专利名称：一种减缓结焦趋势的焦化加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种减缓结焦趋势的焦化加热炉。
背景技术：
延迟焦化工艺是将重质残渣油通过热加工手段转化为轻质油品、气态烃和石油焦的热反应过程，其处理过程是将重质原料在加热炉中以高流速、高热强度使油品迅速达到焦化所需反应温度，然后快速进入焦炭塔发生焦化反应，所以焦化加热炉是延迟焦化装置的核心设备。焦化加热炉将焦化炉进料迅速加热至焦化温度485-510°C，然后快速进焦炭塔进一步裂解、缩合生成气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭。焦化炉的设计要求是既要在较短的时间内(427°C+停留时间< 40s)向油品提供足够的所需热量，又要控制油品在炉管内的反应深度、尽量减少炉管和转油线结焦，使反应延迟在焦炭塔内进行，因此受焦化炉炉管结焦制约，加热炉的连续运行时间直接关系到延迟焦化装置的运行周期。目前焦化加热炉，尤其是加工超重非常规原油渣油、深拔减渣和各种浙青料时，存在炉管结焦速度快、单炉操作周期短(一般单炉6-10个月)等问题，从而干扰了全厂生产计划，使生产效益受损，维修费用和能耗增加。
发明内容
本发明提供一种减缓结焦趋势的焦化加热炉，用以降低加热炉炉管中油品粘度，延长该油品的生焦诱导期，减缓炉管内膜结焦趋势，从而延长加热炉连续运行周期，即提高焦化装置的连续运行周期，给焦化装置及全厂生产带来显著的社会效益和经济效益。为达到上述目的，本发明提供了一种减缓结焦趋势的焦化加热炉，包括炉体、辐射室、对流室、辐射炉膛、炉管和燃烧器，其中所述炉体为品字形结构，所述对流室位于所述炉体的内部上方，所述对流室由隔墙分为左右对称的两部分，所述辐射室共有2个，分别位于所述对流室下方左右对称的两侦牝中间被由下斜上直的炉墙形成的两端敞开的空间隔开，所述辐射炉膛为所述辐射室的内部空间，为下梯形上矩形的组合型中空结构；所述炉管共有2组，每组包括多根水平炉管，每组所述炉管包括经所述炉体外转油线相连接的对流管和辐射管，所述对流室的每一部分水平布置有I组所述炉管对应的多排对流管，每个所述辐射室的中心成纵向单排卧管布置有I组所述炉管对应的辐射管，所述对流管的入口通过法兰与加热油品管线相连接，所述辐射管的出口通过法兰与焦炭塔的管线相连接；每组炉管中若干炉管对应的辐射管下部出口管段扩径，每个所述辐射室中上下相邻辐射管之间的管间距为所述辐射管外径的I. 77-2. 8倍；所述辐射管的前部3/4管段的某个位置设置有轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述辐射管的后部1/4管段的某个位置设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述LCGO注入口与所述HCGO注入口分别通过法兰与来自分馏系统的热LCGO管线和热HCGO管线相连接；所述燃烧器的数目为多个，沿所述辐射室内辐射管两侧对称布置，每个所述燃烧器以向上燃烧的方式沿所述辐射炉膛底两侧贴炉墙或沿所述辐射炉膛底靠炉墙垂直布置。可选的，所述燃烧器为双排孔或多排孔倾斜开孔燃烧器喷头结构。可选的，所述对流管的入口处设置有第一油品测温热电偶，所述辐射管的入口处设置有第二油品测温热电偶，所述辐射管的出口处设置有第三油品测温热电偶。可选的，所述对流管下部管壁外设置有2个炉管表面热电偶，所述辐射管入口至出口上下炉管表面设置有8-10个炉管表面热电偶。可选的，所述对流管的入口处、所述辐射管的入口端和所述辐射管的出口端分别设置有蒸汽或凝结水注入口，所述汽或凝结水注入口与来自外供系统的蒸汽或凝结水的管线相连接。可选的，所述对流管的入口处设置有石脑油或柴油注入口，所述石脑油或柴油注入口与用以注石脑油或柴油的管线相连接，所述用以注石脑油或柴油的管线上设置有流量调节阀。 可选的，所述LCGO注入管线、所述HCGO注入管线上分别设置有流量调节阀。可选的，辐射炉膛下部的两侧炉墙与水平面的夹角介于75°至85°之间。可选的，所述辐射炉膛上部的两侧炉墙与水平的夹角为90°。上述实施例针对焦化装置中加热炉进料的劣质特性和焦化超低循环比操作条件，在加热炉辐射管的前3/4管段和后1/4管段注入适量的LCGO和HCGO以提高(芳烃+胶质)/(浙青质+饱和烃)的比值，提高了管内工艺介质稳定性，延长了生焦诱导期，减缓了管内膜结焦趋势，延长了加热炉连续运行周期，即提高了焦化装置的连续运行周期，减少了非计划停工烧焦次数，所以给焦化装置及全厂生产带来的社会效益和经济效益是明显的。