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1、湖南石油化工职业技能学院花费训练报告加热炉炉管结焦的缘故及办法老师姓名所在班级所在系指导老师报告提交日期【摘要】从焦化反应的机理入手分析了焦化加热炉炉管结焦的阻碍因素，并提出了防止炉管结焦的技能办法。【关键词】焦化加热炉注水结焦一、装置概述塔河分公司是附属于中国石化的一个新型石油加工型国有企业，是中国石化在新疆唯一的一家炼化企业，是中国石化进入新疆市场的前沿阵地，也是中国石化实施西部开拓战。略的要紧举措1、花费才能塔河分公司要紧以加工塔河油田重质原油为主，原油加工才能抵达220万吨/年，要紧有120104t/a常压焦化装置、100104t/a汽柴油加氢精制装置、15104t/a催化重整装置、2

2、104t/a硫磺接收装置、8000Nm3/h的天然气制氢装置、50104t/a沥青装置、4104t/a氧化沥青装置。2、要紧产物塔河分公司的要紧产物有：90#、93#无铅汽油，0#、-10#、-20#、-35#轻柴油，190#溶剂油，AH-50、AH-70、AH-90、AH-110A、B、C级沥青，SBR改性沥青，100#、140#、180#、200#一般道路沥青，10#建筑沥青，7#燃料油，化工轻油，石油液化气，石油焦，硫磺，石油苯等产物。二、焦化反应工艺情理焦化是在低温条件下，热破坏加工重油(减压渣油)的一种办法，其目的是失落失落汽油、柴油、焦炭、裂化馏分油焦化蜡油跟气体。焦化过程是一种热

3、分析跟缩合的综合过程。也是一种渣油轻质化的过程。原料油一般加热到420开始热解，于500下停顿深度热裂化,采用高的油流速出口混相流速反应。耽搁焦化是将原料油通过加热炉加热时2跟高的加热强度(35kw/m)，使油品在短时刻内抵达焦化反应所需的温度同，同时矫捷离开加热炉进入焦炭塔，从而使生焦反应不在加热炉中停顿工过程。焦化反应的机理较为复杂，一般复杂表示为：,而耽搁到焦炭塔中停顿的一种热加气体汽油热分析柴油裂化馏分油渣油高分子烃类胶质沥青质炭青质焦炭三、要紧工艺流程附图在后：焦化装置工艺原那么流程图减压渣油从1#常减压装置来，温度为200以上，冷渣油从罐区来，温度为从1#常减压来的热渣油进入原料油

4、缓冲罐V-101，经原料油泵P-101(102)抽出与循环油混淆后先后与中段回流E-110跟轻蜡油换热E-107(假定冷热混炼，那么冷渣油在换-110前与7080。热渣油聚集)，然后分两路，分不与循环油及回流E-111/14、重蜡油及回流E-112/14、循环油及回流E-113/14换热到约330进入加热炉进料缓冲罐V-104。V-104罐底油经加热炉进料泵P-409(410)分不送到加热炉F-303、F-301加热到495505，经四通阀进入焦碳塔T-201(202)。炉-303进料分为四路，每路设二点注水，一点注汽。在焦碳塔内停顿裂解跟缩合反应，反应产物除焦炭靠拢在塔内，不的产物均呈气相从

5、焦碳塔顶进入分馏塔T-101。油气进分馏塔，轻组分上升，重组分落入塔底，上升到精馏段的油气通过塔盘停顿传质传热，在差异的部位不离出富气、汽油、柴油、轻蜡油、重蜡油跟循环油，炉子注水随气体一起从T101顶逸出。焦炭塔内的焦炭靠拢到肯定的高度，热好的焦炭塔内接着花费。停顿后的塔通过大批吹汽跟给水冷焦，下，焦炭经水力除焦进入焦池，用吊车抓斗装车出厂或用履带送动力厂停顿进料，切换到另一个已预将焦炭温度冷却到80以CFB锅炉出燃料。分馏塔T-101底循环油自塔底通过滤器后由循环油泵P-121、P122抽出，与加热炉进料换热器E-113/14、E-111/14换热到280310分为五路，一起作为回流把持分

