一、裝置簡介
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)是(shi)以貧氫(qing)的(de)重質油(you)(you)(you)為(wei)原料(liao)，在高(gao)溫（約500℃）條件下(xia)進(jin)行深度的(de)熱裂化(hua)和縮合反應，將重質油(you)(you)(you)餾分進(jin)行裂解(jie)和聚合，生產(chan)富氣、粗汽油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)和焦(jiao)(jiao)炭的(de)技術(shu)。它又(you)是(shi)唯一能(neng)生產(chan)石油(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)的(de)工藝過(guo)程。焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置獲(huo)得的(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)氣體經脫(tuo)硫處理后可作(zuo)為(wei)制氫(qing)原料(liao)或送(song)燃料(liao)管網做(zuo)燃料(liao)使用。焦(jiao)(jiao)化(hua)汽油(you)(you)(you)和焦(jiao)(jiao)化(hua)柴(chai)油(you)(you)(you)是(shi)延遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)主要產(chan)品(pin)(pin)，但(dan)其質量較差(cha)，烯(xi)烴含量高(gao)，硫、氮、氧等雜質含量高(gao)，穩定(ding)性(xing)差(cha)，只(zhi)能(neng)作(zuo)為(wei)半成(cheng)品(pin)(pin)或中間產(chan)品(pin)(pin)。
焦化(hua)(hua)是以(yi)(yi)貧氫(qing)重(zhong)質殘油（如(ru)減壓渣(zha)油、裂化(hua)(hua)渣(zha)油以(yi)(yi)及瀝青等）為(wei)原料，在高溫(wen)（400～500℃）下進(jin)行(xing)深度熱裂化(hua)(hua)反應(ying)。通過裂解反應(ying)，使渣(zha)油的(de)一(yi)部(bu)分轉化(hua)(hua)為(wei)氣體烴(jing)和輕質油品；由于(yu)縮合反應(ying)，使渣(zha)油的(de)另一(yi)部(bu)分轉化(hua)(hua)為(wei)焦炭。一(yi)方面由于(yu)原料重(zhong)，含相當數(shu)量(liang)的(de)芳烴(jing)，另一(yi)方面焦化(hua)(hua)的(de)反應(ying)條(tiao)件更加苛刻(ke)，因(yin)此縮合反應(ying)占很大比(bi)重(zhong)，生成焦炭多(duo)。
焦化(hua)(hua)過程(cheng)實質上是(shi)將原油(you)中的(de)重質油(you)深度熱裂化(hua)(hua)的(de)過程(cheng)，也(ye)是(shi)處理渣油(you)的(de)手段之(zhi)一。與另一個重油(you)深度加(jia)(jia)工裝置-加(jia)(jia)氫裂化(hua)(hua)相比(bi)，延遲焦化(hua)(hua)盡管存(cun)在輕質油(you)產品穩定性(xing)差的(de)缺點，但裝置投(tou)資少，操作費(fei)用(yong)低(di)（加(jia)(jia)工費(fei)為加(jia)(jia)氫裂化(hua)(hua)操作費(fei)用(yong)的(de)1/3～1/2），轉化(hua)(hua)深度高。
原(yuan)料(liao)：延(yan)遲焦化(hua)與催化(hua)裂化(hua)類似(si)的(de)脫(tuo)碳工藝以改變石油(you)的(de)碳氫比，延(yan)遲焦化(hua)的(de)原(yuan)料(liao)可以是重油(you)、渣油(you)甚至(zhi)是瀝(li)青，對原(yuan)料(liao)的(de)品質要求比較(jiao)低。渣油(you)主要的(de)轉化(hua)工藝是延(yan)遲焦化(hua)和加氫裂化(hua)。
產(chan)品：主要產(chan)品是(shi)蠟(la)油、柴油、焦炭、粗汽油和(he)部分(fen)氣體。
延遲(chi)焦(jiao)化的(de)生產過程是：將重質油送到(dao)管式爐(lu)(lu)中加(jia)熱(re)，并采用(yong)高(gao)的(de)流(liu)速（在(zai)爐(lu)(lu)管中注水）及高(gao)的(de)熱(re)強度(du)（爐(lu)(lu)出口溫(wen)(wen)度(du)500℃），使油品(pin)在(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)中短(duan)時間內達到(dao)焦(jiao)化反應所(suo)需的(de)溫(wen)(wen)度(du)，但在(zai)反應爐(lu)(lu)管內不生焦(jiao)，而是迅(xun)速地進(jin)入焦(jiao)炭塔，使焦(jiao)化反應不在(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)中而延遲(chi)到(dao)焦(jiao)炭塔中進(jin)行(xing)，因此稱為延遲(chi)焦(jiao)化。
二、典(dian)型延遲焦化(hua)裝置的工藝及特(te)點(dian)
延遲焦(jiao)化裝置的生產(chan)工(gong)(gong)藝分為(wei)焦(jiao)化和(he)除焦(jiao)兩(liang)(liang)部分，焦(jiao)化為(wei)連續(xu)操作，除焦(jiao)為(wei)間隙(xi)操作。由于工(gong)(gong)業裝置一般設有兩(liang)(liang)個或四個焦(jiao)炭塔，所以整個生產(chan)過(guo)程仍為(wei)連續(xu)操作。
①. 原(yuan)油預(yu)熱，焦化(hua)原(yuan)料(liao)（減壓(ya)渣油）先進(jin)入原(yuan)料(liao)緩(huan)沖罐，再用泵送(song)入加熱爐(lu)對流段升溫至340～350℃。
