一、裝置簡介
延(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)以貧(pin)氫(qing)的(de)(de)(de)重質油(you)(you)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)，在高溫（約500℃）條件下進(jin)行深(shen)度的(de)(de)(de)熱裂(lie)化(hua)(hua)(hua)和(he)縮(suo)合反應，將重質油(you)(you)餾分進(jin)行裂(lie)解和(he)聚合，生產(chan)富氣、粗汽油(you)(you)、柴油(you)(you)、蠟油(you)(you)和(he)焦(jiao)炭的(de)(de)(de)技術。它又(you)是(shi)(shi)唯一能生產(chan)石(shi)油(you)(you)焦(jiao)的(de)(de)(de)工藝過程(cheng)。焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝置獲得的(de)(de)(de)焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)氣體經脫硫處(chu)理后可作為(wei)制氫(qing)原(yuan)料(liao)(liao)或送燃料(liao)(liao)管網做燃料(liao)(liao)使用。焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)汽油(you)(you)和(he)焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)柴油(you)(you)是(shi)(shi)延(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)主要產(chan)品(pin)，但其質量(liang)較差，烯烴含量(liang)高，硫、氮、氧等雜質含量(liang)高，穩定(ding)性差，只能作為(wei)半成品(pin)或中(zhong)間產(chan)品(pin)。
焦化(hua)(hua)是以貧氫重質(zhi)殘(can)油（如減壓渣(zha)(zha)油、裂(lie)化(hua)(hua)渣(zha)(zha)油以及瀝青等）為原料(liao)，在高溫（400～500℃）下進行深度(du)熱裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)。通過裂(lie)解反(fan)(fan)應(ying)，使(shi)渣(zha)(zha)油的(de)一部分轉(zhuan)化(hua)(hua)為氣體(ti)烴和輕質(zhi)油品(pin)；由于縮合(he)反(fan)(fan)應(ying)，使(shi)渣(zha)(zha)油的(de)另一部分轉(zhuan)化(hua)(hua)為焦炭。一方(fang)面由于原料(liao)重，含相(xiang)當(dang)數量的(de)芳(fang)烴，另一方(fang)面焦化(hua)(hua)的(de)反(fan)(fan)應(ying)條件(jian)更加苛刻，因(yin)此縮合(he)反(fan)(fan)應(ying)占(zhan)很大比重，生成焦炭多(duo)。
焦化(hua)(hua)過程(cheng)實質上(shang)是將原(yuan)油(you)(you)中的重(zhong)質油(you)(you)深度熱裂化(hua)(hua)的過程(cheng)，也是處理渣(zha)油(you)(you)的手段(duan)之一。與另一個(ge)重(zhong)油(you)(you)深度加(jia)(jia)工裝(zhuang)置-加(jia)(jia)氫裂化(hua)(hua)相比，延遲焦化(hua)(hua)盡(jin)管存(cun)在輕質油(you)(you)產品穩定性(xing)差的缺點(dian)，但裝(zhuang)置投資少，操作費(fei)用(yong)低（加(jia)(jia)工費(fei)為加(jia)(jia)氫裂化(hua)(hua)操作費(fei)用(yong)的1/3～1/2），轉化(hua)(hua)深度高。
原(yuan)料(liao)：延遲(chi)焦化與催化裂化類(lei)似的脫碳(tan)工藝(yi)以改變(bian)石油的碳(tan)氫(qing)比，延遲(chi)焦化的原(yuan)料(liao)可以是(shi)重油、渣油甚至(zhi)是(shi)瀝青，對原(yuan)料(liao)的品質要(yao)求比較低。渣油主(zhu)要(yao)的轉化工藝(yi)是(shi)延遲(chi)焦化和加氫(qing)裂化。
產品：主(zhu)要(yao)產品是蠟(la)油、柴(chai)油、焦炭、粗汽油和部分氣(qi)體。
延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)的生(sheng)產過程是(shi)：將(jiang)重(zhong)質油送到管式(shi)爐(lu)(lu)(lu)中(zhong)加熱(re)(re)，并采(cai)用高(gao)的流速（在爐(lu)(lu)(lu)管中(zhong)注水(shui)）及高(gao)的熱(re)(re)強度（爐(lu)(lu)(lu)出(chu)口溫度500℃），使油品(pin)在加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)中(zhong)短時間內達到焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)反應(ying)所(suo)需的溫度，但在反應(ying)爐(lu)(lu)(lu)管內不(bu)生(sheng)焦(jiao)(jiao)，而是(shi)迅速地進入焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)，使焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)反應(ying)不(bu)在加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)中(zhong)而延遲(chi)(chi)到焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)中(zhong)進行(xing)，因此稱(cheng)為延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)。
