我國延遲焦化加熱爐技術的研究與探討

延海明

摘 要：隨著我國近年來原油逐漸的變重和輕質油品消費量不斷的增大，人們日益加劇了對重油加工技術的關注和重視。延遲焦化工藝是一種當代最為成熟的重油加工工藝，在投資、操作、技術、原料等的費用、適應性和轉化深度都有很高的優(yōu)勢。在延遲焦化裝置中，加熱爐屬于本裝置中關鍵的生產(chǎn)工序，延長焦化加熱爐技術是對重油加工技術中重要技術，本文就主要對我國延長焦化加熱加熱爐技術進行了研究和探討。

關鍵詞：延長焦化 加熱爐 技術 焦化裝置 研究

一、焦化加熱爐概況

在延遲焦化裝置中，焦化加熱爐的工藝操作是裝置的核心設備，主要采用多點注汽，在線除焦、雙向燒焦技術。多點注汽是每路爐管，根據(jù)工藝計算對結焦臨界點注入中壓蒸汽，一般設有三個點或是更多的點，中壓蒸汽自管網(wǎng)來，在流量控制下自動注入爐管，每點的注入量不盡相同，這比在爐入口一點注汽相比具有節(jié)省蒸汽、降低壓降、減少結焦的有點，在線除焦是在不停爐的條件下，爐管內通入蒸汽，通過控制爐管溫度，使焦炭脫落并且由蒸汽吹出進入焦炭塔。雙向燒焦主要是在燒焦時大塊焦粉使爐管堵室的情況下采用返向吹汽的措施，這樣可以使燒焦更加的完善。燒焦時的煙氣排入燒焦罐，通入水急冷卻后排到煙囪。

二、我國延遲焦化加熱爐的現(xiàn)狀

延遲焦化是以渣油或是類似渣油的污油、原油為原料，通過加熱爐快速加熱到一定的溫度，焦化結焦反應不在加熱爐中進行，而是使之延遲到焦炭塔中進行，與此同時在塔內適宜的溫度、壓力條件下發(fā)生裂解、縮合反應，生成汽油、柴油、蠟油、循環(huán)油組分和焦炭的工藝工程。延遲焦化的裝置工藝流程比較簡單，技術成熟，投資和操作的費用相對比較低，對于各種渣油作原料的適應性較強，脫碳較為徹底。目前我國擁有的延遲焦化裝置有28套，總加工能力20Mt/a以上，在世界僅次于美國，居于第二位。在我國的延遲焦化裝置中，單爐處理能力小于500kt/a的占到了60%，單爐處理能力大于500kt/a的占到40%。輻射爐管表面的平均熱強度最高時達到33.6kw/m2，最低為20.83kw/m2，平均值為27.4kw/m2。焦化加熱爐冷卻油流速最高為1.39m/s，最低為1.06m/s，平均值為1.26m/s。我國焦化加熱爐冷油流速為1.3m/s～1.9 m/s；而焦化技術發(fā)達國家加熱爐冷油流速為2.1 m/s～2.2m/s。我國的蠟油循環(huán)比在0.4～0.6之間，而焦化技術發(fā)達的國家最低在0.05；焦化爐的熱效率，我國最高為88～89%，最低為78%，而發(fā)達焦化技術發(fā)達國家已經(jīng)突破了92%；輻射爐管注水量占助理量的比值，在我國是3～4%，而發(fā)達國家最低為1%，并且逐漸朝著不注水的方向發(fā)展。在我國輻射爐管燒焦周期最短只有四個月，大部門為十個月，只有很少的會出現(xiàn)兩個月的情況，而在發(fā)達國家焦化爐輻射爐管燒焦周期為18個月?？傮w來說，我國的焦化爐技術水平和國外先進的水平先比，存在的問題主要是循環(huán)比較高、輻射爐管注水量比較大、單爐處理能力比較小、熱效率偏低和正常開工的周期相對較短。