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明一个实施例的减缓结焦趋势的焦化加热炉示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I为本发明一个实施例的减缓结焦趋势的焦化加热炉示意图。如图所示，该加热炉包括加热炉炉体I、对流室2、辐射室3、辐射炉膛4、对流管5、辐射管6和燃烧器7，其中加热炉炉体I为品字形结构，辐射炉膛4为辐射室3的内部空间，为下梯形上矩形的组合型中空结构，辐射室3的中间上方为对流室2，下方两侧为对称布置的2个辐射室3，中间被下斜上直的炉墙形成的两端敞开的空间隔开，如图所示，图中12为该两端敞开的空间的垂直段炉墙，图中13为该两端敞开的空间的倾斜段炉墙，其中，这里所说的两端敞开的空间是指仅有两面直立墙与对流室的底及炉底形成的空间。2个辐射室3共用的对流室2，对流室2上方烟气出口设置有联合烟道，燃烧器燃烧产生的高温烟气由辐射室3辐射顶上流入对流室2，加热对流段炉管5内焦化油后，烟气经联合烟道流进空气预热器进一步回收烟气余热，最后经由烟 排入大气，图中箭头A表示烟气流往空气预热器的方向；炉管共有2组，每组包括多根水平炉管，每组炉管包括位于对流室内水平布置的对流管5和位于辐射室内中心纵向布置的辐射管6，对流管5与辐射管6经炉体I外转油线相连接，对流管5的入口与油品输入管11相连接，辐射管6的出口通过转油线18与焦炭塔相连接，图中箭头B表示经加热后的油品流往焦炭塔的方向；辐射管6成纵向单排卧管布置在辐射室中心，每组炉管中若干炉管对应的辐射管6下部出口管段扩径，例如若干辐射管6的管外径可以由O 114扩到O 127或由O 102扩到0127 ;同时扩大辐射管的管间距，将每个辐射室中相邻辐射管之间的管间距设置为辐射管外径的I. 77-2. 8倍，采用炉管扩径和加大炉管的管间距技术，降低了辐射炉管近出口段高温缩合区炉管的热强度周向不均匀系数，降低相对结焦因子，减缓缩合反应，相对可降低炉管表面温度10 20% ；辐射管6的前部3/4管段的某个位置设置有轻焦化瓦斯油LCGO注入口，辐射管6的后部1/4管段的某个位置设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，LCGO注入口与LCGO输送管16相连接，HCGO注入口与HCGO输送管17相连接，分别在辐射管前3/4管段和后1/4管段注入适量的相对较高(芳烃+胶质)/ (饱和烃+浙青质)比值的焦化或催化LGO和HGO馏分，减缓炉管内被加热油品，尤其是管内膜升温速率，缓和结焦趋势。又例如，为调节LCGO和HCGO的注入速率，应在LCGO输送管、HCGO输送管上分别设置调节阀组19，其中，所注入的LCGO和HCGO是焦化或催化裂化产生的LGO和HGO ；
燃烧器7的数目为多个，分别在辐射炉膛4中心的炉管两侧对称布置，每个燃烧器7以向上燃烧的方式沿辐射炉膛底两侧贴炉墙或在炉膛底靠炉墙布置。例如，燃烧器7可以为双排孔或多排孔倾斜开孔燃烧器喷头结构，与倾斜结构的炉壁13相配合，使火焰附墙燃烧，改善加热炉辐射室的温度场分布均匀性，提高加热炉辐射室的辐射传热效果。具体实施时，建议贴墙布置的单排燃烧器的数目不多于16个，单个燃烧器的正常火焰高度为1/3炉膛高，一般为2. 5-3米，辐射炉膛下部的两侧炉墙与水平面的夹角a介于75°至85°之间，辐射炉膛上部的两侧炉墙与水平面的夹角成90°。上述实施例针对焦化装置中加热炉进料的劣质特性和焦化超低循环比操作条件，在加热炉辐射管的前3/4管段和后1/4管段注入适量的LCGO和HCGO以提高(芳烃+胶质)/(浙青质+饱和烃)的比值，提高了管内工艺介质稳定性，延长了生焦诱导期，减缓了管内膜结焦趋势，延长了加热炉连续运行周期，即提高了焦化装置的连续运行周期，减少了非计划停工烧焦次数，所以给焦化装置及全厂生产带来的社会效益和经济效益是明显的。当辐射炉管内被加热油品温升> I. 5-2. 5°C /天时，在保持正常注汽量情况下，前3/4段辐射管注入适量LCGO馏分，当后1/4辐射管加热油品温升> I. 5-2. 