一、裝置簡介
延(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)是以貧氫(qing)的(de)重質油為原(yuan)料(liao)，在高溫（約500℃）條件(jian)下進行深度(du)的(de)熱裂化(hua)和縮合(he)反應，將重質油餾分(fen)進行裂解和聚(ju)合(he)，生(sheng)產(chan)富氣(qi)(qi)、粗汽油、柴油、蠟油和焦(jiao)炭的(de)技術。它又是唯(wei)一能生(sheng)產(chan)石(shi)油焦(jiao)的(de)工(gong)藝過程(cheng)。焦(jiao)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)獲得的(de)焦(jiao)化(hua)氣(qi)(qi)體經脫硫(liu)(liu)處(chu)理后可作(zuo)為制氫(qing)原(yuan)料(liao)或送燃(ran)料(liao)管(guan)網做燃(ran)料(liao)使用。焦(jiao)化(hua)汽油和焦(jiao)化(hua)柴油是延(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)主要(yao)產(chan)品(pin)，但其質量較(jiao)差，烯烴(jing)含(han)量高，硫(liu)(liu)、氮、氧等雜質含(han)量高，穩(wen)定(ding)性(xing)差，只能作(zuo)為半成品(pin)或中(zhong)間(jian)產(chan)品(pin)。
焦化(hua)是以貧氫(qing)重質(zhi)殘油(you)(you)（如減壓渣油(you)(you)、裂化(hua)渣油(you)(you)以及(ji)瀝青等）為(wei)原(yuan)料(liao)，在高溫(wen)（400～500℃）下(xia)進行深度熱裂化(hua)反(fan)應。通過裂解反(fan)應，使(shi)渣油(you)(you)的一(yi)部分(fen)轉(zhuan)化(hua)為(wei)氣(qi)體烴和輕(qing)質(zhi)油(you)(you)品；由于縮合(he)反(fan)應，使(shi)渣油(you)(you)的另一(yi)部分(fen)轉(zhuan)化(hua)為(wei)焦炭。一(yi)方面由于原(yuan)料(liao)重，含相(xiang)當數量的芳烴，另一(yi)方面焦化(hua)的反(fan)應條件更加(jia)苛刻，因此縮合(he)反(fan)應占(zhan)很大(da)比重，生成焦炭多。
焦化過(guo)程實質上(shang)是將(jiang)原油(you)(you)(you)中(zhong)的(de)(de)重質油(you)(you)(you)深(shen)度(du)熱裂(lie)化的(de)(de)過(guo)程，也是處理渣油(you)(you)(you)的(de)(de)手段(duan)之一(yi)。與另一(yi)個重油(you)(you)(you)深(shen)度(du)加工裝置-加氫裂(lie)化相比，延遲焦化盡管存在輕質油(you)(you)(you)產品穩(wen)定性差的(de)(de)缺點，但裝置投資少，操作(zuo)費用(yong)低（加工費為加氫裂(lie)化操作(zuo)費用(yong)的(de)(de)1/3～1/2），轉化深(shen)度(du)高。
原料：延(yan)遲焦化(hua)(hua)與催化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)類似的(de)脫碳(tan)工藝(yi)以(yi)改變石油(you)(you)的(de)碳(tan)氫(qing)比(bi)，延(yan)遲焦化(hua)(hua)的(de)原料可以(yi)是重油(you)(you)、渣油(you)(you)甚至是瀝青(qing)，對原料的(de)品(pin)質要求比(bi)較低(di)。渣油(you)(you)主(zhu)要的(de)轉化(hua)(hua)工藝(yi)是延(yan)遲焦化(hua)(hua)和(he)加(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)。
產品：主要(yao)產品是蠟油、柴油、焦炭(tan)、粗汽油和(he)部分氣體。
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)生產(chan)過(guo)程是：將重質油送到管(guan)式爐中(zhong)加(jia)熱(re)(re)，并采用高的(de)流(liu)速（在(zai)爐管(guan)中(zhong)注水）及高的(de)熱(re)(re)強度（爐出口(kou)溫度500℃），使油品在(zai)加(jia)熱(re)(re)爐中(zhong)短時間內達到焦(jiao)(jiao)化(hua)反應所需(xu)的(de)溫度，但在(zai)反應爐管(guan)內不生焦(jiao)(jiao)，而是迅速地進入焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔，使焦(jiao)(jiao)化(hua)反應不在(zai)加(jia)熱(re)(re)爐中(zhong)而延遲到焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔中(zhong)進行，因此(ci)稱為延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)。
二、典(dian)型延遲焦化裝(zhuang)置的工藝及特點
延遲焦(jiao)化裝置(zhi)的生(sheng)產(chan)(chan)工藝分為(wei)焦(jiao)化和(he)除(chu)焦(jiao)兩(liang)部分，焦(jiao)化為(wei)連續(xu)操(cao)作，除(chu)焦(jiao)為(wei)間隙操(cao)作。由于工業裝置(zhi)一(yi)般設(she)有兩(liang)個或(huo)四個焦(jiao)炭塔，所以整個生(sheng)產(chan)(chan)過程仍為(wei)連續(xu)操(cao)作。
