塔底重沸炉 芳烃装置热载体炉 4.3.3 热载体炉的流量大，温升小，因此管路数较多，大型炉有的管路数多达12路。为了保证各路流量均匀，除在炉入口前必须采用流量控制外，盘管结构设计和燃烧器布置等均应保证各流路在水力学和热力学方面均衡。 4.4 炉管材质的选择和壁厚计算
由于联苯类和热油类热载体对金属的腐蚀性极微。其加热温度一般都低于300℃，最高的也超不过380℃，其管壁温度都低于450℃，因此应选用碳钢炉管。
热载体炉的操作压力一般都小于2.5MPa，因此其壁厚可与蒸馏炉管壁厚一样根据结构需要和经验选取，同3.3。
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
延迟焦化炉、减粘加热炉及沥青加热炉均属于加热重质油品的加热炉，其特点为管内油品比重大（一般均在0.9以上）、粘度高、管内壁容易结焦，为保证加热炉能长周期运行，一般均在辐射管内注入蒸汽以提高管内流速。 5.2 炉型选择
由于延迟焦化炉操作条件较为苛刻，应选择水平管箱式炉，而减粘炉和沥青加热炉由于操作温度相对较低，可优先选择圆筒炉。 5.3 主要工艺参数的选择
5.3.1 管程数、管径及管内油品质量流速
由于管内油品重、粘度大，易结焦等特点，炉管管径既不宜过大也不宜过小。管径过大则造成管内传热系数减小，内膜温度升高；管径过小时结焦易造成管内堵塞，因此一般均在φ60～φ127之内选择。为了避免介质偏流造成炉管局部过热而产生结焦现象，在满足管内流速及压降限制的前提下应使管程数最少。由于延迟焦化炉对油品在管内的停留时间有一定的限制（一般油品温度大于426℃后在管内的停留时间不宜超过45秒），而管程数越少则意味油品在管内的停留时间越长，因此延迟焦化炉管程数受到以上两方面的限制。对于延迟焦化炉，一般每管程处理量不宜超过30万吨/年（按照延迟焦化装置处理量计算）。三种加热炉管内油品的质量流速范围分别如下：
延迟焦化炉：1200～1800 kg/m.s 减粘加热炉：1400～2000 kg/m.s 沥青加热炉：1200～1500 kg/m.s 5.3.2 辐射管平均热强度
由于延迟焦化炉出口温度在500℃左右，已大大超过油品的临界反应温度，所以应尽量缩短油品在管内的停留时间，以使得生焦反应延迟到焦碳塔中进行。在管程数、管
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常三线油 31500 1500~2500 800~1000 1.5~3 15~25 径一定的情况下，辐射管平均热强度越大，单程炉管总长度越小，则停留时间越短。辐射管平均热强度过大则会导致管壁温度增加，对减轻管内结焦不利，因此对于延迟焦化加热炉辐射管平均热强度既不能太低也不能过高。由于减粘加热炉和沥青加热炉出口温度较低（一般在420℃以下），未达到油品的临界反应温度，因此油品在管内的停留时间对这两种加热炉管内结焦影响不大，影响管内结焦的主要因素为管内油品的最高油膜温度，因此降低辐射管平均热强度对减少管内结焦是有利的，然而过低的辐射管平均热强度则会导致投资增加。对于焦化炉采用单排管双面辐射可减少停留时间，综合各种因素，建议三种加热炉的辐射管平均热强度在如下范围内选取：
延迟焦化炉单面辐射：29000～32000 W/m 延迟焦化炉双面辐射：42500～48000 W/m 减粘加热炉：23000～31000 W/m 沥青加热炉：16000～20000 W/m 5.4 炉管材质的选择和壁厚计算
由于延迟焦化炉出口温度较高，一般最高管壁温度均在650℃左右，而在操作末期最高管壁温度有可能达到700℃。由于Cr5Mo炉管的最高使用温度为650℃，因此一些选用Cr5Mo材质炉管的焦化炉，其炉管更换较为频繁。根据国外焦化炉的设计及操作经验，延迟焦化炉选用Cr9Mo材质炉管是比较合适的。由于延迟焦化炉操作压力不是很高，一般是根据结构需要和经验选取炉管壁厚。
减粘加热炉出口温度约为420℃，其最高管壁温度在550℃左右，因此选择Cr5Mo材质炉管是较为合适的。沥青加热炉出口温度一般不超过300℃，由于辐射管平均热强度较低，其最高管壁温度一般在400℃以下，因此炉管材质选择主要是受到油品中硫及其他腐蚀性介质含量的制约，根据具体情况可选择碳钢和铬钼钢材质炉管。减粘加热炉和沥青加热炉炉管壁厚一般也是凭经验选取，具体可参照蒸馏炉数据。
