常減壓裝置減壓爐在油氣加工中的應(yīng)用

王 瀟

（廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川廣安 638000）

常減壓裝置減壓爐在油氣加工中的應(yīng)用

王 瀟

（廣安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川廣安 638000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，社會(huì)發(fā)展對(duì)石化產(chǎn)品的需求不斷增長(zhǎng)，在此背景下有效開(kāi)發(fā)油氣加工技術(shù)與設(shè)備成為了必然需求。常減壓裝置減壓爐是油氣加工中應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備，此設(shè)備通過(guò)熱輻射作用實(shí)現(xiàn)油氣混合物溫度的調(diào)節(jié)，輔助油氣加工系統(tǒng)完成不同沸點(diǎn)范圍內(nèi)油氣組分的分離，在減壓深拔膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較高的原油的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著尤為重要的作用。闡述了油氣加工常減壓裝置減壓爐的基本構(gòu)造，同時(shí)從爐管內(nèi)油氣兩相流型的控制與爐管內(nèi)最佳油膜溫度的控制兩個(gè)層面分析了減壓爐應(yīng)用的要點(diǎn)。

油氣加工；常減壓裝置；減壓爐

1 油氣加工常減壓裝置減壓爐的基本構(gòu)造

油氣加工中使用的常減壓裝置減壓爐通常為管式加熱爐，一部典型的減壓爐系統(tǒng)通常包括輻射室、對(duì)流室、燃燒器、余熱回收系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)等。圖1為油氣加工常減壓裝置減壓爐的基本構(gòu)造。

圖1 油氣加工常減壓裝置減壓爐的基本構(gòu)造

1.1 輻射室

常減壓裝置減壓爐輻射室是進(jìn)行熱量交換的主要部分，主要包括燃燒器、風(fēng)道、輻射管等結(jié)構(gòu)。輻射室內(nèi)部熱量交換由熱輻射方式進(jìn)行，減壓爐內(nèi)部70％～80％熱負(fù)荷在此處傳遞。輻射管是輻射室的主要傳熱結(jié)構(gòu)，火焰、煙氣在此處散發(fā)輻射熱，其材料要具有足夠的高溫強(qiáng)度和高溫化學(xué)穩(wěn)定性。

1.2 對(duì)流室

常減壓裝置減壓爐對(duì)流室通過(guò)輻射室的高溫?zé)煔鈱?duì)物料進(jìn)行對(duì)流加熱，此部分主要包括遮蔽管、對(duì)流管等構(gòu)件。對(duì)流室通常設(shè)置于輻射室上部，高溫?zé)煔庖暂^高速度流經(jīng)爐管管壁進(jìn)行熱傳導(dǎo)，減壓爐內(nèi)部20％～30％熱負(fù)荷在此處傳遞。對(duì)流室吸熱量與減壓爐熱效率正相關(guān)，吸熱量越高減壓爐熱效率越高，為了提升常減壓系統(tǒng)應(yīng)用效果，對(duì)流室通常選擇釘頭管或翅片管等高換熱面積元件。

1.3 余熱回收系統(tǒng)

常減壓裝置減壓爐余熱回收系統(tǒng)的主要作用是通過(guò)對(duì)流室煙氣熱量回收的形式，提升系統(tǒng)的熱量利用效率。常見(jiàn)的油氣加工預(yù)熱回收系統(tǒng)多為空氣預(yù)熱方式，通過(guò)在對(duì)流室上部安裝空氣預(yù)熱器完成熱量回收與空氣加熱，加熱后的空氣參與油氣開(kāi)發(fā)工藝應(yīng)用，減少了前期加熱所消耗的熱能，有效提高了系統(tǒng)的整體效率。余熱回收系統(tǒng)的安裝與使用同樣需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)具有理想的換熱面積，能夠?qū)τ酂徇M(jìn)行有效的吸收。

1.4 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用是將空氣有效的引入燃燒器維持持續(xù)性的燃燒作用，同時(shí)對(duì)熱空氣進(jìn)行引流保證煙氣流通速度，達(dá)到理想的輻射換熱效果?，F(xiàn)階段，部分常減壓裝置減壓爐通風(fēng)系統(tǒng)依然為傳統(tǒng)的自然通風(fēng)式系統(tǒng)，但隨著當(dāng)前油氣加工工藝復(fù)雜度的不斷提升，減壓爐的構(gòu)造復(fù)雜性也在提升，內(nèi)部煙氣流通阻力水平較高，為了維持理想的整體熱效率，采用強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)成為了不二選擇。