①. 原油預熱，焦化原料（減壓渣油）先進入(ru)原料緩沖罐，再用泵(beng)送入(ru)加熱爐(lu)對流(liu)段升(sheng)溫至(zhi)340～350℃。
②. 經預熱后的原油進入分餾塔底，與焦炭塔產出的油氣在分餾塔內（塔底溫度(du)不超過400℃）換熱。
③. 原(yuan)料油和(he)循環油一(yi)起(qi)從(cong)分餾塔底(di)抽出，用熱油泵打(da)進加熱爐輻射(she)段，加熱到焦化(hua)反應所需的溫度（500℃左右(you)），再通過四(si)通閥由下(xia)部(bu)進入焦炭塔，進行焦化(hua)反應。
④. 原料(liao)(liao)在焦炭塔內反應(ying)生成焦炭聚積在焦炭塔內，油氣從焦炭塔頂出來進入分餾塔，與原料(liao)(liao)油換熱后，經(jing)過(guo)分餾得到氣體、汽(qi)油、柴油和(he)(he)蠟(la)油。塔底循環油和(he)(he)原料(liao)(liao)一(yi)起再進行(xing)焦化反應(ying)。
延(yan)遲焦(jiao)化(hua)裝(zhuang)置的(de)生(sheng)產(chan)核心是(shi)重(zhong)質油的(de)裂化(hua)結(jie)焦(jiao)反應(ying)，而(er)裂化(hua)結(jie)焦(jiao)反應(ying)需要(yao)一定的(de)時間，反應(ying)完成(cheng)后還需要(yao)除(chu)焦(jiao)。因此，延(yan)遲焦(jiao)化(hua)生(sheng)產(chan)是(shi)半(ban)連(lian)續(xu)的(de)過(guo)程(cheng)。為了實現整個裝(zhuang)置的(de)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)，實際的(de)工業生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置均采用(yong)一爐(lu)(lu)兩塔(ta)(ta)（焦(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)）、兩爐(lu)(lu)四塔(ta)(ta)等工藝流程(cheng)，即(ji)通過(guo)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)和／或焦(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)的(de)切換(huan)操作(zuo)，實現裝(zhuang)置的(de)連(lian)續(xu)操作(zuo)。
圖2.7所示(shi)為典型的(de)一爐(lu)兩(liang)(liang)塔延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化工藝流(liu)程示(shi)意(yi)(yi)圖，如(ru)圖2.8所示(shi)為典型的(de)兩(liang)(liang)爐(lu)四塔延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化工藝流(liu)程示(shi)意(yi)(yi)圖。
一般情況下，延遲焦化(hua)裝置(zhi)分為(wei)(wei)三(san)個工段(duan)(duan)，即原料(liao)油預熱、焦化(hua)反應(ying)、分餾和吸收穩(wen)定。核心工段(duan)(duan)為(wei)(wei)焦化(hua)反應(ying)。
1. 原料油預(yu)熱系統
焦化原(yuan)料(liao)（通常是減壓渣油）首先(xian)進(jin)入原(yuan)料(liao)緩沖(chong)罐，再用(yong)泵加(jia)(jia)壓，送入加(jia)(jia)熱爐(lu)對流段加(jia)(jia)熱。加(jia)(jia)熱后(hou)的原(yuan)料(liao)油進(jin)入分餾(liu)塔底，與(yu)焦炭塔產(chan)出(chu)的油氣在分餾(liu)塔內換熱。把原(yuan)料(liao)中的輕質油蒸出(chu)來，同時又加(jia)(jia)熱了原(yuan)料(liao)。
2. 焦化反(fan)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. 分餾系統
焦炭塔(ta)塔(ta)頂出(chu)來的高溫(wen)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)(qi)被(bei)送(song)(song)至分餾塔(ta)下部，在塔(ta)內進行傳質(zhi)、傳熱，并(bing)進行餾分切割，分別獲(huo)得(de)氣(qi)(qi)體、汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)(you)。塔(ta)頂獲(huo)得(de)的輕質(zhi)烴類（包(bao)括(kuo)油(you)(you)(you)(you)氣(qi)(qi)和汽油(you)(you)(you)(you)）送(song)(song)至吸收穩定部分進行分離得(de)到干氣(qi)(qi)及液化氣(qi)(qi)，并(bing)使汽油(you)(you)(you)(you)的蒸氣(qi)(qi)壓合格(ge)，必要時先送(song)(song)至脫硫工藝進行脫硫。側線(xian)產(chan)出(chu)的柴油(you)(you)(you)(you)經加氫精制后成為(wei)(wei)產(chan)品燃料(liao)(liao)油(you)(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)(you)可作為(wei)(wei)催化裂化原(yuan)料(liao)(liao)或燃料(liao)(liao)油(you)(you)(you)(you)。塔(ta)底循環(huan)油(you)(you)(you)(you)和原(yuan)料(liao)(liao)進行摻混(hun)并(bing)一起作為(wei)(wei)焦化反應的原(yuan)料(liao)(liao)。