6 加氢炉设计要点
6.1 加氢炉分类
按操作压力分类，加氢炉可分为高压加氢炉和中、低压加氢炉两大类。按被加热的原料油分类，加氢炉又可分为燃料油型加氢炉和润滑油型加氢炉两大类。
操作压力在10MPa以上的一般称为高压加氢炉，如减压渣油加氢（VRDS）炉、常压重油加氢（ARDS）炉、减压瓦斯油加氢炉、加氢裂化炉、加氢改质炉等燃料油型高压加氢炉，也包括如润滑油异构化加氢脱蜡炉、润滑油加氢精制炉、润滑油加氢降凝炉等润滑油型高压加氢炉。
操作压力在10MPa以下的一般叫做中、低压加氢炉，如石脑油、汽油预加氢炉，柴油临氢降凝炉，煤油、柴油加氢精制炉等燃料油型加氢炉；也有润滑油临氢降凝炉和润滑油加氢精制炉等润滑油型加氢炉。 上述分类见表6.1
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表6.1 加氢炉分类及主要工艺参数 类型 中 低 压 加 氢 （<10Mpa） 燃 料 油 型 润 滑 油型 燃 料 油 型 炉名 石脑油、汽油预加氢炉 柴油临氢降凝炉 煤油、柴油加氢精制炉 润滑油临氢降凝炉 润滑油加氢精制 圆筒炉 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 炉型 操作压力 MPa 2~3 2~5 8~9 3~5 8~9 辐射管平均热强度 W/m2 单面辐射 24000~35000 双面辐射 质量流速 kg/m2.s 250~500 状态线速 m/S 10~20 10~20 10~20 10~20 10~20 36000~52000 500~1000 36000~52000 500~1000 30000~45000 30000~45000 450~900 450~900 高 压 加 氢 （>10MPa） 重油 ( 减 压 渣 油 ) 加氢炉 (常压重油) 减压瓦斯油加氢炉 加氢裂化炉(氢气炉) 柴油加氢改质炉 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧(立)管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 单排卧管双面辐射 18~19 18~19 18~19 12~14 14~16 18~19 18~19 ?36000 ?47000 1500~2000 1500~2000 15~20 15~20 15~20 (15~25) 15~20 15~20 10~20 10~20 35000~47000 1000~1500 (200~250) 36000~52000 800~1500 ?47000 润 滑 油 型 润滑油异构化加氢脱蜡炉 润滑油加氢精制炉 润滑油加氢降凝炉 1200~2400 40000~50000 1000~1500 40000~50000 1000~1500 6.2 炉型选择
加氢炉一般为炉前混氢，炉管内为气-液两相流。因此，选用单排卧管双面辐射炉型。只有加氢裂化采用炉后混油的流程，炉管内仅走氢气时，才选用单排立管双面辐射炉型。
采用单排管双面辐射的主要理由，是因为它的吸收因素是单排管单面辐射的1.5倍，这可以提高昂贵的18-8型炉管的利用率，降低加氢炉的投资；同时还缩短了炉管的水力长度、减少管内压降。
加氢炉一般设计成纯辐射型的，烟气送入分馏炉的对流室或将分馏炉的进料一部分引入加氢炉对流室，以回收烟气余热，或者同分馏炉的烟气合并进入余热锅炉。当加氢装置没有分馏炉，又无别的冷源时，加氢炉也设置对流室，采用翅片管，以提高炉子效率，但这种设计并不十分经济。同时管内压降也较大。
对于操作压力较低的重整预加氢炉，因其被加热介质中H2S含量较低，而采用铬-钼钢炉管时，一般采用圆筒炉。 6.3 主要工艺参数的选择
