目 次
1总则
1.1 适用范围 2 引用标准 3 蒸馏炉设计要点 3.1 炉型选择
3.2 主要工艺参数的选择 3.3 炉管材质的选择及壁厚计算 4 热载体炉设计要点 4.1 简介 4.2 炉型选择
4.3 主要工艺参数的选择
4.4 炉管材质的选择和壁厚计算 5
延迟焦化炉、减粘加热炉及沥青加热炉设计要点
5.1 简介 5.2 炉型选择
5.3 主要工艺参数的选择 5.4 炉管材质的选择和壁厚计算 6
加氢炉设计要点
6.1 加氢炉分类 6.2 炉型选择
6.3 主要工艺参数的选择 6.4 炉管材质的选择及壁厚计算 6.5 辐射管架的热膨胀问题 6.5 炉管表面热电偶的设置 7
重整炉设计要点
7.1 炉型选择
7.2 主要工艺参数的选择 7.3 炉管材质的选择及壁厚计算 7.4 结构设计注意事项 8
润滑油精制炉设计要点
8.1 炉型选择
8.2 主要工艺参数的选择
8.3 炉管材质的选择及壁厚计算 9
气体加热炉设计要点
9.1 炉型选择
9.2 主要工艺参数的选择
9.3 炉管材质的选择及壁厚计算 10 制氢炉设计要点
10.1 转化管内的化学反应简介
10.2 工艺计算主要工艺参数及技术性能指标 10.3 炉型选择 10.4 转化管管系设计
1 总则
1.1 适用范围
石油化工管式炉的设计应按照相关标准进行。这些标准对管式炉设计的各个方面均有详细规定，为避免重复，本导则仅对各类管式炉的设计要点进行阐述，以指导设计者正确进行设计。
本导则适用于新建石油化工管式炉的设计，改扩建的石油化工管式炉设计也可参照执行。
2 引用标准
使用本导则时，尚应符合以下有关标准的规定：
a) SHJ36 《石油化工管式炉设计规范》
b) SHJ37 《石油化工管式炉炉管壁厚计算方法》 c) SH3070 《石油化工管式炉钢结构设计规范》 d) BA9-2-1 《管式炉炉型选择及工艺参数的确定》 e) BA9-1-2 《石油化工管式炉工艺计算》 f) BA9-4-3 《管式炉炉管系统的设计》 g) BA9-4-1 《管式炉燃烧器选用原则》 h) BA9-4-2 《管式炉零部件的选用和设置》 i) BA9-1-3 《管式炉炉衬设计》
j) BA9-1-5 《管式炉钢结构设计荷载确定》 k) BA9-1-6 《立式（箱式）管式炉钢结构设计》 l) BA9-1-7 《圆筒形管式炉钢结构设计》 m) BA9-1-4 《管式炉钢制平台 、梯子和栏杆》 n) BA9-5-1 《管式炉余热回收方案的选用》 o) BA9-5-2 《管式炉余热回收烟风道系统》
3 蒸馏炉设计要点
蒸馏炉包括原油蒸馏装置的常压炉、减压炉以及二次加工装置的常压和减压分馏塔进料加热炉。
3.1 炉型选择
一般蒸馏炉，当热负荷不大于30MW时，优先选用辐射-对流型圆筒炉；当热负荷大于30MW时，通常选用立管立式炉或立管双室箱式炉。
立管炉的炉管与火焰平行，每一根炉管都要通过高温区。卧管炉的炉管与火焰垂直，只有部分炉管处在高温区。两者比较起来，前者支撑炉管的高合金管架少，投资省，但其局部过热而造成被加热油品裂解的倾向要比后者大得多。因此，生产润滑油的润滑油型减压炉应选用卧管炉。一些二次加工装置的产品品质要求较高，如重油加氢装置的常、减压分馏塔进料加热炉，也要求采用卧管炉。 3.2 主要工艺参数的选择
主要工艺参数包括辐射管外表面平均设计热强度（简称辐射管平均热强度，下同）和管内介质流速。一般蒸馏炉的主要工艺参数见表3.2。
表3.2 蒸馏炉的主要工艺参数
炉名 常压蒸馏炉 减压蒸馏炉 润滑油型减压蒸馏炉 辐射管平均热强度 W/m2 立管炉 30000~37000 24000~31000 卧管炉 36000~44000 29000~37000 21000~27000 质量流速 Kg/m2.s 1000~1500 1000~1500 表3.2中的质量流速是所谓”经济流速”，在此范围内，炉管内的总压降一般在0.5~0.7MPa。国外一些工程公司则认为应采用“品质流速”，即高流速，一般是经济流速的二至三倍，管内总压降高达1.2~2MPa。在高流速下，油品局部过热裂解的倾向小，最终油品的品质好。如设计采用“品质流速”，应取得工艺专业的认可，以便工艺专业考虑到高压降后选择泵的扬程。 3.3 炉管材质的选择及壁厚计算
常压蒸馏炉，当被加热介质的硫含量小于0.5%（重）时，选用碳钢炉管。当硫含量
不小于0.5%（重）时，对流室选用碳钢炉管，辐射室及遮蔽管选用Cr5Mo炉管，或全部
选用Cr5Mo炉管。
减压蒸馏炉一般全部选用Cr5Mo炉管。当被加热介质含环烷酸、且酸值不小于0.5mg
KOH/g油时，汽化段选用16Cr-12Ni-2Mo（美国钢号TP316L）。
