延迟焦化装置加热炉炉管结焦问题

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分析延迟焦化加热炉炉管结焦原因及对策

65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。

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策摘要：焦化装置经常出现结焦的现象是很难避免的，因为在管内存有高粘度、高残炭的流动介质油渣，焦化装置也是因为焦化加热炉辐射室炉管结焦而不能安稳生产。

现在有一种方法可以满足生产需求，就是安置一些热电偶温度监控在焦化加热炉的炉膛、炉管出入口及部分炉管外表面等地方，但这仍不能准确了解炉管内的结焦状况。

现在我们不能满足于对新设计的焦化加热炉在线烧焦技术的小成就，而应把注意力转移到怎样延缓加热炉炉管结焦，怎样延长装置的运行周期等问题上。

关键词：延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策前言：新型混配陶瓷纤维烧嘴砖的使用性能与传统的重质高铝烧嘴砖相比较，具有体积密度小、安装方便、热稳定性好、使用寿命长等显著特点，是一种具有实际推广价值的新型轻质耐火材料。

它解决了一段转化炉因顶部烧嘴砖脱落而引起炉子损坏、被迫停车抢修的设备隐患，为甲醇装置生产达标和实现安、稳、长、满、优运行提供了保障。

一、炉管结焦机理渣油是胶体分散体系，其中沥青质构成分散相胶束的核心，胶质、芳烃以及饱和分构成分散介质。

胶质、沥青质分子的基本结构是以多个芳香环组成的稠合芳香环系为核心，周围连接若干个环烷环，芳香环和环烷环上都有若干个长度不一的烷基侧链，分子中还杂有各种含硫、氮、氧基团及络合的镍、钒、铁等金属，而胶质、沥青质是由若干个单元薄片重叠组成。

薄片间依靠分子间作用力形成一个半有序的类石墨晶胞结构，这一胶体体系具有的稳定性是依靠构成胶体体系的各个组分的相互作用力而达到的。

这种作用力有构成这个体系各个组分的偶极矩力、电荷转移和氢键的作用，一旦这些作用力由于外界条件改变而发生变化，肢体体系的稳定性就会被打破，相态发生分离，出现“第二液相”。

在渣油合生焦反应中，沥青质是主要的生焦前身物。

渣油具有良好的安定性，体系温度低、芳烃和胶质浓度越高，则体系越稳定；而体系温度高、沥青质和饱和烃含量越高，体系就越不稳定。

当体系的温度达到某一值后，胶质的溶解能力降低，使渣油的胶体体系受到破坏。

延迟焦化装置分馏塔底结焦原因分析及优化

延迟焦化装置分馏塔底结焦原因分析及优化摘要：延迟焦化装置是以加工减压渣油为主要原料，延迟焦化装置主要由加热炉、焦炭塔、分馏塔等主要设备组成。

其中分馏塔的作用是根据进料中各组分存在不同的挥发度，将焦炭塔反应来的高温油气进行多次冷凝和气化，分别从侧线及顶部馏出蜡油、柴油、汽油、富气等产品，是延迟焦化装置非常关键的生产设备。

分馏塔底易结焦一直是制约延迟焦化装置安全、平稳、满负荷、长周期运行的主要因素。

关键词：延迟焦化减压渣油加热炉焦炭塔分馏塔一、前言天津分公司炼油部1#延迟焦化装置最初设计原料参照辽河渣油由中石化北京设计院总承包，中石化第四建设公司承建，为两炉四塔的生产模式。

装置始建于1996年，初始设计规模为100万吨/年，加工原料为大港原油的减压渣油。

2005年装置进行了扩能改造，规模提高到120万吨/年，同时进行了部分材料升级，以适应加工含硫原油的减压渣油。

2008年随着炼油部加工高硫劣质原油，装置加工规模按照90万吨/年重新进行了设计改造。

主要产品为干气、液态烃、汽油、柴油、蜡油、石油焦。

装置包括两大部分。

第一部分为焦化部分，包括焦化、分馏、密闭放空、污油回炼、污泥回炼、冷切焦水处理，水力出焦和焦炭装卸等；第二部分为焦化气压缩，汽柴油两级吸收和稳定等。

装置在2010年4月份进行了焦炭塔整体更换及其转油线震动问题进行了改造，检修开工后，为响应公司增效益、降成本的目标，炼油部进行加工高硫油，操作条件更加苛刻，装置焦炭塔顶油气管线在这次运行周期内，经常出现结焦的情况，影响装置平稳运行。

同时在2012年8月装置停工检修期间，通过对分馏塔底的查看，发现积焦情况比较严重，底循和辐射抽出口亦有不同程度的结焦。

这是造成装置生产期间底循泵无法正常运转、辐射泵抽出量过小的直接原因，严重者有可能导致分馏塔底系统瘫痪。

可见，如何防止分馏塔底积焦意义十分重大。

二、分馏塔底结焦的原因分析经过查阅相关资料[1]，并结合装置运行和大修期间发现的结焦情况的分析及操作经验的积累和丰富，我们得出分馏塔底结焦的原因有以下几点：1.焦炭塔顶油气线速过高，造成焦炭塔顶油气携带焦粉至分馏塔底。

