延遲焦化加熱爐除焦劑研究及應(yīng)用

馮陽

摘? 要：對(duì)于延遲焦化加熱爐除焦劑的研究和應(yīng)用，需要了解研究的背景和意義以及延遲焦化技術(shù)的原理。從而探究在延遲焦化加熱爐中結(jié)焦的原因，并且分析結(jié)焦的種類和危害，從而明確除焦的措施。該文就淺談延遲焦化加熱爐除焦劑研究及應(yīng)用。爐管結(jié)焦會(huì)影響加熱爐的正常運(yùn)行，加熱爐又是焦化最為核心的設(shè)備之一。通過工藝改進(jìn)法和添加化學(xué)助劑可以有效解決這些問題。

關(guān)鍵詞：延遲焦化技術(shù)? 加熱爐? 除焦劑? 研究與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TE624.342 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）10（a）-0037-02

近幾年中，隨著生產(chǎn)水平的快速提高，原油開采變得更加頻繁，原油成分變重，與此同時(shí)，減壓深拔技術(shù)廣泛的應(yīng)用，延遲焦化裝置加熱爐設(shè)備設(shè)施結(jié)垢日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了裝置運(yùn)行的效率，后期造成爐管堵塞，使裝置的生產(chǎn)出現(xiàn)問題，使延遲焦化的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益下降[1]。工藝改進(jìn)法是通過改變其工藝流程或者增加過濾設(shè)備來控制爐管結(jié)焦;為了使原料油在爐管表面不形成焦垢或減慢形成焦垢的速度，一般是添加具有抗氧化、清凈、分散及鈍化金屬特性的化學(xué)助劑[2，3]。

阻焦劑的使用可以降低資金投入，可以高效解決爐管結(jié)焦等問題。

1? 研究背景及意義

從20世紀(jì)50年代初，大多煉油化工企業(yè)通過增加輔助設(shè)備改善結(jié)垢情況，20世紀(jì)70年美國(guó)利用添加化學(xué)試劑的方式改善結(jié)垢問題，取得較好效果。取得了較好的效果。正常生產(chǎn)時(shí)，加熱爐爐管內(nèi)物料流速較低，介質(zhì)在爐管中停留時(shí)間長(zhǎng)，有結(jié)焦積垢風(fēng)險(xiǎn)，西北多數(shù)石油企業(yè)使用注水、注汽等手段來減緩加熱爐爐管結(jié)焦，但效果不是很明顯，盡管有多種阻焦劑，但隨著原料成分和原油性質(zhì)的變化，其質(zhì)量人令人堪憂。

根據(jù)我國(guó)烏石化煉油廠延遲焦化裝置實(shí)際的加工情況，對(duì)其加熱爐工藝參數(shù)指標(biāo)和原油性質(zhì)進(jìn)行分析，選取高效的阻焦產(chǎn)品，對(duì)實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提高裝置經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。

2? 延遲焦化技術(shù)概述

在原油量日益減少，原油質(zhì)量重質(zhì)化和需求量的增加的背景下，延遲焦化逐漸成為渣油和重油的主要加工裝置。延遲焦化以裂解縮合反應(yīng)為主，因其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，可以加工高膠質(zhì)瀝青質(zhì)原油產(chǎn)生的渣油，該裝置是重質(zhì)油加工的最佳選擇。

3? 延遲焦化加熱爐爐管結(jié)焦原因

爐管結(jié)焦主要產(chǎn)生的影響有以下幾個(gè)方面。

3.1 原料油自身的影響

（1）原料油含鹽和固體雜質(zhì);（2）自身特性因數(shù);（3）康氏殘?zhí)俊?/p>

3.2 加熱爐爐管內(nèi)表面吸附力的影響

爐管表面的吸附能力由粗糙程度直接影響，結(jié)焦速度還與邊界層的壓力，流速和介質(zhì)濃度有關(guān)，因此，控制邊界層厚度也很重要。

3.3 加熱爐爐管壁溫度的影響

爐管內(nèi)介質(zhì)邊界底層油膜溫度會(huì)直接影響到結(jié)焦的速度，相關(guān)資料顯示，油膜溫度每增加10℃，就會(huì)導(dǎo)致縮合反應(yīng)速度增加1倍之多。

3.4 減壓渣油在加熱爐爐管中流動(dòng)狀態(tài)的影響

介質(zhì)流速越快，膠粉越不易在爐管附著，介質(zhì)處在湍流狀態(tài)下，伴隨著大量撞擊，帶走膠粉，提高注氣量可以大大減少爐管結(jié)焦形成。

3.5 其他因素

（1）火嘴燃燒情況;（2）直接攜帶焦粉;（3）原料預(yù)混情況。

4? 加熱爐爐管結(jié)焦造成的危害

加熱爐結(jié)焦給生產(chǎn)造成的影響很大，體現(xiàn)在以下方面。

4.1 能耗增加

焦塊作為不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱效率極低，爐管生焦造成爐管傳熱效率遠(yuǎn)低于潔凈的爐管，造成加熱爐熱效率降低，加大瓦斯燃燒量。其次，由于爐管結(jié)焦，管內(nèi)介質(zhì)流通性變差，使得相關(guān)泵，換熱器能耗增加。產(chǎn)品產(chǎn)量降低裝置運(yùn)行后期，爐管內(nèi)往往存在結(jié)焦現(xiàn)象，使得裝置加工量下降，爐管偏流現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量變差。

