武生祥

摘 要：爐管結(jié)焦導(dǎo)致延遲焦化加熱爐效率嚴(yán)重下降，并且縮短裝置運轉(zhuǎn)周期，減緩爐管結(jié)焦成為裝置發(fā)展的必然趨勢。通過對某煉化延遲焦化加熱爐爐管結(jié)焦原因分析，總結(jié)出原料性質(zhì)、爐出口溫度、原料中金屬含量、渣油在爐管中停留時間以及加熱爐注水溫度和注水量是延遲焦化裝置爐管結(jié)焦的主要原因。所以在日常操作中應(yīng)該改善原料性質(zhì)，適當(dāng)加大爐管注水量，保證輻射爐管內(nèi)冷油流速，控制好爐管壁溫度，提高注水溫度（防止對流段結(jié)軟焦），同時要對原料中金屬含量進(jìn)行監(jiān)控分析，通過改進(jìn)操作減緩加熱爐爐管結(jié)焦。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控分析;改進(jìn)工藝;減緩爐管結(jié)焦

截止2019年底，我國原油一次加工能力達(dá)6.5億噸/年。隨著原油變重變劣、輕質(zhì)油品需求量上升，重油深度加工任務(wù)日益繁重，加工重質(zhì)油特別是重質(zhì)渣油已成為煉油行業(yè)亟待解決的問題。延遲焦化這套使得劣質(zhì)變優(yōu)質(zhì)、投資成本小的工藝備受青睞。截止目前國內(nèi)共有延遲焦化裝置90多套，總加工量超過1.1億噸。但延遲焦化裝置的高溫?zé)崃呀猓瑢?dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備加熱爐爐管結(jié)焦成為一個必然發(fā)生的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響裝置長周期運行。分析焦化加熱爐爐管結(jié)焦的機理及影響因素，并提出了預(yù)防及減緩措施是提高工作以及生產(chǎn)效率的關(guān)鍵所在。

1 延遲焦化加熱爐爐管結(jié)焦機理分析

影響延遲焦化過程的主要工藝參數(shù)是循環(huán)比、反應(yīng)溫度以及焦炭塔操作壓力。爐管結(jié)焦是由于油品在爐管中裂解（一次反應(yīng)）后又縮合或聚合（二次反應(yīng)）而形成高分子焦炭的反應(yīng)。爐管結(jié)焦是焦粒生成、長大、向爐管內(nèi)壁沉積的過程。瀝青質(zhì)沉積在爐管內(nèi)壁上，受熱后進(jìn)一步縮合脫氫，最終導(dǎo)致加熱爐管結(jié)焦。焦粒的生成和長大與油品的性質(zhì)、溫度有關(guān)，而焦粒的沉積還與油品的流速、含鹽量等有關(guān)。焦粒在爐管內(nèi)壁的沉積速度，實際上就反映了爐管內(nèi)的結(jié)焦程度。

2 問題分析

正常生產(chǎn)時，常減壓會產(chǎn)生大量的渣油，現(xiàn)在對渣油的一般加工是催化裂化、延遲焦化，然而隨著加工的油品變重不利于催化裂化，所以延遲焦化的優(yōu)勢非常明顯。但延遲焦化裝置的高溫?zé)崃呀?，?dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備加熱爐爐管結(jié)焦成為一個必然發(fā)生的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響裝置長周期運行。而裝置的頻繁停工或兩臺以上加熱爐單爐運行進(jìn)行的機械清焦，都會造成巨大的經(jīng)濟損失，可見優(yōu)化操作減緩加熱爐結(jié)焦對提高整個裝置的處理量，降低能耗都有很大的空間。

2.1 影響因素及排除

原料性質(zhì)、爐出口溫度、原料中金屬含量、渣油在爐管中停留時間、加熱爐注水溫度、注水量、以及管線堵塞造成的偏流等等都會造成爐管結(jié)焦。另外如儀表的故障也會造成爐管結(jié)焦。

多項定性分析，處理量在設(shè)計值范圍內(nèi)，并且保持不變;原料性質(zhì)保持不變;爐出口溫度在設(shè)計值范圍內(nèi)，并且保持不變;原料性質(zhì)不變;渣油在爐管中的停留時間在合理范圍內(nèi)，并且保持不變;加熱爐注水溫度、注水量在合理范圍內(nèi)，并且保持不變。操作造成的管線結(jié)焦可以排除。

2014年大檢修期間，對進(jìn)出口管網(wǎng)所涉及到管線及過濾網(wǎng)詳細(xì)地檢查及清掃，對燃料氣管線詳細(xì)地檢查及清掃，運行期間精心操作未出現(xiàn)事故，所以不可能出現(xiàn)堵塞情況，管網(wǎng)因素可排除。