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策高帅李锦斌

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策高帅李锦斌发布时间：2023-07-04T07:25:03.334Z 来源：《科技新时代》2023年8期作者：高帅李锦斌[导读] 延迟焦化加热炉是一种常见的热处理设备，用于将原料加热至高温以实现特定的热处理过程。

炉管结焦是该设备运行中常见的问题之一，会导致加热效率下降、能源浪费以及设备寿命缩短。

因此，本文旨在对延迟焦化加热炉炉管结焦的原因进行深入分析，并提出相应的对策以减轻或解决该问题。

陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司陕西省神木县 719319摘要：延迟焦化加热炉是一种常见的热处理设备，用于将原料加热至高温以实现特定的热处理过程。

炉管结焦是该设备运行中常见的问题之一，会导致加热效率下降、能源浪费以及设备寿命缩短。

因此，本文旨在对延迟焦化加热炉炉管结焦的原因进行深入分析，并提出相应的对策以减轻或解决该问题。

关键词：延迟焦化；加热炉；原因；对策引言：在现代工业生产中，延迟焦化加热炉作为一种重要的热处理设备，广泛应用于石化、化工、冶金等行业。

延迟焦化加热炉在长期运行过程中常常面临炉管结焦的问题，给生产效率和设备稳定性带来了一系列挑战。

因此，深入研究延迟焦化加热炉炉管结焦问题的原因和对策，对于提高生产效率、降低能源消耗以及保障设备稳定运行具有重要意义。

一、延迟焦化加热炉工作原理（一）延迟焦化加热炉概述延迟焦化加热炉是一种广泛应用于工业生产领域的热处理设备，其主要功能是将原料加热至高温，以实现特定的热处理过程。

该炉型通常由加热炉本体、炉管和控制系统组成。

其工作原理基于延迟焦化现象，即将高温热源与原料进行间接接触，通过传导、辐射和对流等方式将热能传递给原料，从而实现加热的目的。

（二）炉管结构和材料炉管是延迟焦化加热炉的重要组成部分，其结构和材料选择对于炉管的热传导、耐高温性能以及防止结焦具有重要影响。

炉管通常采用高温合金材料制成，如镍基合金、铬镍钼合金等，以保证在高温环境下的稳定性和耐腐蚀性能。

焦炉生产延长结焦时间易出现的问题及解决方法

焦炉生产延长结焦时间易出现的问题及解决方法一、焦炉生产延长结焦时间易出现的问题及解决方法。

1、及时确定新的加热制度：1.1结焦时间延长以后，由于炭化室硅砖积蓄得热量减少和供热强度降低以及结焦时间的后期保温的影响，而使直行温度波动的幅度较大，其波动的幅度随结焦时间的延长而增大。

1.2应根据焦饼中心温度的测量和及时的调节及时确立新的解热制度，为防止炉温突然下降对炉体造成损伤，对结焦周期的调整不能一步到位，而应逐步调整。

2、横排温度与炉头温度的调节：2.1随着结焦时间的延长，焦炉横排曲线开始变形，30小时左右炉头温度急剧下降，横排曲线变成“馒头”形状。

2.2这种情况的产生是由于下述原因造成的：2.2.1随着结焦时间的延长，炉体表面单位时间散失的热量降低不大。

2.2.2正常情况下，散失的热量约占炼焦耗热量的10%左右，但是，在结焦时间延长的情况下，散失热量占炼焦耗热量的百分比相应增加。

2.2.3炉头火道的供热量和其余火道相比，正常生产时，一般要多供应30-40%的热量。

2.2.4延长结焦时间后，焦炉的总供热量大量减少，但是散失的热量减少不多，在这种条件下，炉头火道负担的散失热量的比例就不断的增加，而促使炉头的温度不断降低。

2.2.5由于炉头火道墙体裂纹增加，由炭化室漏入的煤气过多而燃烧不完全，从而加剧了炉头温度降低的程度。

2.2.6上述情况表明，横墙曲线变形的程度，主要取决于炉头温度降低的幅度。

2.3调整横排温度方法：2.3.1调整横排温度的主要方法是增加炉头的供热量，以满足炉头火道不断增加的散热损失。

一般情况下，炉头温度保持不低于1050℃。

2.3.2具体办法可加大炉头附近位置立火道煤气小孔板孔径，降低中间靠近考克位置立火道煤气小孔板孔径，同时空气过剩系数不小于1.3甚至2.0以上。

2.4保持较大的空气过剩系数目的在于使供入第一火道的煤气燃烧完全，也有利于改变小烟道温度降低趋势。

2.5炉体温度降低引起的炉体收缩，导致砌体产生裂纹，因此喷补漏气的砌体应引起注意。

延迟焦化装置炉管结焦原因分析及延缓措施讨论

延迟焦化装置炉管结焦原因分析及延缓措施讨论作者：王雪娇来源：《中国科技博览》2013年第30期摘要：影响延长焦化装置长周期生产运行的关键是延缓炉管结焦，从结焦的机理和影响因素出发，对炉管结焦原因进行分析，提出抑制或延缓结焦的有效措施。

关键词：延迟焦化加热炉结焦延缓措施中图分类号：TE966 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0007-011、前言近几年来，随着我国乙烯工业的快速发展，作为能将渣油部分转化为乙烯原料的延迟焦化装置处理能力呈现明显的上升趋势，成为渣油深加工的主要选择。

