一、裝置簡(jian)介(jie)
延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)是(shi)(shi)以貧氫的(de)重質(zhi)(zhi)(zhi)油(you)為原(yuan)料(liao)，在高溫（約500℃）條件下(xia)進行深度的(de)熱(re)裂(lie)(lie)化(hua)和縮合反應，將重質(zhi)(zhi)(zhi)油(you)餾分進行裂(lie)(lie)解和聚合，生(sheng)產富(fu)氣、粗汽油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和焦(jiao)(jiao)炭的(de)技術。它又是(shi)(shi)唯(wei)一(yi)能(neng)生(sheng)產石油(you)焦(jiao)(jiao)的(de)工(gong)藝過程(cheng)。焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置獲得的(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)氣體(ti)經脫硫處理后可作(zuo)(zuo)為制氫原(yuan)料(liao)或送(song)燃(ran)料(liao)管(guan)網(wang)做燃(ran)料(liao)使用。焦(jiao)(jiao)化(hua)汽油(you)和焦(jiao)(jiao)化(hua)柴油(you)是(shi)(shi)延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)主(zhu)要產品(pin)(pin)，但其(qi)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)較差，烯烴含量(liang)高，硫、氮、氧等雜質(zhi)(zhi)(zhi)含量(liang)高，穩定性(xing)差，只能(neng)作(zuo)(zuo)為半成品(pin)(pin)或中間產品(pin)(pin)。
焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)是以貧(pin)氫(qing)重(zhong)質殘油（如(ru)減壓(ya)渣(zha)(zha)油、裂(lie)化(hua)(hua)(hua)渣(zha)(zha)油以及(ji)瀝青等）為原(yuan)料，在高(gao)溫（400～500℃）下進行深度熱裂(lie)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)。通過裂(lie)解反應(ying)，使渣(zha)(zha)油的一(yi)部分轉化(hua)(hua)(hua)為氣體烴(jing)和輕質油品；由于縮合反應(ying)，使渣(zha)(zha)油的另(ling)一(yi)部分轉化(hua)(hua)(hua)為焦(jiao)炭。一(yi)方面由于原(yuan)料重(zhong)，含相當數量的芳烴(jing)，另(ling)一(yi)方面焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)的反應(ying)條件更(geng)加(jia)苛刻(ke)，因(yin)此縮合反應(ying)占很大比重(zhong)，生成焦(jiao)炭多(duo)。
焦化過(guo)程實質上是(shi)將原油中的(de)重質油深度(du)熱裂化的(de)過(guo)程，也是(shi)處理渣油的(de)手(shou)段之一(yi)。與(yu)另一(yi)個重油深度(du)加工裝置-加氫(qing)裂化相(xiang)比(bi)，延遲焦化盡(jin)管存在輕質油產品(pin)穩定性差的(de)缺點，但裝置投資少，操(cao)作費(fei)用(yong)低（加工費(fei)為加氫(qing)裂化操(cao)作費(fei)用(yong)的(de)1/3～1/2），轉化深度(du)高。
原(yuan)料(liao)(liao)：延遲(chi)焦(jiao)化(hua)與催(cui)化(hua)裂(lie)化(hua)類似的(de)脫碳工藝(yi)以改變石油(you)的(de)碳氫(qing)比，延遲(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)原(yuan)料(liao)(liao)可以是(shi)重(zhong)油(you)、渣(zha)油(you)甚至是(shi)瀝青(qing)，對原(yuan)料(liao)(liao)的(de)品質要求比較低。渣(zha)油(you)主要的(de)轉化(hua)工藝(yi)是(shi)延遲(chi)焦(jiao)化(hua)和加氫(qing)裂(lie)化(hua)。
產品(pin)：主要產品(pin)是蠟油、柴(chai)油、焦炭、粗汽油和(he)部(bu)分氣體。
延(yan)遲焦(jiao)化的(de)生(sheng)產過程是：將重(zhong)質油送到(dao)管(guan)式爐(lu)(lu)中(zhong)(zhong)加(jia)熱，并(bing)采用(yong)高(gao)的(de)流速（在爐(lu)(lu)管(guan)中(zhong)(zhong)注水）及高(gao)的(de)熱強(qiang)度(du)（爐(lu)(lu)出口(kou)溫度(du)500℃），使油品(pin)在加(jia)熱爐(lu)(lu)中(zhong)(zhong)短時間內達到(dao)焦(jiao)化反應所需(xu)的(de)溫度(du)，但在反應爐(lu)(lu)管(guan)內不生(sheng)焦(jiao)，而是迅速地進入焦(jiao)炭(tan)塔，使焦(jiao)化反應不在加(jia)熱爐(lu)(lu)中(zhong)(zhong)而延(yan)遲到(dao)焦(jiao)炭(tan)塔中(zhong)(zhong)進行，因(yin)此稱為延(yan)遲焦(jiao)化。
二、典(dian)型延遲焦(jiao)化裝置的工藝及特點(dian)
延遲焦化裝(zhuang)置(zhi)的生產工(gong)藝(yi)分為焦化和除(chu)(chu)焦兩(liang)部分，焦化為連續操作，除(chu)(chu)焦為間隙操作。由于工(gong)業(ye)裝(zhuang)置(zhi)一般(ban)設有兩(liang)個(ge)或四個(ge)焦炭塔(ta)，所以整個(ge)生產過程仍為連續操作。