三、加熱爐的出口溫度

對于加熱爐出口的溫度，各個煉油廠的控制是不一樣的，其高低主要是以原料性質以及裝置情況決定的，如果加工的是石蠟基渣油，應該控制較高的爐出口溫度，這個溫度一般都在500攝氏度左右。中間基渣油，溫度的控制較低，一般在492攝氏度。爐出口溫度相對較高，這也有助于提高液體收率和降低焦炭產(chǎn)率，但是溫度過高則會加速爐管的結焦，。從而產(chǎn)生硬質焦炭，影響除焦的質量。溫度降低則會造成石油焦揮發(fā)份較高，甚至形成硬質瀝青。所以在實際的操作過程中，爐出口溫度的可調范圍是十分狹窄的。

四、加熱爐能耗的計算

加熱爐中的熱量的大小主要和過熱蒸汽量、加熱爐的注氣量、加熱爐出口汽化率、加熱深度、焦化油性質以及操作條件有密切的關系。過熱蒸汽量是裝置自產(chǎn)蒸汽量，主要是根據(jù)焦化分餾塔系統(tǒng)的熱利用以及換熱流程確定的。加熱爐出口氣化率和渣油性質、爐出口溫度以及壓力有關系，爐出口溫度高壓力較低時，加熱爐出口氣化率就高，而爐出口溫度的高低就決定了渣油的性質。在通常的情況下，重質渣油采用爐出口溫度較低，加熱深度表示的就是爐管內的加熱時間和爐管內的裂化程度，為了達到較高的液化收率，應該提高渣油的加熱深度，與此同時燃料消耗也會增加。在對燃料消耗影響較大的就是操作條件中的循環(huán)比，循環(huán)比加大，燃料消耗也會增加。例如：加熱爐的熱效率為90%，循環(huán)比為0.25時，則加熱爐的熱負荷就是：4090.49*104kcal/h，燃料的消耗量是4545kg/h，燃料單耗為23.86kg/t原料，循環(huán)比降到0.15時，加熱爐的熱負荷為160萬噸/年。

五、延遲焦化加熱爐采用在線機械清焦技術

1.在線清焦的原理

在線機械清焦技術主要是指在不停爐的情況下實施加熱爐清焦，采用在線清焦技術的焦化爐一般是4管程或是6管程，這樣就避免了在線清焦對裝置加熱爐進料泵或是后續(xù)設備的操作造成影響。操作時切除正在運行的單爐室，對其蒸氣吹掃完畢后進行清焦，另一個爐室繼續(xù)處于工作裝他器，在單爐室清焦完畢后重新并入生產(chǎn)系統(tǒng)，然后切除另一個爐室進行類似的操作。

2.機械清焦期間裝置主要的工藝參數(shù)

機械清焦期間，加熱爐需要經(jīng)歷單爐室滿負荷和雙爐室低負荷的運行，為了確保加熱爐穩(wěn)定運行，一般情況相愛都對原料殘?zhí)俊⒓訜釥t出口溫度、焦炭塔料位控制、加熱爐進料量、循環(huán)比、加熱爐進料溫度、加熱爐第二點注氣量、正常工況、單寬運行、分餾塔底溫度、在吸收塔壓力等參數(shù)進行控制。

3.清焦效果分析

加熱爐在清焦后基本上可以達到投入初期的效果；加熱爐結焦嚴重的部位也得到了確認；還可以完全清除爐管內的堆積物，尤其是那一去除的鹽垢，此外使用機械清焦不爐管的傷害較小，作業(yè)的風險較低；采用機械清焦還能做到清潔環(huán)保，保護環(huán)境。

六、總結

本文主要對我國延長焦化加熱爐的現(xiàn)狀、耗能的計算、出口溫度進行了簡要的分析，重點介紹了延遲焦化加熱爐采用在線機械清焦技術的在線清焦原理、機械清焦的流程、主要參數(shù)控制以及最后的清焦結果。由此可見，我國的焦化技術在和國際先進技術相比有很大的差距；而目前國內普遍使用的機械清焦安全可靠、快捷、時間短，清潔環(huán)保，避免了高溫燒焦對爐管的傷害，從而提高了爐管的質量和使用壽命。

參考文獻

[1]翟志清，延遲焦化加熱爐應用在線機械清焦技術探究[J]，煉油技術于工程，2010年.

[2]呂倩、夏恩東等，我國延遲焦化技術現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢[J]，煉油與化工，2011年.