由于其主要原料减压渣油在高温下容易结焦，致使延迟焦化装置操作周期短，停工检修频繁。

尤其是加热炉的炉管结焦问题已成为制约延迟焦化装置长周期运行的最重要因素。

因此，分析延迟焦化加热炉成焦原因并找出最佳的减缓或抑制结焦的对策，对于装置的长周期运行是十分必要的。

2、加热炉结焦的机理炉管结焦是由于油品在炉管中裂解后又缩合而形成高分子焦炭的反应。

介质在炉管内流动时与炉管内表面之间存在一个过渡区，即边界层。

（如图1所示）边界层的平均温度比介质主体温度要高，而平均速度比介质主体速度慢，流动状态呈层流。

因此，边界层总是比介质主体先进入临界温度区，焦炭的浓度也比介质主体中焦炭的浓度高。

当边界层的温度进入介质裂解的临界温度范围时，焦炭量增加且随温度的上升而增多，此时认为炉管开始结焦。

因此，结焦的速度与边界层的温度、压力、平均流速、边界层焦炭的浓度等都有关系，而边界层的厚度愈厚，结焦速度也越大。

由于焦化自身的工艺特点，加工原料主要为胶质、沥青质含量较高的减压渣油，且需要被迅速加热至500℃左右，使其延迟到焦炭塔里进行生焦反应。

高温介质在加热炉中、后部炉管内会产生一定的裂解缩合反应，这些都加剧了炉管的结焦速度。

虽采用多点注汽、控制介质在炉管内停留时间等技术，但与其他设有加热炉的炼油装置不同，焦化炉管结焦问题仍然是制约其长周期运转的最主要因素。

影响延迟焦化装置长周期运行问题分析及应对措施

影响延迟焦化装置长周期运行问题分析及应对措施摘要：中国石化镇海炼化公司Ⅲ套延迟焦化装置，采用美国柏克德公司工艺包，设计规模为210万吨/年，以减压渣油及催化油浆为原料，设计采用0.05超低循环比，0.0103MPa超低焦炭塔操作压力，498℃的较高加热炉出口温度来提高装置液收。

Ⅲ套延迟焦化装置于2014年9月建成中交，10月一次开车成功，开工后装置总体运行平稳，但也暴露出一些问题，影响装置的安全稳定长周期运行。

关键词：延迟焦化装置；运行问题；应对措施1加热炉炉管结焦及其应对措施1.1加热炉炉管结焦问题焦化加热炉炉管管内壁附着焦炭主要是在炉管内液相边界层发生缩合反应产生，受原料性质、掺炼油浆量、循环比、加热炉注汽量和进料量、加热炉出口温度的控制、炉火燃烧情况等因素影响明显。

加热炉结焦严重后，其燃烧效率下降，在一定程度上极大的升高管壁温度，易破坏炉管性质，损坏炉管。

为此，装置只能被迫停炉清焦。

然而，经过多次清焦后，炉管内部表面的光滑度渐渐变差，缩短了炉管的使用寿命。

1.2加热炉炉管结焦的应对措施（1）催化油浆中催化剂颗粒含量大，则对加热炉炉管结焦促进作用大于抑制作用，表现为加热炉炉管结焦速度加快，反之则抑制作用大于促进作用，表现为加热炉炉管结焦速度放缓。

因此利用掺炼催化油浆的方法抑制加热炉结焦是可行的，但必须减少催化油浆中催化剂颗粒等固体杂质的含量。

（2）增加循环比可以显著降低加热炉进料沥青质含量，增加油品体系胶体稳定性，但是单纯靠提高循环比会增加加热炉负荷，对抑制加热炉结焦的作用有限。

（3）及时根据加热炉进料量调整注汽量。

调整注汽量应以设计值为基准，根据实际生产情况作适当调整。

（4）应尽量减少对辐射进料量的调整，避免进料量的大幅波动，并合理控制加热炉出口温度。

根据原料和生产周期调整加热炉出口温度设定值。

2分馏塔结盐及其应对措施2.1分馏塔结盐问题焦化原料中由S、N、Cl、O等元素形成的盐类在焦炭塔高温下反应生成N2、NH3、H2S、HCl等产物；NH3和HCl反应生成NH4Cl，NH3和H2S反应生成（NH4）2S及NH4HS。

