一、裝置簡介
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)是以貧氫的(de)(de)(de)(de)(de)重質油為(wei)(wei)原料，在高(gao)溫（約500℃）條件下進(jin)行深度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)熱裂化(hua)(hua)和(he)縮合反應，將(jiang)重質油餾分進(jin)行裂解(jie)和(he)聚(ju)合，生產(chan)富氣、粗汽油、柴油、蠟油和(he)焦(jiao)(jiao)炭的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)。它(ta)又(you)是唯一能生產(chan)石油焦(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)工藝過程。焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝(zhuang)置(zhi)獲得的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)氣體經脫硫處理(li)后可作為(wei)(wei)制氫原料或送(song)燃料管(guan)網做燃料使用。焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)汽油和(he)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)柴油是延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)主要產(chan)品，但(dan)其質量(liang)(liang)較差，烯烴含(han)量(liang)(liang)高(gao)，硫、氮、氧等雜質含(han)量(liang)(liang)高(gao)，穩定性(xing)差，只能作為(wei)(wei)半成品或中間產(chan)品。
焦化(hua)是以(yi)貧氫重(zhong)質殘油（如減壓渣油、裂化(hua)渣油以(yi)及瀝(li)青等）為原(yuan)料，在高(gao)溫（400～500℃）下進行(xing)深度熱裂化(hua)反應(ying)(ying)(ying)。通過裂解反應(ying)(ying)(ying)，使渣油的(de)一(yi)(yi)部分(fen)(fen)轉化(hua)為氣(qi)體烴和輕質油品；由(you)于縮(suo)(suo)合反應(ying)(ying)(ying)，使渣油的(de)另一(yi)(yi)部分(fen)(fen)轉化(hua)為焦炭。一(yi)(yi)方面由(you)于原(yuan)料重(zhong)，含相當數量的(de)芳(fang)烴，另一(yi)(yi)方面焦化(hua)的(de)反應(ying)(ying)(ying)條件更(geng)加(jia)苛(ke)刻，因此縮(suo)(suo)合反應(ying)(ying)(ying)占很大比重(zhong)，生成焦炭多。
焦(jiao)化(hua)過程實質(zhi)上是(shi)將原油(you)(you)中的(de)重質(zhi)油(you)(you)深度(du)熱裂(lie)化(hua)的(de)過程，也是(shi)處理渣油(you)(you)的(de)手段之一。與(yu)另一個(ge)重油(you)(you)深度(du)加工裝(zhuang)置(zhi)(zhi)-加氫裂(lie)化(hua)相比(bi)，延遲焦(jiao)化(hua)盡(jin)管存在輕質(zhi)油(you)(you)產(chan)品穩定(ding)性差(cha)的(de)缺(que)點，但裝(zhuang)置(zhi)(zhi)投資少，操作(zuo)費用低（加工費為(wei)加氫裂(lie)化(hua)操作(zuo)費用的(de)1/3～1/2），轉化(hua)深度(du)高。
原(yuan)料(liao)：延(yan)遲焦化(hua)(hua)與催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)類似的(de)(de)脫碳工藝(yi)以改變石(shi)油(you)的(de)(de)碳氫(qing)比，延(yan)遲焦化(hua)(hua)的(de)(de)原(yuan)料(liao)可(ke)以是(shi)(shi)重油(you)、渣(zha)油(you)甚至是(shi)(shi)瀝青，對原(yuan)料(liao)的(de)(de)品質要(yao)求比較低。渣(zha)油(you)主要(yao)的(de)(de)轉化(hua)(hua)工藝(yi)是(shi)(shi)延(yan)遲焦化(hua)(hua)和加氫(qing)裂(lie)化(hua)(hua)。
產品(pin)：主(zhu)要(yao)產品(pin)是蠟(la)油(you)(you)、柴油(you)(you)、焦炭(tan)、粗汽(qi)油(you)(you)和部分氣體。