辐射管平均热强度主要取决于被加热介质允许的最高油膜温度、辐射传热的均匀性及炉管材质。推荐的辐射管平均热强度列于表6.1。一般加氢炉的设计工况均有2~3个，当按最高热负荷计算时，其热强度可取高值，并应核算考虑了辐射传热的各种不均匀系数后的热强度最大峰值时的油膜温度，如果其值接近或超过允许的最高油膜温度时，应增加辐射管传热面积，降低其平均热强度。如果热强度最大峰值时的管壁温度超过管材允许的最高使用温度时，也应降低其设计的平均热强度。这种情况在加氢裂化的氢气加热炉上容易出现，解决的办法有二：一是在压降允许的情况下，提高管内流速，从而提高内膜传热系数，降低管壁温度；二是增加排管面积，降低平均热强度。当然，加氢炉管的材质一般都较好，管壁温度超过最高使用温度的情况比较少。
加氢炉管内一般都是气-液两相流，由于受氢-油比的影响，质量流速很不直观，因此常用线速度来控制。推荐的流速范围列于表6.1。对油品进行加氢处理的目的是为了获得优良品质的产品，因此，在压降允许的情况下，加氢炉的管内流速一般都取较高值，甚至超过表6.1所列的上限，以便尽可能的减少油品局部过热。决定流速上限的是允许压降，而决定流速下限的是管内的流型，这一点计算时应特别注意，应保持管内总是处在雾状流和环雾流这样的良好流型。 6.4 炉管材质的选择及壁厚计算
加氢炉炉管材质主要根据管内介质的氢分压，硫化氢含量、操作压力和管壁温度来选择。
中、低压加氢炉、当管内介质硫化氢的克分子浓度不大于0.1%时，可采用Cr5Mo，Cr9Mo等材质，大于0.1%时，应选用经固溶和稳定化处理的18Cr-10Ni-Ti（即TP321）。 高压加氢炉管，一般选用经固溶和稳定化处理的18Cr-10Ni-Nb（即TP347）。这是因为TP347的高温许用应力要比TP321的高得多，采用TP347可用较薄的壁厚。这一点可从表6.4明显看出来。另外，TP347抗连多硫酸腐蚀能力要高于TP321。
表6.4
钢种 TP321 TP347 TP347/TP321* 500 105 125 1.19 下列温度（℃）下的许用应力 MPa 550 103 125 1.21 600 73 115 1.58 650 45 67 1.48 700 28.5 40 1.4 注：*两种材质的许用应力的比值。
加氢炉的炉管由于其工作压力和温度均较高，且使用材质昂贵，因此其壁厚必须严格按照SHJ37《石油化工管式炉炉管壁厚计算方法》进行计算，不能凭经验选取。 6.5 辐射管架的热膨胀问题
加氢炉采用单排卧管双面辐射炉型时，辐射管架处在高温的辐射室内干烧，其金属温度一般在800℃左右，而用作辐射管架的ZG35Cr25Ni20的线膨胀系数又比一般钢材大，这将造成炉出入口管很大的位移。当辐射管架为下支撑时，位于下部的出口管向上位移15~30mm, 位于上部的入口管向上位移80~100mm。当辐射管为上吊式时，情况则相反，位于下部的出口管一般向下位移80~100mm，而位于上部的入口管，一般向下位移15~30mm。上述位移应书面提供给配管专业，以作为管系应力计算的原始数据。同时，出入口炉管穿过炉墙处应设置密封套管，既保证炉膛密封，又保证出入口炉管能自由位移。
当采用单排卧管双面辐射炉型的加氢炉设有一段对流室时，对流室至辐射室的转油线应特别注意辐射管架的热膨胀问题。辐射管为下支撑时，应将最上部辐射管在转油线组焊时向上预拉40~50mm。且将对流管板上的对应管孔开成长圆孔。让对流管作为辐射管架的补偿.辐射管架采用上吊式时，这个问题则不突出，只需考虑辐射室入口管少量的向下位移。因此，在有对流室时，宜采用上吊式辐射管架。 6.6 炉管表面热电偶的设置
为了监测运行过程中的炉管金属温度，应在高压加氢炉，特别是重油和润滑油高压加氢炉炉管上设置适当数量的炉管表面热电偶。通过炉管表面温度的变化，可考察管内介质裂解、结焦情况。炉管表面热电偶的位置应设在有代表性的炉管的向火面60°范围内的弧面上。并在炉管表面热电偶上设置屏蔽罩，遮去火焰和烟气的直接辐射，以真实地反映管壁温度。屏蔽罩的材质一般为Cr25Ni20不锈钢。
润滑油型的中、低压加氢炉炉管上，也应适当设置炉管表面热电偶。
7. 重整炉设计要点
重整炉的主要特点是被加热介质为轻质的石脑油加氢气，操作压力低、温度高、体积流量大，允许压降少。
早期的半再生铂重整操作压力约3.5MPa，炉出口温度约450℃。上述特点还不算明显。这种老式的铂重整装置早已不再新建，本导则也不再详述。
现在用的比较多的是低压半再生式催化重整和连续重整。一般都是四台重整炉，对
加热炉设计导则
