论如何保证延迟焦化加热炉的长周期稳定运行

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摘　要：从原料的性质和进料量、工艺操作条件、加热炉的工艺结构设计三方面分析了加热炉长周期运行的影响因素，结合实际生产情况，提出了保证加热炉长周期运行的措施。

关键词：原料性质　工艺操作条件　加热炉的工艺结构设计

加热炉是延迟焦化装置的核心设备之一，整个装置要想安全运行，必须保证加热炉的稳定运行。影响加热炉长周期运行的主要因素是：原料的性质和进料量、工艺操作条件、加热炉的工艺结构设计。

一、原料的性质和进料量

1.入装置原料温度

在生产过程中，原料需要控制的指标有，原料入装置的温度和原料的含水量。原料进加热炉对流段之前需要和柴油、蜡油、中断原料油等换热，如果上游装置来的原料油温度较低，就会造成原料入对流段温度降低，加重加热炉的热负荷。加热炉热负荷增大，容易导致炉膛温度升高，炉管管壁温度升高，从而导致炉管结焦。

2.入装置原料含水量

上游装置送过来的原料如果含水量大，就会导致原料进加热炉对流段之前脱水不彻底。进入加热炉对流段的原料带水，水在加热炉内气化不仅会吸收大量热量，引起炉管内压力的升高。在其它操作条件不变的情况下，就会导致加热炉出口温度降低，出口压力升高，从而不利于后续装置的稳定运行。

3.进料量不稳定

进料量要控制在一定的范围内。如果加热炉的处理量过高，需要加热炉提供的热量就会增加。当处理量过高时，炉管表面温度和炉膛温度都会超标，长时间超标会使炉管材质晶相改变，炉管变形、强度降低，严重时炉管泄露引起事故。如果处理量过低，炉管内的冷油流速过低，容易结焦，同时注水（汽）量大大增加，影响加热炉的热效率。

4.原料的特性因数

炉管的结焦与原料的K值（特性因数）密切相关。K值高的石蜡基组分在较低的温度下先行裂解而结焦。由于石蜡基并非胶质、沥青质的良好溶剂，随着温度的升高，会使沥青等从液相分离出来而结焦。K值低的油品（含芳烃量大），将在较高温度下进入临界分解短。高温下油品大量气化，使管内油品线速猛增，对炉管内壁的冲剂摩擦和携带作用，使焦粒难以在壁内附着和沉积，从而避免在炉管内结焦。因此对K值高的原料，必须以较高的流速通过临界分解段。

5.原料中的含盐量

原料中所含的无机盐主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+阳离子和Cl-、SO42-、CO32-和HCO3-，其组成随不同原料而异。在加工过程中，随着温度升高，盐类会沉积在管壁上形成盐垢影响传热，严重时引起炉管局部阻力增大、管壁局部过热，最终导致炉管结焦。造成装置停工事故。故上游装置必须做好原料的脱盐处理。

二、工艺操作条件

1.循环比对提高装置处理量，保证液体产品质量及收率、避免加热炉结焦具有重要的作用

原料性质决定了循环比的降低程度，当原料中沥青质含量高时，原料的结焦倾向严重。在这种情况下不但不能降低循环比，反而需要增加循环比来改善加热炉进料性质。由于焦化原料油性质比较恶劣，因此为了改善原料的特性因数及保证加热炉长周期运行，必须采取增加循环比的方法。

2.做好介质流量、温度及管壁温度的监测及控制

装置低负荷运行时，容易造成原料在炉管内停留时间过长，出现结焦现象。操作中应尽量保持加热炉各管程中介质流量、注水量或注气量相同，避免发生偏流现象。可通过管程流量计指示以及管壁温度指示来监测管程的流量，发现问题及时调节。在确保炉内各管程均衡的情况下，还应严格控制辐射室工艺介质的出炉温度，严禁超温操作、应连续监测管壁热电偶并记录管壁厚度，如出现管壁温度突然升高，应立刻检查燃烧器的燃烧状况及介质流量、注气量、介质出炉温度等操作参数是否正常，并及时调整操作。

3.做好燃烧系统的操作

炉膛燃烧情况可以用肉眼观察和仪表数据分析得到，如果炉膛燃烧良好，那么肉眼观察到炉膛明亮，瓦斯火焰呈兰白色、各火嘴火焰大小一致互不干扰；多火嘴、短火焰、齐火苗、火焰不直扑炉管；烟囱不冒黑烟。而从仪表数据可以看到炉膛及炉管表面各点温度均匀，不超标；各路出口温度一致，控制平稳；烟气出口温度平稳，炉膛内氧含量不超标。如果燃烧系统控制不好，容易引起炉膛温度超标，炉管结焦能严重后果。燃烧系统的平稳操作直接影响装置的平稳运行，因此必须重视加热炉燃烧系统的平稳操作。

4.循环油品质

在保证延迟焦化装置渣油处理量一定的情况下，由于循环比变化范围受到一定的限制，因此当原料的组分发生了变化，其热稳定性也将随之变化。为了保证加热炉的长周期运行，应该及时调整循环油的品质。原料的特性因数降低，说明芳烃和胶质的含量较高，将使原料的热稳定性上升。为了保证低结焦率，可以适当调整分馏塔，将蜡油和重蜡油作为循环油。原料的特性因数升高，说明沥青质和饱和烃的含量较高，将导致原料的热稳定性下降，结焦倾向明显，此时应该适当调整轻蜡油，甚至可以将部分柴油作为循环油来满足加热炉长周期运行的需要。

三、加热炉的工艺结构设计

为了保证加热炉的长周期运行，加热炉的设计应该具有以下特点：

1.针对给定的原料和加热炉进料性质以及相应的工艺参数，有很强的适应性和可靠性。

2.辐射室炉管的热强度周向不均匀系数小，火焰对炉管的加热均匀。

3.有适宜均匀的热强度，使炉管内油品有较短的停留时间，希望427℃以上油品停留时间不超过30S。

4.尽可能均匀的炉膛温度场和热强度场，使介质有稳定的温升梯度。

5.较高的管内油品冷油流速（＞1.83m/s）或质量流速。

6.具备有多点注汽（或水）、在线清焦功能，较高的热效率，一般要求90%以上。

尽量采用双面辐射炉管。双面辐射炉管热量分布更均匀，热强度周向不均匀系数低，降低了炉管壁峰值温度和最大局部热强度，提高了平均热强度。可减少总辐射面积约25~35%，并延长加热炉操作周期。

采用多点注汽（水）。在同等注气量下，多点注汽的介质流经炉管的压力降小，从而可以降低炉入口压力，也就降低了加热炉进料泵的轴功率。多点注汽可以使管内形成理想的流型，降低油膜厚度，提高流速，减缓结焦。

四、结语

加热炉作为延迟焦化装置的重要设备，必须保证其稳定运行，才能为后续装置的运行提供必要的条件。加热炉系统的操作是复杂的，必须抓住影响安全生产的主要因素，时刻保持高度的警惕，任何时候都不放松，不麻痹大意。认真分析原因，根据工艺操作要求，合理调整各项操作指标。确保加热炉系统长周期安全稳定运行。

参考文献

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[2]瞿滨.延迟焦化装置技术问答.中国石化出版社.2007年7月第一版.53~76.

[3]梁朝林.沈本贤.延迟焦化.中国石化出版社.2007年7月第一版.41~67.