01 焦化爐爐管結(jié)焦機(jī)理與現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化操作

1、11焦化爐爐管結(jié)焦機(jī)理與現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化操作焦化爐爐管結(jié)焦機(jī)理與現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化操作石油大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室摘要本文基于焦化爐爐管結(jié)焦機(jī)理的研究，通過(guò)提出生焦反應(yīng)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(shí)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(chǎng)操作優(yōu)化程度、如何提高生焦反應(yīng)給熱、如何評(píng)價(jià)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(shí)，重

2、油不易結(jié)焦特點(diǎn)，讓重油快速通過(guò)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(yīng)“延遲”到焦炭塔的工藝過(guò)程。焦化爐是延遲焦化裝置的核心，決定了整個(gè)裝置的操作周期和經(jīng)濟(jì)效益。控制爐管結(jié)焦速率，確保操作過(guò)程中爐管外壁溫度不致過(guò)高，是該工藝過(guò)程存在的基礎(chǔ)；盡量提高生焦反應(yīng)給熱量降低焦炭產(chǎn)率是該工藝獲得成功的技術(shù)關(guān)鍵。從技術(shù)上講，控制爐管結(jié)焦速率與提高生焦反應(yīng)給熱量是相互矛盾的。本文基于焦化爐爐管結(jié)焦機(jī)理的研究，通過(guò)提出生焦反應(yīng)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(shí)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(chǎng)操作優(yōu)化程度、如何提高生焦反應(yīng)給熱、如何評(píng)價(jià)爐管緩焦劑及增加液收添加劑的方法。二、爐管結(jié)焦機(jī)理二、爐管結(jié)焦機(jī)理⒈生焦反應(yīng)焦化爐給熱概念過(guò)去僅將重油在焦化爐管內(nèi)的過(guò)程看成一個(gè)加熱和汽化過(guò)程，實(shí)際上，重油超過(guò)430℃就會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，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(yīng)吸熱。13重油的生焦反應(yīng)為自由基反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)開始時(shí)熱轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)過(guò)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(yīng)被破壞，自由基疊和生焦的可能性加大。將爐管內(nèi)的實(shí)際熱轉(zhuǎn)化深度控制在加速“拐點(diǎn)”以內(nèi)（油品最大可裂化度）是“延遲”焦化過(guò)程的理論基礎(chǔ)。盡量降低重油在管內(nèi)的停留時(shí)間及熱轉(zhuǎn)化率，限制流動(dòng)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(guān)鍵。⒊正常延遲狀態(tài)概念舊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中僅有爐管表面平均熱強(qiáng)度及冷油流速兩項(xiàng)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)注水量及爐出口溫度，提高焦化爐生焦反應(yīng)給熱量，僅僅依靠爐管表面平均熱強(qiáng)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(yán)重結(jié)焦，基于爐管結(jié)焦機(jī)理，我們提出校核：⑴最高油膜溫度；⑵關(guān)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(dòng)及反應(yīng)過(guò)程是否處于“正常延遲狀態(tài)”的關(guān)鍵工藝參數(shù)。在對(duì)焦化爐注氣及爐出口溫度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，尤其要注意爐