一(yi)、裝置簡介
延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)是以貧氫的重質油(you)為原料(liao)(liao)，在高溫（約500℃）條件下進行(xing)深度的熱裂(lie)化(hua)(hua)和縮(suo)合反應，將重質油(you)餾分進行(xing)裂(lie)解和聚合，生(sheng)產富氣、粗(cu)汽油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和焦(jiao)(jiao)炭的技術。它又是唯一能生(sheng)產石(shi)油(you)焦(jiao)(jiao)的工藝(yi)過程。焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝置獲得的焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)氣體經脫硫處(chu)理后可(ke)作為制氫原料(liao)(liao)或(huo)送燃料(liao)(liao)管網(wang)做燃料(liao)(liao)使用(yong)。焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)汽油(you)和焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)柴油(you)是延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)的主(zhu)要產品(pin)，但其質量(liang)較差(cha)，烯烴含量(liang)高，硫、氮、氧等雜質含量(liang)高，穩(wen)定性差(cha)，只能作為半成(cheng)品(pin)或(huo)中(zhong)間產品(pin)。
焦化是(shi)以(yi)貧氫重(zhong)質(zhi)殘油(you)（如減(jian)壓渣(zha)(zha)油(you)、裂(lie)化渣(zha)(zha)油(you)以(yi)及瀝青等）為(wei)原料，在(zai)高(gao)溫(wen)（400～500℃）下進行(xing)深度熱裂(lie)化反應(ying)。通過裂(lie)解(jie)反應(ying)，使渣(zha)(zha)油(you)的(de)一(yi)部分轉(zhuan)化為(wei)氣(qi)體(ti)烴(jing)和輕(qing)質(zhi)油(you)品(pin)；由(you)于縮(suo)(suo)合反應(ying)，使渣(zha)(zha)油(you)的(de)另(ling)一(yi)部分轉(zhuan)化為(wei)焦炭(tan)。一(yi)方面由(you)于原料重(zhong)，含相當數(shu)量的(de)芳烴(jing)，另(ling)一(yi)方面焦化的(de)反應(ying)條件更加苛(ke)刻，因此縮(suo)(suo)合反應(ying)占很大比(bi)重(zhong)，生(sheng)成焦炭(tan)多(duo)。
焦化過程實質上(shang)是將原油(you)(you)中的(de)重(zhong)質油(you)(you)深度熱裂(lie)化的(de)過程，也是處(chu)理渣油(you)(you)的(de)手段(duan)之一。與(yu)另一個重(zhong)油(you)(you)深度加工(gong)裝(zhuang)置-加氫(qing)裂(lie)化相比，延遲焦化盡(jin)管存(cun)在輕質油(you)(you)產品穩(wen)定性差的(de)缺點，但裝(zhuang)置投資(zi)少，操(cao)作(zuo)(zuo)費(fei)用低（加工(gong)費(fei)為加氫(qing)裂(lie)化操(cao)作(zuo)(zuo)費(fei)用的(de)1/3～1/2），轉(zhuan)化深度高。
原料：延遲焦化(hua)(hua)(hua)(hua)與催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)類似(si)的(de)(de)脫碳工藝以(yi)改變石油(you)的(de)(de)碳氫(qing)比(bi)，延遲焦化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)原料可(ke)以(yi)是重(zhong)油(you)、渣油(you)甚至是瀝青，對原料的(de)(de)品質(zhi)要(yao)求(qiu)比(bi)較低(di)。渣油(you)主要(yao)的(de)(de)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)工藝是延遲焦化(hua)(hua)(hua)(hua)和加(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)。
產品：主要產品是蠟油、柴油、焦炭(tan)、粗(cu)汽油和部分氣體。
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化的生(sheng)產過程是：將重質油(you)送到(dao)管式爐(lu)中(zhong)加(jia)(jia)熱，并采用高的流速(su)（在爐(lu)管中(zhong)注水）及高的熱強度（爐(lu)出口溫度500℃），使油(you)品(pin)在加(jia)(jia)熱爐(lu)中(zhong)短時(shi)間內(nei)達到(dao)焦(jiao)(jiao)化反應所需的溫度，但在反應爐(lu)管內(nei)不(bu)生(sheng)焦(jiao)(jiao)，而(er)是迅速(su)地進(jin)入焦(jiao)(jiao)炭塔，使焦(jiao)(jiao)化反應不(bu)在加(jia)(jia)熱爐(lu)中(zhong)而(er)延遲(chi)到(dao)焦(jiao)(jiao)炭塔中(zhong)進(jin)行(xing)，因此稱為延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化。
