一种催化加氢设备的进料加热装置制造方法
【专利摘要】本发明属于石油化工行业加热设备【技术领域】，涉及一种催化加氢设备的进料加热装置；进料加热装置内分布制有相互连通的烟囱和辐射室，辐射室由倾斜设置且结构对称相同的上部侧墙和下部侧墙交错对接围成，辐射室内部中央架设有上部辐射炉管和下部辐射炉管，上部侧墙和下部侧墙的两侧底部分别设置有燃烧器，用于向上部辐射炉管和下部辐射炉管均匀传热；上部辐射炉管和下部辐射炉管之间设置有带第二阀门的管间转油线，工艺介质入口管线分别通过上部入口转油线和下部入口转油线与上部辐射炉管和下部辐射炉管连通对接，上部入口转油线和下部入口转油线上均连接有第一阀门；该装置结构简单，设计科学，占地面积小，制造成本低，使用环境友好。
【专利说明】一种催化加氢设备的进料加热装置
【技术领域】：
[0001] 本发明属于石油化工行业加热设备【技术领域】，涉及一种催化加氢设备的进料加热 装置，特别是一种反应进料炉，能够根据各种管内介质流量和热负荷变化工况进行调整设 置，并能安全高效地运行。
【背景技术】：
[0002] 目前，随着原油重质化和劣质化的趋势不断加剧以及世界各国的环保法规对环境 保护要求的日趋严格，炼油企业采用清洁生产工艺和生产清洁燃料的呼声越来越迫切，催 化加氢作为石油加工的一个重要环节和过程，对于提高原油加工深度、合理利用石油资源、 改善产品品质、提高轻质油收率和减少大气污染具有重要作用意义，而且也越来越受到炼 油企业的重视。常规的反应进料炉是为催化加氢装置的进料提供热源的重要设备，在现有 技术中，除有些加氢裂化装置采用循环氢加热炉外，大部分装置采用炉前混氢方式，反应进 料炉炉管内介质为氢油混相；这类加热炉操作条件十分苛刻，由于管内处于高温高压两相 流状态，流动状况较为复杂，操作初期及末期或不同生产方案下管内介质以及热负荷变动 均相当大，例如开工时催化剂选择湿法硫化，此时反应进料炉管内介质流量及热负荷可能 达到正常操作工况下的两倍甚至更高，因此就要求反应进料炉必须能在较大弹性范围内变 动时平稳操作。
[0003] 现有技术中常选用单排管双面辐射炉型结构，这种结构能够在最高热强度不超限 的情况下，得到较高的平均热强度，缩短炉管总长度和减少弯头数量，从而得到最小的管内 压降，降低反应进料炉的投资。此外，为避免遮蔽管处的高热强度造成油品裂解（特别是对 重质油品和润滑油应用场合），反应进料炉常设计成纯辐射型，离开辐射室的高温烟气经烟 道送入分馏塔底重沸炉的对流室或送至余热锅炉，以回收烟气余热。现有技术中设计的反 应进料炉主要分为两类：一类是将可能达到的最大负荷作为设计负荷，根据一些加氢进料 加热炉的标定结果来看，这类反应进料炉的实际操作负荷往往还不到设计负荷的一半，这 不仅要增加投资造成浪费，而且对加热炉的正常生产操作也带来很多不利影响；由于炉子 操作负荷远小于设计负荷，正常生产中炉子只点燃少量的燃烧器，未点燃燃烧器的风门很 难完全关死，造成大量空气漏入炉内，也就是说低负荷生产时炉子的过剩空气量很难加以 控制，过剩空气量的增大会显著降低炉子的热效率，增大燃料消耗；同时，低负荷生产时， 炉体散热损失相对于燃料带入炉内热量的比例也会有所提高；另一类是将正常操作负荷作 为设计负荷，这类反应进料炉虽然能在正常工况下以较高的热效率运行，但是若遇到需提 高热负荷的工况时，往往需要"冒险"操作，此时则极易出现炉膛超温、衬里脱落等现象，使 得反应进料炉的安全运行受到严重影响；因此寻求设计一种新型的反应进料炉，将辐射室 侧墙设计成倾斜结构，使得辐射室内沿辐射炉管高度方向的热强度分布更加均匀，以提高 辐射炉管的传热效率，使得反应进料炉具有明显的进步意义。
