一、裝置簡介
延遲焦(jiao)化是(shi)以(yi)貧(pin)氫的(de)重質(zhi)油為(wei)原料(liao)，在高溫（約500℃）條件下進行深度(du)的(de)熱裂化和縮合反應，將(jiang)重質(zhi)油餾分進行裂解和聚合，生(sheng)(sheng)產(chan)富(fu)氣、粗汽油、柴油、蠟油和焦(jiao)炭的(de)技(ji)術。它又(you)是(shi)唯一能生(sheng)(sheng)產(chan)石油焦(jiao)的(de)工藝過程。焦(jiao)化裝置(zhi)獲(huo)得的(de)焦(jiao)化氣體經脫硫處理后可作(zuo)為(wei)制氫原料(liao)或(huo)送燃料(liao)管網做燃料(liao)使用。焦(jiao)化汽油和焦(jiao)化柴油是(shi)延遲焦(jiao)化的(de)主要(yao)產(chan)品，但其(qi)質(zhi)量(liang)(liang)較差，烯烴含量(liang)(liang)高，硫、氮、氧等雜(za)質(zhi)含量(liang)(liang)高，穩定性差，只(zhi)能作(zuo)為(wei)半成(cheng)品或(huo)中間產(chan)品。
焦化(hua)(hua)是以貧氫重(zhong)質殘(can)油(you)（如減(jian)壓(ya)渣(zha)(zha)油(you)、裂化(hua)(hua)渣(zha)(zha)油(you)以及瀝青(qing)等）為(wei)原(yuan)料，在(zai)高溫(wen)（400～500℃）下進(jin)行深度熱裂化(hua)(hua)反(fan)應(ying)。通過裂解反(fan)應(ying)，使渣(zha)(zha)油(you)的(de)一部分轉化(hua)(hua)為(wei)氣(qi)體烴(jing)和(he)輕質油(you)品(pin)；由于(yu)縮(suo)合(he)反(fan)應(ying)，使渣(zha)(zha)油(you)的(de)另一部分轉化(hua)(hua)為(wei)焦炭。一方面由于(yu)原(yuan)料重(zhong)，含(han)相當數(shu)量的(de)芳烴(jing)，另一方面焦化(hua)(hua)的(de)反(fan)應(ying)條件更加苛刻，因(yin)此縮(suo)合(he)反(fan)應(ying)占很大比重(zhong)，生成焦炭多(duo)。
焦化過程實質(zhi)上是將原油中的(de)重(zhong)質(zhi)油深(shen)(shen)度(du)熱裂(lie)化的(de)過程，也是處(chu)理渣油的(de)手段之一。與另一個重(zhong)油深(shen)(shen)度(du)加(jia)工裝置-加(jia)氫裂(lie)化相比，延(yan)遲焦化盡管存在輕質(zhi)油產品(pin)穩定性差的(de)缺點，但裝置投資少，操(cao)作費用低（加(jia)工費為加(jia)氫裂(lie)化操(cao)作費用的(de)1/3～1/2），轉化深(shen)(shen)度(du)高(gao)。
原料：延遲焦(jiao)化與催化裂(lie)化類似的脫碳(tan)工藝以改(gai)變石油(you)(you)的碳(tan)氫(qing)比，延遲焦(jiao)化的原料可以是(shi)重油(you)(you)、渣油(you)(you)甚至是(shi)瀝青，對原料的品質要求比較(jiao)低。渣油(you)(you)主(zhu)要的轉化工藝是(shi)延遲焦(jiao)化和加氫(qing)裂(lie)化。
產(chan)品(pin)：主要產(chan)品(pin)是蠟(la)油(you)、柴(chai)油(you)、焦炭、粗汽油(you)和(he)部分氣(qi)體。
延遲焦(jiao)化(hua)(hua)的(de)(de)生產過程是：將重質(zhi)油送到管(guan)式爐中(zhong)加熱(re)(re)，并采用(yong)高的(de)(de)流(liu)速（在(zai)爐管(guan)中(zhong)注(zhu)水）及高的(de)(de)熱(re)(re)強度（爐出口溫度500℃），使油品在(zai)加熱(re)(re)爐中(zhong)短時間內(nei)達到焦(jiao)化(hua)(hua)反應所需(xu)的(de)(de)溫度，但在(zai)反應爐管(guan)內(nei)不(bu)生焦(jiao)，而是迅速地進入焦(jiao)炭塔，使焦(jiao)化(hua)(hua)反應不(bu)在(zai)加熱(re)(re)爐中(zhong)而延遲到焦(jiao)炭塔中(zhong)進行，因此稱為延遲焦(jiao)化(hua)(hua)。
二、典型(xing)延遲焦化裝置的工藝及特點
延遲焦化裝(zhuang)置的生(sheng)產(chan)工藝分為(wei)焦化和(he)除焦兩(liang)部分，焦化為(wei)連(lian)續操作，除焦為(wei)間隙操作。由于工業裝(zhuang)置一(yi)般設有兩(liang)個(ge)或(huo)四個(ge)焦炭(tan)塔，所以(yi)整個(ge)生(sheng)產(chan)過程仍(reng)為(wei)連(lian)續操作。