①. 原(yuan)油(you)預熱，焦化原(yuan)料(liao)（減壓渣油(you)）先(xian)進入原(yuan)料(liao)緩沖(chong)罐，再(zai)用(yong)泵送入加熱爐對流段升(sheng)溫至340～350℃。
②. 經(jing)預熱后的原油(you)進入分(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)底，與焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)產出(chu)的油(you)氣在(zai)分(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)內（塔(ta)(ta)(ta)底溫(wen)度(du)不超(chao)過400℃）換熱。
③. 原料油和(he)循(xun)環油一起從(cong)分(fen)餾(liu)塔底抽出(chu)，用熱油泵打進加(jia)(jia)熱爐輻射段，加(jia)(jia)熱到焦化(hua)反應所需的(de)溫度（500℃左(zuo)右），再通過四通閥由下(xia)部進入焦炭塔，進行焦化(hua)反應。
④. 原(yuan)(yuan)料在焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔內反應生成焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)聚(ju)積(ji)在焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔內，油(you)氣從焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔頂(ding)出(chu)來進入分(fen)餾(liu)塔，與原(yuan)(yuan)料油(you)換(huan)熱后，經過(guo)分(fen)餾(liu)得到(dao)氣體、汽油(you)、柴油(you)和蠟油(you)。塔底(di)循環油(you)和原(yuan)(yuan)料一起(qi)再(zai)進行焦(jiao)(jiao)化(hua)反應。
延遲焦(jiao)(jiao)化裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)核心是重質油的(de)(de)(de)(de)裂化結(jie)焦(jiao)(jiao)反應，而裂化結(jie)焦(jiao)(jiao)反應需(xu)要一定的(de)(de)(de)(de)時間(jian)，反應完成后還需(xu)要除焦(jiao)(jiao)。因此，延遲焦(jiao)(jiao)化生(sheng)(sheng)產(chan)是半連續的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程。為(wei)了實現整(zheng)個(ge)裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)連續生(sheng)(sheng)產(chan)，實際的(de)(de)(de)(de)工(gong)業生(sheng)(sheng)產(chan)裝置(zhi)均采用一爐兩塔(ta)（焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)）、兩爐四塔(ta)等工(gong)藝流(liu)程，即通過(guo)(guo)加熱爐和／或焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)的(de)(de)(de)(de)切換操作，實現裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)連續操作。
圖2.7所(suo)示(shi)為典型的(de)(de)一爐兩塔延遲焦(jiao)化工藝流程示(shi)意圖，如圖2.8所(suo)示(shi)為典型的(de)(de)兩爐四塔延遲焦(jiao)化工藝流程示(shi)意圖。
一般情況下，延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)置分(fen)為三個工段，即(ji)原料(liao)油(you)預(yu)熱、焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)、分(fen)餾和吸收穩定。核(he)心工段為焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)。
1. 原料油預熱系統
焦化原(yuan)料（通常是減壓(ya)渣油(you)）首先進入原(yuan)料緩沖罐，再用泵加(jia)壓(ya)，送入加(jia)熱(re)(re)爐(lu)對流段加(jia)熱(re)(re)。加(jia)熱(re)(re)后(hou)的原(yuan)料油(you)進入分(fen)餾塔(ta)(ta)底(di)，與焦炭(tan)塔(ta)(ta)產出的油(you)氣(qi)在分(fen)餾塔(ta)(ta)內(nei)換熱(re)(re)。把(ba)原(yuan)料中的輕質(zhi)油(you)蒸出來，同時又加(jia)熱(re)(re)了原(yuan)料。
2. 焦(jiao)化(hua)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. 分餾系統
