一、裝置簡介(jie)
延遲焦(jiao)化是(shi)以(yi)貧氫的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)為(wei)原(yuan)料，在高溫(wen)（約(yue)500℃）條(tiao)件下進行(xing)深(shen)度的(de)(de)(de)熱裂化和縮(suo)合(he)反應，將(jiang)重(zhong)(zhong)質(zhi)油(you)(you)(you)餾分進行(xing)裂解和聚合(he)，生產富(fu)氣、粗汽油(you)(you)(you)、柴(chai)油(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)和焦(jiao)炭的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)。它(ta)又是(shi)唯一能(neng)生產石油(you)(you)(you)焦(jiao)的(de)(de)(de)工藝過程(cheng)。焦(jiao)化裝置(zhi)獲得的(de)(de)(de)焦(jiao)化氣體經(jing)脫硫處理后可作為(wei)制氫原(yuan)料或(huo)送燃(ran)料管網(wang)做燃(ran)料使用。焦(jiao)化汽油(you)(you)(you)和焦(jiao)化柴(chai)油(you)(you)(you)是(shi)延遲焦(jiao)化的(de)(de)(de)主要產品，但(dan)其質(zhi)量(liang)(liang)較差(cha)，烯烴含量(liang)(liang)高，硫、氮(dan)、氧(yang)等(deng)雜質(zhi)含量(liang)(liang)高，穩(wen)定(ding)性差(cha)，只能(neng)作為(wei)半成品或(huo)中間產品。
焦(jiao)化是以(yi)貧氫重(zhong)質殘油(you)（如(ru)減壓(ya)渣(zha)油(you)、裂化渣(zha)油(you)以(yi)及瀝青等）為原料，在高溫(wen)（400～500℃）下進行(xing)深度(du)熱裂化反應。通過裂解反應，使(shi)渣(zha)油(you)的(de)一部分轉(zhuan)化為氣體烴(jing)和輕質油(you)品(pin)；由(you)于縮(suo)合(he)反應，使(shi)渣(zha)油(you)的(de)另(ling)一部分轉(zhuan)化為焦(jiao)炭。一方(fang)面(mian)(mian)由(you)于原料重(zhong)，含相當數量的(de)芳烴(jing)，另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)焦(jiao)化的(de)反應條(tiao)件(jian)更(geng)加苛刻(ke)，因此(ci)縮(suo)合(he)反應占很大比重(zhong)，生成焦(jiao)炭多。
焦化(hua)過程(cheng)實質上是(shi)將原油(you)中的重質油(you)深(shen)度(du)熱裂化(hua)的過程(cheng)，也(ye)是(shi)處(chu)理渣油(you)的手(shou)段之一。與另(ling)一個重油(you)深(shen)度(du)加(jia)(jia)(jia)工裝置(zhi)-加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)相比(bi)，延遲焦化(hua)盡管(guan)存在輕質油(you)產品穩定性差的缺點，但裝置(zhi)投資少，操作費用低（加(jia)(jia)(jia)工費為加(jia)(jia)(jia)氫(qing)裂化(hua)操作費用的1/3～1/2），轉化(hua)深(shen)度(du)高。
原(yuan)料(liao)：延遲(chi)焦化(hua)(hua)(hua)與催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)類似(si)的(de)(de)脫(tuo)碳(tan)工(gong)藝以改變石(shi)油(you)(you)的(de)(de)碳(tan)氫(qing)比，延遲(chi)焦化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)原(yuan)料(liao)可以是(shi)(shi)重(zhong)油(you)(you)、渣(zha)油(you)(you)甚至是(shi)(shi)瀝青，對原(yuan)料(liao)的(de)(de)品(pin)質要求比較低(di)。渣(zha)油(you)(you)主要的(de)(de)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝是(shi)(shi)延遲(chi)焦化(hua)(hua)(hua)和加(jia)氫(qing)裂化(hua)(hua)(hua)。
產(chan)品(pin)(pin)：主要產(chan)品(pin)(pin)是蠟油(you)、柴油(you)、焦炭、粗汽油(you)和部分氣體。
延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化的(de)生(sheng)產過(guo)程是：將(jiang)重質油送到管(guan)式爐(lu)(lu)中(zhong)加(jia)熱(re)，并采用高的(de)流速（在(zai)爐(lu)(lu)管(guan)中(zhong)注(zhu)水）及高的(de)熱(re)強度（爐(lu)(lu)出口溫度500℃），使油品在(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)中(zhong)短時間內(nei)達(da)到焦(jiao)(jiao)(jiao)化反(fan)應(ying)所需的(de)溫度，但在(zai)反(fan)應(ying)爐(lu)(lu)管(guan)內(nei)不(bu)生(sheng)焦(jiao)(jiao)(jiao)，而是迅速地進(jin)入焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔，使焦(jiao)(jiao)(jiao)化反(fan)應(ying)不(bu)在(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)中(zhong)而延遲(chi)(chi)到焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔中(zhong)進(jin)行，因(yin)此稱(cheng)為延遲(chi)(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化。
