01 焦化爐爐管結(jié)焦機理與現(xiàn)場優(yōu)化操作

1、11焦化爐爐管結(jié)焦機理與現(xiàn)場優(yōu)化操作焦化爐爐管結(jié)焦機理與現(xiàn)場優(yōu)化操作石油大學重質(zhì)油國家重點實驗室摘要本文基于焦化爐爐管結(jié)焦機理的研究，通過提出生焦反應給熱、條件生焦率、結(jié)焦因子、油品最大可裂化度、油品最低裂化度、爐出口實際裂解深度、油膜峰值溫度、正常延遲狀態(tài)等概念，探討了如何控制爐管結(jié)焦、如何判斷現(xiàn)場操作優(yōu)化程度、如何提高生焦反應給熱、如何評價爐管緩焦劑及增加液收添加劑的方法一、前一、前言延遲焦化是利用在熱轉(zhuǎn)化率(熱轉(zhuǎn)化深度)較低時，重

2、油不易結(jié)焦特點，讓重油快速通過焦化爐爐管并獲得重油輕質(zhì)化所需要的能量，使生焦反應“延遲”到焦炭塔的工藝過程。焦化爐是延遲焦化裝置的核心，決定了整個裝置的操作周期和經(jīng)濟效益。控制爐管結(jié)焦速率，確保操作過程中爐管外壁溫度不致過高，是該工藝過程存在的基礎；盡量提高生焦反應給熱量降低焦炭產(chǎn)率是該工藝獲得成功的技術關鍵。從技術上講，控制爐管結(jié)焦速率與提高生焦反應給熱量是相互矛盾的。本文基于焦化爐爐管結(jié)焦機理的研究，通過提出生焦反應給熱、條件生焦率

3、、結(jié)焦因子、油品最大可裂化度、油品最低裂化度、爐出口實際裂解深度、油膜峰值溫度、正常延遲狀態(tài)等概念，探討了如何控制爐管結(jié)焦、如何判斷現(xiàn)場操作優(yōu)化程度、如何提高生焦反應給熱、如何評價爐管緩焦劑及增加液收添加劑的方法。二、爐管結(jié)焦機理二、爐管結(jié)焦機理⒈生焦反應焦化爐給熱概念過去僅將重油在焦化爐管內(nèi)的過程看成一個加熱和汽化過程，實際上，重油超過430℃就會發(fā)生劇烈反應，燃料燃燒放出的熱量傳給管內(nèi)介質(zhì)后，一部分用于介質(zhì)溫度上升，一部分用于汽化，

4、另外一部分用于介質(zhì)在管內(nèi)的反應吸熱。13重油的生焦反應為自由基反應過程，反應開始時熱轉(zhuǎn)化率較低，反應過程產(chǎn)生的自由基被重油膠質(zhì)所“籠蔽”，阻礙了自由基之間的疊和生焦；隨著轉(zhuǎn)化率增加，自由基濃度增加，膠質(zhì)的“籠蔽”效應被破壞，自由基疊和生焦的可能性加大。將爐管內(nèi)的實際熱轉(zhuǎn)化深度控制在加速“拐點”以內(nèi)（油品最大可裂化度）是“延遲”焦化過程的理論基礎。盡量降低重油在管內(nèi)的停留時間及熱轉(zhuǎn)化率，限制流動主體內(nèi)結(jié)焦前體物的濃度，是限制爐管結(jié)焦速率的

5、關鍵。⒊正常延遲狀態(tài)概念舊的設計準則中僅有爐管表面平均熱強度及冷油流速兩項，通過優(yōu)化設計注水量及爐出口溫度，提高焦化爐生焦反應給熱量，僅僅依靠爐管表面平均熱強度及冷油流速校核是不夠的，為了確保焦化爐管不發(fā)生嚴重結(jié)焦，基于爐管結(jié)焦機理，我們提出校核：⑴最高油膜溫度；⑵關鍵爐管管內(nèi)的兩相流流型；⑶爐出口裂解深度；作為判斷焦化爐管內(nèi)介質(zhì)流動及反應過程是否處于“正常延遲狀態(tài)”的關鍵工藝參數(shù)。在對焦化爐注氣及爐出口溫度進行優(yōu)化設計時，尤其要注意爐