一、裝置簡(jian)介
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)是(shi)以貧氫的(de)(de)重質(zhi)油(you)(you)為(wei)原(yuan)料，在高溫（約(yue)500℃）條件下進(jin)行深(shen)度(du)的(de)(de)熱裂化(hua)(hua)和縮合(he)反應，將重質(zhi)油(you)(you)餾分進(jin)行裂解(jie)和聚(ju)合(he)，生產(chan)富氣(qi)、粗(cu)汽油(you)(you)、柴(chai)(chai)油(you)(you)、蠟油(you)(you)和焦(jiao)(jiao)(jiao)炭的(de)(de)技術。它(ta)又(you)是(shi)唯一(yi)能生產(chan)石油(you)(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)工藝過程(cheng)。焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝置獲得的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)氣(qi)體經脫硫處理后可作(zuo)為(wei)制氫原(yuan)料或(huo)送燃料管網做燃料使用(yong)。焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)汽油(you)(you)和焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)柴(chai)(chai)油(you)(you)是(shi)延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)的(de)(de)主(zhu)要產(chan)品(pin)，但其質(zhi)量較(jiao)差，烯烴(jing)含量高，硫、氮、氧等雜質(zhi)含量高，穩定性差，只能作(zuo)為(wei)半成品(pin)或(huo)中間產(chan)品(pin)。
焦(jiao)化(hua)是以(yi)貧氫重(zhong)質殘油(you)(you)（如減壓渣(zha)油(you)(you)、裂化(hua)渣(zha)油(you)(you)以(yi)及瀝(li)青(qing)等）為(wei)(wei)原料，在高(gao)溫（400～500℃）下(xia)進(jin)行深度熱(re)裂化(hua)反(fan)應。通過裂解反(fan)應，使(shi)(shi)渣(zha)油(you)(you)的一(yi)部(bu)分(fen)轉化(hua)為(wei)(wei)氣體(ti)烴和(he)輕質油(you)(you)品；由(you)(you)于縮合反(fan)應，使(shi)(shi)渣(zha)油(you)(you)的另一(yi)部(bu)分(fen)轉化(hua)為(wei)(wei)焦(jiao)炭。一(yi)方(fang)面(mian)(mian)由(you)(you)于原料重(zhong)，含(han)相(xiang)當數量的芳烴，另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)焦(jiao)化(hua)的反(fan)應條(tiao)件更加(jia)苛刻(ke)，因此(ci)縮合反(fan)應占很大(da)比重(zhong)，生成焦(jiao)炭多。
焦化(hua)過(guo)程實質(zhi)(zhi)上是將原油中(zhong)的(de)重質(zhi)(zhi)油深度(du)熱裂化(hua)的(de)過(guo)程，也是處理渣(zha)油的(de)手段之(zhi)一。與另(ling)一個(ge)重油深度(du)加(jia)工裝置(zhi)-加(jia)氫(qing)裂化(hua)相比，延遲(chi)焦化(hua)盡管存(cun)在輕質(zhi)(zhi)油產品(pin)穩定性(xing)差的(de)缺點，但裝置(zhi)投資少，操(cao)作費用低（加(jia)工費為(wei)加(jia)氫(qing)裂化(hua)操(cao)作費用的(de)1/3～1/2），轉化(hua)深度(du)高。
原(yuan)料：延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化與催化裂化類(lei)似的(de)脫碳(tan)工藝以改變石油(you)的(de)碳(tan)氫(qing)比，延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化的(de)原(yuan)料可以是(shi)重油(you)、渣(zha)油(you)甚(shen)至是(shi)瀝青，對(dui)原(yuan)料的(de)品質要(yao)求比較低。渣(zha)油(you)主要(yao)的(de)轉化工藝是(shi)延(yan)(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化和加氫(qing)裂化。
產品：主要產品是蠟油、柴油、焦炭、粗(cu)汽油和部分氣體。
延(yan)遲(chi)焦化的(de)(de)生(sheng)產過(guo)程是：將重(zhong)質油(you)送到管(guan)式爐(lu)(lu)中加(jia)熱，并采(cai)用(yong)高(gao)的(de)(de)流速（在(zai)爐(lu)(lu)管(guan)中注水）及高(gao)的(de)(de)熱強度(du)（爐(lu)(lu)出口溫(wen)度(du)500℃），使油(you)品(pin)在(zai)加(jia)熱爐(lu)(lu)中短時(shi)間內(nei)(nei)達到焦化反應(ying)所需的(de)(de)溫(wen)度(du)，但(dan)在(zai)反應(ying)爐(lu)(lu)管(guan)內(nei)(nei)不(bu)(bu)生(sheng)焦，而是迅速地進入焦炭(tan)(tan)塔，使焦化反應(ying)不(bu)(bu)在(zai)加(jia)熱爐(lu)(lu)中而延(yan)遲(chi)到焦炭(tan)(tan)塔中進行，因(yin)此稱為(wei)延(yan)遲(chi)焦化。