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种反应进料炉，特别是 一种催化加氢设备的进料加热装置，根据辐射炉管内介质流量或热负荷变化的需要，通过 阀门的开启或关闭控制上、下两部分辐射炉管呈并联或串联结构状态，并利用调整辐射室 侧墙底部燃烧器的放热量，以满足工艺介质的不同热量需求。
[0005] 为了实现上述目的，本发明涉及的进料加热装置的主体结构包括燃烧器、下部辐 射炉管、下部侧墙、下部入口转油线、第一阀门、工艺介质入口管线、上部入口转油线、烟囱、 辐射室、钢结构框架、上部辐射炉管、上部侧墙、管间转油线和第二阀门，以钢结构框架为主 体构成内空式进料加热装置的内部自上而下分布制有相互连通的烟?和辐射室，辐射室由 上部侧墙和下部侧墙交错对接围成，上部侧墙和下部侧墙均倾斜设置且结构对称相同，上 部侧墙和下部侧墙分别与坚直方向的夹角为6-20°，辐射室内部中央固定架设有水平排列 的上部辐射炉管和下部辐射炉管，上部侧墙和下部侧墙的两侧底部分别固定设置有平行排 列的燃烧器，燃烧器分别用于向上部辐射炉管和下部辐射炉管均匀传热；上部辐射炉管和 下部辐射炉管之间设置有连通式结构的管间转油线，工艺介质入口管线分别通过上部入口 转油线和下部入口转油线与上部辐射炉管和下部辐射炉管连通对接，用于传送待加工的工 艺介质，上部入口转油线和下部入口转油线上均连接有第一阀门，管间转油线上连接有第 二阀门，通过调节设置第一阀门和第二阀门的开启或关闭，能够控制上部辐射炉管和下部 辐射炉管之间成并联或串联状态，以便适应工艺介质的不同热量需求。
[0006] 本发明涉及的燃烧器分别均匀排列在上部辐射炉管和下部辐射炉管的左右两侧， 燃烧器中的火焰垂直向上燃烧且分别向上部辐射炉管和下部辐射炉管的单侧均匀传热，由 于上部侧墙和下部侧墙均倾斜结构设立，使得辐射室中沿上部辐射炉管和下部辐射炉管高 度方向的热强度分布均匀，以提高上部辐射炉管和下部辐射炉管的传热效率。
[0007] 本发明涉及的上部辐射炉管和下部辐射炉管的质量流速均为700_1500kg/m2 · s， 以保证管内介质处于雾状流和环雾流的良好流型，避免油品的结焦与裂解；上部辐射炉管 和下部辐射炉管的平均热强度均为35000-55000W/m 2,以使管内介质最高油膜温度低于管 内介质自身的临界分解温度，避免油品的结焦或管壁温度超温；所述辐射室的火墙温度 (烟气离开辐射室进入对流室时的温度）为600-850°C，既能保证炉子有较高的热效率，又 能保证火焰平稳燃烧不烧坏炉管和炉墙；所述燃烧器沿上部侧墙和下部侧墙两侧底部平行 排列，其间距为沿水平方向1-1. 8米/个，优选为1. 3-1. 5米/个；所述上部侧墙和下部侧 墙部件，分别与坚直方向的夹角为6-20°，优选为8-12°。
[0008] 本发明涉及的进料加热装置运行时，在正常操作条件下，调节上部入口转油线、下 部入口转油线和管间转油线上的第一阀门和第二阀门的开启和/或关闭，使上部辐射炉管 和下部辐射炉管呈串联状态，并根据加热需求调整上部侧墙和下部侧墙底部燃烧器1的放 热量，以满足工艺介质的热量需求；当进料加热装置内上部辐射炉管和下部辐射炉管的管 内介质流量增大，需要吸收的热负荷较多时，调节上部入口转油线、下部入口转油线和管间 转油线上的第一阀门和第二阀门的开启和/或关闭，使上部辐射炉管和下部辐射炉管呈并 联状态，并根据加热要求增大上部侧墙和下部侧墙底部燃烧器的放热量，以满足工艺介质 的热量需求。