6、馏塔蒸发段温度，二路作为回流把持分馏塔底温度，三路作为循环油，用于调节装置循环比，四路作为热蜡油出装置，五路经冷却器L-105冷却至80100出装置。重蜡油从蜡油箱由泵P-124、P-108抽出，一起作为内回流返塔，另一起经与加热炉进料换热器E-112/14换热至295左右分为三路，一起返分馏塔六层塔盘，二路作为热蜡油出装置，三路经低温水换热器E114冷却出装置。轻蜡油自分馏塔11层塔盘由泵P-123、P-107抽出，经与加热炉进料换热器E-107、轻蜡油蒸汽发生器E-101换热后，一起作为热蜡油出装置，另一起经低温水换热器E-108冷却后去1#催化或加氢制氢装置停顿改质。中段回流自分馏塔19

7、层塔盘由中段回流泵P-106、P1O9抽出，经坚定塔底重沸器E708、加热炉进料换热器E-110、中段回流蒸汽发生器E-102换热到190215前去分馏塔的23层，把持柴油质量。塔顶循环回流自汽油箱用顶回流泵回塔顶，把持顶部负荷跟汽油干点。P-103、P-104抽出，经低温水换热器E-106换热后返柴油自柴油箱由泵P-120、P105抽出分为两路，一起作为内回流返塔，另一起经柴油蒸汽发生器E103、除氧水换热器E-104、气分塔底重沸器、富柴换热器E-105/1换热到150，E-105/25、柴油冷却器L-104冷却送柴油加氢装置改质。从E105出来柴油可作机泵端面密封冲洗油，P113、P11

8、4升压后用作仪表冲洗油。从L104出来的柴油可作机泵端面密封冲洗油，表冲洗油泵P113、P114升压后跟作仪表冲洗油。从L104抽出，经P701、P702加压E704冷却后再分两路，一起作为回流返塔，另一起接着经低温水换热器也可经仪表冲洗油泵也可经仪进贫气再生塔T701，从T701底出来的富柴油与柴油换热器E105/1换热后跟25层回流一起前去分馏塔。四、要紧工艺配备序号序号工艺编号配备名称介质工艺编号配备名称介质12V-101V-104原料缓冲罐加热炉进料缓冲罐渣油1011P-101P-409原料油泵渣油渣油加热炉进料泵渣油345T-101T-201T-202分馏塔焦碳塔焦碳塔渣油、油气渣油

9、气121314P-108P-121P-107重蜡油泵循环油泵轻蜡油泵重蜡油循环油轻蜡油渣油气五、分析征询题、处理征询题防止加热炉炉管结焦技能办法1、炉管结焦的阻碍因素在加热炉中，焦化原料不断被加热升温，当温度升到350以上就发生焦化反应即分解跟缩合反应，形成的焦核沉积在炉管的内表面，继而形成垢层，随着诱惑跟延伸，焦层也越积越厚，炉管内的结焦过程是焦粒生成跟常大年夜，并向炉管内壁沉积的过程。而焦粒的生成跟常大年夜与油品的性质跟温度有关，焦粒的沉积与油品流速等因素有关。因此焦粒在炉管内的沉积速率理论上反应着炉管的结焦程度，阻碍着炉管结焦的因素有以下多少多个：1原料性质烃类的热反应是一种复杂的断裂反

10、应跟缩合反应并行的次第反应，这种反应不断停顿直至生成焦炭、蜡油、柴油、汽油、气体，原料的氢碳比开门见山阻碍其热反应功用及成焦才能，含氢少的原料在热反应中随便生成焦炭，而我国大年夜部份渣油存在含氢高的特点见表1。而原料临界分析温度范围的机理认为，油品在其临界分析温度范围内最随便结焦。较低温度下K值高的石蜡基组分，提高入临界分析温度区，而石蜡基组分是胶质跟沥青质的不良溶剂，随着温度的落落，沥青质等易结焦组分从液相中不离出来而结焦。特点因素K值越小的油品，其临界分析温度越高，一方面在低温下各种活性的自由基绝对拥挤地靠拢在一起，导致活性中心失落活，从而增加结焦；另一方面，低温下油品大批气化，油品流速骤