二、典型延遲焦化裝(zhuang)置的工藝及特點(dian)
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)裝置的生產(chan)工(gong)藝分(fen)為(wei)(wei)焦(jiao)(jiao)化(hua)和除焦(jiao)(jiao)兩部分(fen)，焦(jiao)(jiao)化(hua)為(wei)(wei)連續(xu)操作，除焦(jiao)(jiao)為(wei)(wei)間隙操作。由(you)于工(gong)業裝置一般設有兩個(ge)(ge)(ge)或四個(ge)(ge)(ge)焦(jiao)(jiao)炭塔，所以整個(ge)(ge)(ge)生產(chan)過程仍為(wei)(wei)連續(xu)操作。
①. 原油預熱，焦化原料（減壓(ya)渣油）先(xian)進入原料緩沖罐，再用泵送(song)入加熱爐對(dui)流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱后(hou)的(de)原油(you)進入(ru)分餾(liu)塔(ta)底，與焦炭塔(ta)產出的(de)油(you)氣在分餾(liu)塔(ta)內（塔(ta)底溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料油和循環油一起從分餾塔(ta)底抽(chou)出，用熱(re)油泵打進加(jia)(jia)熱(re)爐輻射段，加(jia)(jia)熱(re)到焦(jiao)(jiao)化反(fan)(fan)應所需的溫度(du)（500℃左右(you)），再通(tong)過四通(tong)閥(fa)由下(xia)部進入焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)，進行(xing)焦(jiao)(jiao)化反(fan)(fan)應。
④. 原(yuan)料在焦(jiao)炭塔(ta)內反應(ying)生成焦(jiao)炭聚積在焦(jiao)炭塔(ta)內，油(you)(you)氣(qi)從焦(jiao)炭塔(ta)頂出(chu)來(lai)進(jin)入分餾(liu)塔(ta)，與原(yuan)料油(you)(you)換熱后，經(jing)過(guo)分餾(liu)得到氣(qi)體、汽油(you)(you)、柴油(you)(you)和蠟油(you)(you)。塔(ta)底循環油(you)(you)和原(yuan)料一起再進(jin)行焦(jiao)化反應(ying)。
延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)裝(zhuang)置的(de)生(sheng)產核心(xin)是重質油的(de)裂(lie)化(hua)結焦(jiao)(jiao)反(fan)應(ying)，而裂(lie)化(hua)結焦(jiao)(jiao)反(fan)應(ying)需要一定的(de)時(shi)間(jian)，反(fan)應(ying)完成后還需要除焦(jiao)(jiao)。因此(ci)，延遲焦(jiao)(jiao)化(hua)生(sheng)產是半連(lian)續的(de)過程(cheng)。為了(le)實現整個裝(zhuang)置的(de)連(lian)續生(sheng)產，實際的(de)工業生(sheng)產裝(zhuang)置均采用一爐(lu)兩塔（焦(jiao)(jiao)炭塔）、兩爐(lu)四塔等(deng)工藝流(liu)程(cheng)，即(ji)通過加熱(re)爐(lu)和／或(huo)焦(jiao)(jiao)炭塔的(de)切(qie)換(huan)操(cao)(cao)作，實現裝(zhuang)置的(de)連(lian)續操(cao)(cao)作。
圖2.7所示(shi)(shi)(shi)為(wei)(wei)典型的一爐兩塔(ta)延(yan)遲(chi)(chi)焦化工藝流程(cheng)示(shi)(shi)(shi)意圖，如圖2.8所示(shi)(shi)(shi)為(wei)(wei)典型的兩爐四塔(ta)延(yan)遲(chi)(chi)焦化工藝流程(cheng)示(shi)(shi)(shi)意圖。
一般情(qing)況下，延(yan)遲(chi)焦(jiao)化裝置分(fen)(fen)為三個工段(duan)，即(ji)原料油預熱、焦(jiao)化反應、分(fen)(fen)餾和(he)吸收穩定。核心工段(duan)為焦(jiao)化反應。
1. 原料(liao)油預熱系統(tong)
焦化(hua)原料(liao)（通常是減壓(ya)渣(zha)油(you)(you)）首先(xian)進(jin)入(ru)(ru)原料(liao)緩沖(chong)罐，再用泵(beng)加壓(ya)，送入(ru)(ru)加熱爐對流段(duan)加熱。加熱后的(de)原料(liao)油(you)(you)進(jin)入(ru)(ru)分餾塔(ta)底，與焦炭塔(ta)產出(chu)的(de)油(you)(you)氣在分餾塔(ta)內換(huan)熱。把原料(liao)中的(de)輕質(zhi)油(you)(you)蒸出(chu)來(lai)，同時又(you)加熱了原料(liao)。
