一、裝置簡介
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化是(shi)以貧氫的重質(zhi)(zhi)油(you)(you)為(wei)原料(liao)(liao)，在(zai)高(gao)溫（約(yue)500℃）條件下進行深度的熱裂(lie)化和縮合反應，將重質(zhi)(zhi)油(you)(you)餾分進行裂(lie)解和聚合，生(sheng)(sheng)產(chan)富氣(qi)、粗(cu)汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、蠟油(you)(you)和焦(jiao)(jiao)炭的技(ji)術。它又是(shi)唯一能生(sheng)(sheng)產(chan)石油(you)(you)焦(jiao)(jiao)的工藝過程。焦(jiao)(jiao)化裝置獲得的焦(jiao)(jiao)化氣(qi)體經脫硫處理后可作為(wei)制氫原料(liao)(liao)或送燃料(liao)(liao)管網(wang)做燃料(liao)(liao)使用。焦(jiao)(jiao)化汽(qi)油(you)(you)和焦(jiao)(jiao)化柴油(you)(you)是(shi)延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化的主要(yao)產(chan)品，但其質(zhi)(zhi)量較差，烯(xi)烴含量高(gao)，硫、氮、氧等雜(za)質(zhi)(zhi)含量高(gao)，穩(wen)定性差，只(zhi)能作為(wei)半成品或中間產(chan)品。
焦化(hua)(hua)是以(yi)貧氫重(zhong)(zhong)(zhong)質殘油（如減(jian)壓渣油、裂化(hua)(hua)渣油以(yi)及瀝青等）為(wei)(wei)原料，在高溫（400～500℃）下(xia)進行深度熱裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)。通過裂解反(fan)應(ying)(ying)，使渣油的(de)一(yi)部分(fen)(fen)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)氣體(ti)烴(jing)(jing)和輕質油品；由于縮合反(fan)應(ying)(ying)，使渣油的(de)另(ling)一(yi)部分(fen)(fen)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)焦炭。一(yi)方面(mian)由于原料重(zhong)(zhong)(zhong)，含相當(dang)數量(liang)的(de)芳烴(jing)(jing)，另(ling)一(yi)方面(mian)焦化(hua)(hua)的(de)反(fan)應(ying)(ying)條件更加(jia)苛刻，因此(ci)縮合反(fan)應(ying)(ying)占很(hen)大(da)比重(zhong)(zhong)(zhong)，生成焦炭多。
焦化(hua)(hua)過程實質(zhi)(zhi)上(shang)是將(jiang)原油中的(de)重質(zhi)(zhi)油深度熱裂(lie)(lie)化(hua)(hua)的(de)過程，也是處理渣油的(de)手段之一(yi)。與另一(yi)個重油深度加工(gong)裝置(zhi)-加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)相(xiang)比，延遲焦化(hua)(hua)盡管存在輕質(zhi)(zhi)油產品穩(wen)定性差的(de)缺點，但裝置(zhi)投資少，操(cao)(cao)作費(fei)用低（加工(gong)費(fei)為加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)操(cao)(cao)作費(fei)用的(de)1/3～1/2），轉化(hua)(hua)深度高。
原料：延遲焦(jiao)化(hua)與催(cui)化(hua)裂化(hua)類似的(de)(de)脫(tuo)碳工(gong)藝(yi)以改變石(shi)油的(de)(de)碳氫比，延遲焦(jiao)化(hua)的(de)(de)原料可以是重油、渣油甚至是瀝青(qing)，對原料的(de)(de)品質(zhi)要求比較低。渣油主要的(de)(de)轉化(hua)工(gong)藝(yi)是延遲焦(jiao)化(hua)和加氫裂化(hua)。
產品：主要(yao)產品是蠟油、柴(chai)油、焦(jiao)炭(tan)、粗汽(qi)油和部(bu)分氣(qi)體。
延(yan)遲(chi)(chi)焦化(hua)(hua)的(de)生(sheng)產(chan)過程是：將重質油送到管式爐(lu)中(zhong)(zhong)加(jia)(jia)熱，并采用(yong)高的(de)流(liu)速(su)（在(zai)爐(lu)管中(zhong)(zhong)注水(shui)）及高的(de)熱強度（爐(lu)出口溫(wen)(wen)度500℃），使(shi)油品在(zai)加(jia)(jia)熱爐(lu)中(zhong)(zhong)短時(shi)間(jian)內(nei)達到焦化(hua)(hua)反(fan)應所需(xu)的(de)溫(wen)(wen)度，但在(zai)反(fan)應爐(lu)管內(nei)不生(sheng)焦，而(er)是迅(xun)速(su)地進入焦炭塔，使(shi)焦化(hua)(hua)反(fan)應不在(zai)加(jia)(jia)熱爐(lu)中(zhong)(zhong)而(er)延(yan)遲(chi)(chi)到焦炭塔中(zhong)(zhong)進行(xing)，因此稱為延(yan)遲(chi)(chi)焦化(hua)(hua)。
二、典型延遲焦化裝置的工藝及特點
