一種用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐的製作方法

2023-09-15 06:15:05 1

專利名稱：一種用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油化工領域，具體而言，涉及一種用於重質原油(API ( 22)減壓深拔(減渣TBP彡535 °C)的臥式雙面輻射減壓爐。
背景技術：
常減壓蒸餾工藝是將原油通過加熱後經常壓/減壓蒸餾得到所需直餾汽油、煤油、柴油、蠟油和減壓渣油的物理分餾過程。其中減壓單元減壓爐是實現減壓深拔(減渣TBP彡535°C)，多得減壓蠟油的關鍵設備。減壓加熱爐將來自常壓塔底的常壓渣油迅速加熱至減壓深拔爐出口溫度395-445 ，然後快速進減壓分餾塔分離成汽油、柴油、蠟油和減壓渣油。減壓爐的設計要求是既要在較短的時間內向油品提供足夠的所需熱量，又要控制油品在爐管內的停留時間、儘量減少爐管結焦，因此受減壓爐爐管結焦制約。減壓爐的長周期連續運行時間，直接關係到減壓單元的運行周期。目前減壓加熱爐，尤其加工超重非常規原油(API=6_15)和各種浙青料要求減壓深拔時，存在爐管結焦速度快、影響長周期運行(一年停爐燒焦)，或者影響減壓拔出率和降低處理量等問題，從而造成全廠非計劃停工，使生產效益受損，維修費用和能耗增加。

發明內容
本發明提供一種用於重質原油(API ( 22)減壓深拔(減渣TBP彡535°C)的臥式雙面輻射減壓爐，用以提高減壓加熱爐爐管中重油的允許最大油膜溫度、提高油品熱穩定性，延長該油品的生焦誘導期，以及高質量流速降低管內停留時間，減緩管內膜結焦趨勢，從而延長加熱爐連續運行周期(三年以上)，即提高常減壓裝置的連續運行周期，給本裝置及全廠生產帶來顯著的社會效益和經濟`效益。為達到上述目的，本發明提供了一種用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐，該減壓爐包括:爐體、輻射室、對流室、輻射爐膛、爐管和燃燒器，其中:所述爐體為凸字形結構，所述對流室位於所述爐體的內部中間上方，所述對流室由隔牆分為左右對稱的兩部分，所述輻射室共有兩個，每個所述輻射室中間由隔牆對稱分為2個所述輻射爐膛，兩個所述輻射室的中間空間上方為所述對流室，兩個所述輻射室被兩輻射爐牆形成的兩端敞開的空間隔開，所述輻射爐膛為所述輻射室的內部空間，為矩形的中空結構；所述爐管共有8組，每組包括多根水平爐管，每組所述爐管包括由所述爐體外轉油線相連接的對流管和輻射管，所述對流室的每一部分分別水平布置有4組所述爐管對應的多排對流管，每個所述輻射爐膛的中心成縱向單排臥管布置有2組所述輻射管，所述對流管的入口通過法蘭與加熱油品管線相連接，所述輻射管的出口通過法蘭與減壓塔的輸入管線相連接；每組爐管中若干爐管對應的輻射管後部出口管段4級擴徑，每個所述輻射爐膛內上下相鄰所述輻射管之間的管間距為所述輻射管外徑的1.8-3.0倍；所述對流管的入口處設置有第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口，所述輻射管的入口設置有第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口，所述第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口和第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口分別通過法蘭與來自分餾系統的熱LCGO管線相連接，所述輻射管的後部擴徑管段前某處設置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口通過法蘭與來自分餾系統的熱HCGO管線相連接；所述燃燒器的數目為多個，在每個所述輻射爐膛內2組所述輻射管兩側對稱布置，每個所述燃燒器以向上燃燒的方式位於所述輻射爐膛底，並且沿爐牆垂直向上布置。