洛阳李和杰焦化炉长周期.docVIP

提高焦化炉处理能力及延长开工周期技术 中国石化集团洛阳石化工程公司设备研究所 序 目前，我国有延迟焦化装置24套，总加工能力20Mt/a以上，据专家予测，今后10年内，延迟焦化装置的加工能力还要增加30%左右。我国焦化加热炉辐射室炉管表面平均热强度最高为33.6kw/ m2 ，最低为20.83kw/ m2；中国石油化工集团公司[炼油厂管式加热炉设计技术规定]中焦化加热炉辐射室炉管表面平均热强度推荐值为：32.5kw/ m2—38.3kw/ m2。焦化加热炉冷油流速最高为1.39m/s，最低为1.06m/s；中国石油化工集团公司[炼油厂管式加热炉设计技术规定]中规定为1.3m/s—1.9m/s；技术发达国家焦化加热炉冷油流速规定大于2.1m/s—2.2m/s。焦炭塔生焦高度为15 m—20 m，空塔高度达15 m，焦炭塔的设备利用率仅为50%—60%；而国外焦炭塔的设备利用率为86%。分馏塔均在40%—50%的设计负荷下操作。从延迟焦化装置的三大主要设备的现状可知：我国延迟焦化装置的“扩能”潜力较大，通过技术改造，扩大装置的生产能力将是我国增加延迟焦化装置加工能力的重点之一。 焦化炉是延迟焦化装置的核心设备，其能耗占整个装置能耗的75％，其处理能力的大小和正常开工周期的长短直接决定着延迟焦化装置的处理能力和正常开工周期。延长焦化炉的开工周期，提高焦化炉的处理能力对于延长延迟焦化装置开工周期和提高延迟焦化装置的处理能力有着重要意义。 由于延迟焦化装置的原料油的比重大、粘度高、临界反应温度低、在加热过程中，焦化炉辐射炉管结焦是不可避免的。焦化炉辐射炉管结焦速率的大小直接决定着延迟焦化装置的开工周期。为使延迟焦化装置有一个合理的开工周期， 在工艺上采取的措施是：(1)在分馏塔底部设置回流泵，在焦化炉辐射进料加一部分蜡油，降低原料油的粘度，提高原料油临界温度。(2)辐射炉管注软化水，提高原料油的流速；缩短原料油在辐射室的停留时间。在焦化炉热负荷和炉管规格一定的条件下，蜡油循环比越大，焦化炉的处理能力越小；科学试验表明：蜡油循环比每增加0.1，焦化装置的液体产品收率就降低1.7%。蜡油循环比的高低对焦化炉的处理能力和延迟焦化装置的液体产品收率有着直接影响。由于水的汽化潜热大，辐射炉管注水量占原料油处理量的百分比每增加1％，延迟焦化装置单位处理量的能耗就要增加42MJ/t，同时焦化汽油的辛烷值和稳定性随着辐射炉管注水量的增加而下降。焦化炉辐射炉管注水对延迟焦化装置的能耗和产品质量有着直接的影响。辐射进料中添加蜡油和辐射炉管注水对延迟焦化装置生产有着一定的副作用。开发新的减缓焦化炉辐射炉管结焦速率技术，在保证焦化炉有一个较长的开工周期的基础上，降低辐射进料中的蜡油循环比和辐射炉管注水量，对于提高焦化炉以及整个延迟焦化装置的技术水平有着重要的意义。为此，我们报请中国石油化工集团公司批准开设了《提高焦化炉处理能力及延长开工周期技术研究》课题，其目的是：开发出一套具有我国特点的“减缓焦化炉辐射炉管结焦速率，延迟焦化炉开工周期的技术”；为我国焦化炉进行技术改造提供技术支撑。 1996年正式开题立项，于1998年完成全部研究试验工作。2000年3月通过集团公司组织的专家鉴定。现已成功地应用于石家庄炼油厂和上海炼油厂延迟焦化炉技术改造。 一 渣油热转化过程及转化反应机理 焦化原料油是以碳、氢为主要元素的大分子烃类（饱和烃、芳烃、胶质、沥青质）的混合物。在热转化过程中，有二种主要化学反应：一种是大分子转化成小分子的吸热反应，称作裂化；另一种是小分子转化成大分子的放热反应，称作缩合；总称为热转化。而分子大小不变，只变其内部结构的异构化反应和分子量成倍增加的叠合反应，在没有催化剂参加的热转化中是很少发生的。因此，热转化过程的反应机理，主要是由自由基反应机理来解释断裂的化学现象，和由中间相成焦机理来阐明缩合的化学现象。 （） 烃类分子内的原子本是借助原子间引力的化学键结合起来的。随着原子结合形式的不同，这种引力的强弱亦有所不同；这就形成大小不等的键能。其中键能小的化学键接受一定的热能后即进行断裂，随后又重新组合成键能较大的化学键；从而产生键能变化，形成吸热或放热反应和新的化合物。 自由基机理认为：烃类在热反应时，一些易反应分子首先在键能较弱的化学键上断裂成自由基。其中较小的自由基如H、CH3、C2H5等能在短时间内存在；因而可与别的分子碰撞，又生成新的自由基。较大的自由基比较活泼而不稳定，只能瞬时存在，并很快再断裂成烯烃和小的自由基。这样就形成一种连锁反应。反应后的生成物在离开反应系统终止反应时，自由基与自由基又互相结合成烷烃。故断裂的最终结果为生成较反应原料分子要小的烯烃和烷烃；其中也包括气体烯烃