一、裝置簡介
延(yan)遲焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)是(shi)以貧氫(qing)的重質油(you)為(wei)(wei)原料(liao)，在(zai)高溫（約(yue)500℃）條件(jian)下進行(xing)深度的熱裂(lie)化(hua)(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(chan)富氣、粗汽油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和焦(jiao)炭的技術。它(ta)又(you)是(shi)唯一能(neng)生(sheng)產(chan)石(shi)油(you)焦(jiao)的工藝過程。焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝置獲得的焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)氣體經(jing)脫硫處理(li)后可作(zuo)為(wei)(wei)制氫(qing)原料(liao)或送燃料(liao)管網(wang)做燃料(liao)使用。焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)汽油(you)和焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)柴油(you)是(shi)延(yan)遲焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)的主要產(chan)品(pin)(pin)，但其質量(liang)較差(cha)，烯烴(jing)含量(liang)高，硫、氮、氧等雜質含量(liang)高，穩定性差(cha)，只能(neng)作(zuo)為(wei)(wei)半(ban)成品(pin)(pin)或中間產(chan)品(pin)(pin)。
焦化(hua)(hua)是以(yi)貧(pin)氫重(zhong)(zhong)質殘(can)油(you)(you)（如減壓(ya)渣油(you)(you)、裂化(hua)(hua)渣油(you)(you)以(yi)及(ji)瀝青等）為原(yuan)料，在高溫（400～500℃）下進行深度熱(re)裂化(hua)(hua)反(fan)應。通過裂解反(fan)應，使(shi)渣油(you)(you)的(de)一(yi)部分(fen)(fen)轉(zhuan)化(hua)(hua)為氣體烴(jing)和輕質油(you)(you)品；由于縮合(he)反(fan)應，使(shi)渣油(you)(you)的(de)另(ling)一(yi)部分(fen)(fen)轉(zhuan)化(hua)(hua)為焦炭。一(yi)方(fang)面(mian)由于原(yuan)料重(zhong)(zhong)，含相當數(shu)量(liang)的(de)芳烴(jing)，另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)焦化(hua)(hua)的(de)反(fan)應條(tiao)件更加苛(ke)刻，因此縮合(he)反(fan)應占很大比重(zhong)(zhong)，生成焦炭多。
焦化過(guo)程(cheng)實(shi)質(zhi)上是(shi)將原油(you)(you)中(zhong)的(de)(de)重質(zhi)油(you)(you)深度(du)熱(re)裂化的(de)(de)過(guo)程(cheng)，也是(shi)處理渣(zha)油(you)(you)的(de)(de)手段之一。與另一個重油(you)(you)深度(du)加工(gong)裝置-加氫裂化相比，延遲(chi)焦化盡管存在(zai)輕質(zhi)油(you)(you)產品穩定性差的(de)(de)缺點，但裝置投資少，操(cao)作費用(yong)低（加工(gong)費為(wei)加氫裂化操(cao)作費用(yong)的(de)(de)1/3～1/2），轉(zhuan)化深度(du)高。
原料(liao)：延遲(chi)(chi)焦化(hua)與催化(hua)裂化(hua)類(lei)似的(de)脫碳工藝以改變石油(you)(you)的(de)碳氫(qing)比，延遲(chi)(chi)焦化(hua)的(de)原料(liao)可以是重(zhong)油(you)(you)、渣油(you)(you)甚至是瀝(li)青，對(dui)原料(liao)的(de)品質要(yao)求(qiu)比較(jiao)低。渣油(you)(you)主要(yao)的(de)轉化(hua)工藝是延遲(chi)(chi)焦化(hua)和加氫(qing)裂化(hua)。
產(chan)品：主(zhu)要產(chan)品是(shi)蠟油、柴油、焦炭、粗(cu)汽油和部分氣體。
延遲(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)生(sheng)產過程是：將重質油送到管式爐中(zhong)加(jia)熱，并(bing)采用高(gao)的(de)流(liu)速（在(zai)爐管中(zhong)注水）及高(gao)的(de)熱強度(du)（爐出口溫(wen)度(du)500℃），使油品在(zai)加(jia)熱爐中(zhong)短時間內達到焦(jiao)化(hua)反(fan)(fan)應所需的(de)溫(wen)度(du)，但在(zai)反(fan)(fan)應爐管內不生(sheng)焦(jiao)，而是迅速地進(jin)入焦(jiao)炭(tan)塔，使焦(jiao)化(hua)反(fan)(fan)應不在(zai)加(jia)熱爐中(zhong)而延遲(chi)到焦(jiao)炭(tan)塔中(zhong)進(jin)行，因(yin)此稱(cheng)為延遲(chi)焦(jiao)化(hua)。
二、典(dian)型延(yan)遲焦(jiao)化裝(zhuang)置(zhi)的工藝及特點
延遲焦化裝置的生(sheng)產工藝分為(wei)(wei)(wei)焦化和(he)除焦兩部分，焦化為(wei)(wei)(wei)連(lian)續(xu)操作(zuo)(zuo)，除焦為(wei)(wei)(wei)間(jian)隙操作(zuo)(zuo)。由于工業裝置一般設有(you)兩個或四個焦炭塔，所以整個生(sheng)產過程仍為(wei)(wei)(wei)連(lian)續(xu)操作(zuo)(zuo)。