②. 經預(yu)熱后的(de)原油(you)進入(ru)分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)底，與(yu)焦炭塔(ta)(ta)產(chan)出的(de)油(you)氣在分(fen)餾(liu)塔(ta)(ta)內（塔(ta)(ta)底溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料油和循環油一(yi)起從分餾塔底抽出，用熱油泵打(da)進(jin)(jin)加熱爐輻射(she)段，加熱到(dao)焦(jiao)化(hua)反應(ying)(ying)所需的(de)溫度（500℃左右），再通過四(si)通閥由下(xia)部進(jin)(jin)入焦(jiao)炭塔，進(jin)(jin)行焦(jiao)化(hua)反應(ying)(ying)。
④. 原(yuan)料在焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)內反(fan)(fan)應(ying)(ying)生成焦炭(tan)聚(ju)積在焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)內，油(you)(you)氣從(cong)焦炭(tan)塔(ta)(ta)(ta)頂出來進入分(fen)餾塔(ta)(ta)(ta)，與(yu)原(yuan)料油(you)(you)換熱(re)后，經過分(fen)餾得到(dao)氣體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)。塔(ta)(ta)(ta)底循環(huan)油(you)(you)和(he)原(yuan)料一起再進行焦化(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。
延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝(zhuang)置的生(sheng)產(chan)核(he)心是(shi)重質油的裂化(hua)(hua)結焦(jiao)(jiao)反應(ying)(ying)，而裂化(hua)(hua)結焦(jiao)(jiao)反應(ying)(ying)需要一定(ding)的時間，反應(ying)(ying)完(wan)成后還需要除焦(jiao)(jiao)。因此(ci)，延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)生(sheng)產(chan)是(shi)半連(lian)續(xu)的過(guo)程。為了實(shi)現整(zheng)個(ge)裝(zhuang)置的連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)，實(shi)際的工業(ye)生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置均采用一爐(lu)(lu)兩(liang)塔(ta)（焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)）、兩(liang)爐(lu)(lu)四塔(ta)等(deng)工藝流程，即通過(guo)加熱爐(lu)(lu)和／或焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)的切換(huan)操(cao)作，實(shi)現裝(zhuang)置的連(lian)續(xu)操(cao)作。
圖(tu)2.7所(suo)示為典(dian)型的一爐兩(liang)(liang)塔(ta)(ta)延遲焦(jiao)化(hua)工(gong)藝流(liu)程示意(yi)(yi)圖(tu)，如圖(tu)2.8所(suo)示為典(dian)型的兩(liang)(liang)爐四(si)塔(ta)(ta)延遲焦(jiao)化(hua)工(gong)藝流(liu)程示意(yi)(yi)圖(tu)。
一般情況下(xia)，延遲焦化裝置分(fen)為三個工段，即原料油預熱、焦化反應(ying)、分(fen)餾和(he)吸收穩定。核(he)心工段為焦化反應(ying)。
1. 原料油預熱系統
焦(jiao)化原料(liao)(liao)(liao)（通常是減壓(ya)渣(zha)油(you)）首先進入原料(liao)(liao)(liao)緩沖罐，再用泵加(jia)壓(ya)，送入加(jia)熱爐(lu)對流段加(jia)熱。加(jia)熱后的原料(liao)(liao)(liao)油(you)進入分餾(liu)塔底，與(yu)焦(jiao)炭塔產出的油(you)氣在(zai)分餾(liu)塔內換熱。把原料(liao)(liao)(liao)中的輕質油(you)蒸出來，同時又加(jia)熱了原料(liao)(liao)(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(xi)統
焦炭塔塔頂(ding)出來(lai)的(de)(de)高溫(wen)油(you)(you)氣(qi)被送至(zhi)分(fen)餾(liu)(liu)塔下(xia)部，在塔內進行(xing)傳質、傳熱，并(bing)進行(xing)餾(liu)(liu)分(fen)切割，分(fen)別獲得(de)氣(qi)體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和(he)蠟油(you)(you)。塔頂(ding)獲得(de)的(de)(de)輕(qing)質烴(jing)類（包括(kuo)油(you)(you)氣(qi)和(he)汽油(you)(you)）送至(zhi)吸收穩定部分(fen)進行(xing)分(fen)離(li)得(de)到干氣(qi)及液化氣(qi)，并(bing)使汽油(you)(you)的(de)(de)蒸氣(qi)壓(ya)合格，必要(yao)時先送至(zhi)脫硫(liu)工藝進行(xing)脫硫(liu)。側線產(chan)(chan)出的(de)(de)柴油(you)(you)經(jing)加氫(qing)精(jing)制后成(cheng)為(wei)(wei)產(chan)(chan)品燃(ran)料(liao)油(you)(you)，蠟油(you)(you)可作為(wei)(wei)催化裂化原料(liao)或燃(ran)料(liao)油(you)(you)。塔底循環油(you)(you)和(he)原料(liao)進行(xing)摻混(hun)并(bing)一起(qi)作為(wei)(wei)焦化反應(ying)的(de)(de)原料(liao)。