11、增，其对炉管内壁的撞击摩擦跟携带感染使末尾形成的焦粒难以附着并沉积在炉管内壁上，结焦。K值越高的原料必须以较高的流速通过临界分析段。从而增加不论是从热加工反应机理仍然临界分析温度机理角度来看，原料性质都开门见山阻碍着炉管的结焦倾向。2油品流速油品在炉管内流淌时，由于油品与管内表面之间有一个过渡区，即界线层。与位于管中心的油品比较，位于界线层的油品均匀温度较高，但由于与管壁内侧开门见山接触，受摩擦力作用，其均匀流速却较低，且流淌时呈层流形状，传热结果较差。因此界线层油品提高入临界分析区。而油品以低速流经临界分析温度范围所在的炉管内时，一方面，在该温度段内发生热反应，另一方面，气、液相介质构因素层

12、流或局部液体滞留，增加了热反应机遇，从而引起炉管内结焦。界线层愈厚，热结果愈差，结焦也愈严格，而高流速不仅可以提高焦垢的离开速率，还提高了内膜传热系数，因此油品受热温度绝对均匀，缓和了生焦速率。由于界线层中的油品均匀流速较低且流淌呈传热结果极差的层流形状，极易生焦，因此油品应在高速跟湍流形状下通过临界分析温度范围所在的炉管。因此现在国际非常多耽搁焦化装置都采用向炉管注水的办法，以提高油品流速跟确保其流淌形状为湍流形状，改进管内流体的传热功用。3炉管表面温度炉管表面热强度即在1小时内，每1m2炉管表面积所接收的热量。是炉管表当辐射进料量肯定，炉管表面热热反应的机遇大年夜大年夜增加，因此面温度的具

13、体反应，它是阻碍炉管内生焦速率的要紧因素。强度增大年夜时，炉管表面温度落落，油品在管内的温度也落落，其生焦速率也增大年夜。对于有阅历的耽搁焦化把持工来说，当辐射进料突然着落时，那么必须落低燃料气油的流量，以防止炉管表面温度上升导致油品在炉管内结焦的现象发生。华东理工大年夜学曾考察管输油减压渣油在450-510条件下在反应管内的结焦速率。实验结果阐明：当管壁温度抵达500时，生焦速率清楚加快，管壁温度抵达510时，生焦速率成数倍地增加。因此另一方面由于炉管受热不均匀而导致局部过热，而局部炉管表面温度落落，也是炉管结焦的缘故。可见，炉管表面温度是阻碍炉管结焦的一个特不关键的因素。4不的因素因此加热

14、炉炉管结焦的阻碍因素有特不多，如炉管的光明度差将对炉管内物料的脱氢跟缩合等反应起催化加速感染。尚有原料的含盐量也阻碍其结焦功用，盐类的结晶在低温下随便析出，同时盐类在低温下对金属表面的吸附性强，形成炉管内壁结垢，而盐垢引起的局部阻力跟局部受热，又有利于焦粒的附着跟生成，这都将加剧炉管内的结焦。2、防止炉管结焦的技能办法1落低炉管生焦速率九十年代中华东理工大年夜学分错误大年夜庆跟管输原油的减压渣油停顿了静态结焦实验，据实验数据提出了如下的静态结焦模型：并根X=A.expB(tw-450)2u式中X炉管内焦炭沉积速率mm/atw加热炉壁温u炉管内流体线速m/sA参数1B-参数2由上式可以看出，当原

