殷玉玲++张杰
[摘 要]加热炉是延迟焦化装置的重要设备之一,由于焦化的工艺特性,加热炉炉管必然会发生结焦现象,同时也会对装置长周期运行产生一定的制约。本文对延迟焦化加热炉炉管结焦进行了分析,希望能够为相关工作提供一定的参考。
[关键词]加热炉 结焦 机理 措施
中图分类号:TE624.32 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)02-0304-01
1 结焦机理、原因及危害
1.1 延迟焦化结焦机理分析
交换延迟装置的原料主要为减压油渣,原料油渣的性质主要由其构成所决定,原料含有饱和烃、芳烃、胶质和沥青。在受热之后,饱和烃和轻质芳烃容易发生裂解,重芳烃及胶质容易发生缩合反应,而沥青质最容易缩合结焦的组分,图1给出了各组分反应的机理,图中的力清之为庚烷不溶物;B1为甲苯不溶物;Q1为喹啉不溶物,这三种物质均属于结焦先兆物[1]。
1.2 延迟焦化结焦的原因
炉管结焦主要是由于油品在炉管中发生裂解反应之后,又进一步发生缩合或者聚合反应,从而形成高分子焦炭的过程。炉管结焦的整个过程是焦粒生成、长大、向炉管内壁沉积的过程。焦粒的生成和长大在很大程度上回受到油品性质和温度的影响,而焦粒的沉积过程还会受到油品的流动速度以及含盐量的影响。焦粒在炉管内壁的沉积速度直接反应了路管内的结焦程度。
炉管内的介质在流动的过程中,与炉管的内表面之间有一个过度空间,即边界层。边界层的平均温度高于介质主体的温度,而平均速度小于介质主体的流动速度,切流动状态呈现出明显的分层。因此,边界层会优先进入临界温度区,其中焦炭的浓度会比介质主体中焦炭的浓度更高。如果边界层的温度比介质发生裂解反应的临界温度低,则可以认为基本不会发生结焦现象。结焦的速度受到炉管内介质边界层的温度、压力、流速以及边界层焦炭浓度等因素的直接影响。同时,结焦的速度会随着边界层厚度的增加不断提高。
1.3 炉管结焦的危害
由于焦化炉炉管内壁结焦是被加热介质在一定温度和压力条件下,通过裂解以及缩合反应形成的焦炭,并趁机媳妇在炉管内壁表面的一种现象。随着加热炉炉管内部结焦现象的不断加剧,炉管表面温度会不断上升,氧气爆皮量也随之上升,导致炉管的强度不断下降,从而影响炉管的使用寿命;同时,结焦现象还会导致介质的流通面积下降,介质的流动阻力上升,炉管内的压力增加;另外,结焦还会对炉管内部的传热性能产生一定程度的影响,当介质所吸收的热量相同时,结焦炉管管壁的温度比未结焦炉管的管壁温度更高,影响焦化炉的运行经济性。如果结焦现象过于严重甚至还可能导致恶性事故,由于炉管结焦发生阻塞,焦化炉市场会发生被迫停工的现象,极大的影响了正常生产。
2 减缓结焦措施分析
2.1 改进燃烧器
为了确保你操作、提高热强度,需要合理进行燃烧器的设计和选用。燃烧器应该具备火焰稳定、不发飘、不舔管的性能。可以选择高效燃烧器如低NOx扁平焰气体燃烧器,或者改造原有燃烧器结构,扩大供风通道,提高供风能力,确保燃烧气能够充分燃烧[2]。
2.2 选择合适的介质流速
加热炉在操作过程中,应该尽量确保各管程中工艺介质的流量均衡,避免发生偏流现象,否则可能会导致部分炉管内部发生严重的结焦问题。由于原料油在各路炉管中分配的均匀性会对炉管的寿命、操作周期和油加热质量产生极大的影响。因此,在进行操作的过程中需要平稳进料,并保证每路流量调节阀们调节的流量保持一致。
2.3 对加热炉出口的温度严格控制
加热炉出口温度将会对焦炭塔内部的反应温度和反应深度产生直接的影响。如果温度过高、焦化反应过身、焦炭质硬,将会对加热炉的运行周期产生影响。而当温度过低、反应深度不足,则不利于焦化生长过程的顺利进行。合适的加热炉出口温度需要结合原料的实际性质进行试验之后来确定,寻找既能够实现较高炉出口反应转化率,同时又能确保加热炉管不严重结焦的炉户口温度。同时,如果能够在生产过程中对焦化原料进行及时的跟踪和非分析,则能够在实现节能降耗的同时减缓炉管结焦。
3 结束语
随着延迟焦化装置和原料的劣质现象日益突出以及焦化加热炉的操作条件日益严格,对焦化加热炉提出了更高的要求,焦化加热炉运行的好坏,将会对装置的运行周期和经济性产生直接影响。为了保证装置运行的安全和经济性,需要对劣质油的性质及时进行改善,选择合适的循环比,确保加热炉进料性质的质量和稳定性,提高加热炉效率并为延长焦化装置运行周期创造条件,降低结焦现象对炉管的伤害。
参考文献:
[1] 张力,张政伟.延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策[J].石油炼制与化工,2010(01):21-25.
[2] 万长青,肖翔.延迟焦化装置加热炉炉管结焦问题探讨[J].炼油技术与工程,2004(12):28-31.