一(yi)、裝置簡介
延(yan)遲(chi)焦化(hua)是(shi)(shi)以貧氫的重質油為原料，在高溫（約500℃）條(tiao)件下進(jin)行深度的熱裂化(hua)和(he)縮(suo)合反應，將(jiang)重質油餾分進(jin)行裂解和(he)聚合，生產(chan)富氣(qi)、粗(cu)汽油、柴油、蠟油和(he)焦炭的技術。它又是(shi)(shi)唯一能生產(chan)石油焦的工(gong)藝過程。焦化(hua)裝(zhuang)置獲得的焦化(hua)氣(qi)體經(jing)脫硫(liu)處理后(hou)可作為制氫原料或送(song)燃(ran)料管網(wang)做(zuo)燃(ran)料使用。焦化(hua)汽油和(he)焦化(hua)柴油是(shi)(shi)延(yan)遲(chi)焦化(hua)的主要產(chan)品，但其(qi)質量較差，烯烴含量高，硫(liu)、氮、氧等(deng)雜質含量高，穩定性差，只能作為半成(cheng)品或中(zhong)間產(chan)品。
焦(jiao)化(hua)(hua)是以(yi)貧氫(qing)重(zhong)(zhong)質(zhi)殘油(you)(you)（如(ru)減壓渣油(you)(you)、裂化(hua)(hua)渣油(you)(you)以(yi)及瀝青等）為(wei)原料，在高溫(wen)（400～500℃）下進行深度熱裂化(hua)(hua)反應(ying)。通過裂解反應(ying)，使渣油(you)(you)的(de)一(yi)(yi)部分轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)氣(qi)體烴(jing)和輕質(zhi)油(you)(you)品；由(you)于縮(suo)合反應(ying)，使渣油(you)(you)的(de)另一(yi)(yi)部分轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)焦(jiao)炭(tan)。一(yi)(yi)方(fang)(fang)面由(you)于原料重(zhong)(zhong)，含相當(dang)數量(liang)的(de)芳烴(jing)，另一(yi)(yi)方(fang)(fang)面焦(jiao)化(hua)(hua)的(de)反應(ying)條件更(geng)加苛刻，因此縮(suo)合反應(ying)占很(hen)大(da)比重(zhong)(zhong)，生成焦(jiao)炭(tan)多。
焦化(hua)過(guo)程實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)將原油中的重質(zhi)油深度熱裂化(hua)的過(guo)程，也是(shi)處理渣油的手段之(zhi)一。與另一個重油深度加(jia)工裝置(zhi)-加(jia)氫裂化(hua)相比，延(yan)遲(chi)焦化(hua)盡管存在輕質(zhi)油產(chan)品(pin)穩定性差的缺點，但裝置(zhi)投資(zi)少，操(cao)(cao)作費(fei)(fei)用低（加(jia)工費(fei)(fei)為加(jia)氫裂化(hua)操(cao)(cao)作費(fei)(fei)用的1/3～1/2），轉(zhuan)化(hua)深度高。
原(yuan)(yuan)料：延(yan)(yan)(yan)遲焦化(hua)(hua)與(yu)催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)類似(si)的(de)脫(tuo)碳工藝以(yi)改(gai)變石(shi)油(you)(you)的(de)碳氫(qing)比，延(yan)(yan)(yan)遲焦化(hua)(hua)的(de)原(yuan)(yuan)料可以(yi)是重油(you)(you)、渣油(you)(you)甚(shen)至(zhi)是瀝青，對原(yuan)(yuan)料的(de)品質要求比較低(di)。渣油(you)(you)主要的(de)轉化(hua)(hua)工藝是延(yan)(yan)(yan)遲焦化(hua)(hua)和加氫(qing)裂化(hua)(hua)。
產(chan)(chan)品：主要產(chan)(chan)品是蠟油(you)、柴(chai)油(you)、焦炭(tan)、粗汽油(you)和部(bu)分(fen)氣(qi)體。
延(yan)(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)生產過(guo)程是：將重質油(you)送到管(guan)(guan)式爐中(zhong)(zhong)加熱(re)，并(bing)采用高(gao)的(de)流(liu)速(su)（在爐管(guan)(guan)中(zhong)(zhong)注水）及高(gao)的(de)熱(re)強度（爐出口(kou)溫(wen)度500℃），使(shi)(shi)油(you)品在加熱(re)爐中(zhong)(zhong)短時間內(nei)達到焦(jiao)(jiao)化(hua)反(fan)應(ying)所需的(de)溫(wen)度，但在反(fan)應(ying)爐管(guan)(guan)內(nei)不生焦(jiao)(jiao)，而是迅速(su)地進入(ru)焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)，使(shi)(shi)焦(jiao)(jiao)化(hua)反(fan)應(ying)不在加熱(re)爐中(zhong)(zhong)而延(yan)(yan)遲(chi)(chi)到焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)中(zhong)(zhong)進行，因此稱(cheng)為(wei)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)。
二、典型(xing)延遲(chi)焦化(hua)裝置的工(gong)藝及特點