[0009] 本发明与现有技术相比，辐射室侧墙采用倾斜结构的设置模式，使辐射室内沿辐 射管高度方向的热强度分布均匀，辐射管的传热效率更高；能够根据反应进料炉辐射管内 介质流量或热负荷变化需要，通过调节入口转油线和管间转油线上的阀门，使得上、下两部 分辐射炉管灵活方便地呈并联或串联状态；同时能够通过调整上、下侧墙底部燃烧器的放 热量，较好地满足工艺介质的热量要求；相对于将最大负荷作为设计负荷的反应进料炉，本 反应进料炉炉体体积较小，在相同的炉墙壁温下，炉墙散热损失较少；相对于将正常操作负 荷作为设计负荷的反应进料炉，本反应进料炉更能满足流量或热负荷变大的工况要求，且 运行安全；该反应进料炉总体结构简单，原理可靠，设计科学，占地面积小，制造成本低，使 用环境友好。
【专利附图】
【附图说明】：
[0010] 图1为本发明的的主体结构原理剖面示意图。
[0011] 图2为本发明涉及的辐射炉管和转油线的结构展开示意图。
【具体实施方式】：
[0012] 下面结合附图并通过实施例对本发明作出进一步详细说明，但本发明并不仅局限 于下列实施方式。
[0013] 实施例1 :
[0014] 本实施例涉及的进料加热装置的主体结构包括燃烧器1、下部辐射炉管2、下部侧 墙3、下部入口转油线4、第一阀门5、工艺介质入口管线6、上部入口转油线7、烟囱8、辐射 室9、钢结构框架10、上部辐射炉管11、上部侧墙12、管间转油线13和第二阀门14,以钢结 构框架10为主体构成内空式进料加热装置的内部自上而下分布制有相互连通的烟囱8和 辐射室9,辐射室9由上部侧墙12和下部侧墙3交错对接围成，上部侧墙12和下部侧墙3 均倾斜设置且结构对称相同，上部侧墙12和下部侧墙3分别与坚直方向的夹角为6-20°， 辐射室9内部中央固定架设有水平排列的上部辐射炉管11和下部辐射炉管2,上部侧墙12 和下部侧墙3的两侧底部分别固定设置有平行排列的燃烧器1，燃烧器1分别用于向上部 辐射炉管11和下部辐射炉管2均匀传热；上部辐射炉管11和下部辐射炉管2之间设置有 连通式结构的管间转油线13,工艺介质入口管线6分别通过上部入口转油线7和下部入口 转油线4与上部辐射炉管11和下部辐射炉管2连通对接，用于传送待加工的工艺介质，上 部入口转油线7和下部入口转油线4上均连接有第一阀门5,管间转油线13上连接有第二 阀门14,通过调节设置第一阀门5和第二阀门14的开启或关闭，能够控制上部辐射炉管11 和下部辐射炉管2之间成并联或串联状态，以便适应工艺介质的不同热量需求。
[0015] 本实施例涉及的燃烧器1分别均匀排列在上部辐射炉管11和下部辐射炉管2的 左右两侧，燃烧器1中的火焰垂直向上燃烧且分别向上部辐射炉管11和下部辐射炉管2的 单侧均匀传热，由于上部侧墙12和下部侧墙3均倾斜结构设立，使得辐射室9中沿上部辐 射炉管11和下部辐射炉管2高度方向的热强度分布均匀，以提高上部辐射炉管11和下部 辐射炉管2的传热效率。
[0016] 本实施例涉及的进料加热装置运行时，在正常操作条件下，调节上部入口转油线 7、下部入口转油线4和管间转油线13上的第一阀门5和第二阀门14的开启和/或关闭， 使上部辐射炉管11和下部辐射炉管2呈串联状态，并根据加热需求调整上部侧墙12和下 部侧墙3底部燃烧器1的放热量，以满足工艺介质的热量需求；当进料加热装置内上部辐射 炉管11和下部辐射炉管2的管内介质流量增大，需要吸收的热负荷较多时，调节上部入口 转油线7、下部入口转油线4和管间转油线13上的第一阀门5和第二阀门14的开启和/或 关闭，使上部辐射炉管11和下部辐射炉管2呈并联状态，并根据加热要求增大上部侧墙12 和下部侧墙3底部燃烧器1的放热量，以满足工艺介质的热量需求。
