一、裝置簡介
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)是以貧氫的(de)(de)重質(zhi)油(you)(you)(you)為(wei)原料，在高(gao)溫（約500℃）條件下進行深(shen)度的(de)(de)熱裂化(hua)和(he)縮合(he)(he)反應，將重質(zhi)油(you)(you)(you)餾分進行裂解(jie)和(he)聚合(he)(he)，生(sheng)產富氣、粗汽油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)、蠟(la)油(you)(you)(you)和(he)焦(jiao)(jiao)炭的(de)(de)技術。它又是唯一能生(sheng)產石油(you)(you)(you)焦(jiao)(jiao)的(de)(de)工(gong)藝過(guo)程。焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置獲得的(de)(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)氣體經脫(tuo)硫處理后可作(zuo)為(wei)制(zhi)氫原料或送燃(ran)(ran)料管網做燃(ran)(ran)料使用。焦(jiao)(jiao)化(hua)汽油(you)(you)(you)和(he)焦(jiao)(jiao)化(hua)柴(chai)油(you)(you)(you)是延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)(de)主要(yao)產品(pin)，但(dan)其質(zhi)量(liang)較差，烯烴含(han)量(liang)高(gao)，硫、氮(dan)、氧(yang)等雜質(zhi)含(han)量(liang)高(gao)，穩定性差，只(zhi)能作(zuo)為(wei)半成品(pin)或中間產品(pin)。
焦化(hua)(hua)(hua)是以貧氫(qing)重質殘油(you)（如減壓渣(zha)(zha)油(you)、裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)渣(zha)(zha)油(you)以及(ji)瀝青等）為原(yuan)料(liao)(liao)，在高(gao)溫（400～500℃）下進行深度熱(re)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)反應。通過(guo)裂(lie)(lie)解反應，使(shi)渣(zha)(zha)油(you)的(de)一(yi)部分轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為氣體烴和輕(qing)質油(you)品；由(you)于(yu)縮合反應，使(shi)渣(zha)(zha)油(you)的(de)另(ling)一(yi)部分轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為焦炭。一(yi)方面(mian)(mian)由(you)于(yu)原(yuan)料(liao)(liao)重，含相(xiang)當數量的(de)芳烴，另(ling)一(yi)方面(mian)(mian)焦化(hua)(hua)(hua)的(de)反應條(tiao)件更加苛(ke)刻，因此縮合反應占很(hen)大比重，生成焦炭多。
焦化(hua)過程實質(zhi)上是(shi)將原(yuan)油(you)中(zhong)的(de)(de)重質(zhi)油(you)深度熱(re)裂化(hua)的(de)(de)過程，也是(shi)處理渣油(you)的(de)(de)手段之一。與另一個重油(you)深度加工(gong)裝(zhuang)置(zhi)-加氫(qing)裂化(hua)相比，延遲焦化(hua)盡管(guan)存在(zai)輕質(zhi)油(you)產品穩定性(xing)差的(de)(de)缺點，但裝(zhuang)置(zhi)投資(zi)少，操作(zuo)費用(yong)低(di)（加工(gong)費為加氫(qing)裂化(hua)操作(zuo)費用(yong)的(de)(de)1/3～1/2），轉化(hua)深度高。
原(yuan)料(liao)：延(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)與催(cui)化(hua)裂化(hua)類似的(de)脫碳(tan)工藝以(yi)改變(bian)石油(you)的(de)碳(tan)氫(qing)(qing)比(bi)，延(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)的(de)原(yuan)料(liao)可以(yi)是(shi)重油(you)、渣油(you)甚至是(shi)瀝青，對原(yuan)料(liao)的(de)品質要求(qiu)比(bi)較(jiao)低。渣油(you)主要的(de)轉化(hua)工藝是(shi)延(yan)遲(chi)(chi)焦(jiao)化(hua)和加氫(qing)(qing)裂化(hua)。
產(chan)品：主要產(chan)品是蠟油、柴油、焦炭、粗汽油和部分氣體。