延迟焦化运行常见问题

2.3确定最佳的急冷油注入位置
在早期的设计中，一般在大油气线出口加三条急冷油注入线，管径大多是DN25，斜插入大油气线中，如图所示：
• 经过各炼厂焦化装置长期的经验总结，提出了一系列行之有效的方法。如在油气管线上加法兰，当油气管线结焦时可以拆掉清焦。有的在油气出口管线上加过滤器。还有一种比较好的注入方法，将急冷油注入油气刚出焦炭塔的根部，而且急冷油管线也增大到DN40，有的采用斜插式注入，有的采用内置环行喷雾管注入，均可有效的防止了油气线结焦。见图
1.3 加热炉出口温度
加热炉出口温度是焦化反应最关键的操作参数，它直接影响到焦炭塔内泡沫层的高度。炉出口温度越高，焦化反应越剧烈，深度越深，泡沫层的高度越低。反之，泡沫层的高度就越高，易雾沫夹带，使泡沫状焦粉带入油气管线而引起结焦。图－3表示三种减压渣油炉出口温度与泡沫层高度的关系。
1.4 加热炉炉管注汽（注水）量
2、掺炼催化油浆使分馏塔底循环过滤器堵塞
• 催化油浆中的催化剂固体粉末除在原料换热器内沉积外，另一重要沉积点为焦化分馏塔底，由于底循环运转的作用，该固体粉末最终沉积在底循环过滤器内。自从2003年10 月份掺炼油浆以来，焦化分馏塔底循环过滤器经常堵塞，导致底循环泵提不起量，常常用蒸汽反吹扫，仍难以奏效，只好拆开清理，仅11月份就拆开清理3次，拆开后发现过滤器内含较多焦粉与催化剂粉末混合后的粉状、块状物，堵塞严重。而在第一开工周期期间（该期间基本未掺炼催化油浆）该过滤器未曾因堵塞拆开清理过，这进一步验证了大比例掺炼油浆是导致底循环过滤器堵塞的主要原因。
1.6 焦粉(或泡沫)的夹带
焦炭塔焦粉(或泡沫)的夹带量大小主要与塔内的油气线速及安全空高有关，在确定焦炭塔直径时一般按小于允许线速度计算，当装置处理能力提高时，油气线速增大，容易导致焦粉和泡沫不能沉降而带到油气线内，导致管线内结焦。

延迟焦化装置炉管结焦分析及改进措施

延迟焦化装置炉管结焦分析及改进措施摘要：因为延迟焦化装置属于高温、高硫化氢、高风险的装置。

通过隐患的分析和排查，提出解决对策。

对装置生产由较强的指导作用。

本文主要分析延迟焦化装置炉管结焦分析及改进措施关键词：延迟焦化;安全隐患;对策引言随着原油资源的劣质化，加工高含硫、高金属劣质油已成为炼厂的常态。

由于焦化装置工艺的灵活性，其已成为炼油工业加工渣油的重要工艺。

延迟焦化装置的安全生产成为重中之重。

1、延迟焦化装置安全隐患1.1人的因素人的误操作，延迟焦化装置由于周期性生产，每天操作工面临开关许多阀门。

由于操作较频繁很容易出现误操作。

误操作导致的阀门开关错误，会导致物料的流出，造成火灾等事故。

其次由于延迟焦化装置24小时生产，操作工面临着上夜班，由于人的生物特性会导致上夜班时人员精神不好，也极易导致误操作。

技术水平，人员由于学习能力，工作经验不同，导致技术水平不一样。

对待突发情况的处理水平也不一样，造成的后果也不同。

人的技术水平不够，不能及时处理突发事故。

人的情绪波动，由于延迟焦化装置操作属于高风险作业，导致操做人员压力较大。

夜班工作导致人员精神状态不好，长期处于疲惫状态。

情绪会不稳定。

1.2设备因素机泵，机泵作为焦化装置的动力，担负着运送物料的作用。

由于其运行环境较恶劣，操作条件变化较大，会导致机泵密封损坏发生泄漏。

机泵运行时间过长保养不到位，会导致一些配件损坏，发生机泵振动，温度超指标。

腐蚀，延迟焦化装置内平台，包括各塔器、罐、空冷等平台。

由于平台有些地方存水，导致平台腐蚀较严重。

平台腐蚀由于较隐蔽发现困难，另外由于平台腐蚀是一个缓慢的过程，通常不能引起足够重视。

设备的腐蚀，各管线、塔器由于腐蚀都会发生减薄。

1.3职业危害延迟焦化装置高噪声，焦炭粉尘，各种油品。

接触时间较长会导致听力下降、导致肺部疾病。

各种油品通过呼吸、皮肤等接触吸收会对身体造成不同程度的伤害。

硫化氢等恶臭气体也会对人身体造成伤害，在生产操作中会发生物体打击、坠落等不确定因素导致的身体伤害。

延迟焦化运行常见问题剖析

饱和烃％芳烃％胶质％沥青质％
21.65 37.96 38.27 2.12
20.41 60.54 16.53 2.52
1 掺炼催化油浆使原料换热器结垢 • 催化油浆中含有较多的固体及稠环芳烃，在换热器内容易沉积结垢。延迟焦化装置的原料进装置流程为催化油浆与减压渣油混合后，混合原料依次与焦化柴油、中段循环油、蜡油换热后进入分馏塔，走得均为壳程。由于线速度较低，催化油浆固体颗粒较易在换热器壳程中沉积，导致换热器压降增大，检修时抽芯非常困难，使换热器易损坏。
为了减少和延缓加热炉管结焦，一般都采取对炉管注汽或注水的方法来提高渣油在炉管内流速，以缩短渣油在炉管内停留时间，减少了结焦机会。但注汽或注水量越大焦炭塔内油气管线速度就越大，越容易使油气携带焦粉进入大油气管线造成大油气管线结焦。
1.5 吹汽量的影响
焦炭塔由老塔切换到新塔后，老塔需要进行冷焦处理，由于焦炭塔内上部有一定高度软焦层和泡沫层。如果冷焦时吹汽量过大，就会把部分泡沫带入大油气线。加之这时急冷油又切换去生产塔，不能有效地抑制焦粉和泡沫进入大油气线。当这个塔又变成新塔时油气管线内温度达到临界分解温度后就容易结焦。
2.5 及时判断管线结焦情况和方便结焦清除的措施
过去焦炭塔顶只安装一支压力表，并在油气出口线的后部，当压力表前的管线结焦后，该压力表的压力仍会是正常值，无法判断结焦情况，经常出现安全阀起跳而压力不高的现象。本文提出了在安全阀入口增加压力指示，通过该压力表的指示值和出口管道上压力表指示值的差值可明显判断油气出口线的结焦情况，在切焦过程中把管线中的结焦清除。过去油气出口采用大弯头连接，不方便清焦。本文提出改用三通或四通连接，上面用法兰盲死，一旦油气线产生少量的结焦，可以通过打开法兰盖将焦粉清除掉，这样就能大大提高装置运行的稳定性，延长了操作周期

