連續重整裝置組合式加熱爐節能新爐型的製作方法

2023-04-22 19:06:21 1

本發明屬於石油化工行業連續重整裝置，特別涉及一種加熱工藝及設備，能將重整裝置中所有需要加熱的工藝介質組合到同一臺加熱爐中，並能順利實現各物料熱負荷自由調節的組合式加熱爐工藝及設備。

背景技術：

在石油化工行業中，連續重整裝置主要用來生產高質量汽油或為下遊提供優質化工原料，我國近年來在引進技術的基礎上已經興建了幾十套重整裝置。這些裝置的反應進料加熱爐大多採用聯合的輻射室，即將4種反應物料的加熱盤管組合在一起布置在同一個輻射室中，一般稱為四合一加熱爐。也有少數裝置因工藝原因採用3種反應物料，爐子則為三合一加熱爐。這些加熱爐一般均為自然通風，不設空氣預熱器，燃燒器布置在側面或底面，煙氣餘熱由對流段產生蒸汽來回收，對流室設在輻射室頂部。

為了儘量減少反應物料的壓降，現有四合一加熱爐中的反應進料全部只在輻射室的u形盤管中加熱，而不經過對流室預熱。為了回收輻射室出來的溫度約為800℃的高溫煙氣的餘熱，基於引進技術的現有四合一加熱爐全部都在對流室設置了蒸汽發生器，這就相當於大概有三分之一的優質燃料其實是用來發生蒸汽了。由於中國的國情是煤多油少，煤賤油貴，這麼多的燃料氣用來發生蒸汽是不經濟的。

原則上講，工藝裝置應該把優質燃料的熱量全部用來加熱工藝介質，煙氣的餘熱應考慮採用空氣預熱系統來回收，因為預熱後的空氣可以有效的降低燃料消耗。而工藝裝置所需要的蒸汽則應由動力站鍋爐來提供：第一，動力鍋爐可以燃用更劣質的燃料，如煤、石油焦、垃圾等；第二，動力鍋爐可以產生更高品質的蒸汽，產生的蒸汽可以先做功後供汽。因此，動力鍋爐產汽的成本遠遠低於工藝裝置用優質燃料產汽的成本。

對於連續重整裝置，除了上述的四種反應進料之外，通常還有另外的3種或4種物料需要加熱，如預加氫進料以及2-3種塔底重沸介質，這些介質目前通常都採用獨立的輻射對流型加熱爐來加熱。所以重整裝置除了有一臺四合一加熱爐外，通常還設置有3-4臺圓筒型加熱爐。

針對四合一加熱爐產生蒸汽的現狀，業界已申報有不少專利(實用新型)技術來解決產汽問題，計有以下：

1.構想一個頂燒、煙氣下行的輻射室，對流段落地布置，預加氫及重沸介質進對流段，而對流段的每個物料均另外設置一臺接力加熱爐來實現調節；

2.設置多個對流段分別加熱預加氫進料及重沸介質，在每個對流段入口的煙道上分別設置補燃設施來調節各對流負荷；

3.對流段仍然設產汽設施，但在輻射段出口設置可調節的高溫煙氣旁路，旁路的高溫煙氣與對流出口的煙氣混合進入空氣預熱器，以高溫煙氣走旁路來提高預熱器入口煙氣溫度，進而提高空氣預熱溫度，實現減少燃料消耗、減少產汽的目的；

4.採用蓄熱燃燒技術，直接取消四合一加熱爐對流段。

由於技術、工程上的各種難度，上述幾種技術均未在工程實踐中得到推廣使用。重整四合一加熱爐對流段產生蒸汽的現狀並沒有改變。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種重整加熱爐組合加熱工藝及設備，在滿足各物料加熱以及調節要求的前提下，取消四合一加熱爐對流段的產汽，最大限度地降低燃料氣用量，實現全廠經濟效益的最大化。

本發明的目的採用了如下技術方案來實現：

本發明所述的連續重整組合式加熱爐是將重整裝置的反應進料、預加氫進料、重沸介質，全部整合到一個加熱爐中，預加氫進料與各路重沸介質均另設蒸汽預加熱器，由此組成一個加熱系統；各反應進料的熱負荷由輻射室中的燃燒器進行調節，而對流室中的各種物料，如預加氫進料及各路重沸介質等的熱負荷則由各自的蒸汽預熱器以及餘熱回收系統中的調節手段來進行調節。其工藝過程：位於輻射室的燃燒器利用預熱後的空氣燃燒後，加熱輻射室中的重整反應介質，離開輻射室的高溫煙氣進入對流室；預加氫介質及各重沸介質先經過各自的蒸汽預熱器加熱，然後進入對流室將其加熱至所需溫度；離開對流室的煙氣則進入低溫空氣預熱器中預熱燃燒空氣。高溫空氣預熱器位於對流室適當的部位，以充分利用煙氣溫位，將空氣加熱至合理高位。整個加熱系統中不再產生任何蒸汽，從而達到最大限度節約燃料的目的。

本發明所述的組合式重整加熱爐加熱設備，主要由輻射室、對流室(含高溫空氣預熱器)、低溫空氣預熱器、蒸汽預加熱器、鼓風機、引風機以及煙囪構成，各部分之間通過管道連接。在輻射室側壁或底部設置燃燒器；對流室位於輻射室之上，蒸汽預加熱器(三臺或四臺)以及低溫空氣預熱器位於地面，引風機和鼓風機分別位於低溫空氣預熱器的兩側，煙囪位於引風機之後。