4. 吸收穩定部(bu)分
分(fen)(fen)餾塔塔頂產出的(de)輕質烴(jing)類(lei)（包括(kuo)油(you)氣(qi)和汽油(you)）在(zai)吸收(shou)穩定部分(fen)(fen)分(fen)(fen)別(bie)進行干(gan)氣(qi)分(fen)(fen)離(li)、汽油(you)精制等，過程類(lei)似(si)于催化裂化裝(zhuang)置的(de)吸收(shou)穩定系統，這里不再重(zhong)復。
三(san)、介質特點
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化裝(zhuang)置使用的(de)(de)(de)原料(liao)為重質油(you)(you)(you)(you)(you)，容(rong)易(yi)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，但希(xi)望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)中結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)，而(er)不希(xi)望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)加(jia)熱爐、轉油(you)(you)(you)(you)(you)線(xian)、焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)餾(liu)(liu)出線(xian)和(he)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)底(di)等(deng)處結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。可以在(zai)(zai)(zai)原料(liao)油(you)(you)(you)(you)(you)進加(jia)熱爐輻(fu)射管(guan)之前，注入蒸汽或軟(ruan)化水，以加(jia)大原料(liao)油(you)(you)(you)(you)(you)在(zai)(zai)(zai)爐管(guan)中的(de)(de)(de)流速(su)，在(zai)(zai)(zai)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)底(di)設循環(huan)油(you)(you)(you)(you)(you)泵，并在(zai)(zai)(zai)泵入口加(jia)過濾器，濾掉焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔(ta)油(you)(you)(you)(you)(you)氣帶來(lai)的(de)(de)(de)粉(fen)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)(zai)(zai)運轉中分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)有時也(ye)會(hui)出現結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需控制(zhi)塔(ta)底(di)溫度，并采用塔(ta)底(di)油(you)(you)(you)(you)(you)循環(huan)過濾的(de)(de)(de)方法濾去焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)粉(fen)和(he)加(jia)強液體的(de)(de)(de)流動來(lai)加(jia)以防止。延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化過程的(de)(de)(de)產品(pin)包括汽油(you)(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)(you)(you)和(he)石油(you)(you)(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四(si)、延遲焦化裝置的配管設計
主(zhu)要(yao)是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵(beng)等設(she)備的配管設(she)計。主(zhu)要(yao)設(she)備如下。
①. 焦炭塔
焦(jiao)炭塔是用厚鍋爐鋼板制成(cheng)的空筒，是進行(xing)焦(jiao)化反(fan)應的場所(suo)。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)炭(tan)塔(ta)是(shi)輪換使用(yong)的(de)(de)，即當一個塔(ta)內(nei)焦(jiao)炭(tan)聚集到一定(ding)高度時，通過四通閥(fa)將原料切換到另一個焦(jiao)炭(tan)塔(ta)。聚結焦(jiao)炭(tan)的(de)(de)焦(jiao)炭(tan)塔(ta)先用(yong)蒸汽冷卻，然后進行水力除焦(jiao)。
③. 無(wu)焰燃燒爐
焦化加(jia)熱(re)(re)爐是(shi)本裝(zhuang)置(zhi)的(de)核心設備(bei)，其(qi)作(zuo)用是(shi)將爐內迅(xun)速流動(dong)的(de)渣油加(jia)熱(re)(re)至(zhi)500℃左右的(de)高溫。因此(ci)，要求爐內有較高的(de)傳(chuan)熱(re)(re)速率以保證(zheng)在短時間(jian)內給油提供(gong)足夠的(de)熱(re)(re)量，同時要求提供(gong)均勻的(de)熱(re)(re)場，防(fang)止(zhi)局部過熱(re)(re)引起爐管結焦。為(wei)此(ci)，延(yan)遲(chi)焦化通常采用無焰(yan)爐。