延迟焦化装置炉管结焦原因分析及预防措施_杨万强

工设计通讯，２００２，２８（２）：４１－４３．
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化学工业与工程技术
２０１２年第３３卷第６期
一方面在高温下盐类易于结晶析出，由于盐类在高温下与金属表面的吸附性强，造成炉管内壁结垢；另一方面由于盐类引起局部阻力和局部过热，更有利于焦粒的着床和生长，所以更加剧了烃类的结焦。因此，要求控制焦化原料含盐量不大于５０×１０－６（质量分数，下同），一般在２５×１０－６时就会发现炉管存在结焦现象。原料中含有的非溶性固体杂质，如催化剂粉末同样会诱发、加速高温介质在炉管内的结焦，在考虑回炼催化油浆，生产优质石油焦时，需要对回炼催化油浆中的固体含量进行测定，否则不仅会导致石油焦的灰分增加，而且还会加速炉管结焦。１．１．２原料特性因数
焦化原料的含盐量对炉管结焦有很大的影响，
面积减少，介质流动阻力增大，传热效率下降，导致
装置能耗增加；炉管内传热性能变差，热阻增加；炉收稿日期：２０１２－０７－０３。
管强度下降，氧化损耗量增加，导致炉管寿命缩短，作者简介：杨万强（１９８６－），男，宁夏固原人，大学，助理工程师，现
关键词：延迟焦化炉管结焦措施中图分类号：ＴＥ９６３文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－７９０６（２０１２）０６－００５３－０４

延迟焦化装置加热炉炉管结焦弯管情况分析及对策

延迟焦化装置加热炉炉管结焦弯管情况分析及对策摘要分析了某延迟焦化装置加热炉炉管出现严重结焦，炉管管壁热偶温度超过650℃，机械清焦时，炉管焦硬，清焦球打不动，炉管堵塞，不得不切割炉管进行高压水清焦，并对部分炉管进行更换，发现炉管弯管明显，表明炉管超温超负荷严重，对此情况进行分析，并制定应对策略。

关键词延迟焦化；炉管结焦；机械清焦；弯管；切割炉管1 前言某炼油企业延迟焦化装置设计有两台45MW管式加热炉F101AB，装置于2009年开工，加热炉清焦周期一般维持10-12个月，加热炉一直操作正常，没有出现大的异常。

2021年5月份，本清焦周期加热炉已经连续运行10个月，两台加热炉陆续出现部分炉管贴片热偶到达650℃的清焦临界条件。

F101B于2021年6月1日9:00分炉，6月2日12:00开始清焦，期间发现西室两根炉管焦硬，清焦球打不动，东室两根炉管发生破碎焦堵塞下部炉管的问题，6月3日上午用加热炉注汽的3.5MPa蒸汽尝试贯通，炉管用红外成像辅助确定堵塞位置，用锤子反复敲击炉管堵塞部位，至晚上21:00仍无顶通迹象，不得不采取切割炉管进行高压水清洗的操作。

对部分堵塞严重的炉管进行了更换，抽出炉管发现部分炉管出现弯管情况。

图1 炉管清出的厚块焦图2 部分炉管弯管根据两台加热炉的管壁温度和出入口压降情况分析，结合F101B清焦堵塞情况看，加热炉结焦情况均较上一大修周期严重，主要反映在清焦周期缩短、结焦厚，结焦不均匀、焦质硬，针对以上问题，对大修前后原料和操作条件的变化情况做如下分析：2 原料情况分析2.1 渣油原料变化情况通过统计渣油残炭和密度数据，本周期渣油残碳及密度的最大值和最小值数据较以往差距大，5月份出现过历史最高的29.77%的渣油残炭，5月份渣油残炭平均值达到了27.03%，超过装置工艺卡片的≯26%。

在渣油残炭高，沥青质含量高的情况下，且遇到加工负荷高的情况，加热炉会出现管壁温升较正常月份加快，特别是运行末期更为明显，焦化装置从3月下旬到5月全月，装置接近满负荷，与渣油性质变差，残炭数据居高等条件叠加后，炉管结焦情况进一步加重，是本次清焦困难的重要因素之一。

延迟焦化装置炉管结焦原因分析及对策探讨

第24卷第6期2006年12月天然气与石油Natural Gas And OilVol.24,No.6Dec.2006收稿日期:2006-02-06 作者简介:杨天华(1971-),男,四川简阳人,工程师,学士,长期从事生产管理和技术管理工作。