2 常減壓裝置減壓爐在油氣加工中的應(yīng)用

2.1 爐管內(nèi)油氣兩相流型的控制

常減壓裝置減壓爐在油氣開(kāi)發(fā)應(yīng)用的過(guò)程中首先要解決的是結(jié)焦問(wèn)題，因此需要對(duì)爐管內(nèi)油氣兩相流型進(jìn)行有效的控制，尤其針對(duì)減壓深拔減壓爐的操作，在油氣兩相流型不當(dāng)?shù)那闆r下，極易出現(xiàn)結(jié)焦問(wèn)題同時(shí)伴隨較大的噪聲問(wèn)題，對(duì)爐管造成嚴(yán)重?fù)p害。油氣兩相流型控制應(yīng)以環(huán)狀流為理想目標(biāo)，確保環(huán)狀液相包裹在爐管內(nèi)壁上，管心線附近為氣相，附著在管壁上的液體均勻分布，從而全面保證減壓爐管壁與油品的換熱時(shí)間與效率。同時(shí)，油氣兩相環(huán)狀流也能將霧狀油滴與爐管內(nèi)壁有效隔離，避免出現(xiàn)油滴滯留結(jié)焦的問(wèn)題。

具體而言，常減壓裝置減壓爐油氣兩相流型控制過(guò)程中，應(yīng)以油品溫度與流速規(guī)律為基礎(chǔ)，輻射室內(nèi)部爐管前端中的油品溫度較低，氣化量較小，此時(shí)按恒定速度控制油品主體流速。從中前部根爐管開(kāi)始，油品氣化速度開(kāi)始加快，可開(kāi)始提升油品流速。在爐管擴(kuò)徑部位，由于油品氣化膨脹形成的局部阻力，將造成油品流速突變，流速快速上升。最終，油品氣化率在輻射室出口達(dá)到最大值，最高油品流速也出現(xiàn)在輻射室出口。

2.2 爐管內(nèi)最佳油膜溫度的控制

減壓爐油膜溫度過(guò)高時(shí)，油品會(huì)發(fā)生裂解反應(yīng)，生成固體焦顆粒和小分子氣體。隨著操作周期的延長(zhǎng)，焦顆粒會(huì)沉積在爐管內(nèi)壁上并逐漸累積形成結(jié)焦層，降低管壁導(dǎo)熱系數(shù)，使管壁溫度逐漸增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞爐管。注汽點(diǎn)的確定對(duì)油膜溫度和油品停留時(shí)間的控制有重要影響。在出口條件相同的情況下，注汽點(diǎn)愈靠近爐出口，注汽點(diǎn)前的油品主體溫度和油膜溫度愈高，注汽后的氣化量也就愈大。反之，注汽點(diǎn)愈靠近爐入口，注汽前的油品主體溫度及油膜溫度較低，注汽后的氣化量愈小。因此，在減壓爐應(yīng)用過(guò)程中為了對(duì)油膜溫度進(jìn)行有效的控制，應(yīng)以油品主體溫度和油膜溫度條件為依據(jù)控制注汽，將注汽點(diǎn)設(shè)置在油品溫度泡點(diǎn)處。同時(shí)，應(yīng)充分協(xié)調(diào)注汽點(diǎn)與注汽量，根據(jù)加壓爐內(nèi)部油品汽化量水平合理提高注汽量，從而保證內(nèi)部油氣兩相流型為環(huán)狀流。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，常減壓裝置減壓爐是油氣加工中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一，對(duì)于油氣加熱與壓力控制有著重要的作用。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，行業(yè)工作者應(yīng)準(zhǔn)確把握常減壓裝置減壓爐的構(gòu)造特征與應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合油品開(kāi)發(fā)的實(shí)際需求設(shè)置各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)合理有效的操作提升減壓爐運(yùn)行效率，為油品的高效開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造有力條件。

[1]顏虎.降低常減壓裝置加工損失探討[J].煉油技術(shù)與工程，2014.

[2]章琦.常減壓用能現(xiàn)狀分析與節(jié)能優(yōu)化措施[J].石油石化節(jié)能與減排，2012.

Application of Pressure Reducing Furnace in Atmospheric and Vacuum Distillation Unit in Oil and Gas Processing

Wang Xiao

With the continuous improvement of economic level in our country，the demand for petrochemical products by social development is increasing.Effective exploitation of oil and gas processing technology and equipment under this background has become an inevitable demand.Atmospheric Decompression Unit Vacuum furnace is widely used in oil and gas processing equipment，the device through the role of thermal radiation to achieve the regulation of oil and gas mixture temperature，auxiliary oil and gas processing system to complete the range of different components of the boiling point of oil and gas separation，Which plays a very important role in the production of crude oil with high content of glial and asphaltene.The basic structure of decompression furnace in crude oil and gas processing unit is described.At the same time，the key points of application of vacuum furnace are analyzed from two aspects：control of oil-gas two-phase flow pattern and control of oil film temperature in furnace tube.

oil and gas processing；atmospheric and vacuum distillation unit；Decompression furnace

TG172

A

1003-6490（2016）08-0025-02

2016-08-08

王瀟（1988—），女，四川廣安人，助教，主要研究方向?yàn)橛蜌饧庸?、分析檢測(cè)。