4. 吸收(shou)穩定部分
分(fen)(fen)(fen)餾(liu)塔塔頂產(chan)出的(de)輕質烴類(lei)（包括(kuo)油氣(qi)和汽油）在吸(xi)收(shou)穩(wen)定部分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)別(bie)進(jin)行干(gan)氣(qi)分(fen)(fen)(fen)離、汽油精制等，過程類(lei)似于催(cui)化裂化裝置的(de)吸(xi)收(shou)穩(wen)定系統，這里不再重復。
三、介質特(te)點(dian)
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化裝置使用(yong)的(de)原(yuan)料為重質油(you)(you)(you)(you)，容易結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，但(dan)希(xi)望在(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)中(zhong)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而(er)不希(xi)望在(zai)加(jia)(jia)熱爐、轉(zhuan)油(you)(you)(you)(you)線(xian)、焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)餾(liu)出(chu)線(xian)和分(fen)餾(liu)塔(ta)底等(deng)處(chu)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。可以(yi)在(zai)原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)進(jin)加(jia)(jia)熱爐輻射管(guan)之(zhi)前，注入蒸汽(qi)或軟化水，以(yi)加(jia)(jia)大原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)在(zai)爐管(guan)中(zhong)的(de)流速，在(zai)分(fen)餾(liu)塔(ta)底設循環油(you)(you)(you)(you)泵，并在(zai)泵入口加(jia)(jia)過濾器，濾掉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)油(you)(you)(you)(you)氣帶來(lai)的(de)粉(fen)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)運(yun)轉(zhuan)中(zhong)分(fen)餾(liu)塔(ta)有時也會出(chu)現結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需控制(zhi)塔(ta)底溫度，并采用(yong)塔(ta)底油(you)(you)(you)(you)循環過濾的(de)方(fang)法濾去(qu)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)粉(fen)和加(jia)(jia)強液體的(de)流動來(lai)加(jia)(jia)以(yi)防止(zhi)。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化過程的(de)產品包括(kuo)汽(qi)油(you)(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)(you)和石油(you)(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四、延遲焦化裝置(zhi)的配(pei)管(guan)設計
主要是(shi)對加熱(re)爐、塔、換(huan)熱(re)器、罐、泵等設(she)(she)備的配管設(she)(she)計。主要設(she)(she)備如下。
①. 焦炭塔
焦炭(tan)塔是用厚鍋爐鋼板制(zhi)成的空筒，是進行焦化反應的場所。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)炭(tan)塔是(shi)輪換(huan)使(shi)用(yong)(yong)的(de)，即當一(yi)個塔內焦(jiao)炭(tan)聚集到一(yi)定(ding)高度時，通(tong)過四通(tong)閥將原料(liao)切換(huan)到另一(yi)個焦(jiao)炭(tan)塔。聚結焦(jiao)炭(tan)的(de)焦(jiao)炭(tan)塔先用(yong)(yong)蒸(zheng)汽(qi)冷(leng)卻(que)，然(ran)后進行水力除焦(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒(shao)爐
焦化加熱(re)爐(lu)是本裝置(zhi)的(de)(de)核心(xin)設備(bei)，其作(zuo)用是將爐(lu)內迅速流動的(de)(de)渣油加熱(re)至500℃左右(you)的(de)(de)高溫。因此，要(yao)求爐(lu)內有(you)較高的(de)(de)傳熱(re)速率以保證在短(duan)時間(jian)內給油提供足夠的(de)(de)熱(re)量(liang)，同時要(yao)求提供均勻的(de)(de)熱(re)場(chang)，防止局部過熱(re)引起爐(lu)管結焦。為此，延遲焦化通常采用無(wu)焰爐(lu)。