本發明中對流物料(預加氫進料、汽提塔重沸進料、石腦油重沸進料等)在進入對流室之前，均先經過蒸汽預熱器利用外來蒸汽進行預熱，一方面是為了進一步降低加熱爐的燃料消耗，另一方面是給對流物料的熱負荷提供了需要的調節手段。蒸汽預加熱器、燃燒器、餘熱回收系統的各種調節手段的綜合運用，滿足加熱爐及各物料的調節要求。

本發明中燃燒空氣先進入低溫空氣預熱器中預熱，然後進入位於對流室適當部位的高溫空氣預熱器中繼續加熱，以期充分利用煙氣溫位，將空氣加熱至合理高位，從而達到最大限度節約燃料的目的。

綜上所述，本發明是將重整的四臺反應進料加熱爐和另外三臺(或四臺)預加氫進料加熱爐及重沸加熱爐整合到一起，組成一個系統，對重整裝置的所有需加熱的工藝介質一併加熱。本加熱系統用能合理，調節手段靈活，可將原有四合一加熱爐的熱效率提高3％以上，同時採用高空氣預熱溫度，徹底取消重整四合一爐的對流室產汽，因而重整裝置的燃料消耗量得以大幅度減少。

附圖說明

附圖1是本發明的工藝流程圖。

圖中：1、燃燒器；2、輻射室；3、高溫空氣預熱器；4、對流段；5、對流排管；6、蒸汽預熱器；7、煙道；8、支煙道；9、低溫空氣預熱器；10、鼓風機；11、引風機；12、煙囪；13、風道。

具體實施方式

結合附圖1，說明本發明的具體實施例。

如附圖1所示：本發明所述的重整加熱爐主要由輻射室2、對流室4、蒸汽預熱器6、落地低溫空氣預熱器9、鼓風機10、引風機11以及煙囪12構成，各部分之間通過管道連接。輻射室的底部或側壁設置燃燒器1。輻射室2為四合一組合結構，即四種反應進料各自進入u型盤管、4組盤管組合成一個整體輻射室。對流室4坐落於輻射室的頂部，自下至上分別排列著預加氫進料排管、高溫空氣預熱器3、汽提塔重沸進料排管、石腦油重沸進料排管等。對流室出口的煙氣經煙道7、支煙道8進入到低溫空氣預熱器9進一步回收熱量。離開低溫空氣預熱器的煙氣經引風機11排入煙囪12中。空氣經鼓風機10鼓入低溫空氣預熱器9預熱後進入高溫空氣預熱器3中，最終將空氣加熱到500度的高溫進入燃燒器1中。

與重整裝置常規加熱爐比較，本發明的優點有：

1.極大地節約了裝置的燃料氣消耗。據測算，裝置的燃料氣消耗最高可以減少40％；

2.減少了加熱爐數量，取消了裝置的產汽系統，裝置的總投資及操作難度大幅下降；

3.裝置佔地面積顯著減少。

以120萬t/a連續重整裝置為例，本發明能實現的直接經濟效益計算如下。

輻射段反應熱負荷：57.34mw

原對流產汽熱負荷：27.96mw

預加氫進料熱負荷：6.71mw

汽提塔重沸熱負荷：10.49mw

石腦油重沸熱負荷：13.01mw

原有產汽方案加熱爐燃料總消耗：

(57.34+27.96)/90％+(6.71+10.49+13.01)/92％

＝94.78+30.21＝124.99mw

採用本發明方案後組合加熱爐的燃料總消耗則為：

(57.34+11.72)/92％＝75.07mw

因此而節約的燃料熱量為：124.99-75.07＝49.92mw

折合成每年標準燃料油為：49.92/42.19*3600*8400＝35781t

按照燃料油2400元/t計算每年節約的成本為：35781*2400＝8587萬元

取消的對流原產蒸汽：27.96mw

現對流物料預加熱需消耗蒸汽：6.71+10.49+13.01-11.72＝18.49mw

兩項之和折合成每年蒸汽量：(27.96+18.49)/3.0*3600*8400＝468216t

按照中壓蒸汽120元/t，因蒸汽而減少的收入：

468216*120＝5619萬元

本發明每年的淨效益為：8587-5619＝2968萬元

附圖1中對流段入口物料的種類、出入口溫度、排列的先後順序等，僅是為了說明本發明的思路而示意的。項目實施中可以視具體情況做出調整及優化。

附圖1中空氣預熱器的級數、空氣進出口溫度、煙氣進出口溫度等，僅是作為說明本發明的思路而示例的，項目實施過程中可以視具體情況做出調整及優化。

附圖1中示例中的外來蒸汽，應當理解為以低成本能源供給的熱量，例如可以為煤、石油焦或太陽能等能源，也可以是蒸汽方式或導熱油方式。

為了解決開工過程中個別對流物料的優先加熱問題，可以對該物料採用冗餘的蒸汽加熱能力或者設置開工加熱爐，這些設置不影響本發明關於裝置正常運行的技術思路。

應當理解，上述示例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於供本領域技術人員了解本發明的內容並據此決策實施，而並非是具體實施方式的窮舉，不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明的技術方案進行局部修改或者局部等效替換、而未脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應包含在本發明的權利要求範圍當中。