可選的，所述燃燒器為雙排孔或多排孔傾斜開孔燃燒器噴頭結構。可選的，所述對流管的入口處設置有第一油品測溫熱電偶，所述輻射管的入口處設置有第二油品測溫熱電偶，所述輻射管的出口處設置有第三油品測溫熱電偶。可選的，所述對流管下部管壁外設置有2個爐管表面熱電偶，所述輻射管入口至出口的上下爐管表面設置有6-8個爐管表面熱電偶。可選的，所述對流管的入口處、所述輻射管的入口端分別設置有蒸汽注入口，所述蒸汽注入口與來自外供系統的蒸汽管線相連接。可選的，所述熱LCGO管線和所述熱HCGO管線上分別設置有流量調節閥。可選的，所述輻射管的後部擴徑管段前某處設置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口與用以注HCGO的管線相連接，所述用以注HCGO的管線上設置
有流量調節閥。
·
可選的，所述輻射爐膛下部的兩側爐牆與水平面的夾角介於75°至90°之間。可選的，所述輻射爐膛上部的兩側爐牆與水平面的夾角成90°。上述實施例針對常減壓裝置中減壓加熱爐進料的重質油特性和420_435°C爐出口溫度，在對流管入口或輻射管入口注少量高壓蒸汽，以及在輻射管的入口和後部擴徑管段前分別注入適量的LCGO和HCG0，以降低重油粘度和提高(芳烴+膠質)/ (浙青質+飽和烴)的比值，提高了管內工藝介質熱穩定性，提高其允許最大油膜溫度，延長了生焦誘導期，以及高質量流速降低介質停留時間，減緩管內膜結焦趨勢，從而延長減壓爐連續運行周期(三年以上)，即提高了常減壓裝置的連續運行周期，減少了非計劃停工燒焦次數，並且降低了管內介質烴分壓和爐管壓力降，有利於提高油品拔出率和降低進料泵電耗，所以給焦化裝置及全廠生產帶來的社會效益和經濟效益是明顯的。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明一個實施例的用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐示意圖。圖1中標號如下:爐體1，對流室2，輻射室3，輻射爐膛4，對流管5，輻射管6，燃燒器7，第一油品測溫熱電偶8，第二油品測溫熱電偶9，第三油品測溫熱電偶10，油品輸入管11，垂直段爐牆12，蒸汽注入口 13，LCGO輸送管14，HCGO輸送管15，轉油線16，調節閥組17，空間18，爐管表面熱電偶19，輻射室中間隔牆20。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖1為本發明一個實施例的用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐示意圖。如圖所示，該減壓爐包括:爐體1、對流室2、輻射室3、輻射爐膛4、對流管5、輻射管6和燃燒器7，其中:爐體I為凸字形結構，對流室2位於爐體I的內部中間上方，對流室2由隔牆分為左右對稱的兩部分，輻射室3共有兩個,每個輻射室3中間由輻射室中間隔牆20對稱分為2個輻射爐膛4，輻射爐膛4為輻 射室3的內部空間，為矩形的中空結構，兩個輻射室3的中間上方為對流室2，兩個輻射室3被兩垂直的輻射爐牆12形成的兩端敞開的空間18隔開，如圖所示，圖中12為該兩端敞開的空間18的垂直段輻射爐牆，其中，這裡所說的兩端敞開的空間18是指僅有兩面直立輻射爐牆12與對流室的底及爐底形成的空間。