二(er)、典型延(yan)遲(chi)焦化裝(zhuang)置的工(gong)藝及特點
延遲焦(jiao)化(hua)裝置的生產工藝(yi)分為(wei)焦(jiao)化(hua)和(he)除焦(jiao)兩部(bu)分，焦(jiao)化(hua)為(wei)連(lian)續操(cao)作(zuo)(zuo)，除焦(jiao)為(wei)間(jian)隙操(cao)作(zuo)(zuo)。由于工業(ye)裝置一(yi)般(ban)設有(you)兩個或四個焦(jiao)炭塔，所以整個生產過程仍為(wei)連(lian)續操(cao)作(zuo)(zuo)。
①. 原油預熱，焦化原料（減壓渣油）先進(jin)入原料緩沖罐，再(zai)用泵送入加熱爐對流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)(re)后的(de)原油(you)進(jin)入分餾(liu)塔(ta)底(di)，與焦炭塔(ta)產出的(de)油(you)氣在分餾(liu)塔(ta)內（塔(ta)底(di)溫度不超(chao)過400℃）換熱(re)(re)。
③. 原(yuan)料油(you)和循環油(you)一(yi)起從分餾塔底抽出，用熱油(you)泵打進(jin)加熱爐輻射(she)段(duan)，加熱到焦化反應(ying)所需(xu)的溫(wen)度(du)（500℃左右），再通過四通閥(fa)由下(xia)部(bu)進(jin)入焦炭塔，進(jin)行焦化反應(ying)。
④. 原料(liao)在(zai)(zai)焦(jiao)炭(tan)(tan)塔內反(fan)應生成(cheng)焦(jiao)炭(tan)(tan)聚積在(zai)(zai)焦(jiao)炭(tan)(tan)塔內，油(you)(you)(you)氣從焦(jiao)炭(tan)(tan)塔頂出來進入分(fen)餾(liu)塔，與原料(liao)油(you)(you)(you)換熱后，經過分(fen)餾(liu)得(de)到氣體、汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和(he)(he)蠟(la)油(you)(you)(you)。塔底循環油(you)(you)(you)和(he)(he)原料(liao)一(yi)起再進行焦(jiao)化(hua)反(fan)應。
延遲焦(jiao)化裝(zhuang)置(zhi)的生(sheng)(sheng)產核心是重質油(you)的裂(lie)化結(jie)焦(jiao)反(fan)應，而裂(lie)化結(jie)焦(jiao)反(fan)應需(xu)要一定的時間，反(fan)應完(wan)成后還需(xu)要除焦(jiao)。因此(ci)，延遲焦(jiao)化生(sheng)(sheng)產是半連續的過(guo)程。為(wei)了實(shi)現整個裝(zhuang)置(zhi)的連續生(sheng)(sheng)產，實(shi)際的工業生(sheng)(sheng)產裝(zhuang)置(zhi)均采(cai)用(yong)一爐(lu)兩塔（焦(jiao)炭(tan)塔）、兩爐(lu)四塔等(deng)工藝流程，即通過(guo)加熱爐(lu)和／或焦(jiao)炭(tan)塔的切(qie)換操作，實(shi)現裝(zhuang)置(zhi)的連續操作。
圖2.7所示(shi)(shi)為典(dian)型(xing)的(de)一爐兩塔延(yan)遲(chi)焦化工(gong)藝流程(cheng)示(shi)(shi)意圖，如圖2.8所示(shi)(shi)為典(dian)型(xing)的(de)兩爐四塔延(yan)遲(chi)焦化工(gong)藝流程(cheng)示(shi)(shi)意圖。
一般情況(kuang)下，延遲(chi)焦化裝置分為(wei)三個(ge)工(gong)段(duan)，即原料油預(yu)熱、焦化反應、分餾和吸收穩定(ding)。核心工(gong)段(duan)為(wei)焦化反應。
1. 原(yuan)料油(you)預熱系(xi)統
焦化(hua)原(yuan)料（通常是減壓渣(zha)油(you)(you)）首先進入(ru)原(yuan)料緩(huan)沖(chong)罐，再用泵加壓，送入(ru)加熱(re)爐對(dui)流段加熱(re)。加熱(re)后的(de)原(yuan)料油(you)(you)進入(ru)分餾(liu)塔(ta)底，與(yu)焦炭塔(ta)產出的(de)油(you)(you)氣在分餾(liu)塔(ta)內換熱(re)。把原(yuan)料中的(de)輕質油(you)(you)蒸出來，同時又加熱(re)了(le)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