2.2 原油金屬含量

本煉油公司加工原油品種較雜，來源地有：蓬萊、達(dá)里亞、榮卡多、文森特、梵高、培恩斯、流花、曹妃甸等。

自2011年11月9日延遲焦化裝置開工到2012年1月28日，加熱爐輻射管壁溫度變化趨勢見圖1。

由圖可知，12月2日至12月8日爐管溫度自560℃升至577℃（升高17℃）;12月16日至12月26日爐管溫度自570℃升至603℃（升高33℃）。這兩個階段屬于加熱爐爐管結(jié)焦快速期，在這段時間常減壓裝置加工原油品種較多而且組成配比變化較大，在輻射量變化的每一個階段各種原油都有出現(xiàn)，且配比變化也比較多，見表1。

由圖1和表1可以看出，在加熱爐爐管結(jié)焦快速期期間，常減壓裝置加工蓬萊原油和曹妃甸原油的比例分別都有大的變化，由表1可以看出，蓬萊原油和曹妃甸原油的金屬含量明顯高于其他原油，通過分析也證明原料中的Fe、Ni、V、Na、Ca、Mg含量明顯偏高，金屬含量高就容易形成鹽，鹽具有很強的吸附性能，極易吸附瀝青質(zhì)和膠質(zhì)分子，形成更多的結(jié)焦母體，起著結(jié)焦催化劑的作用。也就是說原料中金屬雜質(zhì)的變化對于爐管的結(jié)焦起著很大的作用，說明管壁溫度上升較快階段與原料性質(zhì)組成變化很大呈正相關(guān)。

2.3 爐管結(jié)焦原因及危害

油品在爐管里經(jīng)過裂解、縮合最終形成焦炭，爐管內(nèi)部形成的焦粒不斷的聚合、長大在爐管內(nèi)表面形成厚厚的焦層，通過檢測發(fā)現(xiàn)結(jié)焦速度與焦層厚度成正增長關(guān)系，也就是說爐管里一旦形成焦層，結(jié)焦的速度會越來越快。另一方面渣油含鹽量過高也是加速爐管結(jié)焦的誘因，由于鹽類在高溫下與金屬的吸附性變的更強，高溫爐管吸附渣油中的鹽組分，形成鹽垢，鹽垢形成了爐管局部過熱，加劇結(jié)焦。

隨著焦層厚度的增加，爐子的效率降低，燃料氣消耗量變大，爐子的壽命變短，嚴(yán)重情況可能燒穿爐管，發(fā)生事故。因此通過優(yōu)化操作，達(dá)到減緩加熱爐結(jié)焦速度，使得裝置能夠長周期運行意義重大。

2.4 金屬含量試驗

根據(jù)圖1和表1分析，初步確認(rèn)導(dǎo)致爐管快速結(jié)焦的原因是原料中金屬含量過高。為了確定就是因為原料中金屬含量過高導(dǎo)致的爐管快速結(jié)焦，進(jìn)行了加工原油組成的調(diào)節(jié)。具體操作是2014年開工時選擇了金屬含量較低的文森特和榮卡多原油。并對開工后六個的爐管溫度進(jìn)行了記錄。

通過對檢修后爐管6個月的溫度檢測，在原料性質(zhì)、處理量、操作參數(shù)不變的情況下，整體溫度較開工初期的平均562℃上升至596℃，整體上升34℃。遠(yuǎn)比2011年兩個月爐管溫度上升四十多℃低很多。

3 工藝改造

確定了原料中金屬含量過高導(dǎo)致鹽含量過高，從而使得爐管快速結(jié)焦。2018年在A爐進(jìn)行機械清焦期間采取了在對流入口加防鹽劑，減少原料中鹽含量從而達(dá)到減緩爐管結(jié)焦，見表2。

由表2可以看出，通過對A爐的改造，機械清焦后爐管6個月的溫度，在原料性質(zhì)、處理量、操作參數(shù)不變的情況下，整體溫度較清焦初期的平均565℃上升至585℃，整體上升20℃，較之前有很大的改進(jìn)。在驗證的基礎(chǔ)上，后期對B爐在機械清焦期間進(jìn)行了同樣的改進(jìn)，同樣達(dá)到了很好的效果。

4 結(jié)論

延遲焦化加熱爐爐管結(jié)焦影響因素很多，通過分析上述問題產(chǎn)生的原因，綜合分析對于易結(jié)焦的渣油原料，應(yīng)該對原料性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控分析，優(yōu)化上游電脫鹽操作提高電脫鹽效果，在上游電脫鹽效果變差的情況下，及時的調(diào)整防鹽劑的量，通過加注防鹽劑控制原料中的鹽含量，從而達(dá)到優(yōu)化原料，減緩爐管結(jié)焦的作用。其次在操作中宜采用較大循環(huán)比來提高芳烴與瀝青質(zhì)的比例，及時調(diào)整各分支流量等措施以減緩加熱爐爐管結(jié)焦。

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