延遲焦(jiao)化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)生產(chan)工(gong)藝(yi)分為(wei)焦(jiao)化(hua)和(he)除焦(jiao)兩(liang)部分，焦(jiao)化(hua)為(wei)連續操(cao)(cao)作，除焦(jiao)為(wei)間(jian)隙操(cao)(cao)作。由(you)于工(gong)業裝(zhuang)(zhuang)置一般設有兩(liang)個或四個焦(jiao)炭(tan)塔，所以(yi)整個生產(chan)過程仍(reng)為(wei)連續操(cao)(cao)作。
①. 原(yuan)油(you)預熱，焦化原(yuan)料（減壓渣油(you)）先進入原(yuan)料緩沖罐，再用泵送(song)入加(jia)熱爐對流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)后的原油(you)進入分(fen)餾塔底，與焦炭塔產出的油(you)氣在分(fen)餾塔內（塔底溫(wen)度不超過400℃）換熱(re)。
③. 原料油和(he)循(xun)環油一起從分餾塔底(di)抽(chou)出，用熱(re)油泵打進加(jia)熱(re)爐輻射段，加(jia)熱(re)到焦(jiao)化(hua)反應(ying)所需(xu)的溫度（500℃左右），再通(tong)(tong)過四通(tong)(tong)閥由下部進入焦(jiao)炭(tan)塔，進行焦(jiao)化(hua)反應(ying)。
④. 原(yuan)料(liao)在(zai)焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)內反應生(sheng)成焦炭(tan)聚(ju)積在(zai)焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)內，油(you)氣(qi)從焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂出來進入分餾塔(ta)(ta)(ta)(ta)，與原(yuan)料(liao)油(you)換熱(re)后，經過(guo)分餾得到氣(qi)體、汽油(you)、柴(chai)油(you)和蠟油(you)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)底循環(huan)油(you)和原(yuan)料(liao)一起再進行焦化反應。
延遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產核(he)心是重質油的(de)(de)(de)裂(lie)化(hua)結焦(jiao)反(fan)應(ying)，而裂(lie)化(hua)結焦(jiao)反(fan)應(ying)需要一定(ding)的(de)(de)(de)時間，反(fan)應(ying)完成后還需要除焦(jiao)。因此，延遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)生(sheng)(sheng)(sheng)產是半連(lian)續(xu)的(de)(de)(de)過程。為了實(shi)現(xian)整個裝(zhuang)置的(de)(de)(de)連(lian)續(xu)生(sheng)(sheng)(sheng)產，實(shi)際的(de)(de)(de)工(gong)業生(sheng)(sheng)(sheng)產裝(zhuang)置均采用一爐(lu)兩(liang)(liang)塔（焦(jiao)炭塔）、兩(liang)(liang)爐(lu)四塔等工(gong)藝流程，即通(tong)過加熱爐(lu)和／或焦(jiao)炭塔的(de)(de)(de)切換操(cao)作，實(shi)現(xian)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)連(lian)續(xu)操(cao)作。
圖(tu)2.7所示(shi)為(wei)典型(xing)的(de)一爐(lu)(lu)兩(liang)塔延遲焦化工藝流(liu)程(cheng)(cheng)示(shi)意圖(tu)，如(ru)圖(tu)2.8所示(shi)為(wei)典型(xing)的(de)兩(liang)爐(lu)(lu)四塔延遲焦化工藝流(liu)程(cheng)(cheng)示(shi)意圖(tu)。
一般情況下，延(yan)遲焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝置分(fen)為三個(ge)工段(duan)，即原(yuan)料油預熱、焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)、分(fen)餾和吸收穩定。核心工段(duan)為焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)。
1. 原料油預熱系統
焦(jiao)化原料(liao)（通常(chang)是減壓渣油）首先進入(ru)原料(liao)緩(huan)沖(chong)罐，再用泵加(jia)壓，送入(ru)加(jia)熱爐對(dui)流段加(jia)熱。加(jia)熱后(hou)的原料(liao)油進入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)底(di)，與焦(jiao)炭塔(ta)產出(chu)的油氣在分(fen)餾(liu)塔(ta)內換熱。把原料(liao)中的輕質油蒸出(chu)來，同時又加(jia)熱了原料(liao)。
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(liu)系統