焦(jiao)炭塔(ta)塔(ta)頂(ding)出來的(de)(de)高溫油(you)(you)氣(qi)(qi)被送(song)至分(fen)餾塔(ta)下部，在塔(ta)內(nei)進(jin)(jin)行(xing)傳質、傳熱，并(bing)進(jin)(jin)行(xing)餾分(fen)切割(ge)，分(fen)別獲得氣(qi)(qi)體、汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)和(he)蠟(la)油(you)(you)。塔(ta)頂(ding)獲得的(de)(de)輕質烴類（包括(kuo)油(you)(you)氣(qi)(qi)和(he)汽(qi)油(you)(you)）送(song)至吸收穩定部分(fen)進(jin)(jin)行(xing)分(fen)離(li)得到干氣(qi)(qi)及液化氣(qi)(qi)，并(bing)使汽(qi)油(you)(you)的(de)(de)蒸氣(qi)(qi)壓合格，必(bi)要時先送(song)至脫硫工(gong)藝進(jin)(jin)行(xing)脫硫。側線產出的(de)(de)柴油(you)(you)經加氫精(jing)制后(hou)成為產品燃料油(you)(you)，蠟(la)油(you)(you)可(ke)作為催化裂化原料或燃料油(you)(you)。塔(ta)底(di)循環油(you)(you)和(he)原料進(jin)(jin)行(xing)摻混(hun)并(bing)一(yi)起作為焦(jiao)化反應的(de)(de)原料。
4. 吸收穩定部分
分(fen)(fen)餾塔塔頂產出的(de)輕質烴類（包括油(you)氣和(he)汽油(you)）在(zai)吸收(shou)穩定部分(fen)(fen)分(fen)(fen)別(bie)進行干氣分(fen)(fen)離、汽油(you)精制等，過程類似于催化裂化裝置的(de)吸收(shou)穩定系統，這里不再重復。
三、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化裝置使用的(de)原料(liao)為重質油(you)(you)，容易結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，但(dan)希望在(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)中結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，而(er)不希望在(zai)加熱爐、轉油(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)餾(liu)出線和(he)分餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)等處(chu)結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)。可以(yi)在(zai)原料(liao)油(you)(you)進(jin)加熱爐輻射管(guan)之(zhi)前，注(zhu)入(ru)蒸汽或軟化水，以(yi)加大原料(liao)油(you)(you)在(zai)爐管(guan)中的(de)流速，在(zai)分餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)設循(xun)環(huan)油(you)(you)泵，并在(zai)泵入(ru)口加過(guo)濾(lv)器，濾(lv)掉(diao)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)油(you)(you)氣帶來的(de)粉焦(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)運(yun)轉中分餾(liu)塔(ta)(ta)有時也(ye)會出現結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此(ci)需(xu)控制塔(ta)(ta)底(di)溫度，并采用塔(ta)(ta)底(di)油(you)(you)循(xun)環(huan)過(guo)濾(lv)的(de)方法濾(lv)去焦(jiao)(jiao)(jiao)粉和(he)加強液(ye)體的(de)流動來加以(yi)防(fang)止。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化過(guo)程的(de)產品包括汽油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)、蠟油(you)(you)和(he)石油(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)等。
四、延遲(chi)焦化裝置的配管設(she)計(ji)
主要是(shi)對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等(deng)設備的配(pei)管設計。主要設備如下(xia)。
①. 焦炭塔
焦(jiao)炭塔是用(yong)厚鍋爐鋼(gang)板制(zhi)成的空筒，是進(jin)行焦(jiao)化反應的場所。
②. 水力除焦設備
焦炭(tan)塔是輪(lun)換使用的，即當(dang)一(yi)(yi)個塔內(nei)焦炭(tan)聚集到(dao)一(yi)(yi)定高度時，通過(guo)四通閥將原料切換到(dao)另一(yi)(yi)個焦炭(tan)塔。聚結(jie)焦炭(tan)的焦炭(tan)塔先用蒸汽冷卻，然后進(jin)行水(shui)力除(chu)焦。
③. 無(wu)焰燃燒(shao)爐
焦(jiao)化加(jia)熱爐是(shi)本裝置的(de)核心設備，其作(zuo)用(yong)是(shi)將爐內(nei)(nei)迅速流動的(de)渣油加(jia)熱至500℃左右的(de)高溫。因此，要(yao)求爐內(nei)(nei)有較高的(de)傳熱速率以(yi)保證在短時間內(nei)(nei)給油提供(gong)(gong)足夠的(de)熱量，同時要(yao)求提供(gong)(gong)均勻的(de)熱場，防止局部過熱引起爐管結焦(jiao)。為此，延遲焦(jiao)化通常(chang)采用(yong)無焰爐。