[0017] 本实施例涉及的上部辐射炉管11和下部辐射炉管2的质量流速均为700-1500kg/ m2 *s，以保证管内介质处于雾状流和环雾流的良好流型，避免油品的结焦与裂解；上部辐射 炉管11和下部辐射炉管2的平均热强度均为35000-55000W/m2,以使管内介质最高油膜温 度低于管内介质自身的临界分解温度，避免油品的结焦或管壁温度超温；所述辐射室9的 火墙温度（烟气离开辐射室9进入对流室8时的温度）为600-850°C，既能保证炉子有较高 的热效率，又能保证火焰平稳燃烧不烧坏炉管和炉墙；所述燃烧器1沿上部侧墙12和下部 侧墙3两侧底部平行排列，其间距为沿水平方向1-1. 8米/个，优选为1. 3-1. 5米/个；所 述上部侧墙12和下部侧墙3,分别与坚直方向的夹角为6-20°，优选为8-12°。
【权利要求】
1. 一种催化加氢设备的进料加热装置，其特征在于主体结构包括燃烧器、下部辐射炉 管、下部侧墙、下部入口转油线、第一阀门、工艺介质入口管线、上部入口转油线、烟囱、辐射 室、钢结构框架、上部辐射炉管、上部侧墙、管间转油线和第二阀门，以钢结构框架为主体构 成内空式进料加热装置的内部自上而下分布制有相互连通的烟?和辐射室，辐射室由上部 侧墙和下部侧墙交错对接围成，上部侧墙和下部侧墙均倾斜设置且结构对称相同，上部侧 墙和下部侧墙分别与坚直方向的夹角为6-20°，辐射室内部中央固定架设有水平排列的上 部辐射炉管和下部辐射炉管，上部侧墙和下部侧墙的两侧底部分别固定设置有平行排列的 燃烧器，燃烧器分别用于向上部辐射炉管和下部辐射炉管均匀传热；上部辐射炉管和下部 辐射炉管之间设置有连通式结构的管间转油线，工艺介质入口管线分别通过上部入口转油 线和下部入口转油线与上部辐射炉管和下部辐射炉管连通对接，用于传送待加工的工艺介 质，上部入口转油线和下部入口转油线上均连接有第一阀门，管间转油线上连接有第二阀 门，通过调节设置第一阀门和第二阀门的开启或关闭，能够控制上部辐射炉管和下部辐射 炉管之间成并联或串联状态，以便适应工艺介质的不同热量需求。
2. 根据权利要求1所述的进料加热装置，其特征在于所述燃烧器分别均匀排列在上部 辐射炉管和下部辐射炉管的左右两侧，燃烧器中的火焰垂直向上燃烧且分别向上部辐射炉 管和下部辐射炉管的单侧均匀传热。
3. 根据权利要求1所述的进料加热装置，其特征在于所述上部辐射炉管和下部辐射炉 管的质量流速均为700-1500kg/m2 *s，以保证管内介质处于雾状流和环雾流的良好流型，避 免油品的结焦与裂解；上部辐射炉管和下部辐射炉管的平均热强度均为35000-55000W/m 2， 以使管内介质最高油膜温度低于管内介质自身的临界分解温度，避免油品的结焦或管壁温 度超温。
4. 根据权利要求1所述的进料加热装置，其特征在于所述辐射室的火墙温度为 600-85(TC，既能保证炉子有较高的热效率，又能保证火焰平稳燃烧不烧坏炉管和炉墙；所 述燃烧器沿上部侧墙和下部侧墙两侧底部平行排列，其间距为沿水平方向1-1. 8米/个。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的进料加热装置，其特征在于在正常操作条件下， 调节上部入口转油线、下部入口转油线和管间转油线上的第一阀门和第二阀门的开启和/ 或关闭，使上部辐射炉管和下部辐射炉管呈串联状态，并根据加热需求调整上部侧墙和下 部侧墙底部燃烧器1的放热量，以满足工艺介质的热量需求；当进料加热装置内上部辐射 炉管和下部辐射炉管的管内介质流量增大，需要吸收的热负荷较多时，调节上部入口转油 线、下部入口转油线和管间转油线上的第一阀门和第二阀门的开启和/或关闭，使上部辐 射炉管和下部辐射炉管呈并联状态，并根据加热要求增大上部侧墙和下部侧墙底部燃烧器 的放热量，以满足工艺介质的热量需求。
【文档编号】C10G49/00GK104194823SQ201410470052
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】于连兴, 吴振松, 王金昌, 刘福生, 陈明华, 王龙波, 康平 申请人:海工英派尔工程有限公司