延迟焦化装置炉管结焦原因分析及对策探讨杨天华1,张娟利1,张吉仁2,张成秋1(1.中国石油玉门油田分公司,甘肃玉门735200;2.中国贝卡尔特钢帘线有限公司,江苏江阴214434)摘要:结焦是影响焦化装置长周期运行的重要因素,从结焦反应机理和结焦体的形成过程出发,对焦化装置结焦原因进行分析,提出抑制或延缓结焦的措施。

关键词:延迟焦化;结焦;对策文章编号:1006-5539(2006)06-0043-03文献标识码:A0 前言延迟焦化工艺是以减压渣油等重质油为原料,在加热炉内迅速加热至500 左右,使其延迟到焦炭塔内进行裂解和缩合反应,生成油气和焦炭的一种工艺过程,它作为一种渣油深度加工工艺,在我国炼油工业中具有重要地位,尤其是近几年来,随着我国乙烯工业的快速发展,乙烯原料紧缺,焦化装置能将渣油部分转化为乙烯原料,同时其生产的石油焦在冶金、原子能、宇宙科学等方面也得到了广泛使用,建设焦化装置几乎成了渣油深加工的唯一选择,这使国内延迟焦化装置的处理能力呈现出明显的上升趋势。

但是,由于作为延迟焦化原料的减压渣油在高温下很容易在相关设备及管道内结焦,致使焦化装置操作周期短,频繁停工检修。

尤其是加热炉的炉管结焦问题特别严重,成为影响焦化长周期运行的最重要因素。

因此,研究延迟焦化结焦机理,分析焦化炉管结焦形成的原因,寻求抑制或减缓结焦的良策,具有十分重要的意义,也是许多炼油工作者的重要课题。

1 结焦的机理炉管结焦的问题归根结底是焦炭的生成和吸附沉积的问题,结焦速度实际上就是焦炭在管壁上被吸附沉积的快慢。

1.1 焦化反应机理重油分子在高温下会自发地产生自由基,一方面发生裂化反应,大分子裂化成小分子;另一方面缩合成更大的大分子,最终生成碳,典型的反应机理[1],如图1所示:重油四组分中的饱和烃一般发生碳链断裂和环烷烃开环反应,生成相对分子量较小的裂解产物;芳烃一方面发生断侧链反应生成相对分子量较小的裂解产物,另一方面则缩合成分子量较大的胶质;胶质在发生断侧链的同时,缩合成相对分子量大的沥青质;沥青质除发生断侧链反应生成小分子烃类外,大多数进一步发生缩聚反应,形成次沥青质(苯不溶物BI)和中间相小球体(喹啉不溶物QI),直至生成焦炭。

加热炉炉管结焦原因及处理措施

加热炉炉管结焦原因及处理措施摘要：原油的重质化、劣质化给延迟焦化装置带来了更大的苛刻度，加热炉炉管结焦已经成为所有延迟焦化装置面临的重要问题。

目前清理焦化加热炉结焦方法主要有3种，在实际应用过程中各有特点。

其中机械清焦技术可以将加热炉管内结焦清除的比较干净，使加热炉恢复到开工初期的传热状态，有利于降低装置能耗，提高整体经济效益。

关键词：加热炉；机械清焦；炉管结焦；长周期运行引言世界范围内原油性质变化的趋势是重质化、劣质化日益加剧。

因此，加工高苛刻度重油已经成为炼油行业的一个重要课题。

延迟焦化装置加热炉炉管壁结焦情况，逐渐成为限制延迟焦化装置加工量提高及综合商品率提高的主要瓶颈。

目前延迟焦化装置的烧焦周期已经逐渐缩短，由于加热炉管壁温度的提高，装置瓦斯耗量的增加，加热炉结焦大大影响了装置的经济效益。

1加热炉结焦机理及危害1.1加热炉结焦机理由于延迟焦化装置加工原料主要是重质油，具有粘度大、组成复杂的特点，其中含有大量的无机盐、金属离子、沥青质和大分子的非烃化合物[1]。

重质油分子在高温条件下发生裂解和缩合反应，焦化加热炉炉管所沉积的焦炭来自重油中沥青质的缩合反应[2]。

1.1.1 自由基聚合焦化混合原料中含有的不饱和烃类在热和金属的催化作用下，分解为自由基，自由基进一步引发聚合反应，最终生成分子量很大的聚合物沉积在炉管表面再进一步脱氢后形成焦。

1.1.2 热分解和热缩合在高温的作用下，低分子量的烃类会不断缩合成为大分子量的烃类，当分子量达到一定程度，导致溶解度降低，析出并沉积在设备表面，进一步脱氢后最终形成了焦。