延(yan)(yan)遲焦(jiao)化(hua)的生產過程是：將重質油送到管式爐(lu)中(zhong)加熱，并采用高的流速（在爐(lu)管中(zhong)注水(shui)）及高的熱強度（爐(lu)出口溫(wen)度500℃），使(shi)油品在加熱爐(lu)中(zhong)短(duan)時間內達(da)到焦(jiao)化(hua)反應所需的溫(wen)度，但在反應爐(lu)管內不生焦(jiao)，而(er)是迅速地進入焦(jiao)炭塔，使(shi)焦(jiao)化(hua)反應不在加熱爐(lu)中(zhong)而(er)延(yan)(yan)遲到焦(jiao)炭塔中(zhong)進行，因此稱(cheng)為延(yan)(yan)遲焦(jiao)化(hua)。
二、典型延遲焦化裝置(zhi)的工藝及特(te)點
延遲焦(jiao)(jiao)化裝(zhuang)(zhuang)置的生產(chan)工(gong)藝分為焦(jiao)(jiao)化和除(chu)焦(jiao)(jiao)兩部分，焦(jiao)(jiao)化為連續操作，除(chu)焦(jiao)(jiao)為間隙操作。由于工(gong)業裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)般設有兩個(ge)(ge)或(huo)四個(ge)(ge)焦(jiao)(jiao)炭塔，所以整(zheng)個(ge)(ge)生產(chan)過程(cheng)仍為連續操作。
①. 原油(you)預熱(re)，焦(jiao)化原料(liao)（減(jian)壓(ya)渣油(you)）先進入原料(liao)緩(huan)沖(chong)罐(guan)，再用(yong)泵送入加熱(re)爐(lu)對(dui)流段升(sheng)溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)后(hou)的原油(you)(you)進入分(fen)餾塔(ta)底，與焦(jiao)炭塔(ta)產出的油(you)(you)氣(qi)在分(fen)餾塔(ta)內（塔(ta)底溫度不超(chao)過400℃）換熱(re)。
③. 原(yuan)料油和循環油一(yi)起從分餾塔(ta)(ta)底抽(chou)出，用熱(re)油泵打進(jin)加(jia)熱(re)爐(lu)輻(fu)射段(duan)，加(jia)熱(re)到焦(jiao)化反(fan)應所需的溫度(du)（500℃左右），再通(tong)過四通(tong)閥(fa)由下(xia)部進(jin)入焦(jiao)炭塔(ta)(ta)，進(jin)行焦(jiao)化反(fan)應。
④. 原(yuan)料在焦(jiao)炭塔(ta)內反應(ying)生(sheng)成焦(jiao)炭聚積在焦(jiao)炭塔(ta)內，油(you)(you)(you)氣(qi)從焦(jiao)炭塔(ta)頂出(chu)來進(jin)入分餾塔(ta)，與原(yuan)料油(you)(you)(you)換熱后，經過分餾得到氣(qi)體(ti)、汽(qi)油(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)和蠟(la)油(you)(you)(you)。塔(ta)底循(xun)環油(you)(you)(you)和原(yuan)料一起再(zai)進(jin)行焦(jiao)化反應(ying)。
延遲焦化裝置的(de)生產核心是(shi)重質油的(de)裂化結焦反(fan)(fan)應，而裂化結焦反(fan)(fan)應需要一定的(de)時間(jian)，反(fan)(fan)應完成后還需要除焦。因此，延遲焦化生產是(shi)半(ban)連續(xu)(xu)(xu)的(de)過程。為了實(shi)(shi)(shi)現整個裝置的(de)連續(xu)(xu)(xu)生產，實(shi)(shi)(shi)際的(de)工業生產裝置均采(cai)用一爐(lu)兩(liang)塔(ta)（焦炭(tan)塔(ta)）、兩(liang)爐(lu)四塔(ta)等工藝(yi)流程，即通過加(jia)熱爐(lu)和／或(huo)焦炭(tan)塔(ta)的(de)切換操作(zuo)(zuo)，實(shi)(shi)(shi)現裝置的(de)連續(xu)(xu)(xu)操作(zuo)(zuo)。
圖2.7所示為典型(xing)(xing)的一爐兩塔(ta)(ta)延(yan)遲焦化工(gong)藝流程示意圖，如圖2.8所示為典型(xing)(xing)的兩爐四塔(ta)(ta)延(yan)遲焦化工(gong)藝流程示意圖。
一般(ban)情況下，延遲焦(jiao)化(hua)裝(zhuang)置分為三(san)個工(gong)段(duan)，即原料油預熱、焦(jiao)化(hua)反應(ying)、分餾和吸(xi)收(shou)穩定。核心工(gong)段(duan)為焦(jiao)化(hua)反應(ying)。
1. 原料(liao)油預(yu)熱系統
焦化原(yuan)料(liao)（通常是(shi)減(jian)壓(ya)渣油(you)）首(shou)先進(jin)(jin)入(ru)原(yuan)料(liao)緩沖罐(guan)，再用泵加(jia)壓(ya)，送(song)入(ru)加(jia)熱爐(lu)對流段加(jia)熱。加(jia)熱后(hou)的(de)原(yuan)料(liao)油(you)進(jin)(jin)入(ru)分餾塔底，與焦炭塔產出的(de)油(you)氣(qi)在分餾塔內(nei)換熱。把(ba)原(yuan)料(liao)中(zhong)的(de)輕質油(you)蒸出來，同時(shi)又加(jia)熱了原(yuan)料(liao)。