①. 原油預(yu)熱(re)，焦化(hua)原料（減壓渣(zha)油）先(xian)進入原料緩沖罐，再用泵(beng)送入加熱(re)爐對流段升(sheng)溫至340～350℃。
②. 經預熱(re)后的原(yuan)油進入分(fen)餾塔底，與(yu)焦炭塔產出的油氣在分(fen)餾塔內（塔底溫度(du)不(bu)超(chao)過400℃）換熱(re)。
③. 原料(liao)油(you)和循(xun)環油(you)一起從(cong)分餾塔(ta)底抽(chou)出(chu)，用熱(re)油(you)泵打進加(jia)熱(re)爐輻射段(duan)，加(jia)熱(re)到焦化(hua)反應(ying)所需的溫度（500℃左右），再通過四通閥由下部進入(ru)焦炭塔(ta)，進行焦化(hua)反應(ying)。
④. 原料在焦(jiao)炭塔(ta)內反應生(sheng)成焦(jiao)炭聚積在焦(jiao)炭塔(ta)內，油(you)氣從(cong)焦(jiao)炭塔(ta)頂出(chu)來(lai)進入分餾(liu)(liu)塔(ta)，與(yu)原料油(you)換熱后，經過(guo)分餾(liu)(liu)得到(dao)氣體、汽(qi)油(you)、柴油(you)和(he)蠟油(you)。塔(ta)底(di)循(xun)環(huan)油(you)和(he)原料一起再進行焦(jiao)化反應。
延(yan)遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)裝置的(de)(de)生(sheng)產核心(xin)是重質油(you)的(de)(de)裂化(hua)(hua)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)反應，而裂化(hua)(hua)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)反應需要一定的(de)(de)時間，反應完成后(hou)還(huan)需要除焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。因此(ci)，延(yan)遲焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)生(sheng)產是半(ban)連(lian)續(xu)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。為了實(shi)現整個裝置的(de)(de)連(lian)續(xu)生(sheng)產，實(shi)際的(de)(de)工業生(sheng)產裝置均采用一爐(lu)(lu)(lu)兩塔(ta)（焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)）、兩爐(lu)(lu)(lu)四塔(ta)等工藝流(liu)程(cheng)，即通過(guo)(guo)加(jia)熱爐(lu)(lu)(lu)和／或(huo)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)炭塔(ta)的(de)(de)切換操作，實(shi)現裝置的(de)(de)連(lian)續(xu)操作。
圖(tu)2.7所示(shi)為典(dian)型(xing)的一爐(lu)兩塔(ta)延遲焦化工藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)，如圖(tu)2.8所示(shi)為典(dian)型(xing)的兩爐(lu)四塔(ta)延遲焦化工藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)。
一般情況下(xia)，延遲(chi)焦化裝置(zhi)分為(wei)三個工段(duan)，即原料油預熱、焦化反應、分餾和吸收穩(wen)定。核(he)心工段(duan)為(wei)焦化反應。
1. 原料油(you)預熱(re)系統
焦(jiao)化原(yuan)料(liao)（通常是減(jian)壓渣油）首先進(jin)入原(yuan)料(liao)緩沖罐(guan)，再(zai)用泵(beng)加(jia)壓，送入加(jia)熱(re)(re)爐對流段加(jia)熱(re)(re)。加(jia)熱(re)(re)后的原(yuan)料(liao)油進(jin)入分(fen)餾塔(ta)(ta)底(di)，與(yu)焦(jiao)炭塔(ta)(ta)產出(chu)的油氣在分(fen)餾塔(ta)(ta)內換(huan)熱(re)(re)。把原(yuan)料(liao)中的輕質油蒸出(chu)來，同時又加(jia)熱(re)(re)了(le)原(yuan)料(liao)。
