一、裝置簡介(jie)
延遲焦化(hua)是以(yi)貧氫的(de)重(zhong)質油(you)(you)為原(yuan)料，在高溫(wen)（約500℃）條(tiao)件下進行(xing)(xing)深(shen)度(du)的(de)熱裂化(hua)和縮合反應，將重(zhong)質油(you)(you)餾分進行(xing)(xing)裂解和聚合，生產(chan)富(fu)氣、粗汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、蠟油(you)(you)和焦炭的(de)技術。它又(you)是唯(wei)一(yi)能生產(chan)石油(you)(you)焦的(de)工藝過程。焦化(hua)裝置獲(huo)得的(de)焦化(hua)氣體經(jing)脫硫(liu)處理(li)后(hou)可(ke)作為制(zhi)氫原(yuan)料或(huo)送燃(ran)(ran)料管網做燃(ran)(ran)料使(shi)用。焦化(hua)汽(qi)油(you)(you)和焦化(hua)柴油(you)(you)是延遲焦化(hua)的(de)主要產(chan)品，但其質量(liang)較差，烯烴含(han)量(liang)高，硫(liu)、氮、氧等雜質含(han)量(liang)高，穩定性差，只能作為半成品或(huo)中間產(chan)品。
焦(jiao)化是以(yi)貧(pin)氫重質殘油(you)(you)（如減壓(ya)渣(zha)油(you)(you)、裂化渣(zha)油(you)(you)以(yi)及瀝青等）為(wei)(wei)原料，在高溫（400～500℃）下進行深(shen)度熱裂化反(fan)(fan)應(ying)。通過裂解反(fan)(fan)應(ying)，使渣(zha)油(you)(you)的一(yi)部分轉(zhuan)化為(wei)(wei)氣(qi)體(ti)烴(jing)和輕質油(you)(you)品(pin)；由(you)于縮合反(fan)(fan)應(ying)，使渣(zha)油(you)(you)的另一(yi)部分轉(zhuan)化為(wei)(wei)焦(jiao)炭(tan)。一(yi)方面由(you)于原料重，含相當(dang)數(shu)量的芳烴(jing)，另一(yi)方面焦(jiao)化的反(fan)(fan)應(ying)條件更加苛刻，因此縮合反(fan)(fan)應(ying)占很大比(bi)重，生(sheng)成焦(jiao)炭(tan)多(duo)。
焦化(hua)(hua)過程實質(zhi)上是將原油(you)中(zhong)的重質(zhi)油(you)深度熱裂化(hua)(hua)的過程，也是處(chu)理渣油(you)的手段之一。與另一個重油(you)深度加工裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)-加氫(qing)裂化(hua)(hua)相比，延遲焦化(hua)(hua)盡管存在輕質(zhi)油(you)產品穩定性(xing)差的缺點，但裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)投(tou)資(zi)少，操作費用低（加工費為(wei)加氫(qing)裂化(hua)(hua)操作費用的1/3～1/2），轉(zhuan)化(hua)(hua)深度高。
原(yuan)料：延遲(chi)焦(jiao)化(hua)(hua)與催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)類似(si)的(de)(de)脫(tuo)碳工(gong)藝(yi)以(yi)(yi)改變石油的(de)(de)碳氫比，延遲(chi)焦(jiao)化(hua)(hua)的(de)(de)原(yuan)料可以(yi)(yi)是重油、渣油甚(shen)至是瀝青，對原(yuan)料的(de)(de)品(pin)質(zhi)要求比較低。渣油主要的(de)(de)轉化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)是延遲(chi)焦(jiao)化(hua)(hua)和加氫裂化(hua)(hua)。
產(chan)品：主(zhu)要(yao)產(chan)品是蠟油(you)、柴油(you)、焦炭、粗(cu)汽油(you)和(he)部分氣體。
延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產過程是(shi)：將重質油(you)送到管式爐(lu)(lu)(lu)(lu)中(zhong)加(jia)熱，并采用高的(de)(de)流速(su)（在(zai)爐(lu)(lu)(lu)(lu)管中(zhong)注水）及高的(de)(de)熱強(qiang)度(du)(du)（爐(lu)(lu)(lu)(lu)出口(kou)溫(wen)度(du)(du)500℃），使油(you)品在(zai)加(jia)熱爐(lu)(lu)(lu)(lu)中(zhong)短時間內達(da)到焦(jiao)化(hua)反應(ying)所需的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，但在(zai)反應(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)管內不(bu)生(sheng)(sheng)焦(jiao)，而(er)是(shi)迅速(su)地進入焦(jiao)炭(tan)塔，使焦(jiao)化(hua)反應(ying)不(bu)在(zai)加(jia)熱爐(lu)(lu)(lu)(lu)中(zhong)而(er)延(yan)(yan)遲(chi)到焦(jiao)炭(tan)塔中(zhong)進行，因此稱為(wei)延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)。
二(er)、典(dian)型延遲焦化裝置的工藝(yi)及特點(dian)
延遲焦化(hua)裝置的生產工藝分(fen)為焦化(hua)和除(chu)焦兩部分(fen)，焦化(hua)為連續操作，除(chu)焦為間隙操作。由于工業(ye)裝置一般(ban)設有(you)兩個或(huo)四個焦炭(tan)塔，所以整個生產過程仍為連續操作。