二、典型(xing)延遲焦化裝置的工藝及特點
延遲焦化裝置的生(sheng)產工藝分為焦化和除焦兩(liang)部分，焦化為連續操(cao)(cao)作，除焦為間(jian)隙操(cao)(cao)作。由于工業裝置一(yi)般設(she)有(you)兩(liang)個或四個焦炭塔，所以(yi)整(zheng)個生(sheng)產過程仍(reng)為連續操(cao)(cao)作。
①. 原(yuan)油預熱(re)，焦化(hua)原(yuan)料（減壓(ya)渣油）先進入(ru)原(yuan)料緩沖罐，再用(yong)泵送入(ru)加熱(re)爐對(dui)流段升溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)后的原油進入(ru)分(fen)餾(liu)塔底(di)，與(yu)焦炭塔產出的油氣在分(fen)餾(liu)塔內(nei)（塔底(di)溫度(du)不超過400℃）換熱(re)。
③. 原料油和循環油一起從分餾(liu)塔底抽(chou)出，用熱(re)油泵打進(jin)加熱(re)爐輻(fu)射段，加熱(re)到焦化(hua)反(fan)應(ying)所需的(de)溫度（500℃左右），再通過四通閥由下部(bu)進(jin)入焦炭(tan)塔，進(jin)行焦化(hua)反(fan)應(ying)。
④. 原(yuan)料在焦炭塔(ta)內反應生成焦炭聚(ju)積在焦炭塔(ta)內，油(you)氣從焦炭塔(ta)頂出來進入分餾塔(ta)，與原(yuan)料油(you)換(huan)熱后，經過分餾得到氣體、汽(qi)油(you)、柴油(you)和蠟(la)油(you)。塔(ta)底(di)循環油(you)和原(yuan)料一(yi)起再進行焦化(hua)反應。
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化裝(zhuang)置的(de)生產核心是重質油的(de)裂(lie)化結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)反應(ying)，而(er)裂(lie)化結焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)反應(ying)需要(yao)一定(ding)的(de)時間，反應(ying)完成(cheng)后(hou)還(huan)需要(yao)除(chu)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。因此，延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化生產是半連續(xu)的(de)過程。為了實(shi)(shi)現整個裝(zhuang)置的(de)連續(xu)生產，實(shi)(shi)際的(de)工業(ye)生產裝(zhuang)置均采用一爐(lu)兩(liang)塔（焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔）、兩(liang)爐(lu)四塔等工藝流程，即通過加熱爐(lu)和(he)／或焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)塔的(de)切換(huan)操作，實(shi)(shi)現裝(zhuang)置的(de)連續(xu)操作。
圖(tu)2.7所示為典型的一(yi)爐(lu)兩(liang)塔延遲(chi)(chi)焦化工藝(yi)流程(cheng)示意圖(tu)，如圖(tu)2.8所示為典型的兩(liang)爐(lu)四塔延遲(chi)(chi)焦化工藝(yi)流程(cheng)示意圖(tu)。
一般(ban)情(qing)況下，延遲(chi)焦化(hua)(hua)裝置(zhi)分為三個(ge)工段，即原料油預熱、焦化(hua)(hua)反(fan)應、分餾和吸收穩定。核(he)心工段為焦化(hua)(hua)反(fan)應。
1. 原料油預(yu)熱系(xi)統
焦化原(yuan)(yuan)料(liao)（通常(chang)是減壓渣(zha)油(you)）首先進入原(yuan)(yuan)料(liao)緩沖罐，再(zai)用泵加(jia)壓，送入加(jia)熱爐對流(liu)段(duan)加(jia)熱。加(jia)熱后(hou)的原(yuan)(yuan)料(liao)油(you)進入分(fen)餾(liu)塔(ta)底，與焦炭塔(ta)產出的油(you)氣在(zai)分(fen)餾(liu)塔(ta)內換熱。把原(yuan)(yuan)料(liao)中的輕(qing)質油(you)蒸出來(lai)，同時又加(jia)熱了(le)原(yuan)(yuan)料(liao)。
2. 焦化(hua)反應(ying)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(fen)餾系統
焦炭(tan)塔塔頂(ding)出來的(de)(de)高溫油(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)被送至分(fen)(fen)(fen)餾塔下部，在塔內進行傳質、傳熱，并進行餾分(fen)(fen)(fen)切割，分(fen)(fen)(fen)別獲得(de)氣(qi)體、汽(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)、柴油(you)(you)(you)(you)(you)和蠟油(you)(you)(you)(you)(you)。塔頂(ding)獲得(de)的(de)(de)輕(qing)質烴類（包括油(you)(you)(you)(you)(you)氣(qi)和汽(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)）送至吸(xi)收(shou)穩定部分(fen)(fen)(fen)進行分(fen)(fen)(fen)離得(de)到干氣(qi)及液化(hua)氣(qi)，并使汽(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)的(de)(de)蒸氣(qi)壓合格，必要(yao)時先(xian)送至脫硫工藝進行脫硫。