洛阳石化连续催化重整反应加热炉的改造

张英哲 陈红星

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳，471012)

洛阳石化连续催化重整反应加热炉的改造

张英哲 陈红星

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳，471012)

洛阳石化连续重整加热炉长期存在热效率偏低、能耗偏高的问题，通过2015年大检修期间增上高温扰流子-低温铸铁组合空气预热器与更换燃烧器，重整加热炉热效率皆达到了92%以上，并且取得了较高的经济效益。

连续催化重整加热炉 热效率 经济效益

1 简介

1.1 连续催化重整反应加热炉简介

洛阳石化连续重整目前采用中石化洛阳石油化工工程公司自主研发的“LPEC连续重整成套技术”。它是在一定温度、压力、临氢和催化剂存在的条件下进行烃类分子结构重排反应，生产芳烃、高辛烷值汽油和副产大量氢气的工艺过程，是现代炼油和石油化工的支柱技术之一。而反应加热炉是连续催化重整的重要部分，它的运行状态关乎着反应深度、催化剂使用寿命、装置的安全生产等。

目前洛阳石化连续重整加热炉包括H201A/C/D及H201B，流程为重整进料进装置与循环氢进行混合，混合后经过反应进出物料换热器E201板程升温至450℃左右进入第一反应加热炉H201A继续升温，升至520℃左右进入第一反应器R201参加反应；反应出料(400℃-420℃)进入第二反应加热炉H201B升温，升至520℃左右进入第二反应器R202参加反应；反应出料(445℃左右)进入第三反应加热炉H201C升温，升至520℃左右进入第三反应器R203参加反应；反应出料(470℃左右)进入第四反应加热炉H201D升温，升至520℃左右进入第四反应器R204参加反应，反应出料(480℃-495℃)进入反应进出物料换热器E201壳程，出料经冷却分离离开反应系统。

1.2 洛阳石化催化重整反应加热炉简介以及优化改造历史

2004年10月起，洛阳石化实施了国产化连续重整技术改造，之后在重整反应部分原有的基础上，增加了第三重整反应器，配套增上了一台加热炉，装置流程由“三炉三反”变成了“四炉四反”，完成了从汽油型重整到芳烃型重整的转化。2008年5月对反应催化剂进行了更新，对反应三合一炉炉管进行了升级，解决了装置提量与反应加热炉炉管超温的矛盾。2011年9月实施了节能改造和消缺改造，将二反加热炉(H201B)进行了升级。

2 重整加热炉存在的问题及优化措施

2.1 重整加热炉存在的问题

2013年3月通过对厂区内各装置加热炉露点温度测量和部分加热炉重新标定，大部分加热炉运行状况良好，运行稳定、热效率高，仅有重整装置区加热炉运行热效率偏低，加热炉能耗较高(表1)。而通过露点温度实际测量，加热炉排烟温度远高于烟气露点温度，造成了很大的浪费。

表1 重整加热炉检修前参数

通过对三合一炉反应加热炉H201A/C/D、重整二反加热炉H201B运行数据和检测数据以及现场设备实际情况分析。目前这四台加热炉排烟温度均偏高，约在170℃左右，而加热炉露点腐蚀温度均在100℃以下。根据燃料介质和烟气实际组分，排烟温度应控制在110℃左右，既能保证余热回收系统不受烟气露点腐蚀，也可以大幅度提高加热炉运行热效率。

2.2 重整加热炉的优化改造

2.2.1 增设高温扰流子-铸铁组合式空气预热器

在重整反应加热炉联合烟囱的旁边设置一个高温扰流子加低温铸铁组合式空气预热器，通过抽出加热炉对流室余热锅炉预热段管线来减少对流余锅炉部分中压蒸汽产量，提高烟气出对流室温度，为余热回收系统提供更多热量。图1展示了改造后的加热炉组合空气预热器的流程。

图1 加热炉联合空气预热器流程图

H201A/C/D和H201B两炉对流室通过改造之后将出口温度设定为300℃，通过换热将烟气温度降低到110℃，同时将助燃空气由20℃增加到250℃左右，以达到节省燃料的目的。表2列出了该空气预热器的基本参数。

表2 高温扰流子-低温铸铁组合式空气预热器基本参数

空气预热器设计负荷为6.85MW，这其中有抽出对流室炉管后少产中压蒸汽产生的4.73MW热量，以及降低的2.12MW的烟气温度所含热量。

2.2.2 更换燃烧器

由于原三合一炉H201A/C/D、重整二反加热炉H201B设计燃烧器为自然通风燃烧器，为满足增设空气预热器后燃料的充分燃烧，需要把这78台燃烧器全部更换为低NOX燃烧器，此燃烧器较以往的燃烧器，燃烧速率减缓、燃烧区温度低但覆盖面广，强度刚，有效的降低了过高火焰温度下氮氧化物的形成，并且通过燃烧器里分级燃烧，减少了风量，降低了过剩空气系数，增加炉子的热效率。

