CN103242888A

CN103242888A - 一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉

Info

Publication number: CN103242888A
Application number: CN2013101483048A
Authority: CN
Inventors: 晁可绳; 崔莉; 石泽; 史方军
Original assignee: China Huanqiu Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Huanqiu Contracting and Engineering Corp
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103242888B

Abstract

本发明公开一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉，包括炉体、辐射室、对流室、辐射炉膛、炉管和燃烧器，炉体为凸字形结构，对流室位于炉体的内部中间上方，辐射室共有两个，每个辐射室中间由隔墙对称分为2个辐射炉膛，两个辐射室的中间空间上方为对流室，两个辐射室被两辐射炉墙形成的两端敞开的空间隔开，辐射炉膛为矩形的中空结构；炉管共有8组，每组包括多根水平炉管，每组炉管包括由炉体外转油线相连接的对流管和辐射管，对流室的每一部分分别水平布置有4组炉管对应的多排对流管，每个辐射炉膛的中心成纵向单排卧管布置有2组辐射管，对流管的入口通过法兰与加热油品管线相连接，辐射管的出口通过法兰与减压塔的输入管线相连接。

Description

一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种用于重质原油（API≤22）减压深拔（减渣TBP≥535℃）的卧式双面辐射减压炉。

背景技术

常减压蒸馏工艺是将原油通过加热后经常压/减压蒸馏得到所需直馏汽油、煤油、柴油、蜡油和减压渣油的物理分馏过程。其中减压单元减压炉是实现减压深拔（减渣TBP≥535℃），多得减压蜡油的关键设备。

减压加热炉将来自常压塔底的常压渣油迅速加热至减压深拔炉出口温度395-445℃，然后快速进减压分馏塔分离成汽油、柴油、蜡油和减压渣油。减压炉的设计要求是既要在较短的时间内向油品提供足够的所需热量，又要控制油品在炉管内的停留时间、尽量减少炉管结焦，因此受减压炉炉管结焦制约。减压炉的长周期连续运行时间，直接关系到减压单元的运行周期。

目前减压加热炉，尤其加工超重非常规原油（API=6-15）和各种沥青料要求减压深拔时，存在炉管结焦速度快、影响长周期运行（一年停炉烧焦），或者影响减压拔出率和降低处理量等问题，从而造成全厂非计划停工，使生产效益受损，维修费用和能耗增加。

发明内容

本发明提供一种用于重质原油（API≤22）减压深拔（减渣TBP≥535℃）的卧式双面辐射减压炉，用以提高减压加热炉炉管中重油的允许最大油膜温度、提高油品热稳定性，延长该油品的生焦诱导期，以及高质量流速降低管内停留时间，减缓管内膜结焦趋势，从而延长加热炉连续运行周期（三年以上），即提高常减压装置的连续运行周期，给本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，本发明提供了一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉，该减压炉包括：炉体、辐射室、对流室、辐射炉膛、炉管和燃烧器，其中：

所述炉体为凸字形结构，所述对流室位于所述炉体的内部中间上方，所述对流室由隔墙分为左右对称的两部分，所述辐射室共有两个，每个所述辐射室中间由隔墙对称分为2个所述辐射炉膛，两个所述辐射室的中间空间上方为所述对流室，两个所述辐射室被两辐射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，为矩形的中空结构；

所述炉管共有8组，每组包括多根水平炉管，每组所述炉管包括由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分别水平布置有4组所述炉管对应的多排对流管，每个所述辐射炉膛的中心成纵向单排卧管布置有2组所述辐射管，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减压塔的输入管线相连接；

每组炉管中若干炉管对应的辐射管后部出口管段4级扩径，每个所述辐射炉膛内上下相邻所述辐射管之间的管间距为所述辐射管外径的1.8-3.0倍；

所述对流管的入口处设置有第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述辐射管的入口设置有第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口和第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口分别通过法兰与来自分馏系统的热LCGO管线相连接，所述辐射管的后部扩径管段前某处设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口通过法兰与来自分馏系统的热HCGO管线相连接；

所述燃烧器的数目为多个，在每个所述辐射炉膛内2组所述辐射管两侧对称布置，每个所述燃烧器以向上燃烧的方式位于所述辐射炉膛底，并且沿炉墙垂直向上布置。

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的上下炉管表面设置有6-8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分别设置有蒸汽注入口，所述蒸汽注入口与来自外供系统的蒸汽管线相连接。

