一、裝置簡(jian)介
延(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)是(shi)(shi)以貧氫(qing)的(de)重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)為原(yuan)料，在高溫（約500℃）條件下(xia)進行深度(du)的(de)熱裂化(hua)和縮合(he)反應，將重(zhong)質(zhi)(zhi)油(you)餾分進行裂解和聚合(he)，生產(chan)(chan)富氣(qi)、粗汽(qi)油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和焦(jiao)炭的(de)技(ji)術。它又是(shi)(shi)唯一能(neng)生產(chan)(chan)石(shi)油(you)焦(jiao)的(de)工藝(yi)過程(cheng)。焦(jiao)化(hua)裝置獲得的(de)焦(jiao)化(hua)氣(qi)體經脫(tuo)硫(liu)處(chu)理后可作(zuo)為制氫(qing)原(yuan)料或送(song)燃料管網做燃料使用。焦(jiao)化(hua)汽(qi)油(you)和焦(jiao)化(hua)柴油(you)是(shi)(shi)延(yan)遲(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)主要產(chan)(chan)品，但其質(zhi)(zhi)量較差，烯烴含量高，硫(liu)、氮、氧等雜質(zhi)(zhi)含量高，穩定性(xing)差，只能(neng)作(zuo)為半成品或中間產(chan)(chan)品。
焦化(hua)(hua)是以(yi)貧氫重(zhong)(zhong)(zhong)質殘油(you)(you)(you)（如減壓渣油(you)(you)(you)、裂(lie)化(hua)(hua)渣油(you)(you)(you)以(yi)及瀝青等）為原料，在高溫（400～500℃）下進行深度(du)熱裂(lie)化(hua)(hua)反(fan)應。通(tong)過裂(lie)解反(fan)應，使渣油(you)(you)(you)的(de)一(yi)部分轉化(hua)(hua)為氣體烴和輕質油(you)(you)(you)品(pin)；由于(yu)縮(suo)合反(fan)應，使渣油(you)(you)(you)的(de)另一(yi)部分轉化(hua)(hua)為焦炭(tan)。一(yi)方面(mian)(mian)由于(yu)原料重(zhong)(zhong)(zhong)，含相當數(shu)量的(de)芳烴，另一(yi)方面(mian)(mian)焦化(hua)(hua)的(de)反(fan)應條件更加(jia)苛刻(ke)，因此(ci)縮(suo)合反(fan)應占很大(da)比重(zhong)(zhong)(zhong)，生(sheng)成(cheng)焦炭(tan)多。
焦化(hua)(hua)過程實質上是(shi)將原油(you)中的重(zhong)質油(you)深(shen)度熱(re)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)的過程，也是(shi)處理(li)渣油(you)的手段之一(yi)。與另一(yi)個重(zhong)油(you)深(shen)度加工裝置(zhi)-加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)相比，延遲焦化(hua)(hua)盡管存在(zai)輕質油(you)產品(pin)穩定(ding)性差(cha)的缺點，但(dan)裝置(zhi)投(tou)資(zi)少(shao)，操作費(fei)用低（加工費(fei)為加氫(qing)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)操作費(fei)用的1/3～1/2），轉(zhuan)化(hua)(hua)深(shen)度高(gao)。
原料：延遲焦(jiao)化與(yu)催化裂化類似的脫碳工(gong)藝以(yi)改變石(shi)油(you)的碳氫比(bi)，延遲焦(jiao)化的原料可(ke)以(yi)是(shi)重油(you)、渣油(you)甚(shen)至是(shi)瀝青，對原料的品質要求比(bi)較低。渣油(you)主要的轉化工(gong)藝是(shi)延遲焦(jiao)化和加氫裂化。
產品(pin)：主要產品(pin)是蠟油(you)、柴(chai)油(you)、焦炭、粗汽(qi)油(you)和部(bu)分氣(qi)體。
延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化的(de)生產過(guo)程是：將(jiang)重質油送到(dao)(dao)管(guan)式爐中(zhong)(zhong)加(jia)熱，并(bing)采用高的(de)流(liu)速（在(zai)爐管(guan)中(zhong)(zhong)注水）及(ji)高的(de)熱強(qiang)度（爐出(chu)口(kou)溫度500℃），使(shi)油品在(zai)加(jia)熱爐中(zhong)(zhong)短時(shi)間內(nei)達到(dao)(dao)焦(jiao)(jiao)化反應(ying)所需的(de)溫度，但在(zai)反應(ying)爐管(guan)內(nei)不生焦(jiao)(jiao)，而(er)是迅速地進入焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔，使(shi)焦(jiao)(jiao)化反應(ying)不在(zai)加(jia)熱爐中(zhong)(zhong)而(er)延遲(chi)(chi)到(dao)(dao)焦(jiao)(jiao)炭(tan)塔中(zhong)(zhong)進行，因此(ci)稱為延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)化。
二、典(dian)型延遲焦化裝置的工藝及(ji)特點(dian)