①. 原(yuan)(yuan)油(you)預熱，焦(jiao)化原(yuan)(yuan)料(liao)（減壓渣油(you)）先(xian)進(jin)入(ru)原(yuan)(yuan)料(liao)緩沖罐，再用泵(beng)送入(ru)加(jia)熱爐對流段升溫至340～350℃。
②. 經預(yu)熱(re)后的原油(you)進(jin)入分(fen)餾塔(ta)(ta)底，與焦炭塔(ta)(ta)產出的油(you)氣(qi)在(zai)分(fen)餾塔(ta)(ta)內（塔(ta)(ta)底溫度(du)不(bu)超過400℃）換熱(re)。
③. 原(yuan)料(liao)油(you)和循(xun)環(huan)油(you)一起從分餾塔(ta)底抽出(chu)，用熱(re)油(you)泵打(da)進(jin)加熱(re)爐(lu)輻射段，加熱(re)到焦(jiao)(jiao)化反應所(suo)需的溫度(du)（500℃左右），再通過四通閥(fa)由下部進(jin)入焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)，進(jin)行焦(jiao)(jiao)化反應。
④. 原料(liao)在(zai)(zai)焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)內(nei)反應生成焦(jiao)炭(tan)(tan)聚積(ji)在(zai)(zai)焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)內(nei)，油氣(qi)從焦(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)頂出來進(jin)入分(fen)餾塔(ta)，與原料(liao)油換熱(re)后，經過(guo)分(fen)餾得到氣(qi)體、汽(qi)油、柴(chai)油和(he)蠟油。塔(ta)底循環油和(he)原料(liao)一起再(zai)進(jin)行(xing)焦(jiao)化反應。
延遲焦化(hua)裝(zhuang)置的(de)生(sheng)產(chan)核心是重質油的(de)裂化(hua)結(jie)焦反應(ying)，而裂化(hua)結(jie)焦反應(ying)需(xu)(xu)要(yao)一定(ding)的(de)時間，反應(ying)完成后(hou)還需(xu)(xu)要(yao)除焦。因此(ci)，延遲焦化(hua)生(sheng)產(chan)是半連續(xu)的(de)過程。為了(le)實現(xian)整個裝(zhuang)置的(de)連續(xu)生(sheng)產(chan)，實際的(de)工(gong)業生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置均采用(yong)一爐兩(liang)塔(ta)（焦炭(tan)塔(ta)）、兩(liang)爐四塔(ta)等工(gong)藝流(liu)程，即(ji)通過加熱爐和(he)／或(huo)焦炭(tan)塔(ta)的(de)切(qie)換(huan)操(cao)(cao)作，實現(xian)裝(zhuang)置的(de)連續(xu)操(cao)(cao)作。
圖2.7所示為(wei)(wei)典型(xing)的一(yi)爐兩(liang)塔延遲(chi)焦化工藝(yi)流程(cheng)示意(yi)圖，如圖2.8所示為(wei)(wei)典型(xing)的兩(liang)爐四塔延遲(chi)焦化工藝(yi)流程(cheng)示意(yi)圖。
一(yi)般(ban)情況(kuang)下，延遲焦化(hua)裝置分為(wei)三(san)個工(gong)段，即原料油預熱(re)、焦化(hua)反應(ying)、分餾和吸收穩定(ding)。核心工(gong)段為(wei)焦化(hua)反應(ying)。
1. 原料油(you)預熱系統
焦化原(yuan)料(liao)(liao)（通常是減壓渣油(you)）首先進(jin)入(ru)原(yuan)料(liao)(liao)緩沖罐，再用(yong)泵加(jia)壓，送入(ru)加(jia)熱(re)爐對流段(duan)加(jia)熱(re)。加(jia)熱(re)后的(de)原(yuan)料(liao)(liao)油(you)進(jin)入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)底，與焦炭塔(ta)(ta)(ta)產出的(de)油(you)氣在分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)內換熱(re)。把原(yuan)料(liao)(liao)中的(de)輕質油(you)蒸出來，同時(shi)又加(jia)熱(re)了原(yuan)料(liao)(liao)。
2. 焦(jiao)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(liu)系統
焦炭塔塔頂(ding)出來的(de)(de)高溫油(you)(you)(you)氣(qi)被送(song)至(zhi)分餾塔下(xia)部，在塔內進(jin)行(xing)傳質、傳熱，并(bing)進(jin)行(xing)餾分切割，分別獲(huo)得氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)。塔頂(ding)獲(huo)得的(de)(de)輕質烴類（包括油(you)(you)(you)氣(qi)和汽(qi)油(you)(you)(you)）送(song)至(zhi)吸(xi)收穩定(ding)部分進(jin)行(xing)分離得到干氣(qi)及(ji)液化(hua)氣(qi)，并(bing)使汽(qi)油(you)(you)(you)的(de)(de)蒸氣(qi)壓合格，必要時先送(song)至(zhi)脫(tuo)硫工藝進(jin)行(xing)脫(tuo)硫。