一、裝置(zhi)簡(jian)介
延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)是以貧(pin)氫的(de)重(zhong)質油(you)為原(yuan)料(liao)，在高(gao)(gao)溫（約500℃）條件下進行(xing)深度的(de)熱(re)裂(lie)化(hua)(hua)(hua)和(he)縮合反應，將重(zhong)質油(you)餾分進行(xing)裂(lie)解和(he)聚合，生(sheng)產(chan)富氣、粗汽(qi)油(you)、柴(chai)(chai)油(you)、蠟油(you)和(he)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭的(de)技(ji)術。它又(you)是唯(wei)一(yi)能生(sheng)產(chan)石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工藝過(guo)程。焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝置獲得的(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)氣體經脫硫處理后可(ke)作為制氫原(yuan)料(liao)或(huo)送燃(ran)料(liao)管網做燃(ran)料(liao)使用(yong)。焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)汽(qi)油(you)和(he)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)柴(chai)(chai)油(you)是延遲(chi)焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)主(zhu)要產(chan)品，但(dan)其質量(liang)(liang)較差，烯烴含量(liang)(liang)高(gao)(gao)，硫、氮、氧等雜質含量(liang)(liang)高(gao)(gao)，穩定(ding)性(xing)差，只能作為半成品或(huo)中間(jian)產(chan)品。
焦(jiao)化是(shi)以(yi)(yi)貧(pin)氫重(zhong)(zhong)質殘油（如減壓渣(zha)油、裂(lie)化渣(zha)油以(yi)(yi)及瀝青等）為(wei)原(yuan)料，在高溫（400～500℃）下進(jin)行深(shen)度熱裂(lie)化反(fan)(fan)應。通過裂(lie)解反(fan)(fan)應，使渣(zha)油的一部(bu)分(fen)轉(zhuan)化為(wei)氣體烴(jing)和輕質油品；由于縮合反(fan)(fan)應，使渣(zha)油的另(ling)一部(bu)分(fen)轉(zhuan)化為(wei)焦(jiao)炭。一方面(mian)由于原(yuan)料重(zhong)(zhong)，含相當數(shu)量的芳烴(jing)，另(ling)一方面(mian)焦(jiao)化的反(fan)(fan)應條件更加苛(ke)刻(ke)，因此(ci)縮合反(fan)(fan)應占很大比(bi)重(zhong)(zhong)，生(sheng)成焦(jiao)炭多。
焦(jiao)化(hua)過程實質上是(shi)將原油(you)中的重質油(you)深(shen)(shen)度(du)熱(re)裂化(hua)的過程，也是(shi)處理渣油(you)的手段之一(yi)。與另一(yi)個重油(you)深(shen)(shen)度(du)加(jia)工裝置-加(jia)氫裂化(hua)相(xiang)比，延遲焦(jiao)化(hua)盡管存在輕質油(you)產品穩(wen)定性差(cha)的缺點(dian)，但(dan)裝置投資少，操(cao)作(zuo)費用低（加(jia)工費為(wei)加(jia)氫裂化(hua)操(cao)作(zuo)費用的1/3～1/2），轉化(hua)深(shen)(shen)度(du)高。
原(yuan)料：延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)與催化(hua)裂化(hua)類似的(de)脫碳工(gong)藝以改(gai)變石(shi)油(you)的(de)碳氫比，延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)的(de)原(yuan)料可以是(shi)重油(you)、渣(zha)油(you)甚至(zhi)是(shi)瀝青，對原(yuan)料的(de)品質要(yao)求比較低。渣(zha)油(you)主要(yao)的(de)轉(zhuan)化(hua)工(gong)藝是(shi)延(yan)遲(chi)焦(jiao)(jiao)化(hua)和加(jia)氫裂化(hua)。
產品(pin)(pin)：主(zhu)要產品(pin)(pin)是蠟(la)油(you)、柴(chai)油(you)、焦炭、粗汽油(you)和部分氣體。
延遲焦(jiao)化的生產過程是(shi)：將重質油(you)送到(dao)管式爐(lu)中(zhong)加(jia)熱(re)(re)，并采用高的流速(su)（在(zai)(zai)爐(lu)管中(zhong)注水(shui)）及高的熱(re)(re)強(qiang)度（爐(lu)出(chu)口溫(wen)度500℃），使油(you)品在(zai)(zai)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)中(zhong)短時間內(nei)達到(dao)焦(jiao)化反應所需的溫(wen)度，但在(zai)(zai)反應爐(lu)管內(nei)不生焦(jiao)，而是(shi)迅速(su)地進入焦(jiao)炭塔，使焦(jiao)化反應不在(zai)(zai)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)中(zhong)而延遲到(dao)焦(jiao)炭塔中(zhong)進行，因此稱為(wei)延遲焦(jiao)化。
二、典(dian)型(xing)延遲焦化裝置的工藝(yi)及特(te)點(dian)
延(yan)遲焦(jiao)化(hua)裝置的生產(chan)工藝分為(wei)焦(jiao)化(hua)和(he)除(chu)焦(jiao)兩部分，焦(jiao)化(hua)為(wei)連續操(cao)作，除(chu)焦(jiao)為(wei)間隙操(cao)作。由于(yu)工業裝置一般設有兩個(ge)或四個(ge)焦(jiao)炭(tan)塔，所以整個(ge)生產(chan)過程仍為(wei)連續操(cao)作。