延遲焦化裝置(zhi)的生產(chan)工藝分為(wei)(wei)焦化和(he)除焦兩(liang)部(bu)分，焦化為(wei)(wei)連續操作(zuo)，除焦為(wei)(wei)間隙操作(zuo)。由于工業裝置(zhi)一般(ban)設有兩(liang)個或四個焦炭塔，所以整個生產(chan)過程仍為(wei)(wei)連續操作(zuo)。
①. 原(yuan)油(you)預熱，焦化原(yuan)料(liao)（減壓渣(zha)油(you)）先進入(ru)原(yuan)料(liao)緩沖(chong)罐，再用泵送入(ru)加熱爐對流段升溫至(zhi)340～350℃。
②. 經(jing)預熱后的(de)原油(you)進入(ru)分餾塔(ta)(ta)底(di)，與焦炭(tan)塔(ta)(ta)產出的(de)油(you)氣在分餾塔(ta)(ta)內（塔(ta)(ta)底(di)溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料油和循(xun)環油一起從分(fen)餾塔底抽出，用熱油泵打進(jin)加熱爐輻射段，加熱到焦(jiao)化反應所需的(de)溫度（500℃左(zuo)右），再通過(guo)四通閥由下部進(jin)入焦(jiao)炭塔，進(jin)行焦(jiao)化反應。
④. 原料在(zai)焦(jiao)炭塔內反應生成焦(jiao)炭聚(ju)積在(zai)焦(jiao)炭塔內，油(you)(you)(you)氣從焦(jiao)炭塔頂出來進入分(fen)餾塔，與原料油(you)(you)(you)換熱后，經過(guo)分(fen)餾得到氣體、汽油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和蠟(la)油(you)(you)(you)。塔底循環油(you)(you)(you)和原料一(yi)起再(zai)進行焦(jiao)化反應。
延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化裝(zhuang)置(zhi)的生產核(he)心是(shi)重質油的裂(lie)(lie)化結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)反應(ying)，而裂(lie)(lie)化結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)反應(ying)需要一(yi)定(ding)的時間，反應(ying)完(wan)成后(hou)還需要除焦(jiao)(jiao)(jiao)。因此，延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化生產是(shi)半連續的過(guo)程(cheng)(cheng)。為了(le)實(shi)現整個(ge)裝(zhuang)置(zhi)的連續生產，實(shi)際(ji)的工(gong)業生產裝(zhuang)置(zhi)均采(cai)用一(yi)爐兩塔（焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔）、兩爐四(si)塔等工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng)，即通過(guo)加熱爐和／或焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔的切(qie)換操作，實(shi)現裝(zhuang)置(zhi)的連續操作。
圖(tu)(tu)2.7所示(shi)為典型的一爐兩(liang)塔延遲焦化(hua)工藝(yi)流程示(shi)意(yi)圖(tu)(tu)，如圖(tu)(tu)2.8所示(shi)為典型的兩(liang)爐四塔延遲焦化(hua)工藝(yi)流程示(shi)意(yi)圖(tu)(tu)。
一(yi)般情(qing)況下，延遲焦化(hua)裝置(zhi)分(fen)為三個工(gong)(gong)段，即(ji)原料油預(yu)熱、焦化(hua)反(fan)應、分(fen)餾和吸收穩(wen)定。核心工(gong)(gong)段為焦化(hua)反(fan)應。
1. 原料油(you)預熱(re)系統
焦(jiao)化原(yuan)料(liao)(liao)（通(tong)常(chang)是減壓(ya)渣油）首先(xian)進入(ru)(ru)原(yuan)料(liao)(liao)緩沖罐，再(zai)用泵加(jia)壓(ya)，送入(ru)(ru)加(jia)熱爐對流(liu)段加(jia)熱。加(jia)熱后的原(yuan)料(liao)(liao)油進入(ru)(ru)分餾(liu)塔(ta)底(di)，與焦(jiao)炭(tan)塔(ta)產出(chu)的油氣(qi)在分餾(liu)塔(ta)內(nei)換熱。把(ba)原(yuan)料(liao)(liao)中的輕質油蒸出(chu)來，同時又加(jia)熱了原(yuan)料(liao)(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(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(liu)系統
焦炭塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)出來(lai)的(de)高溫油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)被送(song)(song)至(zhi)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)下部(bu)(bu)，在塔(ta)(ta)內進行(xing)傳(chuan)質、傳(chuan)熱，并進行(xing)餾(liu)分(fen)切(qie)割(ge)，分(fen)別(bie)獲得氣(qi)(qi)(qi)體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)。塔(ta)(ta)頂(ding)獲得的(de)輕質烴類（包括油(you)(you)氣(qi)(qi)(qi)和(he)汽油(you)(you)）送(song)(song)至(zhi)吸收(shou)穩定部(bu)(bu)分(fen)進行(xing)分(fen)離得到干氣(qi)(qi)(qi)及液化(hua)氣(qi)(qi)(qi)，并使(shi)汽油(you)(you)的(de)蒸氣(qi)(qi)(qi)壓合格(ge)，必要時先送(song)(song)至(zhi)脫硫(liu)工(gong)藝(yi)進行(xing)脫硫(liu)。側線產出的(de)柴油(you)(you)經加(jia)氫精制(zhi)后(hou)成為產品燃料油(you)(you)，蠟油(you)(you)可作(zuo)為催(cui)化(hua)裂化(hua)原(yuan)(yuan)料或(huo)燃料油(you)(you)。塔(ta)(ta)底(di)循(xun)環(huan)油(you)(you)和(he)原(yuan)(yuan)料進行(xing)摻(chan)混(hun)并一起作(zuo)為焦化(hua)反應的(de)原(yuan)(yuan)料。