側(ce)線(xian)產(chan)(chan)出的(de)(de)柴油(you)(you)(you)經加氫精(jing)制(zhi)后成為產(chan)(chan)品(pin)燃(ran)料(liao)(liao)油(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)可作(zuo)為催化(hua)裂化(hua)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)或燃(ran)料(liao)(liao)油(you)(you)(you)。塔底循環油(you)(you)(you)和原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)進(jin)行(xing)摻混并(bing)一起作(zuo)為焦化(hua)反應的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)。
4. 吸收(shou)穩定(ding)部(bu)分
分餾(liu)塔塔頂產出的(de)輕質烴類（包括油(you)氣和汽(qi)油(you)）在吸收穩(wen)定部(bu)分分別(bie)進(jin)行干氣分離(li)、汽(qi)油(you)精制等，過程類似于催化裂化裝置(zhi)的(de)吸收穩(wen)定系統(tong)，這(zhe)里不再重復(fu)。
三、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化裝置使用的(de)原料(liao)為重質(zhi)油(you)(you)(you)，容(rong)易結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，但(dan)希(xi)望在(zai)(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)中結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，而不希(xi)望在(zai)(zai)(zai)加熱(re)爐(lu)、轉油(you)(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)餾(liu)出線和分餾(liu)塔(ta)(ta)底等(deng)處結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)。可(ke)以(yi)在(zai)(zai)(zai)原料(liao)油(you)(you)(you)進加熱(re)爐(lu)輻射(she)管之(zhi)前(qian)，注入(ru)蒸汽或(huo)軟化水，以(yi)加大原料(liao)油(you)(you)(you)在(zai)(zai)(zai)爐(lu)管中的(de)流速，在(zai)(zai)(zai)分餾(liu)塔(ta)(ta)底設循環(huan)油(you)(you)(you)泵，并(bing)在(zai)(zai)(zai)泵入(ru)口(kou)加過濾(lv)器，濾(lv)掉焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)油(you)(you)(you)氣帶(dai)來的(de)粉(fen)焦(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)(zai)運轉中分餾(liu)塔(ta)(ta)有時也會(hui)出現結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需(xu)控(kong)制塔(ta)(ta)底溫度，并(bing)采用塔(ta)(ta)底油(you)(you)(you)循環(huan)過濾(lv)的(de)方(fang)法濾(lv)去焦(jiao)(jiao)(jiao)粉(fen)和加強液體(ti)的(de)流動來加以(yi)防止。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化過程的(de)產品包(bao)括汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)和石油(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四、延(yan)遲(chi)焦(jiao)化裝置的配管設計
主要是對加(jia)熱(re)爐、塔、換(huan)熱(re)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(guo)爐鋼板制成的空筒，是進行(xing)焦化(hua)反應的場所。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)炭塔(ta)(ta)是輪換(huan)使用的，即當一(yi)個塔(ta)(ta)內(nei)焦(jiao)炭聚集到一(yi)定(ding)高度時，通(tong)過四通(tong)閥(fa)將原料切換(huan)到另一(yi)個焦(jiao)炭塔(ta)(ta)。聚結焦(jiao)炭的焦(jiao)炭塔(ta)(ta)先用蒸汽冷卻，然后(hou)進行(xing)水力除焦(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒爐
焦(jiao)化加(jia)熱(re)(re)爐(lu)是本(ben)裝(zhuang)置的(de)核心設備，其(qi)作用(yong)是將爐(lu)內迅速(su)流動的(de)渣(zha)油加(jia)熱(re)(re)至(zhi)500℃左右的(de)高溫。因此，要求爐(lu)內有較高的(de)傳熱(re)(re)速(su)率以保證在短時(shi)間內給油提供(gong)足夠的(de)熱(re)(re)量，同時(shi)要求提供(gong)均勻(yun)的(de)熱(re)(re)場，防(fang)止局部過熱(re)(re)引起爐(lu)管結焦(jiao)。為此，延(yan)遲焦(jiao)化通常采(cai)用(yong)無焰(yan)爐(lu)。