2. 焦(jiao)化反(fan)應系(xi)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(jiao)炭塔塔頂出來的高溫油(you)氣被送至分餾(liu)塔下部，在(zai)塔內進(jin)行(xing)傳(chuan)質、傳(chuan)熱，并進(jin)行(xing)餾(liu)分切割，分別獲得(de)氣體、汽油(you)、柴油(you)和蠟油(you)。塔頂獲得(de)的輕質烴(jing)類（包(bao)括油(you)氣和汽油(you)）送至吸收穩定部分進(jin)行(xing)分離得(de)到(dao)干氣及(ji)液化(hua)氣，并使汽油(you)的蒸氣壓合格，必要時(shi)先送至脫(tuo)硫工藝進(jin)行(xing)脫(tuo)硫。側線產出的柴油(you)經(jing)加氫精制(zhi)后成為(wei)產品燃料(liao)油(you)，蠟油(you)可作為(wei)催化(hua)裂化(hua)原(yuan)料(liao)或(huo)燃料(liao)油(you)。塔底循環(huan)油(you)和原(yuan)料(liao)進(jin)行(xing)摻(chan)混并一起作為(wei)焦(jiao)化(hua)反(fan)應的原(yuan)料(liao)。
4. 吸收穩定部分
分(fen)餾塔塔頂產出(chu)的輕(qing)質烴類(lei)（包括油氣(qi)和汽油）在吸(xi)(xi)收穩定部分(fen)分(fen)別進行(xing)干氣(qi)分(fen)離、汽油精制(zhi)等，過程類(lei)似于催化裂(lie)化裝(zhuang)置的吸(xi)(xi)收穩定系統，這里(li)不再(zai)重(zhong)復。
三(san)、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置使用(yong)的原料(liao)為重質油(you)(you)，容易結(jie)焦(jiao)(jiao)，但希望在(zai)焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)中結(jie)焦(jiao)(jiao)，而(er)不希望在(zai)加(jia)熱爐、轉油(you)(you)線、焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)餾出(chu)線和分餾塔(ta)(ta)底(di)等(deng)處(chu)結(jie)焦(jiao)(jiao)。可(ke)以(yi)在(zai)原料(liao)油(you)(you)進加(jia)熱爐輻射(she)管(guan)之前(qian)，注入蒸汽(qi)或軟化(hua)水，以(yi)加(jia)大原料(liao)油(you)(you)在(zai)爐管(guan)中的流速，在(zai)分餾塔(ta)(ta)底(di)設循環油(you)(you)泵(beng)，并(bing)在(zai)泵(beng)入口加(jia)過濾器，濾掉焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)(ta)油(you)(you)氣帶來的粉(fen)焦(jiao)(jiao)。在(zai)運轉中分餾塔(ta)(ta)有時也會出(chu)現結(jie)焦(jiao)(jiao)現象，為此(ci)需控制塔(ta)(ta)底(di)溫度(du)，并(bing)采(cai)用(yong)塔(ta)(ta)底(di)油(you)(you)循環過濾的方法(fa)濾去(qu)焦(jiao)(jiao)粉(fen)和加(jia)強液體的流動來加(jia)以(yi)防(fang)止(zhi)。延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)過程(cheng)的產(chan)品包括汽(qi)油(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)、蠟油(you)(you)和石油(you)(you)焦(jiao)(jiao)等(deng)。
四、延遲焦化裝置的配管設計
主要(yao)是對加熱(re)爐、塔、換熱(re)器、罐、泵(beng)等設(she)備的配管設(she)計。主要(yao)設(she)備如下。
①. 焦炭塔
焦(jiao)(jiao)炭塔是(shi)用厚鍋爐鋼板制(zhi)成的空筒(tong)，是(shi)進行焦(jiao)(jiao)化反應(ying)的場(chang)所。
②. 水(shui)力除焦設備
焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)是輪換(huan)使用的(de)，即(ji)當一個(ge)塔(ta)內焦(jiao)(jiao)炭聚集到一定高度時，通(tong)過四通(tong)閥將(jiang)原料切換(huan)到另(ling)一個(ge)焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)。聚結焦(jiao)(jiao)炭的(de)焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)先用蒸(zheng)汽冷卻，然后進行水力除焦(jiao)(jiao)。
③. 無焰燃(ran)燒爐
焦(jiao)化加(jia)(jia)熱爐是本裝置的核心(xin)設備，其(qi)作用是將爐內迅速流動的渣油加(jia)(jia)熱至500℃左右的高溫(wen)。因此，要求(qiu)爐內有較高的傳(chuan)熱速率以保證在短時(shi)間(jian)內給(gei)油提(ti)供足夠(gou)的熱量，同時(shi)要求(qiu)提(ti)供均勻的熱場，防(fang)止局部過熱引(yin)起爐管(guan)結焦(jiao)。為(wei)此，延遲焦(jiao)化通常采用無焰爐。