可选的，所述热LCGO管线和所述热HCGO管线上分别设置有流量调节阀。

可选的，所述辐射管的后部扩径管段前某处设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口与用以注HCGO的管线相连接，所述用以注HCGO的管线上设置有流量调节阀。

可选的，所述辐射炉膛下部的两侧炉墙与水平面的夹角介于75°至90°之间。

可选的，所述辐射炉膛上部的两侧炉墙与水平面的夹角成90°。

上述实施例针对常减压装置中减压加热炉进料的重质油特性和420-435℃炉出口温度，在对流管入口或辐射管入口注少量高压蒸汽，以及在辐射管的入口和后部扩径管段前分别注入适量的LCGO和HCGO，以降低重油粘度和提高(芳烃+胶质)/(沥青质+饱和烃)的比值，提高了管内工艺介质热稳定性，提高其允许最大油膜温度，延长了生焦诱导期，以及高质量流速降低介质停留时间，减缓管内膜结焦趋势，从而延长减压炉连续运行周期（三年以上），即提高了常减压装置的连续运行周期，减少了非计划停工烧焦次数，并且降低了管内介质烃分压和炉管压力降，有利于提高油品拔出率和降低进料泵电耗，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。

附图说明

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，对于本领域普通技术人员来讲，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1为本发明一个实施例的用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉示意图。

图1中标号如下：炉体1，对流室2，辐射室3，辐射炉膛4，对流管5，辐射管6，燃烧器7，第一油品测温热电偶8，第二油品测温热电偶9，第三油品测温热电偶10，油品输入管11，垂直段炉墙12，蒸汽注入口13，LCGO输送管14，HCGO输送管15，转油线16，调节阀组17，空间18，炉管表面热电偶19，辐射室中间隔墙20。

具体实施方式

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，本领域普通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1为本发明一个实施例的用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉示意图。如图所示，该减压炉包括：炉体1、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：

炉体1为凸字形结构，对流室2位于炉体1的内部中间上方，对流室2由隔墙分为左右对称的两部分，辐射室3共有两个，每个辐射室3中间由辐射室中间隔墙20对称分为2个辐射炉膛4，辐射炉膛4为辐射室3的内部空间，为矩形的中空结构，两个辐射室3的中间上方为对流室2，两个辐射室3被两垂直的辐射炉墙12形成的两端敞开的空间18隔开，如图所示，图中12为该两端敞开的空间18的垂直段辐射炉墙，其中，这里所说的两端敞开的空间18是指仅有两面直立辐射炉墙12与对流室的底及炉底形成的空间。2个辐射室3共用对流室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，加热对流管（炉管对流段）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，最后经由烟囱排入大气，图中箭头A表示烟气流往空气预热器的方向；

炉体1内有炉管共8组，对流室2内有8组水平布置的对流管5，每个辐射炉膛4内有2组辐射管（炉管辐射段）6，每组辐射管6包括多根水平布置的卧管，每组炉管包括位于对流室内水平布置的1组对流管5和位于辐射炉膛内中心纵向单排卧管布置的1组辐射管6，对流管5与辐射管6经炉体1外的转油线相连接，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16与减压塔相连接，图中箭头B表示经加热后的油品流往减压塔的方向；

每2组辐射管6成纵向单排卧管布置在每个辐射炉膛中心，每组炉管中对应的辐射管6后部出口前若干管段扩径，例如每组辐射管6的管径可以由4寸逐段扩径到10寸；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1.8-3.0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；

为降低进入对流炉管5内劣质油品的进料粘度，可以在每组对流管5的入口处设置有第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口，每组辐射管6的入口位置设置有第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口，辐射管6的扩径管段前某处设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口和第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口分别与LCGO输送管14相连接，重焦化瓦斯油HCGO注入口与HCGO输送管15相连接，分别在辐射管入口和后扩径管段前注入适量的相对较高（芳烃+胶质）/（饱和烃+沥青质）比值的焦化LCGO和HCGO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，还可以在LCGO输送管14、HCGO输送管15上分别设置调节阀组17；

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以向上燃烧的方式位于辐射炉膛底，并且对称的沿炉墙垂直向上布置。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，与垂直段炉墙12相配合，使火焰附墙燃烧，改善减压炉辐射室的温度场分布均匀性，提高减压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，辐射炉膛下部的两侧炉墙与水平面的夹角α介于75°至90°之间，辐射炉膛上部的两侧炉墙与水平面的夹角成90°。