2. 焦(jiao)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(lu)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(tan)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂出來的(de)高溫(wen)油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)被送(song)(song)至(zhi)分餾塔(ta)(ta)(ta)下部，在塔(ta)(ta)(ta)內進(jin)行(xing)(xing)(xing)傳(chuan)質、傳(chuan)熱，并進(jin)行(xing)(xing)(xing)餾分切割(ge)，分別獲(huo)得(de)氣(qi)(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(huo)得(de)的(de)輕質烴(jing)類（包(bao)括油(you)(you)(you)氣(qi)(qi)和汽(qi)油(you)(you)(you)）送(song)(song)至(zhi)吸(xi)收穩定部分進(jin)行(xing)(xing)(xing)分離得(de)到干氣(qi)(qi)及液(ye)化氣(qi)(qi)，并使汽(qi)油(you)(you)(you)的(de)蒸氣(qi)(qi)壓合(he)格，必(bi)要時(shi)先送(song)(song)至(zhi)脫(tuo)硫工藝進(jin)行(xing)(xing)(xing)脫(tuo)硫。側線產出的(de)柴油(you)(you)(you)經(jing)加氫精制(zhi)后(hou)成為產品燃料(liao)油(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)可作(zuo)為催化裂化原(yuan)料(liao)或燃料(liao)油(you)(you)(you)。塔(ta)(ta)(ta)底循環油(you)(you)(you)和原(yuan)料(liao)進(jin)行(xing)(xing)(xing)摻混并一起作(zuo)為焦化反應的(de)原(yuan)料(liao)。
4. 吸收穩(wen)定部分
分(fen)餾(liu)塔(ta)塔(ta)頂產出的輕質烴類(lei)（包(bao)括油氣(qi)和汽油）在吸收(shou)(shou)穩定部分(fen)分(fen)別進(jin)行干氣(qi)分(fen)離、汽油精制等，過(guo)程(cheng)類(lei)似于催化裂(lie)化裝置的吸收(shou)(shou)穩定系統，這里(li)不再重復。
三、介質特(te)點
延遲焦(jiao)化裝置使用(yong)的(de)原(yuan)料為重質油(you)(you)(you)(you)，容易結焦(jiao)，但希望在(zai)焦(jiao)炭(tan)塔中(zhong)結焦(jiao)，而不希望在(zai)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)、轉油(you)(you)(you)(you)線、焦(jiao)炭(tan)塔餾出線和分(fen)餾塔底(di)等處結焦(jiao)。可以(yi)(yi)在(zai)原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)進加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)輻射管之前，注入(ru)蒸汽或軟化水，以(yi)(yi)加(jia)大(da)原(yuan)料油(you)(you)(you)(you)在(zai)爐(lu)(lu)管中(zhong)的(de)流速，在(zai)分(fen)餾塔底(di)設循環油(you)(you)(you)(you)泵，并(bing)在(zai)泵入(ru)口加(jia)過濾(lv)器，濾(lv)掉焦(jiao)炭(tan)塔油(you)(you)(you)(you)氣(qi)帶來(lai)的(de)粉焦(jiao)。在(zai)運(yun)轉中(zhong)分(fen)餾塔有時也會出現結焦(jiao)現象，為此需控(kong)制塔底(di)溫度，并(bing)采用(yong)塔底(di)油(you)(you)(you)(you)循環過濾(lv)的(de)方法濾(lv)去焦(jiao)粉和加(jia)強液(ye)體(ti)的(de)流動來(lai)加(jia)以(yi)(yi)防(fang)止。延遲焦(jiao)化過程的(de)產品包括汽油(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)、蠟油(you)(you)(you)(you)和石油(you)(you)(you)(you)焦(jiao)等。
四、延遲焦化裝置的(de)配管(guan)設計
主要(yao)是對(dui)加熱爐(lu)、塔、換熱器、罐、泵等設(she)備的配管設(she)計。主要(yao)設(she)備如下。
①. 焦(jiao)炭塔
焦炭塔是用厚鍋(guo)爐(lu)鋼板(ban)制成的空筒，是進行焦化(hua)反應的場所。
②. 水力除焦設備(bei)
焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)是輪(lun)換(huan)使用的(de)，即當一(yi)個塔(ta)內焦(jiao)(jiao)(jiao)炭聚集到一(yi)定高度(du)時，通過四通閥將(jiang)原料切換(huan)到另一(yi)個焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)。聚結焦(jiao)(jiao)(jiao)炭的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)先用蒸汽冷卻，然后進(jin)行(xing)水力除焦(jiao)(jiao)(jiao)。
③. 無焰燃燒(shao)爐
焦(jiao)化加(jia)熱(re)爐是本裝(zhuang)置的(de)(de)核心設備，其作用是將爐內迅速流動的(de)(de)渣油加(jia)熱(re)至500℃左右的(de)(de)高(gao)溫。因此，要(yao)求爐內有較高(gao)的(de)(de)傳熱(re)速率(lv)以保證在短時間內給油提供足(zu)夠的(de)(de)熱(re)量(liang)，同(tong)時要(yao)求提供均(jun)勻的(de)(de)熱(re)場，防(fang)止(zhi)局部過(guo)熱(re)引(yin)起爐管結焦(jiao)。為(wei)此，延遲焦(jiao)化通常采用無焰爐。