15、料判定后，阻碍炉管内焦炭沉积速率的要紧因素的确是炉管表面温度跟油品流速。可见在保证加热炉炉出口温度的条件下，炉管内焦炭沉积速率的要紧因素。炉管表面温度炉管表面温度跟油品流速的确是阻碍前面已说过在肯定的质量流率下，炉管壁温落落，那么生焦速率增加率加。要保证炉管壁温平稳，炉出口温度抵达畸形那么必须求保证加热炉炉火的燃烧情况。以下多少多点：1、燃烧完好，炉膛明亮清晰，炉膛炉管表面不清楚明暗阴影；好的炉火火焰应当表白2、瓦斯火焰呈蓝白色，油火焰呈淡黄色；3、火焰高度不合，不烦扰、不偏歪、不打圈、不扑炉管，做到多火嘴，短火焰，齐火苗，油火高度不宜太高本装置中恳求在第烟囱冒烟无色或呈淡蓝色。在保证炉火燃烧

16、优良的情况下，58根炉管之间，4、要尽管落低外部因素的阻碍：如燃料性质、压力变卦、燃估中含有杂质，应当及时联系调节，落低外部因素的阻碍，如斯就能确保炉管表面温度的平稳，从而减缓生焦倾向。同时炉膛跟炉管表面温度的测定也特不要紧，特不是在高负荷花费时，在炉膛温度不超的情况下焦化加热炉现在是Cr5Mo管，畸形应用到650度，最高不逾越670度，濒临炉火的炉管表面热强度会逾越均匀值特不多，炉管表面温度就特不可以逾越应用范围，因此肯定要有比较准确的测定炉管表面温度的办法跟仪表，才能确保加热炉安全花费，现在焦化加热炉虽有炉管表面热电偶，但其触点局部被炉火烤到，教唆倾向较大年夜，要靠移动的红外线测温仪测量。

17、油品流速炉管内油品的流速必须综合考虑到油品在炉管内的气化及反应的因素。油品从焦化加热炉出口到出口，随着温度落落，其转化率也逐渐增加，一部份液相油品反应转化成油气，同时一局部液相油品气化成油气，因此我们考虑的必须是综合的油品流速，而非单一的冷油流速。而现在提高焦化加热炉炉管中油品的综合流速的要紧办法的确是向炉管内注水或水蒸气。注水量的差异，炉管内混淆介质流速也差异，在一样加工量下辐射油分支45t/h,u跟停登时刻t的关系。A、辐射炉管注水量越大年夜，渣油在炉管内停登时刻越短，要获得相当的热量，只需提高注水流量与炉管内流速炉膛温度才能称心渣油快速升温条件。渣油在炉管低温区内的停登时刻延伸，有利于防

18、止渣油在炉管内结焦。但耗能增加，烟气进入对流室的温度也落落，注水要吸取热量，要多消耗能量，不的加热炉炉膛温度提高形成排烟温度落落，能量接收率着落。同时炉管表面热强度增加，会延伸炉管应用寿命。因此对辐射炉管注水要有所把持，不是越高越好，在45t/h渣油每分支进料下，注水流量把持在400kg/h500kg/h范围，渣油在炉管内停登时刻延长到72s，可有效落低加热炉炉膛温度。B、辐射炉管注水量越少，渣油在炉管内停登时刻越长，当需要获得相当的热量，只需要较低的炉膛温度即可，但带来的最大年夜的倒运因素是渣油在路管内停登时刻延伸后，易在炉管内结焦。因此，注水恳求把持在300kg/h以上，以确保混跟介质的流

19、淌速率。油品流速率增大年夜，可以改进油品的流淌形状，改进管内油品的传热功用，油品在高速运行中，对管壁上又提高了内膜传热系数。因此提高油品流速已形成的焦垢剧烈撞击既提高焦垢的零落速率，在肯定程度上减缓了焦垢的生成速率，从而使加热炉炉管结焦程度落低。2、加热炉方案征询题方案时应当选择适宜长周期运行的炉型，布置炉管摆设，油品走向，拔取炉管内径，管心距大小，炉管与炉墙间距等也要充分考虑炉管的结焦征询题。在炉管布置时应采用：1)加大年夜管心距，炉管跟炉墙的间距，可以改进炉管的环向热分布，的吸热量，使全体炉管四周受热较为均匀，防止局部过热而结焦。落低炉管向火焰局部2)提高炉管的表面积与容积之比，为了防止并