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)的(de)生產過程是：將(jiang)重質油(you)送到管(guan)式爐(lu)中(zhong)加熱(re)(re)(re)，并采(cai)用高(gao)的(de)流(liu)速（在(zai)(zai)(zai)爐(lu)管(guan)中(zhong)注水）及高(gao)的(de)熱(re)(re)(re)強度（爐(lu)出口(kou)溫度500℃），使(shi)油(you)品在(zai)(zai)(zai)加熱(re)(re)(re)爐(lu)中(zhong)短時間內(nei)達到焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)反(fan)應所需的(de)溫度，但在(zai)(zai)(zai)反(fan)應爐(lu)管(guan)內(nei)不(bu)生焦(jiao)(jiao)(jiao)，而(er)是迅速地(di)進入焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)，使(shi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)反(fan)應不(bu)在(zai)(zai)(zai)加熱(re)(re)(re)爐(lu)中(zhong)而(er)延遲(chi)到焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)中(zhong)進行，因此稱(cheng)為延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)。
二、典(dian)型延遲(chi)焦化(hua)裝置(zhi)的工藝及特點
延遲焦(jiao)化(hua)裝置的(de)生產(chan)工藝分為(wei)(wei)焦(jiao)化(hua)和(he)除(chu)焦(jiao)兩部分，焦(jiao)化(hua)為(wei)(wei)連(lian)(lian)續操作(zuo)，除(chu)焦(jiao)為(wei)(wei)間隙操作(zuo)。由于工業裝置一般設有(you)兩個(ge)或(huo)四個(ge)焦(jiao)炭塔(ta)，所以整個(ge)生產(chan)過程仍為(wei)(wei)連(lian)(lian)續操作(zuo)。
①. 原油(you)預熱，焦(jiao)化原料（減壓渣油(you)）先進入原料緩沖罐，再用泵送入加熱爐(lu)對流段升溫至(zhi)340～350℃。
②. 經預(yu)熱后的原油進入分(fen)(fen)餾塔(ta)底(di)，與焦炭(tan)塔(ta)產出的油氣在分(fen)(fen)餾塔(ta)內（塔(ta)底(di)溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料(liao)油(you)和循環(huan)油(you)一起從(cong)分餾塔(ta)底抽出，用熱油(you)泵打進(jin)加熱爐輻射段，加熱到焦(jiao)(jiao)化反(fan)應所需的溫度（500℃左右），再通(tong)過(guo)四通(tong)閥由下部進(jin)入(ru)焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)，進(jin)行焦(jiao)(jiao)化反(fan)應。
④. 原料(liao)在(zai)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔內(nei)反應(ying)生成焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)聚積在(zai)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔內(nei)，油(you)氣從焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔頂出來(lai)進(jin)(jin)入(ru)分餾(liu)(liu)塔，與原料(liao)油(you)換(huan)熱后，經過分餾(liu)(liu)得到氣體(ti)、汽油(you)、柴油(you)和(he)蠟油(you)。塔底循(xun)環(huan)油(you)和(he)原料(liao)一起再進(jin)(jin)行焦(jiao)(jiao)化反應(ying)。
延遲焦化(hua)(hua)裝置(zhi)(zhi)的生(sheng)產核心是(shi)重(zhong)質(zhi)油的裂化(hua)(hua)結焦反(fan)應，而裂化(hua)(hua)結焦反(fan)應需要(yao)一(yi)定的時(shi)間，反(fan)應完成后還需要(yao)除焦。因此，延遲焦化(hua)(hua)生(sheng)產是(shi)半連(lian)(lian)續(xu)(xu)的過程(cheng)。為了實(shi)現整個裝置(zhi)(zhi)的連(lian)(lian)續(xu)(xu)生(sheng)產，實(shi)際的工(gong)業(ye)生(sheng)產裝置(zhi)(zhi)均采用(yong)一(yi)爐(lu)兩塔(ta)（焦炭(tan)塔(ta)）、兩爐(lu)四塔(ta)等工(gong)藝(yi)流程(cheng)，即通(tong)過加熱爐(lu)和／或焦炭(tan)塔(ta)的切換操作，實(shi)現裝置(zhi)(zhi)的連(lian)(lian)續(xu)(xu)操作。
