一、裝置簡介
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)是(shi)以貧氫(qing)的(de)(de)重(zhong)質(zhi)油(you)為原(yuan)料，在(zai)高溫（約500℃）條件下進(jin)行(xing)深度的(de)(de)熱裂(lie)化(hua)和縮(suo)合(he)反應，將重(zhong)質(zhi)油(you)餾分進(jin)行(xing)裂(lie)解和聚合(he)，生(sheng)產(chan)富氣(qi)、粗汽(qi)油(you)、柴(chai)(chai)油(you)、蠟油(you)和焦(jiao)(jiao)炭的(de)(de)技術。它又(you)是(shi)唯一能生(sheng)產(chan)石油(you)焦(jiao)(jiao)的(de)(de)工藝過程。焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置(zhi)獲(huo)得的(de)(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)氣(qi)體經脫硫(liu)處理后可作為制氫(qing)原(yuan)料或(huo)送燃(ran)(ran)料管網做(zuo)燃(ran)(ran)料使用(yong)。焦(jiao)(jiao)化(hua)汽(qi)油(you)和焦(jiao)(jiao)化(hua)柴(chai)(chai)油(you)是(shi)延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)(de)主要(yao)產(chan)品(pin)，但其質(zhi)量較差，烯(xi)烴含(han)量高，硫(liu)、氮、氧等(deng)雜質(zhi)含(han)量高，穩定性差，只(zhi)能作為半(ban)成品(pin)或(huo)中間產(chan)品(pin)。
焦(jiao)(jiao)化是以貧氫重質殘油（如減壓渣油、裂化渣油以及瀝(li)青等）為(wei)原料，在(zai)高溫（400～500℃）下進行深(shen)度熱裂化反(fan)應(ying)(ying)(ying)。通過(guo)裂解反(fan)應(ying)(ying)(ying)，使渣油的一部分轉化為(wei)氣(qi)體(ti)烴和輕質油品；由(you)于縮合反(fan)應(ying)(ying)(ying)，使渣油的另(ling)一部分轉化為(wei)焦(jiao)(jiao)炭。一方(fang)面(mian)由(you)于原料重，含相當數量(liang)的芳烴，另(ling)一方(fang)面(mian)焦(jiao)(jiao)化的反(fan)應(ying)(ying)(ying)條件更(geng)加苛刻，因此縮合反(fan)應(ying)(ying)(ying)占很大比重，生成焦(jiao)(jiao)炭多。
焦化過(guo)程實質(zhi)上是將(jiang)原油(you)(you)(you)中的(de)重質(zhi)油(you)(you)(you)深(shen)(shen)度熱(re)裂化的(de)過(guo)程，也是處理渣油(you)(you)(you)的(de)手段之一(yi)。與(yu)另(ling)一(yi)個(ge)重油(you)(you)(you)深(shen)(shen)度加(jia)工裝置-加(jia)氫裂化相(xiang)比(bi)，延遲焦化盡管存在輕(qing)質(zhi)油(you)(you)(you)產品穩定性(xing)差的(de)缺點，但裝置投資(zi)少，操(cao)作(zuo)費用低（加(jia)工費為加(jia)氫裂化操(cao)作(zuo)費用的(de)1/3～1/2），轉(zhuan)化深(shen)(shen)度高(gao)。
原(yuan)料：延遲(chi)焦化(hua)與催化(hua)裂(lie)化(hua)類似的(de)脫碳(tan)工(gong)藝(yi)以改變石油的(de)碳(tan)氫(qing)比，延遲(chi)焦化(hua)的(de)原(yuan)料可(ke)以是(shi)重油、渣油甚至是(shi)瀝青，對原(yuan)料的(de)品質(zhi)要(yao)求比較低。渣油主要(yao)的(de)轉化(hua)工(gong)藝(yi)是(shi)延遲(chi)焦化(hua)和(he)加氫(qing)裂(lie)化(hua)。
產品(pin)：主(zhu)要產品(pin)是蠟油、柴油、焦炭、粗汽(qi)油和部(bu)分氣(qi)體。
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化的(de)(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程是：將重(zhong)質油送到(dao)管(guan)式爐(lu)(lu)中(zhong)加熱，并采(cai)用高的(de)(de)流速（在爐(lu)(lu)管(guan)中(zhong)注(zhu)水(shui)）及高的(de)(de)熱強度（爐(lu)(lu)出口溫(wen)度500℃），使油品在加熱爐(lu)(lu)中(zhong)短時間內達(da)到(dao)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化反應(ying)(ying)所(suo)需的(de)(de)溫(wen)度，但在反應(ying)(ying)爐(lu)(lu)管(guan)內不生(sheng)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而是迅速地(di)進(jin)入焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)，使焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化反應(ying)(ying)不在加熱爐(lu)(lu)中(zhong)而延遲到(dao)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)中(zhong)進(jin)行，因此稱(cheng)為延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化。