焦炭塔(ta)塔(ta)頂出來的(de)高溫油(you)(you)氣(qi)被(bei)送至分(fen)餾(liu)塔(ta)下(xia)部，在塔(ta)內進(jin)(jin)行(xing)(xing)傳(chuan)質、傳(chuan)熱(re)，并(bing)(bing)進(jin)(jin)行(xing)(xing)餾(liu)分(fen)切割，分(fen)別獲得氣(qi)體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和(he)(he)蠟(la)油(you)(you)。塔(ta)頂獲得的(de)輕質烴類（包(bao)括油(you)(you)氣(qi)和(he)(he)汽油(you)(you)）送至吸收穩(wen)定部分(fen)進(jin)(jin)行(xing)(xing)分(fen)離得到(dao)干(gan)氣(qi)及液化氣(qi)，并(bing)(bing)使汽油(you)(you)的(de)蒸(zheng)氣(qi)壓合(he)格(ge)，必要(yao)時先送至脫(tuo)硫工藝進(jin)(jin)行(xing)(xing)脫(tuo)硫。側線產(chan)出的(de)柴油(you)(you)經加(jia)氫精制(zhi)后成為(wei)產(chan)品(pin)燃(ran)料(liao)油(you)(you)，蠟(la)油(you)(you)可作為(wei)催化裂化原(yuan)(yuan)料(liao)或燃(ran)料(liao)油(you)(you)。塔(ta)底(di)循(xun)環油(you)(you)和(he)(he)原(yuan)(yuan)料(liao)進(jin)(jin)行(xing)(xing)摻混并(bing)(bing)一起作為(wei)焦化反應的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)。
4. 吸收穩定部分
分(fen)餾(liu)塔(ta)塔(ta)頂產出(chu)的(de)輕質烴(jing)類(lei)（包括(kuo)油(you)氣和(he)汽油(you)）在(zai)吸收(shou)穩定部分(fen)分(fen)別進行干氣分(fen)離、汽油(you)精制等，過程類(lei)似于(yu)催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)吸收(shou)穩定系統，這里不再重復。
三、介(jie)質特(te)點
延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)裝(zhuang)置使用(yong)的(de)(de)原(yuan)料為重(zhong)質油(you)(you)，容易結焦(jiao)(jiao)，但希望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)中(zhong)結焦(jiao)(jiao)，而不(bu)希望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)(zai)加(jia)(jia)熱爐(lu)、轉油(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)餾(liu)(liu)出線和(he)分餾(liu)(liu)塔(ta)底等處結焦(jiao)(jiao)。可(ke)以在(zai)(zai)(zai)(zai)原(yuan)料油(you)(you)進加(jia)(jia)熱爐(lu)輻射管之前，注(zhu)入蒸(zheng)汽(qi)或軟(ruan)化(hua)水，以加(jia)(jia)大原(yuan)料油(you)(you)在(zai)(zai)(zai)(zai)爐(lu)管中(zhong)的(de)(de)流速，在(zai)(zai)(zai)(zai)分餾(liu)(liu)塔(ta)底設(she)循環(huan)(huan)油(you)(you)泵，并在(zai)(zai)(zai)(zai)泵入口加(jia)(jia)過(guo)濾器，濾掉焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)油(you)(you)氣(qi)帶來(lai)的(de)(de)粉焦(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)(zai)(zai)運轉中(zhong)分餾(liu)(liu)塔(ta)有時也(ye)會出現結焦(jiao)(jiao)現象，為此需控制(zhi)塔(ta)底溫度(du)，并采(cai)用(yong)塔(ta)底油(you)(you)循環(huan)(huan)過(guo)濾的(de)(de)方法濾去焦(jiao)(jiao)粉和(he)加(jia)(jia)強液體的(de)(de)流動來(lai)加(jia)(jia)以防止。延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化(hua)過(guo)程的(de)(de)產品包(bao)括(kuo)汽(qi)油(you)(you)、柴油(you)(you)、蠟油(you)(you)和(he)石(shi)油(you)(you)焦(jiao)(jiao)等。
四、延遲(chi)焦化裝置的配管(guan)設計
主(zhu)要是對加熱(re)爐、塔、換(huan)熱(re)器、罐、泵(beng)等設備的(de)配(pei)管(guan)設計。主(zhu)要設備如下。
①. 焦炭塔
焦炭塔是用厚鍋爐鋼板(ban)制成的(de)空筒(tong)，是進行(xing)焦化(hua)反應的(de)場所。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)是輪換(huan)使用的(de)(de)，即當一個塔(ta)(ta)(ta)內(nei)焦(jiao)炭(tan)聚(ju)集到(dao)(dao)一定高度時，通過(guo)四通閥(fa)將原料切換(huan)到(dao)(dao)另一個焦(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)。聚(ju)結焦(jiao)炭(tan)的(de)(de)焦(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)先用蒸汽冷卻，然(ran)后進行水力除(chu)焦(jiao)。
③. 無焰燃燒爐(lu)
焦(jiao)化(hua)加(jia)熱爐是本(ben)裝置的核心設備(bei)，其作用(yong)(yong)是將爐內(nei)(nei)迅速流動的渣油(you)加(jia)熱至(zhi)500℃左(zuo)右的高溫(wen)。因此，要求爐內(nei)(nei)有較(jiao)高的傳熱速率以保證(zheng)在短(duan)時(shi)間內(nei)(nei)給油(you)提(ti)供(gong)足夠(gou)的熱量，同時(shi)要求提(ti)供(gong)均勻的熱場，防(fang)止局部過熱引起爐管結焦(jiao)。為此，延(yan)遲焦(jiao)化(hua)通(tong)常采用(yong)(yong)無焰爐。