蒸馏炉的操作压力一般都低于2.5MPa，因此，炉管壁厚一般不用计算，而根据结构需要和工程经验选取;见表3.3。
表3.3 炉管壁厚选用
外径φ，mm 外径?φ114, >φ114～φ168 φ219 φ273 3.4 炉管扩径
3.4.1 减压蒸馏炉的汽化段炉管，一般要逐级扩径，以使其被加热介质接近于等温汽化。同时要求炉-塔之间的转油线为低速、低压降转油线。这种设计可以在较低的炉出口温度下，达到较高的汽化率（显热转化为潜热），保证减压分馏塔有较高的轻油收率，并能保证在整个汽化段内不至于超温，尽可能的减少油品裂解，从而保证最终产品有较好的品质。
逐级扩径应进行比较精确的分段计算，以保证整个扩径过程中均具有良好的流型- 雾状流或环雾流，避免可能出现水击的液节流。
每次扩径后的管段始端，一般容易出现不理想的流型，末端则容易出现超温，因此，计算过程中应适当调整各管径的管段长度，以保证理想的流型，且保证温度波动在
?3℃以内。典型的扩径方案有：φ152 φ219 φ273。
选择壁厚，mm 壁厚选6mm 壁厚选8mm 壁厚选10mm 壁厚选12mm 3.4.2 减压炉至减压塔之间采用低速、低压降的转油线后，转油线的直径将变得很大，其自身的热膨胀难以得到补偿。如果让各支路转油线作成L型和Π型补偿器结构，则会使支路转油线的压降大大增加，炉出口处的压降升高。为此应减小支路转油线的长度，转油线的大部分热膨胀由炉出口管的预拉和退让来补偿。应该注意的是，从转油线、支路转油线到炉出口管之间的位移和应力必须统一进行严格的计算。再者，炉出口管和炉墙之间的密封问题也应采用密封套管来解决，使其既能密封良好，又不防碍炉出口管的自由位移。
3.4.3 一般常压蒸馏炉是不扩径的。当常压蒸馏处理极轻的原油时，为避免过大的压降，也有将常压炉汽化段扩径的（如泽普炼油厂常压炉），但这要由计算来决定。
4 热载体炉设计要点 4.1 简介
当加热要求均匀缓和，严格控制和调节加热温度时,一般采用间接热源加热的方法。这种方法的加热设备和用热设备是分开的，中间由一种热载体的循环来传递热量。加热热载体的加热炉叫热载体炉。
石油化工常用的热载体有联苯类和热油类，联苯类主要是二苯混合物。它是联苯和
联苯醚组成的低共熔共沸混合物，亦称道生油（DOWTHERM），其加热炉也称“联苯炉”或“道生炉”。热油类主要是石油产品或副产品经加工制得的，导热油是用沸程合适的石油馏分加工制成的，其加热炉亦称“热油炉”
热载体炉的最大特点是流量大、温升小。塔底重沸炉也具有这一特点，并且某些塔底重沸炉如芳烃联合装置中的二甲苯塔底重沸炉，其被加热介质还兼作热载体，因此，将这类管式炉也并入热载体炉一类。 4.2 炉型选择
二苯混合物具有水的某些特性，因此早期的联苯炉都类似于锅炉，如火管式联苯炉、水管式联苯炉。但石化行业用的联苯炉基本上还是管式炉。如圆筒炉、立管或卧管立式炉和箱式炉。十多年前出现了一种结构型式较为特殊的多层螺旋盘管式联苯炉，一般盘管层数为二至四层，多为三层，其管心距接近于炉管外径，彼 紧密相联、分层放置。其中最内一层一半管面受辐射传热，另一半管面受对流传热，其余各层均受对流传热。这种炉子微正压操作，结构紧凑，体积小，耗用金属材料及占地面积亦少。这种炉子一般都要采用“燃烧器管理系统”这样高水平的自动化控制系统。
石油化工用热载体炉的炉型选择原则与蒸馏炉一样，不小于30MW一般选用辐射-对流型圆筒炉,大于30MW则选用立管或卧管的立式炉和箱式炉。 4.3 主要工艺参数的选择
石油化工常用的热载体，无论是二苯混合物，还是导热油，在高温下都会分解，因此设计时应特别注意两点：
a) 辐射管平均热强度不宜过高，且应核算其最大峰值时的油膜温度不应超过表4.3.1所列的最高使用温度。
表4.3.1
热载体 最高使用温度℃ 二苯混合物 385 YD300 300 YD325 325 YD340 340 注：YD是燕山石化研究院生产的导热油代号。
b) 采用较高的流速，以减少局部过热，液相流速1.5~3m/s，汽-液混相流速，15~20m/s。
推荐的辐射管平均热强度和管内流速列于表4.3.2。
应该说明的是:二甲苯塔底重沸炉出口汽化率一般在50~75%(重)之间,因此,一般在汽化前选用较小的管径,汽化后选较大的管径。
表4.3.2
炉名 管内介质 辐射管平均热强度 w/m2 立管 31500 卧管 质量流速 Kg/m2.s 入口 出口 状态线速 m/s 入口 出口 烷基苯装置再沸二苯混合物 器油炉 芳烃装置二甲苯C8 36000 1500~2500 1500~2500 1.5~3 31500 1200~2400 800~1000 1.5~3 15~25
加热炉设计导则