側線產(chan)出的(de)(de)柴油(you)(you)(you)(you)(you)經加氫精制后成(cheng)為(wei)產(chan)品燃料(liao)油(you)(you)(you)(you)(you)，蠟油(you)(you)(you)(you)(you)可(ke)作為(wei)催化(hua)裂化(hua)原料(liao)或燃料(liao)油(you)(you)(you)(you)(you)。塔底(di)循環油(you)(you)(you)(you)(you)和原料(liao)進行摻混并一起作為(wei)焦化(hua)反(fan)應的(de)(de)原料(liao)。
4. 吸收(shou)穩定部分
分餾塔塔頂(ding)產出的輕質烴類（包括油氣(qi)和汽(qi)油）在(zai)吸(xi)收穩定(ding)(ding)部(bu)分分別進行(xing)干氣(qi)分離、汽(qi)油精制等，過程類似于催化(hua)裂化(hua)裝置的吸(xi)收穩定(ding)(ding)系統，這里不再重復。
三、介質特(te)點(dian)
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)裝置使用的原料(liao)(liao)為重(zhong)質(zhi)油(you)，容易結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，但希(xi)望在(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)中(zhong)結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，而不希(xi)望在(zai)加熱爐(lu)、轉油(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)餾(liu)(liu)(liu)出(chu)線和分餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)等(deng)處結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)。可以在(zai)原料(liao)(liao)油(you)進加熱爐(lu)輻(fu)射管之前，注入(ru)蒸(zheng)汽或軟化(hua)水，以加大(da)原料(liao)(liao)油(you)在(zai)爐(lu)管中(zhong)的流(liu)速，在(zai)分餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)設(she)循(xun)環油(you)泵，并(bing)在(zai)泵入(ru)口加過(guo)濾器，濾掉焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)塔(ta)(ta)油(you)氣(qi)帶來的粉焦(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)運轉中(zhong)分餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)有時也(ye)會出(chu)現(xian)結(jie)(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)現(xian)象，為此需控(kong)制(zhi)塔(ta)(ta)底(di)溫度(du)，并(bing)采用塔(ta)(ta)底(di)油(you)循(xun)環過(guo)濾的方法濾去焦(jiao)(jiao)(jiao)粉和加強(qiang)液體的流(liu)動來加以防止。延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)過(guo)程(cheng)的產品包括(kuo)汽油(you)、柴油(you)、蠟油(you)和石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)等(deng)。
四、延(yan)遲焦(jiao)化裝置(zhi)的配(pei)管設(she)計
主要(yao)是(shi)對(dui)加熱爐、塔(ta)、換熱器(qi)、罐(guan)、泵等(deng)設備的配管(guan)設計。主要(yao)設備如下。
①. 焦(jiao)炭塔
焦炭(tan)塔是用厚鍋爐鋼(gang)板制成的空(kong)筒，是進行(xing)焦化反應的場所。
②. 水(shui)力除焦設(she)備
焦炭(tan)(tan)塔是(shi)輪換使用的(de)，即當一(yi)個(ge)塔內焦炭(tan)(tan)聚集到一(yi)定(ding)高度時(shi)，通過(guo)四通閥將(jiang)原料切換到另一(yi)個(ge)焦炭(tan)(tan)塔。聚結焦炭(tan)(tan)的(de)焦炭(tan)(tan)塔先用蒸汽冷(leng)卻，然后進行水力(li)除焦。
③. 無焰燃燒爐
焦化(hua)加(jia)熱(re)(re)爐是本裝置的(de)核心設(she)備，其作(zuo)用(yong)是將爐內(nei)迅(xun)速流(liu)動的(de)渣油加(jia)熱(re)(re)至500℃左右的(de)高溫。因此，要求(qiu)爐內(nei)有較(jiao)高的(de)傳熱(re)(re)速率以(yi)保證在(zai)短時(shi)間內(nei)給油提(ti)供(gong)足(zu)夠的(de)熱(re)(re)量，同時(shi)要求(qiu)提(ti)供(gong)均(jun)勻(yun)的(de)熱(re)(re)場，防止局部過熱(re)(re)引(yin)起(qi)爐管結(jie)焦。為此，延遲焦化(hua)通(tong)常采用(yong)無焰爐。