20、增加油品在炉管内裂化，又要抵达炉出口温度目的，适当增大年夜管径跟壁厚是有好处的。一般认为炉管表面积与容积之比值不小于表面积m2/容积m3。因此管径与结焦是绝对的而不是绝对的，由于炉管结焦尚有特不多的因素阻碍。563)炉管摆设应符合温度较低的油品先通过炉膛低温区的原那么。如斯不至于炉管壁温超高而发生结焦跟迂回变形。优化辐射管摆设办法对防止焦化炉炉管结焦特不要紧，原料对炉管结焦阻碍落到最小。它可使焦化3、处理好供热与吸热关系具体把持前面已说过，落低炉管结焦速率，就必须保证炉管表面温度，的确是如那里置好供热与吸热的关系。1供热系统跟油品流速，而这实质上供热系统把持的坚定开门见山阻碍燃烧的质量，开门见

21、山阻碍炉管表面温度，也就阻碍着加热炉炉管的生焦速率，而燃烧形状是否优良，又取决于以下因素：1燃料用量包括燃料气跟燃料油。加热炉的热量是靠燃料燃烧供给的，流量过低时，炉出口温度达不到恳求，焦化反应无法完成，得不到合格的产物，流量过高时，炉管表面温度落落，炉管结焦倾向严格，因此要保证燃料流量平稳，燃料用量应按照原料的进料温度，进炉流量，原料性质及燃料性质，外界气候变卦等阻碍因素停顿调节。(2)过剩气氛系数a=L/L0a过剩气氛系数L理论气氛度L0实践气氛度过剩气氛系数是加热炉的一个要紧目的，其大小反应了进炉气氛度的多少多，进炉气氛度过多，烟气带走的热量丧失落大年夜，炉膛温度落低，过少，燃料燃烧不完

22、好。(3)不的如燃料性质的变卦，燃料带液以及燃烧器透露等，都会使燃烧不可，导致局部过热从而形成炉管结焦，为了加热炉平稳把持落低炉管结焦的可以性，必须将燃料及时脱液，火嘴结焦，透露应破刻更换。2吸热系统吸热系统的变卦具体反应在炉出口温度上，畸形燃烧情况下，阻碍炉出口温度的要紧因素是：(1)原料进料量即油品流速的大小。炉管内油品流速要保持坚定，否那么会由于流速的变卦而破坏了原有热平衡关系而使炉温坚定。如进料量增大年夜，炉出口温度会落低，进料量减小，炉出口温度会落落，进估中断时，炉出口温度跟炉管表面温度大年夜幅度急剧上升，严格时，炉管会烧穿形成停工。如不及时处理炉管内结焦，为了使炉内的物料量保持平稳

23、，油品流速坚定不大年夜，把持时要随时留心原料泵压力，并及时调节2002年我装置在实施单层焦化时，物料从炉对流出来，开门见山进入辐射泵，由于压力坚定大年夜，阻碍到管内油品流速，因此去年我装置花费不足平稳，岁尾加热炉烧焦时刻也特不长。2003年装置对对流出口跟辐射泵的出口压力停顿了探究并停顿了规那么，把持比去年平稳多了。2进料温度。进料温度的变卦会导致炉出口温度偏离工艺目的。进料温度高，炉出口温度高，反之亦然，进料温度低，会使加热炉负荷增大年夜，艺目的规那么的温度。在装置满负荷花费时，会出现炉出口温度达不到工4、结论在原料性质肯定的情况下，加热炉炉管表面温度，油品流速是阻碍焦化加热炉炉管的主要因素，但要增加炉管结焦，还要全方位、多方面地考虑，如斯才能确保加热炉平稳长满优地花费，确保开工周期的顺利完成。参考文献:长岭炼化分公司焦化车间侯笑生19941997侯祥麟1991侯文顺化工方案概论2009赵军张有忱段成江化工配备呆板基础2009