2個輻射室3共用對流室2，對流室2上方煙氣出口設置有聯合煙道，燃燒器燃燒產生的高溫煙氣由輻射室3輻射頂上流入對流室2，加熱對流管(爐管對流段)5內焦化油後，煙氣經聯合煙道流進空氣預熱器進一步回收煙氣餘熱，最後經由煙 排入大氣，圖中箭頭A表示煙氣流往空氣預熱器的方向；爐體I內有爐管共8組，對流室2內有8組水平布置的對流管5，每個輻射爐膛4內有2組輻射管(爐管輻射段)6，每組輻射管6包括多根水平布置的臥管，每組爐管包括位於對流室內水平布置的I組對流管5和位於輻射爐膛內中心縱向單排臥管布置的I組輻射管6，對流管5與輻射管6經爐體I外的轉油線相連接，對流管5的入口與油品輸入管11相連接，輻射管6的出口通過轉油線16與減壓塔相連接，圖中箭頭B表示經加熱後的油品流往減壓塔的方向；每2組輻射管6成縱向單排臥管布置在每個輻射爐膛中心，每組爐管中對應的輻射管6後部出口前若干管段擴徑，例如每組輻射管6的管徑可以由4寸逐段擴逕到10寸；同時擴大輻射管的管間距，將每個輻射室中相鄰輻射管之間的管間距設置為輻射管外徑的
1.8-3.0倍，採用爐管擴徑和加大爐管的管間距技術，降低了輻射爐管近出口段高溫縮合區爐管的熱強度周向不均勻係數，降低相對結焦因子，減緩縮合反應，相對可降低爐管表面溫度；為降低進入對流爐管5內劣質油品的進料粘度，可以在每組對流管5的入口處設置有第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口，每組輻射管6的入口位置設置有第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口，輻射管6的擴徑管段前某處設置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口和第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口分別與LCGO輸送管14相連接，重焦化瓦斯油HCGO注入口與HCGO輸送管15相連接，分別在輻射管入口和後擴徑管段前注入適量的相對較高(芳烴+膠質)/ (飽和烴+浙青質)比值的焦化LCGO和HCGO餾分，減緩爐管內被加熱油品，尤其是管內膜升溫速率，緩和結焦趨勢。又例如，為調節LCGO和HCGO的注入速率，還可以在LCGO輸送管14、HCGO輸送管15上分別設置調節閥組17 ；燃燒器7的數目為多個，分別在輻射爐膛4中心的爐管兩側對稱布置，每個燃燒器7以向上燃燒的方式位於輻射爐膛底，並且對稱的沿爐牆垂直向上布置。例如，燃燒器7可以為雙排孔或多排孔傾斜開孔燃燒器噴頭結構，與垂直段爐牆12相配合，使火焰附牆燃燒，改善減壓爐輻射室的溫度場分布均勻性，提高減壓爐輻射室的輻射傳熱效果。具體實施時，建議貼牆布置的單排燃燒器的數目不多於16個，單個燃燒器的正常火焰高度為1/3爐膛高，輻射爐膛下部的兩側爐牆與水平面的夾角α介於75°至90°之間，輻射爐膛上部的兩側爐牆與水平面的夾角成90°。上述實施例針對常減壓裝置中減壓加熱爐進料的重質油(API ( 22)低熱穩定性，在減壓爐輻射管的入口和後擴徑管段前某處注入適量的LCGO和HCGO以降低重質粘度和提高(芳烴+膠質)/(浙青質+飽和烴)的比值，提高了管內工藝介質熱穩定性，延長了生焦誘導期，減緩了管內膜結焦趨勢，延長了減壓爐連續運行周期，即提高了常減壓裝置的連續運行周期，減少了非計劃停工燒焦次數，所以給常減壓裝置及全廠生產帶來的社會效益和經濟效益是明顯的。當輻射爐管內被加熱油品溫升> 1.5-2.5°C /天時，在保持正常注汽量情況下，在輻射管入口注入適量LCGO餾分，當後擴徑管段加熱油品溫升> 1.5-2.5°C /天時，在保持正常注汽量情況下，後擴徑管段前某處注入適量HCGO餾分，使管內膜溫升降到〈0.560C /天左右。所注入適量LCGO量是在注汽量彡0.2-0.5m%情況下注LCG00.1-0.5m% ;本技術所在注HCGO量在注汽量彡0.2-0.5m%情況下注HCG00.2-0.5m%。