分析延迟焦化加热炉炉管结焦原因及对策

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加热炉是延迟焦化装置系统当中的重要构成，原材料加油具有高密度、高粘稠度以及临界反应温度较低等特性。

在生产工作中，延迟焦化加热炉的炉管必然会出现不同程度的结焦，影响延迟焦化装置的正常运行。

一、延迟焦化加热炉炉管结焦原因
1.结焦机理
延迟焦化加工过程中所使用的原材料主要是以重油和渣油为主，这种类型的油产品在粘稠度上相对较大，并且材料的构成比较复杂，其中含有大量的无机盐、金属离子以及沥青大分子等物质。

重油和渣油在高温环境下会产生各种自由基，自由基在延迟焦化反应过程中会出现氯化反应，大分子会直接分化成小分子，同时原材料分子缩合成体积更大的大分子。

在此过程中，在渣油炉当中的焦化原材料会不断加热和升温，由于渣油当中含有大量的胶质物质，同时沥青材料的含量相对较大，在反应过程中会随着加油的气化和内化反应，出现不同程度的缩合反应，反应完成之后的物质会直接在金属的表面出现大面积沉积，同时会在加热炉的炉内表面形成污垢堆积，逐渐脱氢缩合成焦炭。

加热炉炉管内部的结焦是逐步扩大和生长的，并且随着时间的延长，会向炉管的内壁进行扩散。

反应原材料当中含有硫、氮等杂质含量相对较高，在高温条件下杂质当中的原子化合物很容易产生自由基，进而发生不同的裂解反应，逐渐形成高分子聚合物。

除此之外，原材料当中的金属离子和设备金属表面不平整，会加快聚合反应的速率，进而造成了结焦问题更加严重。

2.炉管结焦原因分析
加热炉是加油热转化反应过程中的重要能量来源，是运用重质油在热转化深度较低的情况下不容易结焦的特点，让渣油在延迟焦化反应过程中获取了更多所需要的能量，因此会加快加热炉炉管的结焦问题产生，使得生焦反应慢慢扩散到焦炭塔内部。

在反应过程中渣油在加热炉管的内部会被快速升温，温度可以达到490℃～505℃，在这一温度反应条件下渣油当中的各种组分，会在高温和蒸汽的作用下产生气化现象，而渣
油当中的部分重组份还会出现热裂缩合反应。

炉管当中的结焦生长与油品自身的性质以及反应温度有着直接的关联，而结焦的沉积速率和油品的流动速率以及含有杂质总量、大小等有着密切的关联，含盐量越高则加热炉越容易产生结焦问题。

加热炉进料过程中焦炭的浓度越大，炉管内部的结焦问题也就越严重，焦炭的浓度会随着内部材料的裂解和缩合反应程度的上涨而不断增加，裂解缩合反应的速率会随着温度的增加而增加，当反应介质达到某个特定温度范围内时，生焦反应的速率会进一步加快。

除此之外，如果内壁越粗糙则吸附能力就越强，炉管内部的结焦问题表现的越明显，当介质当中的含盐杂质较多的情况下，因为反应速率的加快，炉管内表面的吸附能力会不断增强，进而结焦问题会越来越严重。

二、预防和减缓结焦问题的具体措施
1.改善加热炉进料方式
延迟焦化装置的原材料解压渣油会受到解压装置的限制，不同的原料在减压渣油的性质上也会存在差异，如果减压渣油的密度过高，沥青和重金属的含量会不断上涨，加热炉管很容易出现结焦问题。

在此过程中，如果原材料的性质产生变化，需要及时提高材料的循环比，通过塔底分流的方式有效控制循环油的劣质化程度。

因此，要想有效控制加热炉管的结焦问题，需要不断提高材料反应的循环比，尤其是原料当中沥青的含量较高时，原材料的结焦问题会更加严重，所以加工劣质的渣油时，延迟焦化装置需要尽可能选择循环比较大的设备。

除此之外，如果在生产过程中发现渣油内部出现大量的钠盐、钙盐以及钒盐等，需要对原油材料进行深度脱盐处理，否则这些非溶解性的固体会加重结焦。

除此之外，在加热炉的进料过程中需要保证材料的稳定性，要有效提高金属表面的性能，有效降低和减少大分子聚合物的生成量，实现对设备表面的有效清理作用。

2.优化加热炉运行条件
为了有效提高延迟焦化反应效率，降低加热炉炉管出现结焦问题，有效延
长加热炉管的使用寿命，在具体的生产和反应过程中，必须要做好加热炉的平稳操作和相关的管理工作，对加热炉的运行条件进行合理的控制。

首先，要有效控制加热炉各个分炉管的进料流量大小，加热炉在生产工作中需要尽可能保证生产工艺介质的流量大小，有效防止出现偏流等不良问题，否则会加大加热炉管的内部结焦问题，同时原料油在加热炉内部的分配是否均匀，直接影响到了加热炉管的使用寿命以及原油的生产质量。

因此，在具体的生产工作中需要充分保证材料尽量的平整程度，可以使用流量调节阀门，对材料的进料速率进行合理的掌控。

其次，要选择合适的介质流速。

当介质的流动速率上升的情况下，介质在炉管内部的停留时间会进一步缩短，边界层的液体流速将会提升，边界层的厚度不断降低，结焦速度可以得到有效的控制。

因此，为了有效降低高温渣油在炉管内部到综合反应程度，需要保证介质在最短的时间范围内流过炉管，防止出现严重的结焦问题。

三、结束语
裂
解反应和缩合反应属于同步开展，焦化炉管内部的沉积焦炭主要来自于重油当中沥青物质所产生的缩合反应。

在实际的生产工作中，加热炉的炉管会出现不同程度的焦炭堆积问题，影响到了加热炉的正常稳定工作和运行，通过相应的优化处理之后，加热炉炉管的结焦问题得到了充分的控制。

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分析延迟焦化加热炉炉管结焦原因及对策
李佳懿 中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司炼油厂
【摘　要】加热炉设备是延迟焦化装置中非常重要的构成，由于延迟焦化生产工艺特殊性，加热炉的炉管会出现不同程度的结焦，直接影响到了延迟焦化装置的运行安全和效率。

因此，相关化工生产单位针对延迟焦化加热炉炉管产生结焦的具体原因进行了深度研究和分析，并且提出了针对性的解决方案，有效提高延迟焦化装置的运行安全和运行质量。

【关键词】延迟焦化；加热炉；炉管结焦。