圖(tu)2.7所(suo)(suo)示(shi)為典型(xing)的一爐兩塔(ta)延(yan)遲焦化工(gong)藝流(liu)程示(shi)意(yi)圖(tu)，如圖(tu)2.8所(suo)(suo)示(shi)為典型(xing)的兩爐四(si)塔(ta)延(yan)遲焦化工(gong)藝流(liu)程示(shi)意(yi)圖(tu)。
一般情(qing)況下，延(yan)遲焦化(hua)裝置(zhi)分為三個工(gong)段，即原料油預熱、焦化(hua)反應、分餾和吸收穩定。核(he)心工(gong)段為焦化(hua)反應。
1. 原料油預熱系統
焦化原(yuan)(yuan)(yuan)料（通常(chang)是減壓渣油）首先進(jin)入原(yuan)(yuan)(yuan)料緩沖罐，再用泵加(jia)(jia)壓，送入加(jia)(jia)熱(re)爐對流段加(jia)(jia)熱(re)。加(jia)(jia)熱(re)后(hou)的原(yuan)(yuan)(yuan)料油進(jin)入分(fen)餾塔底，與焦炭塔產出的油氣(qi)在分(fen)餾塔內換熱(re)。把原(yuan)(yuan)(yuan)料中的輕質油蒸出來，同時又加(jia)(jia)熱(re)了(le)原(yuan)(yuan)(yuan)料。
2. 焦(jiao)化(hua)反(fan)應系統(tong)
原料油和循環油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵加壓，進加熱爐輻射段，加熱到焦化反應所需的溫度（500℃），再通過四通閥由下部進入焦炭塔，進行焦化反應。為防止油在爐管內反應結焦，需向爐管內注水，以加大管內流速，縮短油在管內的停留時間。進入焦炭塔的高壓渣油，需在塔內停留足夠時間，以便進行充分反應。原料油在焦炭塔內反應生成焦炭并聚積在焦炭塔內，油氣從焦炭塔頂出來進入分餾塔。焦化生成的焦炭留在焦炭塔內，通過水力除焦從塔內排出。目前的除焦設備都已采用壓力約為34MPa的高壓水水力除焦法。焦炭塔是兩臺一組，一爐兩塔的延遲焦化工藝只有一組焦炭塔，兩爐四塔的延遲焦化工藝則有兩組焦炭塔。對于兩爐四塔工藝，兩組焦炭塔既可單獨操作，又可并聯操作。在每組焦炭塔中，一臺塔在反應生焦時，另一臺則處于除焦階段。即當一臺塔內焦炭積聚到一定高度時進行切換，切換后通入蒸汽除去輕質烴類并注水冷卻，然后除焦。
3. 分(fen)餾系(xi)統
焦(jiao)炭塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂出(chu)(chu)來(lai)的高溫油(you)氣(qi)(qi)被送至分餾塔(ta)(ta)下部，在塔(ta)(ta)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)傳質(zhi)、傳熱(re)，并(bing)(bing)進(jin)(jin)行(xing)(xing)餾分切割，分別獲得氣(qi)(qi)體、汽油(you)、柴油(you)和蠟油(you)。塔(ta)(ta)頂獲得的輕質(zhi)烴類（包括油(you)氣(qi)(qi)和汽油(you)）送至吸(xi)收穩定部分進(jin)(jin)行(xing)(xing)分離(li)得到干氣(qi)(qi)及(ji)液(ye)化(hua)氣(qi)(qi)，并(bing)(bing)使汽油(you)的蒸(zheng)氣(qi)(qi)壓合(he)格，必要時先送至脫硫工藝進(jin)(jin)行(xing)(xing)脫硫。側線產出(chu)(chu)的柴油(you)經加氫(qing)精制后成(cheng)為產品燃料(liao)(liao)油(you)，蠟油(you)可作為催化(hua)裂化(hua)原料(liao)(liao)或燃料(liao)(liao)油(you)。塔(ta)(ta)底循環油(you)和原料(liao)(liao)進(jin)(jin)行(xing)(xing)摻混并(bing)(bing)一(yi)起作為焦(jiao)化(hua)反應的原料(liao)(liao)。
4. 吸(xi)收(shou)穩定(ding)部分(fen)
分餾(liu)塔塔頂產(chan)出的輕質烴類(lei)（包括油氣(qi)和汽(qi)油）在(zai)吸(xi)(xi)收(shou)穩(wen)定(ding)部分分別進行(xing)干氣(qi)分離(li)、汽(qi)油精制等，過程類(lei)似(si)于催化(hua)裂化(hua)裝置的吸(xi)(xi)收(shou)穩(wen)定(ding)系統，這里不再重復。
三、介質(zhi)特點