1.1.3 无机杂质沉积焦化原料中通常会含有如下无机杂质：固体杂质、金属杂质，这些杂质会粘附在沥青质表面并沉积下来，特别是在工艺物料流速较低处。

不同装置由于原料、操作条件等的差异，主导结焦的机理稍有差异。

1.2加热炉管结焦的主要危害焦块作为不良导体，导热效率极低，炉管生焦造成炉管传热效率远低于洁净的炉管，造成加热炉热效率降低，加大瓦斯燃烧量。

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析

延迟焦化加热炉炉管结焦原因分析摘要：延迟焦化装置中最重要的设备就是加热炉，加热炉炉管结焦的质量会直接影响到延迟焦化装置的使用寿命。

本文通过分析延迟焦化加热炉炉管结焦的原因，深入了解解决结焦问题出现的方法，希望能够给以后的延迟焦化装置使用者提供一些参考。

关键词：延迟焦化；加热炉；炉管结焦引言延迟焦化装置中的加热炉在使用的时候最大的特点就是密度高、临界反应温度低，长时间使用之后最容易发生的问题就是结焦问题。

随着炼油装置的不断更新，在使用延迟焦化加热炉的时候出现的负面影响越来越多，在这样的背景下，使用者迫切需要找到延迟焦化加热炉炉管结焦的原因。

一、延迟焦化加热炉炉管结焦的原因1、延迟焦化加热炉炉管结焦的机理焦化加工的原料主要以重油和渣油为主，重油和渣油在加工的过程中黏度比较大，内部结构相对来说也比较的复杂，里面包含：无机盐、金属离子等。

在高温的情况下会发生裂化反应和缩合反应。

延迟焦化加热炉结焦的主要原因来自焦炭的生成和焦炭的沉积。

延迟焦化加热炉炉管中的渣油属于一种胶体分散体系，内部主要由一些非烃化合物和胶质、沥青等组成，在分散的过程中主要以沥青质为核心，经过高温之后会产生大量的胶质和沥青质。

在发生反应之后会在炉管的表面形成一层垢层，最终形成焦炭。

延迟焦化加热炉炉管内部的结焦过程就是焦粒生成和沉积的过程。

2、延迟焦化加热炉炉管结焦原因的分析和危害渣油在反应的过程中最主要的能量来源就是加热炉，加热炉的使用可以快速的让炉管获得更多的能量，在反应之后会延迟到焦炭塔中。

渣油在高温的作用下会产生汽化，汽化过程进行的时候会受到外界因素的影响，这些外界因素包括：油品流速、焦粒沉积等。

加热炉进料的工程中结焦的速度越快，浓度就越大。

在结焦的过程中温度达到一定范围的时候生焦的反应会快速的加快，吸附能力也会随之而增强。

介质和炉管内部之间有一个过渡区，过渡区又叫做边界层。

当边界层温度低于介质主体温度的时候不会发生结焦现象；相反，当边界层温度高于介质主体温度的时候就会发生结焦现象，由此可见，结焦的速度和边界层之间有着密不可分的关系。

延迟焦化装置加热炉炉管在线烧焦技术的实践与思考

461 前言亚通石化有限公司延迟焦化装置由洛阳瑞泽石化工程有限公司设计，以炼油厂常减压装置生产的减压渣油及催化油浆为原料进行二次加工，年处理减压渣油能力为100万t，于2012年5月13日一次开车成功。

工艺上采用一炉二塔设计，加热炉采用国产化的新型双面辐射加热炉，辐射炉管采用双面辐射形式布置，以提高其平均热强度，降低峰值热强度，降低最大油膜厚度、管壁温度、物料停留时间以提高连续运行周期。

焦化加热炉已连续运行超一年，管壁结焦现象明显，多个管壁测点温度已接近650℃，炉管压降上涨明显，表明炉管已到清焦周期；炼厂常用的一般清焦方法有机械清焦、停炉烧焦及在线烧焦3种，其中在线烧焦可延长加热炉连续运行时间，缩短停炉烧焦次数及停工检修次数，操作存在一定难度但经济效益较为可观。

在线烧焦的基本原理是：切出需要清焦的单炉，退油，吹扫，另一炉正常生产；停下来的单炉炉管，向其通入空气，高温下引燃炉管内壁焦层，并利用氧含量来控制烧焦强度；同时炉管通入低压蒸汽，带走焦炭燃烧放出的热量，防止炉管超温，同时增大管内的流动，冲击、粉碎焦层并带出焦块，防止焦炭堵塞管线，烧焦完成用水冲洗，最后并炉投用。

2 结焦原因分析导致炉管结焦主要有3个方面原因：（1）炉火燃烧状态不好，火焰长短不齐，火嘴出现偏烧，炉管受热不均匀，产生局部过热。

（2）焦化原料性质变化大，残炭值在 10%～19% 之间波动。

（3）掺炼催化油浆，油浆密度长期1.05g/cm 3以上，运动黏度大，造成炉管内介质流速放慢且油浆内携带的催化剂颗粒，随渣油进入加热炉后，容易与无机盐结晶沉淀为盐垢，产生的盐垢又会吸附胶质和沥青质，构成焦炭胶核，加速了炉管结焦。

3 加热炉炉管烧焦执行在线烧焦工作前，需将加热炉连锁切除，提前降低放空塔液位，拆除加热炉出口退油盲板并确保退油线畅通。

3.1 加热炉分炉操作（以西炉烧焦为例）西炉2支进料流量先降至25t/h，调整西炉2支炉管3路注汽量至最大；西炉2支炉管出口温度通过均匀关闭主火嘴由490℃降至420℃，同时2支进料降至20t/h，降温降量完成后，关闭西炉进料球阀，切断进料同时打开进料事故蒸汽，向焦炭塔吹扫退油约10min后，炉出口温度开始降低，表明大部分油已退完；通过关小西炉出口球阀，控制西炉压力0.6MPa 以上（东炉压力0.4MPa），打开八米退油线阀门，开始分炉操作，切换过程中始终保持西炉出口压力0.6MPa以上，直至出口球阀全关，再将西炉出口至放空塔退油阀全开，继续扫线约2h。