3 改造后的运行情况与效益分析

3.1 改造后的运行参数与热效率

受重整进料降量的影响，重整反应系统整体负荷降低。相关数据见表3。

表3 加热炉系统基本参数

根据燃料气、烟气的组成(其一周内的平均组成)，对燃料气与烟气进行计算。

由e=[1-(hu+hs+hL*ηr)/ (hL+△hf+△hm+△ha)]

式中：

e——热效率，%

hL——燃料低发热量，kJ/kg燃料

△hf——由单位燃料量带入体系的显热，kJ/kg燃料

△hm——由雾化单位燃料油所需要雾化剂带入的显热，kJ/kg燃料

hu——按单位燃料量计算的不完全燃烧损失，kJ/kg燃料

hs——按单位燃料量的排烟损失，kJ/kg燃料

ηr——散热损失占低发热量的百分比 因空气预热器新增管道原因，散热损失取3%

得出热效率见表4。

表4 改造前后热效率对比

可以从表4可以看出改造后的加热炉热效率得到了显著地提升且基本满足中石化总部对加热炉热效率的要求(92%)。

788 颈椎前路椎体骨化物复合体前移融合术再手术治疗颈椎后纵韧带骨化症效果观察（附 12例分析） 王海波，孙璟川，徐锡明，王 元，郭永飞，杨海松，史建刚

3.2 改造后的效益分析

3.2.1 基准数据的确定

(1)天然气低发热值Hn为11040kcal/kg。

(2)改造前加热炉燃料气平均热值H1为10780 kcal/kg。

(3)改造后加热炉燃料气平均热值H2为10789 kcal/kg。

(4)改造前反应系统吨加工量的余锅产汽吨产量F1'为0.275。

(5)余锅产汽系统自除氧水转换为蒸汽的焓差H汽-水为692526.8kcal/吨。

3.2.2 相关生产数据的取定

通过Excel在线取数工具对重整进料量(FIC2001)、重整加热炉流量(FI2602)、中压蒸汽产量(FI2504)进行取数，获取于表5。

表5 相关数据实时运行时间累计及平均值统计

在一个周期(七天)内，累计加工负荷M2=13271.75t，累计蒸汽量F2=2308.9，加热炉燃料气流量W2=493.06t。本计量周期相比改造前余锅产汽的累计流量F1= F1’×M2=0.275×13271.75=3649.7t，耗电量为38808 kW·h。

本计量周期相比改造前燃料气累计流量W1。

W1=﹝W2×H2×η2+( F1- F2)/1000×H汽-水﹞/ η1/H1=596.03吨

因此，每小时节约瓦斯为(596.03-493.06)/168=0.613t/h(天然气价格为4326元/吨)，每小时少产中压蒸汽为(3649.7-2308.9)/168=7.98t/h (中压蒸汽价格为128元/吨)，没小时耗电231 kW·h(电价为0.64元/kW·h)。

所以综合效益为：0.613×(10789/11040)×4326-7.98×128-231×0.64=1422.267元/小时。

4 结论与建议

4.1 结论

本次重整加热炉改造，虽然加热炉能耗增加，但是H201B的热效率达到了92.7%，H201A/C/D的热效率达到了92.6%。就目前的生产负荷下，每小时能够较改造前节约1422元，因此此次改造取得了较好的效果。目前洛阳石化重整反应属于低负荷运行，如果提高负荷，此次改造的效果将更加明显。

4.2 改造后运行的问题及建议

4.2.1 优化燃烧器负荷

通过几个月以来的生产运行，发现加热炉负荷远低于设计符合，造成燃烧器阀前压力较低，火焰高度较低，长期会造成Cr9Mo材质的炉管下部超温、燃烧器结焦、火焰偏烧等一系列影响正常生产的现象。

因炉子内部有三排火嘴，中间排火嘴两侧都为炉管，负荷较大，影响较小，所以建议减小炉子两侧的燃烧器负荷，同时减小燃烧器火嘴外部开口数，使燃烧器火焰更加聚拢。

4.2.2 降低散热损失

(1)对下部集合管人孔涂抹保温材料；

(2)对加热炉两侧曾有超温现象区域的较低处炉墙的耐火材料进行监控，并监测外墙温度。

[1] 马爱增. 中国催化重整技术进展[J]. 中国科学, 2014, 44(1):25-39.

[2] 马骥. 影响常压加热炉热效率的因素和解决办法[J].山东工业技术,2015,8(1):61-62.

[3] 李庆刚.连续重整装置工艺模拟与优化改造[D].天津:天津大学,2012:1-70.

The Reform of Continuous Catalytic Reforming Reactive Heating Furnace of SINOPEC Luoyang Company

ZhangYingzhe,ChenHongxing

(LuoyangPetrochemicalCompany,Ltd．,SINOPEC,Luoyang471012,Henan,China)

The issues of low thermal efficiency and high energy consumption had existed in continuous catalytic reforming heating furnace of SINOPEC Luoyang Company for a long time, through the addition of hyperthermal turbolator, microthermal regenerative air preheater made of cast iron and the change of combustor during the overhaul in 2015, the thermal efficiency of heating furnace had exceeded 92% and achieved higher economic benefits.

continuous catalytic reforming heating furnace; thermal efficiency; economic benefits