①. 原油(you)預(yu)熱(re)，焦化原料（減壓渣油(you)）先進入原料緩沖罐，再用(yong)泵送(song)入加熱(re)爐對流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱后的(de)原油進入分(fen)餾塔(ta)(ta)底，與(yu)焦炭塔(ta)(ta)產出(chu)的(de)油氣在分(fen)餾塔(ta)(ta)內（塔(ta)(ta)底溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料(liao)油(you)和循環油(you)一起從分(fen)餾塔底抽出(chu)，用熱油(you)泵打進加(jia)熱爐(lu)輻射(she)段，加(jia)熱到焦化反(fan)應所需(xu)的溫度(du)（500℃左右(you)），再(zai)通過四(si)通閥由下部進入焦炭塔，進行(xing)焦化反(fan)應。
④. 原料在焦(jiao)炭(tan)塔(ta)內(nei)反應(ying)(ying)生成焦(jiao)炭(tan)聚(ju)積在焦(jiao)炭(tan)塔(ta)內(nei)，油氣從焦(jiao)炭(tan)塔(ta)頂出來進(jin)入分(fen)餾塔(ta)，與原料油換熱(re)后(hou)，經過分(fen)餾得到氣體、汽油、柴油和蠟油。塔(ta)底循環油和原料一起再進(jin)行焦(jiao)化(hua)反應(ying)(ying)。
延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化裝置(zhi)的(de)(de)生(sheng)產(chan)核心是重質(zhi)油的(de)(de)裂(lie)化結(jie)焦(jiao)(jiao)反(fan)應(ying)，而裂(lie)化結(jie)焦(jiao)(jiao)反(fan)應(ying)需(xu)要(yao)(yao)一(yi)定(ding)的(de)(de)時間(jian)，反(fan)應(ying)完(wan)成后還(huan)需(xu)要(yao)(yao)除(chu)焦(jiao)(jiao)。因此，延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化生(sheng)產(chan)是半連(lian)續(xu)的(de)(de)過程。為了實(shi)現(xian)整個裝置(zhi)的(de)(de)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)，實(shi)際的(de)(de)工業生(sheng)產(chan)裝置(zhi)均(jun)采用一(yi)爐(lu)兩塔(ta)（焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)）、兩爐(lu)四(si)塔(ta)等(deng)工藝流程，即通過加(jia)熱爐(lu)和(he)／或焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)的(de)(de)切(qie)換操作(zuo)，實(shi)現(xian)裝置(zhi)的(de)(de)連(lian)續(xu)操作(zuo)。
圖(tu)(tu)(tu)2.7所示(shi)為(wei)典型(xing)的(de)一爐兩塔延遲焦(jiao)化工(gong)藝流程示(shi)意(yi)圖(tu)(tu)(tu)，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)2.8所示(shi)為(wei)典型(xing)的(de)兩爐四(si)塔延遲焦(jiao)化工(gong)藝流程示(shi)意(yi)圖(tu)(tu)(tu)。
一(yi)般情況下，延遲焦化(hua)(hua)裝(zhuang)置分為三個工段(duan)，即原料油(you)預熱、焦化(hua)(hua)反(fan)應(ying)、分餾和吸收(shou)穩定。核心(xin)工段(duan)為焦化(hua)(hua)反(fan)應(ying)。
1. 原料油預熱系統
焦(jiao)化原(yuan)料（通(tong)常是減壓(ya)渣油(you)）首(shou)先(xian)進入原(yuan)料緩沖罐，再(zai)用泵加(jia)(jia)(jia)(jia)壓(ya)，送入加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)對流段加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)。加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)后的原(yuan)料油(you)進入分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底，與焦(jiao)炭塔(ta)(ta)產出的油(you)氣(qi)在(zai)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)內換熱(re)(re)。把原(yuan)料中的輕質(zhi)油(you)蒸出來，同時又加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)了原(yuan)料。
2. 焦化反應系統
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(guan)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. 分餾系統(tong)
焦炭(tan)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂出來(lai)的高溫(wen)油(you)(you)(you)氣被送至分餾(liu)塔(ta)(ta)下部(bu)，在(zai)塔(ta)(ta)內進(jin)(jin)行(xing)傳質(zhi)、傳熱(re)，并(bing)進(jin)(jin)行(xing)餾(liu)分切(qie)割，分別獲得氣體、汽(qi)油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)頂獲得的輕質(zhi)烴類(lei)（包括油(you)(you)(you)氣和(he)汽(qi)油(you)(you)(you)）送至吸收穩定部(bu)分進(jin)(jin)行(xing)分離得到干氣及液化(hua)氣，并(bing)使汽(qi)油(you)(you)(you)的蒸氣壓合(he)格(ge)，必要時先送至脫硫工藝進(jin)(jin)行(xing)脫硫。側線產出的柴(chai)油(you)(you)(you)經加氫(qing)精(jing)制后(hou)成為(wei)產品燃料(liao)油(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)可作(zuo)為(wei)催化(hua)裂化(hua)原料(liao)或(huo)燃料(liao)油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)底循(xun)環(huan)油(you)(you)(you)和(he)原料(liao)進(jin)(jin)行(xing)摻(chan)混并(bing)一起作(zuo)為(wei)焦化(hua)反應的原料(liao)。