4. 吸(xi)收穩定部分
分餾塔塔頂產出的(de)輕質烴類(lei)（包括(kuo)油(you)(you)氣(qi)和(he)汽(qi)油(you)(you)）在吸收(shou)穩定部分分別進行干氣(qi)分離、汽(qi)油(you)(you)精制等，過程(cheng)類(lei)似于催化裂化裝置(zhi)的(de)吸收(shou)穩定系(xi)統，這(zhe)里不再重復。
三(san)、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化裝置使用的原料(liao)為重質油(you)，容易結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，但希望在(zai)(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)中(zhong)結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而(er)不希望在(zai)(zai)(zai)加(jia)熱(re)爐、轉油(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)餾(liu)出(chu)線和(he)分餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)等處結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。可以(yi)在(zai)(zai)(zai)原料(liao)油(you)進加(jia)熱(re)爐輻射(she)管之前，注入(ru)(ru)蒸汽(qi)或軟化水，以(yi)加(jia)大原料(liao)油(you)在(zai)(zai)(zai)爐管中(zhong)的流速，在(zai)(zai)(zai)分餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)設(she)循環油(you)泵，并在(zai)(zai)(zai)泵入(ru)(ru)口加(jia)過濾器(qi)，濾掉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)(ta)油(you)氣帶來的粉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)(zai)運轉中(zhong)分餾(liu)塔(ta)(ta)有(you)時也會出(chu)現結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需控制塔(ta)(ta)底(di)溫度(du)，并采用塔(ta)(ta)底(di)油(you)循環過濾的方法(fa)濾去焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)粉和(he)加(jia)強液(ye)體的流動來加(jia)以(yi)防止。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化過程的產品包括汽(qi)油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和(he)石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等。
四、延遲焦化裝(zhuang)置的配管設(she)計
主要(yao)是(shi)對加熱(re)爐、塔、換熱(re)器、罐、泵等設備的配管設計。主要(yao)設備如(ru)下。
①. 焦炭塔
焦炭塔是用厚鍋爐(lu)鋼板制(zhi)成的(de)空筒(tong)，是進(jin)行焦化反應(ying)的(de)場所。
②. 水力除焦(jiao)設備
焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)是輪換使用的(de)，即(ji)當一(yi)個塔(ta)內焦(jiao)(jiao)(jiao)炭聚(ju)集到(dao)一(yi)定高度時，通過(guo)四通閥將(jiang)原(yuan)料切換到(dao)另一(yi)個焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)。聚(ju)結焦(jiao)(jiao)(jiao)炭的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)先用蒸汽冷卻，然后進行水力(li)除焦(jiao)(jiao)(jiao)。
③. 無(wu)焰燃(ran)燒爐
焦(jiao)(jiao)化加熱(re)(re)爐是本裝置(zhi)的核心設(she)備，其(qi)作用是將爐內(nei)迅速流動的渣油(you)加熱(re)(re)至500℃左右的高溫。因此(ci)，要求爐內(nei)有較(jiao)高的傳熱(re)(re)速率以保證(zheng)在短時(shi)間(jian)內(nei)給油(you)提供足夠的熱(re)(re)量，同時(shi)要求提供均勻的熱(re)(re)場(chang)，防止局部過熱(re)(re)引(yin)起爐管結焦(jiao)(jiao)。為此(ci)，延(yan)遲焦(jiao)(jiao)化通常采(cai)用無焰爐。
