缓加热炉结焦的措施。     

延迟焦化装置运行问题分析及技术改造

分析了中国石油兰州石化公司1.2 Mt/a延迟焦化装置运行中存在的问题,主要为冷焦污水含油、COD和悬浮物含量较高,不能直接作为冷切焦水回用;分馏塔塔顶酸性水和焦化汽柴油携带焦粉,影响下游装置的长周期运行;加热炉工艺联锁存在设计缺陷,不能有效投用。针对这些问题,通过技术改造,增上冷焦污水处理系统,处理后的冷焦水实现了回用;增上酸性水除焦粉系统及焦化混合汽柴油过滤器,减少了焦粉携带对下游装置的影响;加热炉工艺联锁由"一取一"改为"三取二",实现了联锁的有效投用。     

延迟焦化深度裂解技术研究与工业应用

基于延迟焦化工艺本质与炉管结焦机理,采用焦化加热炉管内外过程模拟技术,以控制炉出口介质裂解深度为目标,对1.6 Mt/a延迟焦化装置焦化加热炉进行改造。在加热炉总体结构不变的条件下,采用多项创新专利措施对在役设备进行改造与操作参数优化,提高生焦反应焦化加热炉给热量,结合深度裂解技术,改善产品分布。设备改造后的工况过程模拟结果表明,介质炉出口裂解深度得到提高,生焦反应焦化加热炉给热也明显增加。工业应用结果表明,焦化加热炉采用深度裂解技术后,加热炉的处理能力提高了,达到1.85～1.90 Mt/a;改造后的炉管表面温度比改造前低约80 ℃;烧焦后运行周期从改造前的9个月延长到15个月以上;在原料残炭上升的情况下,石油焦收率和焦炭产率系数均下降,增加了液体产品收率,经济效益明显。改造后该装置可以适应因原料重质化,对扩大焦化装置处理能力和改善产品结构的要求。     

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.     

延迟焦化加热炉辐射进料结焦性能的研究

通过对不同循环比延迟焦化辐射进料性质分析和不同循环比辐射进料的热稳定性试验，得出了增加循环比可以降低辐射进料中的沥青质含量，提高辐射进料的芳烃与沥青质比，减缓加热炉管结焦的结论。向辐射进料中加入富含芳烃的催化裂化澄清油不仅可以提高辐射进料的沥青质含量和芳烃与沥青质比，而且可以提高辐射进料的临界分解温度，抑制沥青质和甲苯不溶物的生成，缩短辐射进料分解后在低温高压炉管范围内的流动距离和停留时间，有利于进一步减轻焦化炉管的结焦。     

馏分循环对延迟焦化加热炉管结焦规律影响的实验研究

结合克拉玛依石化公司延迟焦化工艺,就馏分循环对焦化加热炉受热结焦规律进行实验研究,主要考察采用不同类型馏分油循环、不同循环比时炉管中结焦趋势的变化规律,并进一步研究循环物流所携带焦粉对炉管结焦的影响规律。结果表明,不同焦化原料的性质(如密度、粘度、残炭等)和组成差别都较大;相对于减压渣油而言,加热炉进料的结焦诱导期较长,表明采样期间的循环焦化方案利于抑制焦化加热炉炉管的结焦。深入研究发现,不同循环馏分都可不同程度抑制炉管结焦,尤其以分馏塔焦化循环油加入后的结焦诱导期最长;随着循环比的增大,结焦诱导期不断延长,但循环比在0.6以上时的影响变化不大;循环馏分携带来的焦粉对加热炉炉管中的结焦具有一定促进作用。     

基于热负荷自动调节的延迟焦化加热炉三点注汽量智能优化

针对国内某炼油厂延迟焦化加热炉三点注汽问题，采用热负荷自动调节的算法进行了研究。运用该模型方法，分析了三点注汽量对加热炉热负荷和炉管结焦系数的影响，发现三点注汽量的改变均会对热负荷和炉管结焦系数产生影响，主要表现为提高注汽量将会提高热负荷，同时降低结焦系数；第1点注汽量和第2点注汽量对热负荷和结焦系数的影响较强，第3点注汽量对热负荷和结焦系数的影响较弱。在实际操作中，加热炉中的结焦程度既不能太强也不能太弱，合适的结焦系数能够保证正常开工周期里炉管不结焦，也能保证瓦斯、注汽量等参数的合理分配。通过对热负荷、注汽量的智能分配，可得到不同原料油加工负荷条件下更加合理的装置运行方案。