三点注汽量对延迟焦化加热炉结焦影响分析

三点注汽量对延迟焦化加热炉结焦影响分析樊亚明１，卢秋旭２，吴振华２（１．中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，北京市１０００８３；２．中国石化塔河炼化有限责任公司，新疆库车８４２０００）摘要：对国内某炼油厂延迟焦化加热炉三点注汽量建立了模拟优化方法，取得了与现场数据较为吻合的炉管温度分布数据和三点注汽量优化结果，可以解释该炼油厂三点注汽系统优化问题。

基于该模型方法，分析了三点注汽量对于炉管温升和炉管结焦的影响。

在热负荷不变的情况下，三点注汽量会对炉管温升和结焦系数产生影响，提高注汽量将会降低出口温度，降低结焦系数，因此应在合适的范围内调节。

第１，２点注汽主要影响出口温度和结焦系数，第３点注汽对出口温度影响不大，主要影响结焦系数。

相较于注汽点１和注汽点３、注汽点２对炉管温升、结焦系数的调节更加敏感，在实际操作中应保证其数值的稳定。

关键词：注汽量　延迟焦化　加热炉　结焦系数　温度延迟焦化是一种重要的渣油加工技术，也是衡量炼油厂重质油加工能力的重要指标［１２］。

延迟焦化加热炉结焦程度高时，炉管会产生堵塞，影响换热，严重时必须停工进行煅烧，才能继续使用［３］。

减少加热炉炉管内的结焦是延长焦化装置开工周期、保证装置平稳运行的关键［４］。

很多炼油厂采用多点注汽的方式，加快炉管内的原料油流速，缩短原料油在炉管里的停留时间，减少延迟焦化炉管结焦，取得了很好的效果。

比如中国石油化工股份有限公司安庆分公司与中国石油大学合作，对５００ｋｔ／ａ的延迟焦化加热炉进行了二点注汽改造，大大降低了结焦周期，提高了系统的稳定性［５］。

中石油独山子石化公司加工量１．２Ｍｔ／ａ延迟焦化装置加热炉采用三点注汽减少炉管内结焦，第１点注汽位于对流段入口，第２点注汽位于辐射段入口，第３点注汽位于辐射段第１９根炉管［６］。

李桂云［７］、王安华［８］等认为注汽流速太低，炉管内焦化油的热转化率太高，可能抑制焦炭的脱落速率。

注汽量太大，管内流速太高，必须在较高的热流强度下，才能完成加热任务，加重了火焰舔管的可能性。

延迟焦化装置油气线结焦因素分析及解决措施

延迟焦化装置油气线结焦因素分析及解决措施作者：李娜侯勇来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第10期摘要：120万吨/年延迟焦化装置焦炭塔塔口及油气线结焦严重，严重影响了装置的长周期安全运行。

通过分析结焦的主要原因是焦炭塔塔顶温度控制高，急冷油性质差、急冷油注入量不足、急冷油压力低使喷嘴达到不设计的喷雾效果等原因。

通过优化操作，解决了油气线快速结焦问题。

关键词：延迟焦化；焦炭塔；油气线；结焦；急冷油喷嘴1 前言乌石化公司120万吨/年延迟焦化装置于2011年11月建成投产。

装置采用一炉两塔工艺，设计循环比0.3。

装置加工渣油性质恶劣，金属含量高，导致加热炉炉管及油气线结焦倾向增大，严重影响了装置的长周期安全运行。

2013年检修后，9月23日装置开工正常，焦炭塔安全阀处压力为0.12-0.13MPa，装置运行至2014年10月，焦炭塔安全阀处压力上升至0.22-0.23MPa。

说明油气线已严重结焦。

2 油气结焦的原因分析及预防措施影响油气结焦的因素较多，包括原料性质、加热炉出口温度、焦炭塔顶部温度、油气气速、急冷油注入情况、消泡剂注入情况等。

2.1 塔顶油气温度过高大油气线结焦的原因就是渣油在发生裂化反应的同时，又产生一种副反应即缩合反应。

小分子的烃类缩合成大分子的烃类即会在管线内结焦。

一般来说油品的特性因数 K 值越大则临界分解温度越低，一般在420℃左右。

当原料 K 值增大时，临界温度下降。

另外由于热偶测点挂焦，会导致实际温度高于测量温度。

若焦炭塔大油气线温度高于大油气线内油品的临界温度，则重组分就可能会在大油气线内结焦。

有研究证明油品在临界分解温度范围内最容易发生分解和缩合反应。

因此为了避免大油气管线结焦，焦炭塔顶的操作温度应该低于该油品的临界分解温度。

2013年9月23日装置开工后，按设计要求控制焦炭塔顶部油气温度不大于425℃。

但国内延迟焦化装置普遍控制塔顶温度不大于420℃。