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石油/化工通用机械 GM in Petroleum Chemical Industry 延迟焦化加热炉炉管结焦分析 中国石油化工股份有限公司洛阳分公司（河南 471012）韩 靖 【摘 要】 加热炉是延迟焦化装置 周期主要由加热炉辐射炉管的结焦程度而定，因此对结焦原因进行分 的关键设备，由于焦化的工艺特性加热 析，以确保延迟焦化装置长周期满负荷运行是刻不容缓的。 炉炉管结焦是一个必然发生的现象，也 是影响装置长周期运行的一个制约因 二、结焦机理及原因分析 素。主要分析了焦化加热炉炉管结焦的 机理及影响因素，并提出了预防及减缓 1.结焦机理 措施。 由于焦化加工的原料主要是重油和渣油，它们具有黏度大和组成 【关键词】 复杂的特点。其中含有大量的无机盐、金属离子、沥青质和大分子的 延迟焦化 加热炉 炉管 结焦 非烃化合物。重油分子在高温下会自发地产生自由基，自由基再以不 同的方式参与反应：一方面发生裂化反应，大分子裂化成小分子；另 一方面原料分子缩合成更大的大分子，典型的反应机理[1]，裂解与缩 合反应是同时进行的，焦化炉炉管上所沉积的焦炭来自重油中沥青质 一、前言 的缩合反应。延迟焦化加热炉结焦主要是焦炭的生成和沉积问题，渣 延迟焦化装置的核心设备是加热 油通常被看作是由饱和烃、芳烃、胶质和沥青质四个组分，以及硫、 炉，其加工的原料减压渣油具有高残 氮、氧和金属等非烃化合物组成的，是一种胶体分散体系，其分散相 炭，高密度，高黏度，临界反应温度低 是以沥青质为核心并吸附以胶质形成的胶束。在加热炉中焦化原料不 的特性。在生产运行过程中，焦化加热 断被加热升温，因渣油中的胶质、沥青质含量较高，伴随着油品的汽 炉炉管逐步结焦是不可避免的。洛阳石 化和裂解反应的发生，同时发生部分缩合反应，它们容易在热金属表 化延迟装置设计规模140万t/a，采用洛 面沉积，生成的焦核沉积在炉管的内表面形成垢层，并逐渐脱氢缩合 阳石油化工工程公司设计的大型化“一 形成焦炭，如图1所示。炉管内的结焦过程是焦粒生成和长大，并向 炉两塔”流程，可灵活可调循环比工 炉管内壁沉积的过程。而原料中的S、N等杂质原子含量较高，在高温 艺，循环比可在0.1~0.3范围内调整，生 下这些杂质原子化合物易分解产生自由基，从而引发链反应，逐渐形 焦周期20h；设计原料残炭20.78%，生焦 成高分子聚合物；另外，原料中的金属离子和设备金属表面不光洁对 率为30%。焦化炉设计负荷42.3MW，炉 聚合反应起到一定的催化作用。 管规格 127mm×10mm，长23 000mm， 炉管以及弯管采用Cr9Mo材质，增强抗 高温氧化，抗腐蚀能力，提高炉管使用 寿命。 随着炼油装置加工原油的不断日益 劣化，常减压装置加工深度的提高，以 及轻质油拔出率的上升，因而延迟焦化 装置加工原料中重组分油品、残炭、盐 类等含量均不断增加，这给焦化加热炉 炉管结焦带来很大影响。加热炉的生产 图1 重油生成石油焦的反应机理 50 通用机械 2010年 第7期