延遲焦化加熱爐爐管結焦原因探析

肖國營

摘 要：焦化的特殊工藝特性，會使加熱爐爐管產生結焦，會使得延遲焦化裝置無法較長時期運行。本文對爐管結焦機理和原理進行分析，并提出預防結焦和減緩措施。

關鍵詞：延遲焦化;加熱爐結焦;原因

延遲焦化裝置設備中，最為關鍵部件為加熱爐，生產所需要的焦化原料有著較高的黏度和密度，還會存在高殘炭。在裝置生產過程中，難免會產生焦化加熱爐爐管結焦問題。受到原油品質、常減壓裝置加工深度和輕質油拔出率等方面的影響，延遲焦化裝置生產所需的原材料中鹽類、重組分油和殘炭等數量不斷增多，會使加熱爐爐管產生較為嚴重的結焦現象。焦化裝置的生產周期很大程度上是由爐管結焦程度決定，需要對爐管結焦原因進行深入分析，制定有效的處理措施來保證延遲焦化裝置可以較長時期運行。

1 爐管結焦機理和原理分析

1.1 爐管結焦機理

焦化加工的對象主要為重油和渣油，有著較大黏稠度，構成物質比較復雜。存在著較多的大分子非烴物、無機鹽、瀝青質和金屬離子等，重油中的分子會在較高溫度和件下形成自由基，會以多種方式來進行化學反應。可以形成裂化反應，從大分子物質裂化成小分子。也可以重新形成大分子物質，裂解和縮合反應可以同步開展，爐管中積累的焦炭主要形成于重油物質中的瀝青質產生的縮合反應。產生結焦現象主要是由于焦炭產生積累而導致。渣油主要由瀝青、飽和烴、膠質和芳烴構成，還存在著金屬、硫和氮等物質構成，為膠體分散體系，以瀝青質作為關鍵物質來產生吸附作用，以膠質方式產生膠束。加熱爐中存在的生產原料被加熱之后，由于渣油中存在著較多的瀝青、膠質等，會隨著原料產生汽化及裂解反應，部分物質會產生縮合反應，會在爐管表面金屬中形成沉積，焦核會在爐管中產生污垢層，通過脫氫縮合反應后產生焦炭。加熱爐爐管中的焦粒會不斷變大，并不斷向爐管內壁產生沉積。生產原料中的硫、氮等物質中數量較多，在較高的溫度條件下，雜質化合物形成較多的自由基，由于存在著鏈反應會產生高分子聚合物質。除此之外，生產原料中的金屬離子與鍋爐金屬不光滑的表面，可以對化學物質的聚合反應起到催化。

1.2 爐管結焦原因和產生的危害

在渣油熱轉化反應過程中，離不開加熱爐提供的能量，重質油會在轉化深度不高的情況下具有較好的不結焦特性，可以讓渣油以較快的速度通過爐管，從而得到輕質反應所需要的熱量，把生焦反應推遲到焦炭塔內。當渣油的溫度被提高到500度左右，內部的輕組分在高溫條件下，受到高溫蒸汽的作用而出現汽化，一些重組分會部分形成縮合反應，并伴隨著熱裂解現象。加熱爐爐管中的焦粒生產情況和渣油品質及溫度有著直接的關系，還和焦粒沉積、油液的流動速度和鹽分等相關，含鹽量高則會使爐管產生更為嚴重的結焦。爐管結焦問題的存在會使得金屬表面溫度變高，爐管強度減弱，使用年限變短。也會使介質流動受到更大的阻力，內部壓力變大。如果結焦問題比較嚴重，就會發生嚴重的安全事故。

2 預防結焦和減緩措施

2.1 保證原材料質量

延遲焦化所需要的生產材料，會受到常減壓裝置的制約，品質不同的原油及減壓渣油有著不同的性質。減壓渣油具備的密度大，瀝青入重金屬數量較多，則爐管則會更容易產生結焦現象。當生產原料出現重質化，需要合理提高循環比，利用分餾塔底部生產出來的循環油，來減緩進入爐體中材料的變質進程。適當提升循環比，尤其是原材料成分中的瀝青，如果含量較高就會導致原材料產生結焦問題。如果渣油品質不高，可以利用更高的循環比。還應該優化焦炭塔及分餾塔的操作流程，避免氣體中數量較多的焦粉帶入到分餾塔中。還需要做好分餾塔循環油的過濾工作，避免更多的焦粉隨著循環油帶入到爐體中。

2.2 優化加熱爐運行條件

為了使加熱爐的運行效率得到提升，避免爐管產生嚴得的結焦，提高加熱爐爐管的使用年限，需要對加熱爐的操作進行優化，改善加熱爐運行條件：①控制好爐管進料流量。在對加熱爐進行操作時，需要防止出現偏流問題，以免根管中產生結焦現象。原料在每個支路爐管中分配的是否合理，會影響到爐管的使用年限，所以在進行加熱爐操作時需要保證流量的平穩;②保證合理的介質流量。如果介質流動速度較高，在爐管中停留時間就會變少，結焦速度會減小。需要使介質以較高流量經過爐管，可以通過注水或注汽來提高爐管內的湍流速度;③控制好爐出口溫度。出口溫度會對焦炭塔中的反應溫度和深度產生較大的影響，如果溫度太高，焦化反應就會變深，爐管會更易出現結焦。溫度值低，無法達到足夠的反應深度，不能保證生焦的順利進行。需要對出口溫度進行優化，在保證出口反應率的同時，避免爐管產生嚴重的結焦;④使加熱爐處于良好燃燒狀態。保證燃氣的供應充足，不可以使火焰直接沖刷爐管，使燃氣進行充分燃燒。

3 結束語

綜上所述，為了保證加熱爐的運行安全，需要深入分析爐管結焦原因，選用優質原料，確定最為合理的循環比，對操作流程進行優化，從而提高加熱爐使用壽命。

參考文獻：

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