焦(jiao)炭塔(ta)塔(ta)頂出(chu)來的(de)(de)(de)高溫油(you)氣(qi)(qi)被(bei)送(song)至分餾塔(ta)下部，在(zai)塔(ta)內進行(xing)(xing)傳(chuan)質、傳(chuan)熱，并進行(xing)(xing)餾分切割，分別獲(huo)(huo)得(de)氣(qi)(qi)體、汽油(you)、柴油(you)和(he)蠟油(you)。塔(ta)頂獲(huo)(huo)得(de)的(de)(de)(de)輕(qing)質烴類(lei)（包括油(you)氣(qi)(qi)和(he)汽油(you)）送(song)至吸收穩定部分進行(xing)(xing)分離(li)得(de)到干氣(qi)(qi)及(ji)液化氣(qi)(qi)，并使汽油(you)的(de)(de)(de)蒸氣(qi)(qi)壓合格，必要(yao)時(shi)先送(song)至脫硫(liu)工藝進行(xing)(xing)脫硫(liu)。側線產(chan)(chan)出(chu)的(de)(de)(de)柴油(you)經(jing)加氫精制后(hou)成為(wei)產(chan)(chan)品燃料(liao)油(you)，蠟油(you)可作(zuo)為(wei)催化裂(lie)化原料(liao)或燃料(liao)油(you)。塔(ta)底循(xun)環油(you)和(he)原料(liao)進行(xing)(xing)摻混并一起作(zuo)為(wei)焦(jiao)化反應的(de)(de)(de)原料(liao)。
4. 吸(xi)收(shou)穩定部(bu)分
分餾塔塔頂產出的輕(qing)質烴(jing)類（包括(kuo)油氣和(he)汽(qi)油）在吸收(shou)穩(wen)定(ding)部分分別進(jin)行干氣分離(li)、汽(qi)油精制等，過(guo)程類似(si)于催(cui)化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)置的吸收(shou)穩(wen)定(ding)系統，這里不再重復。
三、介質特點
延遲焦化(hua)裝置使用的原料為(wei)重質油(you)，容易(yi)結(jie)焦，但希望在焦炭塔(ta)(ta)中結(jie)焦，而不希望在加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)、轉油(you)線、焦炭塔(ta)(ta)餾(liu)(liu)出線和(he)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)(di)等處結(jie)焦。可以(yi)(yi)在原料油(you)進加(jia)(jia)熱(re)爐(lu)輻(fu)射(she)管之前，注入蒸汽或軟(ruan)化(hua)水，以(yi)(yi)加(jia)(jia)大原料油(you)在爐(lu)管中的流速，在分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)(di)設循(xun)環(huan)油(you)泵，并在泵入口加(jia)(jia)過(guo)濾(lv)器，濾(lv)掉(diao)焦炭塔(ta)(ta)油(you)氣帶來(lai)的粉(fen)焦。在運轉中分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)有時(shi)也(ye)會出現(xian)結(jie)焦現(xian)象，為(wei)此需控制(zhi)塔(ta)(ta)底(di)(di)溫(wen)度，并采用塔(ta)(ta)底(di)(di)油(you)循(xun)環(huan)過(guo)濾(lv)的方法濾(lv)去焦粉(fen)和(he)加(jia)(jia)強液體的流動來(lai)加(jia)(jia)以(yi)(yi)防止。延遲焦化(hua)過(guo)程(cheng)的產(chan)品(pin)包括汽油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和(he)石油(you)焦等。
四、延遲焦化裝(zhuang)置的(de)配(pei)管設計
主(zhu)要(yao)是對加熱(re)爐(lu)、塔、換熱(re)器、罐(guan)、泵等設備的配管設計。主(zhu)要(yao)設備如下。
①. 焦炭塔
焦(jiao)炭塔是用(yong)厚鍋爐鋼板制成(cheng)的空筒，是進行焦(jiao)化反(fan)應(ying)的場(chang)所。
②. 水力除(chu)焦設備
焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔是輪換使用的，即(ji)當(dang)一個(ge)塔內焦(jiao)(jiao)炭(tan)聚集到(dao)(dao)一定高度時，通過四通閥將原料切(qie)換到(dao)(dao)另一個(ge)焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔。聚結焦(jiao)(jiao)炭(tan)的焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔先(xian)用蒸(zheng)汽冷卻，然后進行水力除(chu)焦(jiao)(jiao)。
③. 無焰燃燒爐(lu)
焦化(hua)加熱(re)(re)(re)爐(lu)是本(ben)裝置的(de)核心設備，其作用(yong)是將爐(lu)內迅速流動(dong)的(de)渣油加熱(re)(re)(re)至500℃左右的(de)高溫。因此(ci)，要求(qiu)爐(lu)內有較高的(de)傳熱(re)(re)(re)速率以保證在短時間內給(gei)油提(ti)供足夠的(de)熱(re)(re)(re)量，同時要求(qiu)提(ti)供均勻的(de)熱(re)(re)(re)場，防止局部過熱(re)(re)(re)引起爐(lu)管結焦。為此(ci)，延(yan)遲焦化(hua)通(tong)常采用(yong)無焰爐(lu)。