為檢測減壓爐爐管內油品的溫度變化，還可以在對流管5的入口處設置有第一油品測溫熱電偶8，在輻射管 6的入口處設置有第二油品測溫熱電偶9，在輻射管6的出口處設置有第三油品測溫熱電偶10，這樣可以及時檢測出爐管中油品的溫升速度。此外，為了檢測爐管的溫度變化，還可以在對流管下部管壁外設置有2個爐管表面熱電偶，在輻射管入口至出口的上下爐管表面設置有6-8個爐管表面熱電偶19，這樣可以及時檢測出爐管的溫升速度。例如，對流管5的入口處、對輻射管6的入口端分別設置有蒸汽注入口 13，蒸汽注入口與來自外供系統的蒸汽管線相連接。以下為將圖1實施例中的減壓爐應用於常減壓裝置的實例:以國外某800萬噸/年常減壓裝置的減壓爐設計為例，採用「注穩定性餾分油的『矩形』底燒雙面輻射減壓爐」。本爐型設計條件是該減壓爐進料的高苛刻性:委內瑞拉超重油常渣(> TBP350°C),API ° =6.026, d20=l.0289g/cm3,康殘 CR=19.7m%,粘度 v 1(l(l=2548cst,浙青質含量=12.36m%,浙青質/膠質比=0.5 > 0.353，C/Η原子比=0.6481，加工難易程度指數KE=2.5749 < 4.0,所以屬於難熱加工的環烷基原料，浙青質易從膠體體系中析出。可以採用圖1實施例中減壓爐的設計方案。該減壓爐的具體實施方式
為:採用減緩結焦趨勢的注穩定性餾分油的「矩形結構」輻射室的底燒附牆燃燒雙面輻射爐型及4級逐段擴管徑和加大管間距設計方案，常渣油以「上進下出」的進料方式分8個管程依次經對流室、輻射室升溫至所需溫度(約410-420°C)，其中每2個輻射室共用I個對流室，每個輻射室內中心對稱分離成2個輻射爐膛，可以實現在4管程60-65%熱負荷下，另4管程的在線燒焦和機械清焦。燃料氣經爐底垂直安裝的燃燒器，燃燒火焰附牆燃燒減壓爐牆，燃燒火焰和高溫煙氣沿「矩形」輻射爐膛附牆燃燒和向上流動，給爐管內的被加熱油品提供所需熱量，高溫煙氣經輻射爐膛頂向上流入對流室，預熱超重油常渣進料後，經聯合煙道流進空氣預熱器進一步回收煙氣餘熱，使爐設計熱效率達到92.0%，最後煙氣經由煙囪排入大氣。為了改善爐管內被加熱油品特性，尤其是運行後期管內被加熱油品特性，緩和結焦趨勢，延長減壓爐連續運行周期，採用注LCGO和HCGO餾分的工藝技術。分別在減壓爐輻射段的入口和後擴徑管段前某處注入適量的LCGO和HCGO以降低常渣粘度和提高芳烴/浙青質比值，芳烴+膠質/浙青質比值，提高管內被加熱油品的穩定性，並降低縮合反應速率，實現減緩管內膜結焦趨勢，從而延長連續運行時間。
具體實施方式
為當輻射爐管前、後管段內被加熱油品溫升> 1.68°C /天時，在保持注汽量情況下，輻射管如注入LCGO餾分，而後擴徑管段前注入HCGO餾分，可使管內工藝介質溫升從Λ T> 1.68°C /天降到< 0.560C /天左右。同時，還可根據爐管入口壓力和爐管出口溫度的變化趨勢，尤其是輻射管表面熱電偶溫升趨勢，判斷爐管結焦情況，及時對結焦嚴重的管程進行停一半(4管程)在線燒焦和機械清焦操作，以保證焦化裝置的連續長周期運行。本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本發明所必須的。本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並 不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐，其特徵在於，包括:爐體、輻射室、對流室、輻射爐膛、爐管和燃燒器，其中: 所述爐體為凸字形結構，所述對流室位於所述爐體的內部中間上方，所述對流室由隔牆分為左右對稱的兩部分，所述輻射室共有兩個，每個所述輻射室中間由隔牆對稱分為2個所述輻射爐膛，兩個所述輻射室的中間空間上方為所述對流室，兩個所述輻射室被兩輻射爐牆形成的兩端敞開的空間隔開，所述輻射爐膛為所述輻射室的內部空間，為矩形的中空結構； 