二、典型延(yan)遲焦化裝置(zhi)的工藝及特(te)點
延遲焦(jiao)化裝置的(de)生(sheng)產工藝(yi)分(fen)為(wei)(wei)焦(jiao)化和除焦(jiao)兩部(bu)分(fen)，焦(jiao)化為(wei)(wei)連(lian)續(xu)操(cao)作，除焦(jiao)為(wei)(wei)間隙(xi)操(cao)作。由于工業裝置一般設有兩個或四個焦(jiao)炭塔，所(suo)以(yi)整個生(sheng)產過程仍為(wei)(wei)連(lian)續(xu)操(cao)作。
①. 原(yuan)(yuan)油預熱(re)，焦化原(yuan)(yuan)料（減壓(ya)渣(zha)油）先(xian)進入(ru)原(yuan)(yuan)料緩沖罐，再(zai)用(yong)泵(beng)送入(ru)加熱(re)爐(lu)對(dui)流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱后的原油進入分(fen)餾塔底(di)，與焦炭塔產出(chu)的油氣在分(fen)餾塔內（塔底(di)溫度不超過(guo)400℃）換熱。
③. 原料油(you)和循(xun)環油(you)一(yi)起(qi)從分餾塔底抽(chou)出，用(yong)熱(re)(re)油(you)泵打(da)進加熱(re)(re)爐輻射段，加熱(re)(re)到(dao)焦(jiao)化(hua)反應(ying)所需的溫度（500℃左右），再通(tong)過四通(tong)閥由下部進入(ru)焦(jiao)炭塔，進行焦(jiao)化(hua)反應(ying)。
④. 原料(liao)在(zai)焦炭(tan)塔(ta)內反(fan)應生成焦炭(tan)聚積在(zai)焦炭(tan)塔(ta)內，油氣從焦炭(tan)塔(ta)頂出來進(jin)入分餾塔(ta)，與原料(liao)油換(huan)熱(re)后，經過(guo)分餾得到氣體、汽油、柴油和(he)蠟油。塔(ta)底循環油和(he)原料(liao)一起(qi)再進(jin)行(xing)焦化反(fan)應。
延遲(chi)焦(jiao)化裝(zhuang)置的(de)(de)生產(chan)(chan)核心(xin)是重質(zhi)油的(de)(de)裂化結焦(jiao)反應(ying)，而裂化結焦(jiao)反應(ying)需要一(yi)定的(de)(de)時間，反應(ying)完成后(hou)還需要除焦(jiao)。因(yin)此(ci)，延遲(chi)焦(jiao)化生產(chan)(chan)是半連(lian)續(xu)的(de)(de)過程(cheng)。為了實(shi)現整(zheng)個裝(zhuang)置的(de)(de)連(lian)續(xu)生產(chan)(chan)，實(shi)際的(de)(de)工業(ye)生產(chan)(chan)裝(zhuang)置均采用一(yi)爐兩塔（焦(jiao)炭塔）、兩爐四塔等工藝流程(cheng)，即通過加熱爐和(he)／或焦(jiao)炭塔的(de)(de)切(qie)換操(cao)作，實(shi)現裝(zhuang)置的(de)(de)連(lian)續(xu)操(cao)作。
圖(tu)2.7所示(shi)為典(dian)型的一爐兩塔延遲(chi)(chi)焦(jiao)化工藝流(liu)(liu)程示(shi)意圖(tu)，如圖(tu)2.8所示(shi)為典(dian)型的兩爐四塔延遲(chi)(chi)焦(jiao)化工藝流(liu)(liu)程示(shi)意圖(tu)。
一般情況下(xia)，延(yan)遲焦化(hua)裝(zhuang)置分為三個工段(duan)，即原(yuan)料油預熱、焦化(hua)反應、分餾和(he)吸收(shou)穩定。核心工段(duan)為焦化(hua)反應。
1. 原料油預熱系統(tong)
焦(jiao)化原(yuan)料(liao)(liao)（通常是(shi)減壓渣油(you)）首先進入(ru)原(yuan)料(liao)(liao)緩沖罐，再用泵加(jia)壓，送入(ru)加(jia)熱(re)爐對(dui)流(liu)段加(jia)熱(re)。加(jia)熱(re)后(hou)的(de)原(yuan)料(liao)(liao)油(you)進入(ru)分(fen)餾塔底，與焦(jiao)炭(tan)塔產(chan)出的(de)油(you)氣(qi)在分(fen)餾塔內換熱(re)。把原(yuan)料(liao)(liao)中的(de)輕質油(you)蒸出來，同時又(you)加(jia)熱(re)了原(yuan)料(liao)(liao)。
2. 焦化反應(ying)系統
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(lu)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. 分餾(liu)系統(tong)
