焦化加热炉在线清焦的设计与实践.docx

焦化加热炉在线清焦的设计与实践-1--8-焦化加热炉在线清焦的设计与实践一、概述随着全世界范围以内原油重质化、劣质化趋势的日益加剧延迟焦化装置作为一种适应性强、投资少的渣油加工工艺越来越得到炼油行业决策者的青睐。为了尽量降低装置设备投资或利用现有设备提高装置处理量国外延迟焦化炉操作的苛刻度要大大高于目前国内的操作水平据资料介绍焦化加热炉出口温度甚至高达505~515℃焦化炉的烟气出辐射室温度可高达近900℃以充分利用焦化设备提高液体收率减少焦炭产率这样焦化炉操作周期达到约3个月左右就必须停炉烧焦大大影响了装置的开工周期和经济效益。因此在高操作苛刻度条件下如何延长焦化炉的操作周期便成为了人们首要关心的问题延迟焦化炉在线清焦技术就是在这种背景及要求下应运而生的。在线清焦技术最早起源于乙烯裂解炉的设计和操作该技术可以实现在不停炉情况下对炉管内结焦进行有效的清除。经过不断的实践与研究人们成功地把在线清焦技术应用到延迟焦化炉的设计与操作中从而使得延迟焦化炉的操作周期得到大幅度延长。二、在线清焦的工作原理采用在线清焦技术的焦化炉一般应采用4管程或6管程以避免在线清焦时对后续设备操作造成太大的影响。操作时对其中一管程通入蒸汽其余三管程或五管程正常操作在线清焦用的蒸汽及清除的焦炭与其它管程的油品一同进入焦炭塔。在线清焦方法有两种一种是恒温法其原理是利用高速流动的水蒸汽对焦垢层的冲刷作用及水蒸汽在高温下与焦炭发生化学反应生成一氧化碳和氢气。该种方法仅可用于结焦时间较短的焦化炉采用此种方法可有效的去除管内生成的软焦层。当管壁温度达到630℃约3个月之后时管内焦层已经变硬采用恒温法进行在线清焦的效果就不是很理想了此时应当采用变温法。变温法的原理是利用炉管金属与管内焦垢层热膨胀系数的不同通过快速升高及降低炉管温度使得焦炭层与炉管剥离。无论采用何种方法都必须严格控制管壁温度不超过炉管的最高使用温度并保证清焦管程的蒸汽压力大于或等于其它正常操作的几管程的管内压力以免热油泄漏到清焦的管程中。在线清焦所需蒸汽量、管壁温度的升降范围及速度应按照焦化炉实际炉管规格、根数、材质进行计算后确定其操作必须严格按照相关规定的步骤进行实施否则有可能造成清焦效果差、炉管堵塞、炉管变形甚至炉管爆裂等严重的事故。三、在线清焦技术的工程设计1、对装置工艺设计的要求1）在线清焦蒸汽系统的设计在线清焦时蒸汽的压力应大于走油管程的油品进口压力开工初期加热炉进口压力一般为1.5~1.8MPa(g)当开工3`6个月加热炉炉管内已有结焦时此时加热炉进口压力将提高到2.5~2.8MPa(g)在线清焦蒸汽的压力应大于3.3MPa(g)通常采用3.5MPa(g)的中压蒸汽。为了更有效的控制在线清焦炉管的升温和降温速度清焦蒸汽的温度也有一定的要求通常采用注入脱氧水来控制蒸汽温度。据国外资料介绍焦化炉管在线清焦也可以直接用脱氧水作在线清焦介质。在线清焦所用蒸汽量一般为4~8吨/时不能全部利用多点注汽的管道和仪表应单独设计在线清焦管道和仪表在加热炉每路入口设置切断阀和止回阀每台加热炉可设置一个蒸汽流量调节阀和蒸汽温度调节阀。在线清焦蒸汽管道正常操作时不被使用在北方地区应充分考虑防冻放凝问题可以和炉管注汽的第一点相结合。如果加热炉设计有安全联锁系统在线清焦蒸汽管路设计还应和炉管事故吹扫蒸汽管路设计相结合。2）炉出口转油线的设计加热炉出口转油线的设计是焦化装置配管设计的一个重点和难点设计不好会出现管线振动或晃动影响安全生产。采用在线清焦技术时炉出口转油线的设计不但应考虑正常操作工况还应考虑在线清焦工况。在线清焦时一路蒸汽出口流量的变化会直接影响加热炉总出口转油线的流量的变化。在线清焦蒸汽的体积流量一般大于该路油品的体积流量炉出口转油线管径的设计应根据在线清焦和正常操作两种工况来核算保证两种工况下加热炉出口转油线的两相流流型均满足要求。通常转油线管径的选择应首先考虑正常操作状态下的流型处于最佳在线清焦时虽然气体流速提高但对转油线的流型不会有太大的影响。在线清焦管路的蒸汽出口温度变化范围约为400~600℃为减少在线清焦对炉总管出口温度的影响在线清焦操作时可适当调整其它管程的处理量和出口温度。炉出口转油线的设计要考虑管道的热应力及振动每路出口管应对称布置两支管油品的混合不应对冲减少混合时的冲击防止管路振动。3）对焦炭塔、分馏塔及后续设备设计的要求采用线清焦技术应按在线清焦技术要求确定在线清焦用蒸汽的流量及变化范围根据在线清焦时焦炭塔内的油气和蒸汽的总流量核算焦炭塔的空塔气体速度通常采用在线清焦时降低装置处理量15~25%即加热炉一路走蒸汽另外几路走的油品量不变或适当增加此时焦炭塔内的油气和蒸汽的总体积流量增加约5~15%因此在线清焦时焦炭塔内气速不会超标焦炭塔的设计基本可不考虑在线清焦的影