所述爐管共有8組，每組包括多根水平爐管，每組所述爐管包括由所述爐體外轉油線相連接的對流管和輻射管，所述對流室的每一部分分別水平布置有4組所述爐管對應的多排對流管，每個所述輻射爐膛的中心成縱向單排臥管布置有2組所述輻射管，所述對流管的入口通過法蘭與加熱油品管線相連接，所述輻射管的出口通過法蘭與減壓塔的輸入管線相連接； 每組爐管中若干爐管對應的輻射管後部出口管段4級擴徑，每個所述輻射爐膛內上下相鄰所述輻射管之間的管間距為所述輻射管外徑的1.8-3.0倍； 所述對流管的入口處設置有第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口，所述輻射管的入口設置有第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口，所述第一輕焦化瓦斯油LCGO注入口和第二輕焦化瓦斯油LCGO注入口通過法蘭分別與來自分餾系統的熱LCGO管線相連接，所述輻射管的後部擴徑管段前某處設置有重焦化瓦斯油HCGO注入口，所述重焦化瓦斯油HCGO注入口通過法蘭與來自分餾系統的熱HCGO管線相連接； 所述燃燒器的數目為多個，在每個所述輻射爐膛內2組所述輻射管兩側對稱布置，每個所述燃燒器以向上燃燒的方式位於所述輻射爐膛底，並且沿爐牆垂直向上布置。
2.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述燃燒器為雙排孔或多排孔傾斜開孔燃燒器噴頭結構。
3.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述對流管的入口處設置有第一油品測溫熱電偶，所述輻射管的入口處設置有第二油品測溫熱電偶，所述輻射管的出口處設置有第三油品測溫熱電偶。
4.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述對流管下部管壁外設置有2個爐管表面熱電偶，所述輻射管入口至出口的上下爐管表面設置有6-8個爐管表面熱電偶。
5.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述對流管的入口處、所述輻射管的入口端分別設置有蒸汽注入口，所述蒸汽注入口與來自外供系統的蒸汽管線相連接。
6.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述熱LCGO管線和所述熱HCGO管線上分別設置有流量調節閥。
7.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述輻射爐膛下部的兩側爐牆與水平面的夾角介於75°至90°之間。
8.根據權利要求1所述的減壓爐，其特徵在於，所述輻射爐膛上部的兩側爐牆與水平面的夾角成90°。
全文摘要
本發明公開一種用於重質原油減壓深拔的臥式雙面輻射減壓爐，包括爐體、輻射室、對流室、輻射爐膛、爐管和燃燒器，爐體為凸字形結構，對流室位於爐體的內部中間上方，輻射室共有兩個，每個輻射室中間由隔牆對稱分為2個輻射爐膛，兩個輻射室的中間空間上方為對流室，兩個輻射室被兩輻射爐牆形成的兩端敞開的空間隔開，輻射爐膛為矩形的中空結構；爐管共有8組，每組包括多根水平爐管，每組爐管包括由爐體外轉油線相連接的對流管和輻射管，對流室的每一部分分別水平布置有4組爐管對應的多排對流管，每個輻射爐膛的中心成縱向單排臥管布置有2組輻射管，對流管的入口通過法蘭與加熱油品管線相連接，輻射管的出口通過法蘭與減壓塔的輸入管線相連接。
文檔編號F27B17/00GK103242888SQ20131014830
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者晁可繩, 崔莉, 石澤, 史方軍 申請人:中國寰球工程公司