二、典型延遲(chi)焦化裝置的工藝及特點(dian)
延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化裝置的生產工(gong)藝分為焦(jiao)(jiao)化和除(chu)焦(jiao)(jiao)兩部分，焦(jiao)(jiao)化為連(lian)(lian)續(xu)操作(zuo)，除(chu)焦(jiao)(jiao)為間隙操作(zuo)。由于工(gong)業裝置一般設(she)有兩個(ge)或四個(ge)焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)，所以整個(ge)生產過程仍為連(lian)(lian)續(xu)操作(zuo)。
①. 原(yuan)(yuan)油預熱，焦化原(yuan)(yuan)料（減壓渣油）先進入原(yuan)(yuan)料緩(huan)沖罐(guan)，再用(yong)泵(beng)送入加熱爐對流段升(sheng)溫(wen)至(zhi)340～350℃。
②. 經預熱(re)后(hou)的原油進入(ru)分餾塔底(di)(di)，與焦(jiao)炭塔產出的油氣(qi)在(zai)分餾塔內（塔底(di)(di)溫度不超過400℃）換熱(re)。
③. 原料油(you)和循環油(you)一起從分餾塔底抽出，用(yong)熱油(you)泵打進加(jia)(jia)熱爐輻射段，加(jia)(jia)熱到焦化反(fan)應所(suo)需的溫度（500℃左(zuo)右），再(zai)通(tong)過四通(tong)閥由下部進入焦炭塔，進行(xing)焦化反(fan)應。
④. 原料在焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)內反應生成(cheng)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)聚(ju)積(ji)在焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)內，油(you)(you)氣從焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)頂出來進(jin)入分餾塔(ta)，與原料油(you)(you)換熱后，經(jing)過(guo)分餾得到氣體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和蠟油(you)(you)。塔(ta)底循(xun)環(huan)油(you)(you)和原料一起(qi)再進(jin)行焦(jiao)(jiao)化反應。
延遲焦(jiao)化(hua)(hua)裝置(zhi)的生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)核心是(shi)重(zhong)質(zhi)油的裂(lie)化(hua)(hua)結焦(jiao)反(fan)應(ying)，而(er)裂(lie)化(hua)(hua)結焦(jiao)反(fan)應(ying)需(xu)要(yao)一定的時(shi)間(jian)，反(fan)應(ying)完成(cheng)后還需(xu)要(yao)除焦(jiao)。因此(ci)，延遲焦(jiao)化(hua)(hua)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)是(shi)半連續的過(guo)程(cheng)(cheng)。為了實(shi)現(xian)整(zheng)個裝置(zhi)的連續生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)，實(shi)際的工(gong)(gong)業生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)裝置(zhi)均采用一爐(lu)兩(liang)(liang)塔（焦(jiao)炭(tan)塔）、兩(liang)(liang)爐(lu)四塔等工(gong)(gong)藝流程(cheng)(cheng)，即(ji)通過(guo)加熱爐(lu)和／或焦(jiao)炭(tan)塔的切換操(cao)作(zuo)，實(shi)現(xian)裝置(zhi)的連續操(cao)作(zuo)。
圖(tu)2.7所(suo)示(shi)為(wei)典(dian)型的一爐兩塔延(yan)遲焦(jiao)化工藝流程(cheng)(cheng)示(shi)意(yi)圖(tu)，如(ru)圖(tu)2.8所(suo)示(shi)為(wei)典(dian)型的兩爐四塔延(yan)遲焦(jiao)化工藝流程(cheng)(cheng)示(shi)意(yi)圖(tu)。
一(yi)般情(qing)況(kuang)下，延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化裝置分為(wei)三個工(gong)段(duan)，即原料油預熱、焦(jiao)(jiao)化反應、分餾和吸(xi)收穩定。核心工(gong)段(duan)為(wei)焦(jiao)(jiao)化反應。
1. 原料油預熱系統
焦化原(yuan)料(liao)（通常是減(jian)壓渣(zha)油(you)(you)(you)）首先進入(ru)原(yuan)料(liao)緩(huan)沖罐(guan)，再用泵加(jia)壓，送入(ru)加(jia)熱(re)(re)爐對流段加(jia)熱(re)(re)。加(jia)熱(re)(re)后的(de)原(yuan)料(liao)油(you)(you)(you)進入(ru)分餾(liu)(liu)塔底，與焦炭塔產出的(de)油(you)(you)(you)氣在分餾(liu)(liu)塔內換熱(re)(re)。把(ba)原(yuan)料(liao)中的(de)輕質油(you)(you)(you)蒸出來，同時又(you)加(jia)熱(re)(re)了原(yuan)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. 分餾系統