延遲焦(jiao)(jiao)化裝置的(de)生產工藝分為焦(jiao)(jiao)化和除焦(jiao)(jiao)兩(liang)部分，焦(jiao)(jiao)化為連續(xu)操(cao)作(zuo)，除焦(jiao)(jiao)為間隙操(cao)作(zuo)。由(you)于(yu)工業裝置一般設有兩(liang)個或(huo)四個焦(jiao)(jiao)炭塔，所以整個生產過程仍(reng)為連續(xu)操(cao)作(zuo)。
①. 原(yuan)油(you)預熱，焦化原(yuan)料(liao)（減壓渣油(you)）先進入原(yuan)料(liao)緩沖(chong)罐，再用泵送入加熱爐對流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)后(hou)的原油(you)進(jin)入分餾(liu)塔底(di)，與焦炭塔產(chan)出的油(you)氣在分餾(liu)塔內（塔底(di)溫度不超過400℃）換熱(re)。
③. 原料(liao)油和循環油一起從分餾塔底抽出，用熱(re)(re)油泵打進加熱(re)(re)爐輻射(she)段，加熱(re)(re)到焦(jiao)(jiao)化反應(ying)所需的溫度（500℃左(zuo)右(you)），再(zai)通過(guo)四通閥由下部(bu)進入焦(jiao)(jiao)炭塔，進行焦(jiao)(jiao)化反應(ying)。
④. 原料(liao)在焦(jiao)炭塔(ta)(ta)(ta)內(nei)反應生成(cheng)焦(jiao)炭聚積在焦(jiao)炭塔(ta)(ta)(ta)內(nei)，油(you)氣(qi)從(cong)焦(jiao)炭塔(ta)(ta)(ta)頂出來進入分餾塔(ta)(ta)(ta)，與原料(liao)油(you)換(huan)熱后(hou)，經(jing)過分餾得到氣(qi)體、汽(qi)油(you)、柴油(you)和蠟(la)油(you)。塔(ta)(ta)(ta)底循環(huan)油(you)和原料(liao)一(yi)起再進行焦(jiao)化反應。
延遲焦(jiao)化(hua)(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)核心是重(zhong)質油的(de)(de)(de)(de)裂化(hua)(hua)結焦(jiao)反應(ying)，而裂化(hua)(hua)結焦(jiao)反應(ying)需(xu)要一定的(de)(de)(de)(de)時(shi)間，反應(ying)完成后還需(xu)要除焦(jiao)。因(yin)此，延遲焦(jiao)化(hua)(hua)生產(chan)(chan)是半連(lian)續(xu)的(de)(de)(de)(de)過程。為了(le)實現整個裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)連(lian)續(xu)生產(chan)(chan)，實際的(de)(de)(de)(de)工(gong)業生產(chan)(chan)裝(zhuang)置均(jun)采用一爐(lu)兩塔（焦(jiao)炭(tan)塔）、兩爐(lu)四(si)塔等(deng)工(gong)藝流(liu)程，即(ji)通過加熱爐(lu)和(he)／或焦(jiao)炭(tan)塔的(de)(de)(de)(de)切換操作，實現裝(zhuang)置的(de)(de)(de)(de)連(lian)續(xu)操作。
圖2.7所示為典型的一(yi)爐兩塔(ta)延遲焦化(hua)工藝流(liu)程示意圖，如圖2.8所示為典型的兩爐四塔(ta)延遲焦化(hua)工藝流(liu)程示意圖。
一(yi)般(ban)情況(kuang)下，延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化裝置分為三(san)個工段(duan)，即原(yuan)料油預熱、焦(jiao)(jiao)化反應、分餾和吸(xi)收(shou)穩定。核心工段(duan)為焦(jiao)(jiao)化反應。
1. 原料(liao)油預(yu)熱(re)系統
焦(jiao)化(hua)原料(liao)(liao)（通常是減壓渣油）首先進入原料(liao)(liao)緩沖罐，再用泵加壓，送(song)入加熱(re)(re)(re)爐對流段加熱(re)(re)(re)。加熱(re)(re)(re)后的原料(liao)(liao)油進入分餾塔(ta)底，與焦(jiao)炭塔(ta)產出(chu)的油氣在分餾塔(ta)內(nei)換(huan)熱(re)(re)(re)。把原料(liao)(liao)中(zhong)的輕質油蒸出(chu)來，同時又加熱(re)(re)(re)了原料(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. 分餾系(xi)統
焦炭塔(ta)塔(ta)頂(ding)出來(lai)的(de)高(gao)溫油(you)(you)氣(qi)被送至(zhi)分(fen)餾塔(ta)下部，在塔(ta)內進行(xing)傳質、傳熱(re)，并進行(xing)餾分(fen)切割，分(fen)別獲得氣(qi)體(ti)、汽(qi)油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)和蠟(la)油(you)(you)。塔(ta)頂(ding)獲得的(de)輕質烴類(lei)（包括油(you)(you)氣(qi)和汽(qi)油(you)(you)）送至(zhi)吸收穩定(ding)部分(fen)進行(xing)分(fen)離得到干(gan)氣(qi)及液(ye)化(hua)氣(qi)，并使汽(qi)油(you)(you)的(de)蒸氣(qi)壓(ya)合格，必要時先(xian)送至(zhi)脫硫(liu)工(gong)藝進行(xing)脫硫(liu)。側(ce)線產出的(de)柴(chai)油(you)(you)經加(jia)氫精制后成為(wei)(wei)產品燃料油(you)(you)，蠟(la)油(you)(you)可(ke)作為(wei)(wei)催化(hua)裂化(hua)原(yuan)料或燃料油(you)(you)。塔(ta)底(di)循(xun)環油(you)(you)和原(yuan)料進行(xing)摻混并一(yi)起作為(wei)(wei)焦化(hua)反應的(de)原(yuan)料。