上述实施例针对常减压装置中减压加热炉进料的重质油（API≤22）低热稳定性，在减压炉辐射管的入口和后扩径管段前某处注入适量的LCGO和HCGO以降低重质粘度和提高(芳烃+胶质)/(沥青质+饱和烃)的比值，提高了管内工艺介质热稳定性，延长了生焦诱导期，减缓了管内膜结焦趋势，延长了减压炉连续运行周期，即提高了常减压装置的连续运行周期，减少了非计划停工烧焦次数，所以给常减压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＞1.5-2.5℃/天时，在保持正常注汽量情况下，在辐射管入口注入适量LCGO馏分，当后扩径管段加热油品温升＞1.5-2.5℃/天时，在保持正常注汽量情况下，后扩径管段前某处注入适量HCGO馏分，使管内膜温升降到<0.56℃/天左右。

所注入适量LCGO量是在注汽量≤0.2-0.5m%情况下注LCGO0.1-0.5m%；本技术所在注HCGO量在注汽量≤0.2-0.5m%情况下注HCGO0.2-0.5m%。

为检测减压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6-8个炉管表面热电偶19，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的入口端分别设置有蒸汽注入口13，蒸汽注入口与来自外供系统的蒸汽管线相连接。

以下为将图1实施例中的减压炉应用于常减压装置的实例：以国外某800万吨/年常减压装置的减压炉设计为例，采用“注稳定性馏分油的‘矩形’底烧双面辐射减压炉”。本炉型设计条件是该减压炉进料的高苛刻性：委内瑞拉超重油常渣（＞TBP350℃），API°=6.026，d₂₀=1.0289g/cm³，康残C_R=19.7m%，粘度ν₁₀₀=2548cst，沥青质含量=12.36m%，沥青质/胶质比=0.5＞0.353，C/H原子比=0.6481，加工难易程度指数K_R=2.5749＜4.0，所以属于难热加工的环烷基原料，沥青质易从胶体体系中析出。可以采用图1实施例中减压炉的设计方案。

该减压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“矩形结构”辐射室的底烧附墙燃烧双面辐射炉型及4级逐段扩管径和加大管间距设计方案，常渣油以“上进下出”的进料方式分8个管程依次经对流室、辐射室升温至所需温度（约410-420℃），其中每2个辐射室共用1个对流室，每个辐射室内中心对称分离成2个辐射炉膛，可以实现在4管程60-65%热负荷下，另4管程的在线烧焦和机械清焦。燃料气经炉底垂直安装的燃烧器，燃烧火焰附墙燃烧减压炉墙，燃烧火焰和高温烟气沿“矩形”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，预热超重油常渣进料后，经联合烟道流进空气预热器进一步回收烟气余热，使炉设计热效率达到92.0%，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，延长减压炉连续运行周期，采用注LCGO和HCGO馏分的工艺技术。分别在减压炉辐射段的入口和后扩径管段前某处注入适量的LCGO和HCGO以降低常渣粘度和提高芳烃/沥青质比值，芳烃+胶质/沥青质比值，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℃/天时，在保持注汽量情况下，辐射管如注入LCGO馏分，而后扩径管段前注入HCGO馏分，可使管内工艺介质温升从ΔT＞1.68℃/天降到＜0.56℃/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，及时对结焦严重的管程进行停一半（4管程）在线烧焦和机械清焦操作，以保证焦化装置的连续长周期运行。

本领域普通技术人员可以理解：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。

本领域普通技术人员可以理解：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，本领域的普通技术人员应当理解：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。

Claims

1.一种用于重质原油减压深拔的卧式双面辐射减压炉，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：

所述对流管的入口处设置有第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述辐射管的入口设置有第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口，所述第一轻焦化瓦斯油LCGO注入口和第二轻焦化瓦斯油LCGO注入口通过法兰分别与来自分馏系统的热LCGO管线相连接，所述辐射管的后部扩径管段前某处设置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口通过法兰与来自分馏系统的热HCGO管线相连接；

2.根据权利要求1所述的减压炉，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1所述的减压炉，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1所述的减压炉，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6-8个炉管表面热电偶。

5.根据权利要求1所述的减压炉，其特征在于，所述对流管的入口处、所述辐射管的入口端分别设置有蒸汽注入口，所述蒸汽注入口与来自外供系统的蒸汽管线相连接。

6.根据权利要求1所述的减压炉，其特征在于，所述热LCGO管线和所述热HCGO管线上分别设置有流量调节阀。

7.根据权利要求1所述的减压炉，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90°之间。

8.根据权利要求1所述的减压炉，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°。