5°C /天时，在保持正常注汽量情况下，以后1/4辐射管注入适量HCGO馏分，使管内膜温升降到〈O. 56°C /天左右。所注入适量LCGO量是在注汽量300_550kg/h情况下注LCG0150_250kg/h ;本技术所在注HCGO量在注汽量300-550kg/h情况下注HCG0150_250kg/h。为检测加热炉炉管内油品的温度变化，还可以在对流管5的入口处设置有第一油品测温热电偶8，在辐射管6的入口处设置有第二油品测温热电偶9，在辐射管6的出口处设置有第三油品测温热电偶10，这样可以及时检测出炉管中油品的温升速度。此外，为了检测炉管的温度变化，还可以在对流管下部管壁外设置有2个炉管表面热电偶，在辐射管入口至出口的上下炉管表面设置有8-10个炉管表面热电偶，这样可以及时检测出炉管的温升速度。例如，对流管5的入口处、对辐射管6的入口端和辐射管的出口端分别设置有蒸汽或凝结水注入口，蒸汽或凝结水注入口与来自外供系统的蒸汽或凝结水的管线14相连接。例如，为降低进入对流炉管5内劣质油品的进料粘度，还可以在对流管5的入口处设置有石脑油或柴油注入口，石脑油或柴油注入口与用以注石脑油或柴油的管线15相连接，在对流管5的进料入口注入适量轻馏分油，如石脑油、柴油等，降低进料的粘度。以下为将图I实施例中的加热炉应用于焦化装置的实例以国内某120万吨/年延迟焦化装置的加热炉设计为例，采用减缓结焦趋势的“注稳定性馏分油的‘喇叭形’底侧烧双面辐射加热炉”。本炉型设计条件是该焦化原料的高苛刻性76.4m%减压深拔O 565°C)减渣和23. 6m%催化油浆的混合料；> 565°C减压深拔渣油的d2(l=L 0391g/cm3,UopK=Il. 62，API=4. 67，康残 CE=24. 20m%，粘度 v 100=4539. 5cst，C7 不溶物含量=7. 3m%, C/H原子比=0. 6621，其芳碳率fa=0. 3024，所以属于难深加工的环烷基原料，生焦倾向P值大于阿拉伯重油566°C +减渣的P值；而原料中又混合23. 6m%的催化油浆，虽然增加了焦化炉进料中芳烃含量，但却增加了生焦率和炉管内的结焦率，从而影响到加热炉运行的生产周期，因此，可以采用图I实施例中加热炉的设计方案。该加热炉的具体实施方式
为采用减缓结焦趋势的注稳定性馏分油的“下梯形上矩形结构”辐射室的底侧烧附墙燃烧双面辐射炉型及扩管径和加大管间距设计方案，焦化油以“上进下出”的进料方式分4个管程依次经对流室、辐射室升温至所需温度(约492-498°C)，其中每2个辐射室共用I个对流室，可以实现在单管程65-70%热负荷下另一个管程的在线清焦和55-65%热负荷下的在线烧焦和机械清焦。燃料气经炉底侧墙附墙安装的燃烧器，燃烧火焰附墙燃烧加热炉墙，燃烧火焰和高温烟气沿下梯形上矩形的“喇叭形”辐射炉膛附墙燃烧和向上流动，给炉管内的被加热油品提供所需热量，高温烟气经辐射炉膛顶向上流入对流室，预热焦化油后，经联合烟道流进空气预热器进一步回收烟气余热，使炉热效率达到92. 5%，最后烟气经由烟囱排入大气。为了改善炉管内被加热油品特性，尤其是运行后期管内被加热油品特性，缓和结焦趋势，延长加热炉连续运行周期，采用注LCGO和HCGO馏分的工艺技术。分别在加热炉辐射段的前3/4管段和后1/4管段注入适量的LCGO和HCGO以提高芳烃/浙青质比值，芳烃+胶质/浙青质比值，提高管内被加热油品的稳定性，并降低缩合反应速率，实现减缓管内膜结焦趋势，从而延长连续运行时间。
具体实施方式
为当辐射炉管前、 后管段内被加热油品温升> 1.68°C /天时，在保持注汽量情况下，前3/4段辐射管注入LCGO馏分，而后1/4辐射管注入HCGO馏分，可使管内工艺介质温升从AT > 1.68°C /天降到< 0. 56°C /天左右。同时，还可根据炉管入口压力和炉管出口温度的变化趋势，尤其是辐射管表面热电偶温升趋势，判断炉管结焦情况，适时对结焦严重的管程进行在线清焦、在线烧焦或停一半管程进行机械清焦操作，以保证焦化装置的连续长周期运行。