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝(zhuang)置使用(yong)(yong)的(de)原(yuan)料為重(zhong)質油(you)(you)(you)，容易結(jie)焦(jiao)(jiao)，但希望(wang)在(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)中結(jie)焦(jiao)(jiao)，而不希望(wang)在(zai)(zai)加(jia)熱爐、轉油(you)(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)餾(liu)出線和(he)分餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底等處結(jie)焦(jiao)(jiao)。可以在(zai)(zai)原(yuan)料油(you)(you)(you)進加(jia)熱爐輻(fu)射(she)管之前，注入(ru)(ru)蒸汽或(huo)軟化(hua)(hua)水，以加(jia)大原(yuan)料油(you)(you)(you)在(zai)(zai)爐管中的(de)流(liu)速，在(zai)(zai)分餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底設循(xun)環油(you)(you)(you)泵，并(bing)(bing)在(zai)(zai)泵入(ru)(ru)口加(jia)過濾(lv)器，濾(lv)掉焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)油(you)(you)(you)氣帶來的(de)粉焦(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)運(yun)轉中分餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)有時也(ye)會出現結(jie)焦(jiao)(jiao)現象(xiang)，為此需(xu)控制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底溫度，并(bing)(bing)采用(yong)(yong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底油(you)(you)(you)循(xun)環過濾(lv)的(de)方法濾(lv)去焦(jiao)(jiao)粉和(he)加(jia)強液體的(de)流(liu)動來加(jia)以防(fang)止(zhi)。延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)過程的(de)產品包括汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)和(he)石油(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)等。
四、延遲焦化裝置的配管設計
主要是對加(jia)熱爐、塔、換熱器、罐(guan)、泵等設備的配管設計。主要設備如下。
①. 焦炭塔
焦炭塔是用厚鍋爐鋼板(ban)制成(cheng)的空筒，是進(jin)行(xing)焦化反應(ying)的場所。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)是輪(lun)換使用的，即當一(yi)個塔(ta)(ta)(ta)內焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)聚(ju)集到一(yi)定高度時，通過四通閥將(jiang)原料切換到另一(yi)個焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)。聚(ju)結(jie)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)的焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)(ta)先用蒸汽冷卻，然后進行水力除焦(jiao)(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒爐
焦(jiao)化(hua)加熱(re)爐(lu)(lu)是(shi)本裝置的核心設(she)備(bei)，其作用(yong)(yong)是(shi)將爐(lu)(lu)內迅速(su)流動的渣油加熱(re)至(zhi)500℃左右的高(gao)溫。因此，要求爐(lu)(lu)內有較(jiao)高(gao)的傳熱(re)速(su)率以(yi)保證在(zai)短時(shi)間內給油提(ti)供(gong)足夠的熱(re)量(liang)，同(tong)時(shi)要求提(ti)供(gong)均勻的熱(re)場，防止(zhi)局部過熱(re)引起(qi)爐(lu)(lu)管結(jie)焦(jiao)。為此，延遲焦(jiao)化(hua)通常采用(yong)(yong)無焰爐(lu)(lu)。