焦(jiao)炭塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂出來的(de)高溫油(you)(you)(you)氣(qi)被送至(zhi)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)下部(bu)，在(zai)塔(ta)(ta)內進(jin)行(xing)(xing)傳質、傳熱，并進(jin)行(xing)(xing)餾(liu)分(fen)切(qie)割，分(fen)別獲(huo)得氣(qi)體、汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)頂獲(huo)得的(de)輕質烴類（包括油(you)(you)(you)氣(qi)和汽油(you)(you)(you)）送至(zhi)吸(xi)收穩(wen)定部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)(xing)分(fen)離得到干(gan)氣(qi)及(ji)液化(hua)氣(qi)，并使汽油(you)(you)(you)的(de)蒸氣(qi)壓合格，必要(yao)時先送至(zhi)脫硫(liu)(liu)工藝(yi)進(jin)行(xing)(xing)脫硫(liu)(liu)。側線產出的(de)柴油(you)(you)(you)經(jing)加(jia)氫精制(zhi)后(hou)成為(wei)產品燃料(liao)(liao)油(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)可作為(wei)催化(hua)裂化(hua)原料(liao)(liao)或(huo)燃料(liao)(liao)油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)底循環油(you)(you)(you)和原料(liao)(liao)進(jin)行(xing)(xing)摻混并一起(qi)作為(wei)焦(jiao)化(hua)反應的(de)原料(liao)(liao)。
4. 吸收穩(wen)定部(bu)分
分(fen)餾塔(ta)塔(ta)頂產(chan)出的(de)(de)輕質(zhi)烴類（包括油(you)(you)(you)氣(qi)和汽(qi)油(you)(you)(you)）在(zai)吸(xi)收穩(wen)定部分(fen)分(fen)別進(jin)行干(gan)氣(qi)分(fen)離(li)、汽(qi)油(you)(you)(you)精制等，過(guo)程類似于(yu)催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)(de)吸(xi)收穩(wen)定系統，這里不再重(zhong)復(fu)。
三、介(jie)質特點
延(yan)遲(chi)焦(jiao)化裝(zhuang)置(zhi)使用(yong)的(de)原料為重質油，容易結(jie)(jie)焦(jiao)，但希望(wang)(wang)在焦(jiao)炭塔中(zhong)(zhong)結(jie)(jie)焦(jiao)，而(er)不(bu)希望(wang)(wang)在加(jia)熱爐(lu)、轉(zhuan)油線、焦(jiao)炭塔餾出線和(he)分(fen)餾塔底(di)等處結(jie)(jie)焦(jiao)。可以(yi)(yi)在原料油進加(jia)熱爐(lu)輻射管(guan)之前，注入(ru)蒸(zheng)汽(qi)或軟(ruan)化水，以(yi)(yi)加(jia)大(da)原料油在爐(lu)管(guan)中(zhong)(zhong)的(de)流速，在分(fen)餾塔底(di)設循(xun)環(huan)油泵，并(bing)(bing)在泵入(ru)口加(jia)過濾(lv)(lv)器，濾(lv)(lv)掉(diao)焦(jiao)炭塔油氣帶來的(de)粉(fen)焦(jiao)。在運轉(zhuan)中(zhong)(zhong)分(fen)餾塔有時也會出現結(jie)(jie)焦(jiao)現象，為此需控制塔底(di)溫(wen)度，并(bing)(bing)采用(yong)塔底(di)油循(xun)環(huan)過濾(lv)(lv)的(de)方法濾(lv)(lv)去(qu)焦(jiao)粉(fen)和(he)加(jia)強液體的(de)流動來加(jia)以(yi)(yi)防止。延(yan)遲(chi)焦(jiao)化過程的(de)產品包括(kuo)汽(qi)油、柴油、蠟油和(he)石油焦(jiao)等。
四、延(yan)遲(chi)焦化裝置的配管設計
主(zhu)要是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等設(she)(she)備(bei)的(de)配管設(she)(she)計(ji)。主(zhu)要設(she)(she)備(bei)如下(xia)。
①. 焦炭塔
焦炭塔(ta)是用厚鍋爐(lu)鋼板制成的空筒，是進(jin)行焦化反(fan)應(ying)的場(chang)所。
②. 水力除焦(jiao)設備
焦(jiao)炭塔(ta)(ta)是輪換使用(yong)的(de)，即當(dang)一(yi)(yi)個(ge)塔(ta)(ta)內焦(jiao)炭聚集到一(yi)(yi)定高度時，通(tong)過四通(tong)閥(fa)將原料切換到另一(yi)(yi)個(ge)焦(jiao)炭塔(ta)(ta)。聚結(jie)焦(jiao)炭的(de)焦(jiao)炭塔(ta)(ta)先用(yong)蒸汽冷卻，然后進(jin)行水力除焦(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒爐
焦化(hua)加熱(re)(re)爐(lu)是本(ben)裝置的核心(xin)設備(bei)，其(qi)作用是將爐(lu)內迅速(su)流動的渣油加熱(re)(re)至(zhi)500℃左右的高溫。因此，要(yao)求(qiu)爐(lu)內有(you)較高的傳熱(re)(re)速(su)率(lv)以保證(zheng)在短時(shi)間內給油提供(gong)足夠的熱(re)(re)量，同時(shi)要(yao)求(qiu)提供(gong)均勻的熱(re)(re)場，防止局部過(guo)熱(re)(re)引起爐(lu)管結(jie)焦。為(wei)此，延(yan)遲(chi)焦化(hua)通(tong)常采用無焰(yan)爐(lu)。