2. 焦化(hua)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(ta)塔(ta)頂出來的(de)高溫油(you)氣(qi)被送至分(fen)(fen)餾塔(ta)下部，在(zai)塔(ta)內進(jin)(jin)行傳(chuan)質、傳(chuan)熱，并進(jin)(jin)行餾分(fen)(fen)切割，分(fen)(fen)別獲得氣(qi)體、汽(qi)(qi)油(you)、柴(chai)油(you)和蠟油(you)。塔(ta)頂獲得的(de)輕(qing)質烴類（包括(kuo)油(you)氣(qi)和汽(qi)(qi)油(you)）送至吸收穩定部分(fen)(fen)進(jin)(jin)行分(fen)(fen)離得到干(gan)氣(qi)及液(ye)化氣(qi)，并使(shi)汽(qi)(qi)油(you)的(de)蒸氣(qi)壓合格，必要時先(xian)送至脫硫工藝進(jin)(jin)行脫硫。側線產(chan)出的(de)柴(chai)油(you)經加(jia)氫精(jing)制后成為(wei)產(chan)品燃料(liao)(liao)油(you)，蠟油(you)可作為(wei)催(cui)化裂化原料(liao)(liao)或燃料(liao)(liao)油(you)。塔(ta)底循環油(you)和原料(liao)(liao)進(jin)(jin)行摻混并一起(qi)作為(wei)焦化反應(ying)的(de)原料(liao)(liao)。
4. 吸收穩定(ding)部分
分餾塔塔頂產出的輕質(zhi)烴類（包括油氣和(he)汽油）在吸收穩(wen)定(ding)部分分別(bie)進行(xing)干氣分離、汽油精制等(deng)，過程類似于催化裂化裝置的吸收穩(wen)定(ding)系統(tong)，這里(li)不再重復。
三、介質(zhi)特點
延(yan)遲焦(jiao)化(hua)裝置使用的(de)原料(liao)為重質(zhi)油，容(rong)易結焦(jiao)，但(dan)希望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)焦(jiao)炭塔(ta)(ta)中結焦(jiao)，而(er)不希望(wang)(wang)在(zai)(zai)(zai)加(jia)熱爐(lu)、轉油線(xian)、焦(jiao)炭塔(ta)(ta)餾(liu)出線(xian)和(he)分餾(liu)塔(ta)(ta)底等處結焦(jiao)。可以(yi)在(zai)(zai)(zai)原料(liao)油進加(jia)熱爐(lu)輻(fu)射管之前，注入蒸汽(qi)或軟化(hua)水，以(yi)加(jia)大原料(liao)油在(zai)(zai)(zai)爐(lu)管中的(de)流(liu)速，在(zai)(zai)(zai)分餾(liu)塔(ta)(ta)底設循(xun)環(huan)油泵，并在(zai)(zai)(zai)泵入口加(jia)過濾(lv)器，濾(lv)掉焦(jiao)炭塔(ta)(ta)油氣帶來的(de)粉焦(jiao)。在(zai)(zai)(zai)運轉中分餾(liu)塔(ta)(ta)有時(shi)也會出現(xian)結焦(jiao)現(xian)象，為此需控制(zhi)塔(ta)(ta)底溫(wen)度，并采(cai)用塔(ta)(ta)底油循(xun)環(huan)過濾(lv)的(de)方(fang)法濾(lv)去焦(jiao)粉和(he)加(jia)強液體(ti)的(de)流(liu)動來加(jia)以(yi)防止。延(yan)遲焦(jiao)化(hua)過程的(de)產品包括汽(qi)油、柴油、蠟油和(he)石油焦(jiao)等。
四、延遲焦(jiao)化(hua)裝置的配管設計(ji)
主要是對加熱爐(lu)、塔、換熱器(qi)、罐、泵等設(she)備的配管設(she)計。主要設(she)備如下。
①. 焦炭塔
焦(jiao)炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的(de)空筒，是進行焦(jiao)化(hua)反應的(de)場所。
②. 水力除焦設(she)備
焦(jiao)(jiao)炭塔是(shi)輪換使用的，即當一個(ge)塔內(nei)焦(jiao)(jiao)炭聚集到(dao)一定高度時，通過四(si)通閥將(jiang)原料切(qie)換到(dao)另(ling)一個(ge)焦(jiao)(jiao)炭塔。聚結焦(jiao)(jiao)炭的焦(jiao)(jiao)炭塔先用蒸汽冷卻，然(ran)后進行水(shui)力除(chu)焦(jiao)(jiao)。
③. 無焰(yan)燃燒(shao)爐
焦(jiao)化(hua)加熱爐(lu)是(shi)(shi)本裝置的核心設備，其作用是(shi)(shi)將爐(lu)內迅速流動的渣(zha)油(you)加熱至(zhi)500℃左右的高溫。因此(ci)，要(yao)(yao)求爐(lu)內有較(jiao)高的傳熱速率以(yi)保證(zheng)在短(duan)時(shi)間內給油(you)提(ti)供足(zu)夠的熱量，同時(shi)要(yao)(yao)求提(ti)供均勻(yun)的熱場(chang)，防止局部過熱引起(qi)爐(lu)管結焦(jiao)。為(wei)此(ci)，延(yan)遲焦(jiao)化(hua)通常(chang)采用無焰爐(lu)。