本领域技术人员可以理解附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换 ，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种减缓结焦趋势的焦化加热炉，其特征在于，包括炉体、辐射室、对流室、辐射炉膛、炉管和燃烧器，其中 所述炉体为品字形结构，所述对流室位于所述炉体的内部上方，所述对流室由隔墙分为左右对称的两部分，所述辐射室共有2个，分别位于所述对流室下方左右对称的两侧，中间被由下斜上直的炉墙形成的两端敞开的空间隔开，所述辐射炉膛为所述辐射室的内部空间，为下梯形上矩形的组合型中空结构； 所述炉管共有2组，每组包括多根水平炉管，每组所述炉管包括经所述炉体外转油线相连接的对流管和辐射管，所述对流室的每一部分水平布置有I组所述炉管对应的多排对流管，每个所述辐射室的中心成纵向单排卧管布置有I组所述炉管对应的辐射管，所述对流管的入口通过法兰与加热油品管线相连接，所述辐射管的出口通过法兰与焦炭塔的管线相连接； 每组炉管中若干炉管对应的辐射管下部出口管段扩径，每个所述辐射室中上下相邻辐射管之间的管间距为所述辐射管外径的I. 77-2. 8倍； 所述辐射管的前部3/4管段的某个位置设置有轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述辐射管的后部1/4管段的某个位置设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述LCGO注入口与所述HCGO注入口分别通过法兰与来自分馏系统的热LCGO管线和热HCGO管线相连接； 所述燃烧器的数目为多个，沿所述辐射室内辐射管两侧对称布置，每个所述燃烧器以向上燃烧的方式沿所述辐射炉膛底两侧贴炉墙或沿所述辐射炉膛底靠炉墙垂直布置。
2.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述燃烧器为双排孔或多排孔倾斜开孔燃烧器喷头结构。
3.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述对流管的入口处设置有第一油品测温热电偶，所述辐射 管的入口处设置有第二油品测温热电偶，所述辐射管的出口处设置有第三油品测温热电偶。
4.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述对流管下部管壁外设置有2个炉管表面热电偶，所述辐射管入口至出口的上下炉管表面设置有8-10个炉管表面热电偶。
5.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述对流管的入口处、所述辐射管的入口端和所述辐射管的出口端分别设置有蒸汽或凝结水注入口，所述蒸汽或凝结水注入口与来自外供系统的蒸汽或凝结水的管线相连接。
6.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述对流管的入口处设置有石脑油或柴油注入口，所述石脑油或柴油注入口与用以注石脑油或柴油的管线相连接，所述用以注石脑油或柴油的管线上设置有流量调节阀。
7.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述LCGO注入管线、所述HCGO注入管线上分别设置有流量调节阀。
8.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述辐射炉膛下部的两侧炉墙与水平面的夹角介于75°至85°之间。
9.根据权利要求I所述的加热炉，其特征在于，所述辐射炉膛上部的两侧炉墙与水平面的夹角成90°。
全文摘要
本发明公开一种减缓结焦趋势的焦化加热炉，包括炉体、辐射室、对流室、辐射炉膛、炉管和燃烧器，炉体为品字形结构，辐射炉膛为辐射室的内部空间，是下梯形上矩形的组合型中空结构；辐射室有2个，其空间上部即为对流室；整个炉体内共有2组炉管，每个辐射炉膛内有1组炉管，每组炉管包括多根水平布置炉管，每组炉管包括相连接的对流管和辐射管，对流室的每一部分水平布置有1组炉管对应的多排对流管，每个辐射室辐射炉膛的中心成纵向布置有1组辐射炉管，对流管的入口通过法兰与加热油品管线连接，辐射管的出口通过法兰与焦炭塔的管线连接；位于炉膛底的燃烧器的数目为多个，在辐射室辐射炉膛内辐射管两侧对称的贴两侧炉内墙或靠炉内墙垂直布置。
文档编号C10G9/20GK103146414SQ20131005664
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者晁可绳, 崔莉, 冯杰, 纪文峰 申请人:中国寰球工程公司