4. 吸收(shou)穩定部分
分(fen)餾塔(ta)塔(ta)頂產(chan)出的輕質烴類(lei)（包括油(you)氣和汽油(you)）在吸(xi)收(shou)穩(wen)定(ding)部(bu)分(fen)分(fen)別進行干氣分(fen)離、汽油(you)精制(zhi)等(deng)，過程(cheng)類(lei)似(si)于(yu)催化(hua)裂化(hua)裝置的吸(xi)收(shou)穩(wen)定(ding)系(xi)統，這里(li)不再重(zhong)復(fu)。
三、介質特點
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)裝置使(shi)用的(de)原(yuan)料為(wei)重質油(you)(you)，容易結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，但希望在(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)中結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而不希望在(zai)(zai)加(jia)(jia)熱爐、轉油(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)餾(liu)出線和(he)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底等(deng)處(chu)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。可(ke)以在(zai)(zai)原(yuan)料油(you)(you)進(jin)加(jia)(jia)熱爐輻射管之前，注(zhu)入(ru)蒸汽或軟化(hua)水，以加(jia)(jia)大原(yuan)料油(you)(you)在(zai)(zai)爐管中的(de)流速，在(zai)(zai)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底設循環油(you)(you)泵(beng)，并在(zai)(zai)泵(beng)入(ru)口加(jia)(jia)過(guo)(guo)濾(lv)器，濾(lv)掉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)油(you)(you)氣帶(dai)來的(de)粉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)運轉中分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)有(you)時(shi)也會出現結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)現象，為(wei)此需控制塔(ta)(ta)(ta)(ta)底溫度(du)，并采用塔(ta)(ta)(ta)(ta)底油(you)(you)循環過(guo)(guo)濾(lv)的(de)方法濾(lv)去焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)粉和(he)加(jia)(jia)強液(ye)體(ti)的(de)流動來加(jia)(jia)以防止。延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)過(guo)(guo)程的(de)產品包括汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、蠟油(you)(you)和(he)石油(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四、延遲焦化裝(zhuang)置的(de)配管設計
主(zhu)要(yao)是對(dui)加熱(re)爐(lu)、塔、換熱(re)器(qi)、罐、泵等設備(bei)的(de)配(pei)管設計。主(zhu)要(yao)設備(bei)如下。
①. 焦(jiao)炭塔
焦炭塔是(shi)用厚鍋爐鋼板制(zhi)成的(de)(de)空筒(tong)，是(shi)進行焦化反(fan)應的(de)(de)場所。
②. 水力除焦(jiao)設備
焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔是(shi)輪換使用的，即當一個塔內焦(jiao)(jiao)(jiao)炭聚集(ji)到一定高度時(shi)，通過(guo)四(si)通閥(fa)將原料切換到另一個焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔。聚結焦(jiao)(jiao)(jiao)炭的焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔先用蒸汽冷(leng)卻，然后(hou)進行水力除焦(jiao)(jiao)(jiao)。
③. 無焰燃燒爐
焦化加熱爐(lu)(lu)是本裝置的核心設備，其作用是將爐(lu)(lu)內(nei)(nei)迅速流動的渣油加熱至500℃左右的高溫(wen)。因(yin)此，要求(qiu)爐(lu)(lu)內(nei)(nei)有較(jiao)高的傳熱速率(lv)以(yi)保證在短時間(jian)內(nei)(nei)給油提(ti)供(gong)(gong)足夠的熱量，同時要求(qiu)提(ti)供(gong)(gong)均勻的熱場，防止局部過(guo)熱引起(qi)爐(lu)(lu)管結焦。為此，延(yan)遲焦化通(tong)常采(cai)用無(wu)焰(yan)爐(lu)(lu)。