4. 吸(xi)收穩定部分
分(fen)(fen)餾塔(ta)塔(ta)頂產出(chu)的(de)輕質烴類（包括油氣和汽油）在(zai)吸(xi)收穩定部分(fen)(fen)分(fen)(fen)別進行干氣分(fen)(fen)離(li)、汽油精制等，過程類似于(yu)催化裂化裝(zhuang)置的(de)吸(xi)收穩定系統，這里不再重復。
三、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)裝置使用的(de)(de)原料(liao)(liao)為重(zhong)質油(you)，容(rong)易結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，但希(xi)望在(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)中結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而不希(xi)望在(zai)(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)、轉油(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)餾出線和(he)(he)分(fen)餾塔(ta)底(di)等(deng)處結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。可以(yi)在(zai)(zai)原料(liao)(liao)油(you)進加(jia)熱(re)爐(lu)輻(fu)射(she)管(guan)之前，注入蒸汽(qi)或軟化(hua)水，以(yi)加(jia)大原料(liao)(liao)油(you)在(zai)(zai)爐(lu)管(guan)中的(de)(de)流速，在(zai)(zai)分(fen)餾塔(ta)底(di)設循環油(you)泵，并在(zai)(zai)泵入口加(jia)過濾(lv)器(qi)，濾(lv)掉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)油(you)氣帶來的(de)(de)粉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)運轉中分(fen)餾塔(ta)有時(shi)也會出現結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需控制(zhi)塔(ta)底(di)溫度，并采用塔(ta)底(di)油(you)循環過濾(lv)的(de)(de)方法(fa)濾(lv)去焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)粉和(he)(he)加(jia)強(qiang)液體(ti)的(de)(de)流動來加(jia)以(yi)防(fang)止。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)過程的(de)(de)產品包括(kuo)汽(qi)油(you)、柴(chai)油(you)、蠟油(you)和(he)(he)石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四(si)、延遲焦化裝置的配管設計(ji)
主(zhu)要(yao)是對加熱爐、塔、換熱器(qi)、罐(guan)、泵等(deng)設備(bei)(bei)的(de)配管設計。主(zhu)要(yao)設備(bei)(bei)如下。
①. 焦炭塔
焦炭塔(ta)是用厚鍋爐鋼板制成的(de)空(kong)筒，是進(jin)行焦化反應的(de)場所。
②. 水力除焦設(she)備(bei)
焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)是(shi)輪換使用的，即當一(yi)(yi)(yi)個塔(ta)內焦(jiao)炭(tan)(tan)聚集到一(yi)(yi)(yi)定高度(du)時(shi)，通過四(si)通閥將(jiang)原料切換到另一(yi)(yi)(yi)個焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)。聚結焦(jiao)炭(tan)(tan)的焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)先用蒸汽冷(leng)卻，然后(hou)進行水力(li)除焦(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒(shao)爐(lu)
焦(jiao)(jiao)化加(jia)熱(re)(re)(re)(re)爐是本裝(zhuang)置的(de)(de)(de)核(he)心設備(bei)，其作用是將爐內(nei)迅速(su)(su)流(liu)動(dong)的(de)(de)(de)渣油加(jia)熱(re)(re)(re)(re)至500℃左右的(de)(de)(de)高溫。因此，要求(qiu)爐內(nei)有較高的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)(re)(re)(re)速(su)(su)率以保證在短時間(jian)內(nei)給油提供足夠的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量，同時要求(qiu)提供均勻的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)場(chang)，防(fang)止局部過熱(re)(re)(re)(re)引(yin)起爐管結焦(jiao)(jiao)。為此，延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化通常采用無焰爐。