4.2 設(shè)備投資增加

為了減少爐管結(jié)焦帶來的影響，加大設(shè)備設(shè)施傳質(zhì)傳熱，相應(yīng)投資增加，增加清洗費(fèi)用，浪費(fèi)工時(shí)。

5? 防止?fàn)t管結(jié)焦措施

5.1 改善原料性質(zhì)

根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)油品生焦溫度，在靠近延遲焦化裝置加熱爐出口處使油品分解，與原分解部位相比更加靠后，不易結(jié)焦。

5.2 循環(huán)比升高

循環(huán)油焦質(zhì)瀝青質(zhì)含量低，加大循環(huán)量，可以防止?fàn)t管結(jié)焦，控制加熱爐生產(chǎn)溫度，操作中，加強(qiáng)當(dāng)班火嘴燃燒情況檢查，主操對(duì)加熱爐參數(shù)進(jìn)行監(jiān)盤，將溫度控制在生產(chǎn)指標(biāo)范圍內(nèi)，適當(dāng)增加注氣量，調(diào)整爐管內(nèi)介質(zhì)流速。

6? 阻焦劑種類

伴隨著科技不段進(jìn)步，人們開始研究結(jié)焦原因，開發(fā)出在原油中加入化學(xué)試劑的方法，來抑制爐管結(jié)焦形成，人們將這種東西稱為阻焦劑。

阻焦化學(xué)試劑是通過反應(yīng)來阻止結(jié)焦現(xiàn)象的產(chǎn)生。與其他方式不同，阻焦劑是根據(jù)渣油結(jié)焦原理研制的，從根本上對(duì)結(jié)交這一現(xiàn)象進(jìn)行研究，防止?fàn)t管結(jié)焦現(xiàn)象跟明顯。

一般來說，阻焦劑是由多種添加劑和溶劑混合而成，加入量小于200?g/g，直接加在原料中，使用方便，適用在重油生產(chǎn)裝置。

一般有聚鏈烯基琥珀酰亞胺及其衍生物、磷類阻焦劑、硫類阻焦劑等。

7? 實(shí)驗(yàn)說明

對(duì)不同阻焦劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，觀察爐管結(jié)焦現(xiàn)象，并對(duì)其進(jìn)行說明，實(shí)驗(yàn)原理通過添加阻焦劑一段時(shí)間后，加熱爐貼片溫度的變化和未加阻焦劑爐管的貼片溫度進(jìn)行比值比較來選取最優(yōu)最適合的阻焦試劑。

（（C-c）-（C0-c0））÷（C-c）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

公式（1）中C為反應(yīng)前溫度;c為生產(chǎn)后溫度;C0為添加阻焦劑溫度;c0為生產(chǎn)后添加阻焦劑溫度。

該文選用的原料為罐區(qū)-常減壓混合渣油，性質(zhì)如下：密度（20℃）994kg/m3，閃點(diǎn)（閉口），65℃，運(yùn)動(dòng)黏度40，元素組成86%，H12%，S0.4%，N1.2%，烴組成飽和烴20.1%，芳烴38.2%，焦質(zhì)44.2%。

加入相同的試劑后，選出合適的阻焦試劑，并選用效率最大值區(qū)間，來進(jìn)一步節(jié)約用量。

8? 社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義

焦化裝置的主要設(shè)備—加熱爐，結(jié)焦問題對(duì)生產(chǎn)造成很大影響，當(dāng)前，解決爐管結(jié)焦手段的主要分為兩大類，改變其工藝流程，增加輔助設(shè)備，或者，添加化學(xué)添加劑來延緩爐管結(jié)焦?fàn)顩r，改編工藝流程，加大循環(huán)比，效果明顯，但其需耗費(fèi)大量資金與工時(shí)，添加化學(xué)添加劑來抑制爐管結(jié)焦現(xiàn)象，是利用其抗氧化、清凈、分散及鈍化金屬等特性，使用化學(xué)試劑，對(duì)環(huán)境并不會(huì)造成污染。同時(shí)，對(duì)生產(chǎn)上來說，延長(zhǎng)了裝置正常運(yùn)行的時(shí)間，加熱爐在后期也可以保證較高的熱效率，裝置保證在高負(fù)荷運(yùn)行，完成生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，減少了在線清焦次數(shù)，減少對(duì)爐管的傷害，已經(jīng)成為現(xiàn)代煉油企業(yè)解決結(jié)焦現(xiàn)象的常用手段。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)不同的原料油性質(zhì)進(jìn)行分析結(jié)合生焦機(jī)理，選取合適的阻焦劑對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 張力，張政偉.延遲焦化加熱爐爐管結(jié)焦原因分析及對(duì)策[J].石油煉制與化工，2010，41（1）：21-25.