10 焦化加熱爐在線清焦的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1、91SEI第二屆延遲焦化年會(huì)論文（2）焦化加熱爐在線清焦的設(shè)計(jì)與實(shí)踐中國石化工程建設(shè)公司魏學(xué)軍，李出和，胡剛一、概述隨著全世界范圍內(nèi)原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢(shì)的日益加劇，延遲焦化裝置作為一種適應(yīng)性強(qiáng)、投資少的渣油加工工藝，越來越得到煉油行業(yè)決策者的青睞。為了盡量降低裝置設(shè)備投資或利用現(xiàn)有設(shè)備提高裝置處理量，國外延遲焦化爐操作的苛刻度要大大高于目前國內(nèi)的操作水平，據(jù)資料介紹焦化加熱爐出口溫度甚至高達(dá)505~515℃，焦化爐的煙氣出輻射室溫度可

2、高達(dá)近900℃，以充分利用焦化設(shè)備提高液體收率減少焦炭產(chǎn)率，這樣焦化爐操作周期達(dá)到約3個(gè)月左右就必須停爐燒焦，大大影響了裝置的開工周期和經(jīng)濟(jì)效益。因此在高操作苛刻度條件下如何延長焦化爐的操作周期便成為了人們首要關(guān)心的問題，延遲焦化爐在線清焦技術(shù)就是在這種背景及要求下應(yīng)運(yùn)而生的。在線清焦技術(shù)最早起源于乙烯裂解爐的設(shè)計(jì)和操作，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不停爐情況下對(duì)爐管內(nèi)結(jié)焦進(jìn)行有效的清除。經(jīng)過不斷的實(shí)踐與研究，人們成功地把在線清焦技術(shù)應(yīng)用到延遲焦化

3、爐的設(shè)計(jì)與操作中，從而使得延遲焦化爐的操作周期得到大幅度延長。二、在線清焦的工作原理采用在線清焦技術(shù)的焦化爐一般應(yīng)采用4管程或6管程，以避免在線清焦時(shí)對(duì)后續(xù)設(shè)備操作造成太大的影響。操作時(shí)對(duì)其中一管程通入蒸汽，其余三管程或五管程正常操作，在線清焦用的蒸汽及清除的焦炭與其它管程的油品一同進(jìn)入焦炭塔。在線清焦方法有兩種，一種是恒溫法，其原理是利用高速流動(dòng)的水蒸汽對(duì)焦垢層的沖刷作用及水蒸汽在高溫下與焦炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣。該種方法僅

4、可用于結(jié)焦時(shí)間較短的焦化爐，采用此種方法可有效的去除管內(nèi)生成的軟焦層。當(dāng)管壁溫度達(dá)到630℃約3個(gè)月之后時(shí)，管內(nèi)焦層已經(jīng)變硬，采用恒溫法進(jìn)行在線清焦的效果就不是很理想了，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用變溫法。變溫法的原理是利93蒸汽的體積流量一般大于該路油品的體積流量，爐出口轉(zhuǎn)油線管徑的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)在線清焦和正常操作兩種工況來核算，保證兩種工況下加熱爐出口轉(zhuǎn)油線的兩相流流型均滿足要求。通常轉(zhuǎn)油線管徑的選擇應(yīng)首先考慮正常操作狀態(tài)下的流型處于最佳，在線清焦時(shí)雖

5、然氣體流速提高，但對(duì)轉(zhuǎn)油線的流型不會(huì)有太大的影響。在線清焦管路的蒸汽出口溫度變化范圍約為400~600℃，為減少在線清焦對(duì)爐總管出口溫度的影響，在線清焦操作時(shí)可適當(dāng)調(diào)整其它管程的處理量和出口溫度。爐出口轉(zhuǎn)油線的設(shè)計(jì)要考慮管道的熱應(yīng)力及振動(dòng)，每路出口管應(yīng)對(duì)稱布置，兩支管油品的混合不應(yīng)對(duì)沖，減少混合時(shí)的沖擊防止管路振動(dòng)。3）對(duì)焦炭塔、分餾塔及后續(xù)設(shè)備設(shè)計(jì)的要求采用線清焦技術(shù)，應(yīng)按在線清焦技術(shù)要求確定在線清焦用蒸汽的流量及變化范圍，根據(jù)在線清

6、焦時(shí)焦炭塔內(nèi)的油氣和蒸汽的總流量核算焦炭塔的空塔氣體速度，通常采用在線清焦時(shí)降低裝置處理量15~25%，即加熱爐一路走蒸汽另外幾路走的油品量不變或適當(dāng)增加，此時(shí)焦炭塔內(nèi)的油氣和蒸汽的總體積流量增加約5~15%，因此在線清焦時(shí)焦炭塔內(nèi)氣速不會(huì)超標(biāo)，焦炭塔的設(shè)計(jì)基本可不考慮在線清焦的影響，但是在線清焦時(shí)焦炭塔內(nèi)的氣相的密度會(huì)降低，易發(fā)生泡沫冒頂和焦粉攜帶，應(yīng)及時(shí)注入消泡劑。針對(duì)分餾塔塔徑的確定及塔盤的水力學(xué)計(jì)算也應(yīng)按照在線清焦時(shí)的氣相及液相

7、負(fù)荷進(jìn)行核算，一般情況下對(duì)分餾塔的設(shè)計(jì)不造成大的影響，但是蒸汽量的變化和油氣量的減少會(huì)引起操作的微量波動(dòng)，因此設(shè)計(jì)分餾塔應(yīng)選擇高操作彈性的塔板，以便減少在線清焦時(shí)分餾塔的波動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。由于在線清焦用蒸汽全部從分餾塔頂餾出，分餾塔頂?shù)睦鋮s設(shè)備應(yīng)考慮在線清焦用蒸汽的冷凝冷卻負(fù)荷，同時(shí)酸性水泵應(yīng)能夠把線清焦用蒸汽及其他注汽冷凝的含硫污水送出裝置。4）雙向蒸汽－空氣燒焦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用在線清焦技術(shù)的焦化爐設(shè)置雙向蒸汽空氣燒焦系統(tǒng)是非常必要的