焦炭塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂出來的(de)高溫油(you)(you)(you)氣(qi)被送(song)至分(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)下部，在塔(ta)(ta)(ta)內進行傳質、傳熱，并(bing)進行餾分(fen)切割，分(fen)別(bie)獲得氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)(ta)頂獲得的(de)輕(qing)質烴類（包括油(you)(you)(you)氣(qi)和汽(qi)油(you)(you)(you)）送(song)至吸收穩定部分(fen)進行分(fen)離(li)得到(dao)干氣(qi)及液化氣(qi)，并(bing)使汽(qi)油(you)(you)(you)的(de)蒸(zheng)氣(qi)壓合格(ge)，必要時先(xian)送(song)至脫硫工藝進行脫硫。側線產出的(de)柴油(you)(you)(you)經加氫精制后成為(wei)產品燃料(liao)油(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)可作(zuo)為(wei)催化裂化原料(liao)或燃料(liao)油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)(ta)底循環油(you)(you)(you)和原料(liao)進行摻混并(bing)一起(qi)作(zuo)為(wei)焦化反應的(de)原料(liao)。
4. 吸(xi)收穩(wen)定部分
分(fen)(fen)餾塔塔頂產(chan)出的(de)(de)輕質烴(jing)類（包括油氣和汽(qi)油）在(zai)吸(xi)(xi)收穩定部分(fen)(fen)分(fen)(fen)別(bie)進(jin)行(xing)干(gan)氣分(fen)(fen)離、汽(qi)油精(jing)制(zhi)等，過程類似(si)于(yu)催化(hua)裂化(hua)裝置的(de)(de)吸(xi)(xi)收穩定系統，這(zhe)里不再重復(fu)。
三、介質特點(dian)
延(yan)遲焦化裝置使用的(de)原(yuan)料(liao)為重(zhong)質油(you)，容易(yi)結(jie)焦，但希望(wang)在焦炭塔(ta)中(zhong)結(jie)焦，而不希望(wang)在加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)、轉油(you)線(xian)、焦炭塔(ta)餾出線(xian)和分餾塔(ta)底等處結(jie)焦。可以(yi)在原(yuan)料(liao)油(you)進加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)(lu)輻射管(guan)之前(qian)，注入(ru)蒸汽(qi)或(huo)軟化水，以(yi)加(jia)(jia)(jia)大原(yuan)料(liao)油(you)在爐(lu)(lu)管(guan)中(zhong)的(de)流(liu)速，在分餾塔(ta)底設循環油(you)泵，并在泵入(ru)口加(jia)(jia)(jia)過濾(lv)器，濾(lv)掉焦炭塔(ta)油(you)氣(qi)帶來的(de)粉(fen)焦。在運轉中(zhong)分餾塔(ta)有時也會出現(xian)結(jie)焦現(xian)象，為此需控制塔(ta)底溫度，并采用塔(ta)底油(you)循環過濾(lv)的(de)方法濾(lv)去焦粉(fen)和加(jia)(jia)(jia)強液體(ti)的(de)流(liu)動來加(jia)(jia)(jia)以(yi)防止。延(yan)遲焦化過程的(de)產品包括汽(qi)油(you)、柴(chai)油(you)、蠟油(you)和石油(you)焦等。
四、延遲焦化裝置的配(pei)管設(she)計
主要(yao)是對加熱(re)爐(lu)、塔、換(huan)熱(re)器、罐、泵等設備的(de)配(pei)管(guan)設計。主要(yao)設備如(ru)下。
①. 焦(jiao)炭塔
焦炭塔是用厚鍋(guo)爐鋼(gang)板制成的空筒，是進(jin)行(xing)焦化反應(ying)的場所。
②. 水力除焦設備(bei)
焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)是輪換使用(yong)的(de)，即當一(yi)個(ge)塔(ta)內焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)聚(ju)(ju)集到一(yi)定高度時，通過(guo)四通閥將(jiang)原料切換到另(ling)一(yi)個(ge)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)。聚(ju)(ju)結焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)的(de)焦(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)先(xian)用(yong)蒸汽冷卻，然后進(jin)行(xing)水(shui)力(li)除焦(jiao)(jiao)。
③. 無焰燃(ran)燒爐
焦化加(jia)熱(re)爐是(shi)本裝置(zhi)的核心設(she)備，其作用是(shi)將爐內(nei)迅速流(liu)動(dong)的渣油(you)加(jia)熱(re)至500℃左右的高(gao)溫(wen)。因此，要求爐內(nei)有較高(gao)的傳(chuan)熱(re)速率以保(bao)證在(zai)短時間內(nei)給油(you)提供足夠的熱(re)量(liang)，同時要求提供均勻(yun)的熱(re)場，防止局(ju)部過熱(re)引起爐管結焦。為此，延遲焦化通常采用無焰爐。