①. 原油預熱，焦(jiao)化原料（減壓(ya)渣油）先進入原料緩沖罐(guan)，再用(yong)泵送入加熱爐對流段升(sheng)溫至340～350℃。
②. 經(jing)預熱后的(de)原(yuan)油進入分(fen)餾(liu)塔底，與焦炭塔產(chan)出的(de)油氣在分(fen)餾(liu)塔內（塔底溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料油和循(xun)環油一起(qi)從分餾(liu)塔(ta)(ta)底抽出，用熱(re)(re)油泵打進(jin)加熱(re)(re)爐輻射段，加熱(re)(re)到焦(jiao)化反應所(suo)需的溫度(du)（500℃左右），再(zai)通過(guo)四通閥由下部進(jin)入焦(jiao)炭塔(ta)(ta)，進(jin)行焦(jiao)化反應。
④. 原(yuan)(yuan)料(liao)在焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)內反應(ying)生成焦(jiao)(jiao)炭聚(ju)積(ji)在焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)內，油(you)氣(qi)(qi)從焦(jiao)(jiao)炭塔(ta)頂出來(lai)進(jin)入分餾塔(ta)，與原(yuan)(yuan)料(liao)油(you)換(huan)熱后，經過分餾得到氣(qi)(qi)體、汽油(you)、柴油(you)和蠟(la)油(you)。塔(ta)底循環(huan)油(you)和原(yuan)(yuan)料(liao)一(yi)起再進(jin)行焦(jiao)(jiao)化反應(ying)。
延遲(chi)焦(jiao)化(hua)裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)生產(chan)核心是重質(zhi)油的(de)(de)裂(lie)化(hua)結焦(jiao)反(fan)應，而裂(lie)化(hua)結焦(jiao)反(fan)應需(xu)要一定的(de)(de)時間，反(fan)應完成(cheng)后還需(xu)要除焦(jiao)。因(yin)此，延遲(chi)焦(jiao)化(hua)生產(chan)是半連(lian)續(xu)的(de)(de)過程(cheng)。為了實(shi)現整個裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)連(lian)續(xu)生產(chan)，實(shi)際的(de)(de)工(gong)業生產(chan)裝置(zhi)(zhi)均采(cai)用一爐兩(liang)塔（焦(jiao)炭(tan)塔）、兩(liang)爐四(si)塔等工(gong)藝流程(cheng)，即通過加熱爐和(he)／或焦(jiao)炭(tan)塔的(de)(de)切換操(cao)作，實(shi)現裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)連(lian)續(xu)操(cao)作。
圖(tu)2.7所示為(wei)典(dian)型的一爐(lu)兩(liang)塔(ta)(ta)延遲焦(jiao)化(hua)工(gong)藝(yi)流程(cheng)示意圖(tu)，如圖(tu)2.8所示為(wei)典(dian)型的兩(liang)爐(lu)四塔(ta)(ta)延遲焦(jiao)化(hua)工(gong)藝(yi)流程(cheng)示意圖(tu)。
一般情況下，延遲焦化(hua)裝(zhuang)置分為三個工段，即原料油預(yu)熱、焦化(hua)反(fan)應(ying)(ying)、分餾(liu)和吸收穩定。核(he)心工段為焦化(hua)反(fan)應(ying)(ying)。
1. 原(yuan)料油預(yu)熱系統
焦化(hua)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)（通常是(shi)減壓渣油(you)）首先(xian)進(jin)入(ru)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)緩沖罐，再(zai)用泵加壓，送(song)入(ru)加熱(re)爐(lu)對(dui)流段加熱(re)。加熱(re)后的原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)油(you)進(jin)入(ru)分餾(liu)塔底，與焦炭塔產出的油(you)氣在分餾(liu)塔內換熱(re)。把原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)中的輕(qing)質油(you)蒸(zheng)出來(lai)，同時又加熱(re)了原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)。
2. 焦(jiao)化(hua)反應系統(tong)
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(liu)系(xi)統
焦炭(tan)塔(ta)塔(ta)頂(ding)出(chu)來的(de)高溫油(you)氣(qi)(qi)(qi)被送(song)至分餾(liu)塔(ta)下部(bu)，在塔(ta)內進(jin)行(xing)傳質、傳熱，并進(jin)行(xing)餾(liu)分切割，分別獲得(de)氣(qi)(qi)(qi)體、汽(qi)油(you)、柴油(you)和蠟油(you)。塔(ta)頂(ding)獲得(de)的(de)輕質烴類（包括油(you)氣(qi)(qi)(qi)和汽(qi)油(you)）送(song)至吸收穩定部(bu)分進(jin)行(xing)分離(li)得(de)到干(gan)氣(qi)(qi)(qi)及(ji)液化氣(qi)(qi)(qi)，并使汽(qi)油(you)的(de)蒸氣(qi)(qi)(qi)壓合格，必要時(shi)先送(song)至脫硫(liu)(liu)工藝(yi)進(jin)行(xing)脫硫(liu)(liu)。側(ce)線產(chan)出(chu)的(de)柴油(you)經加氫精制后成為產(chan)品燃料(liao)(liao)油(you)，蠟油(you)可作(zuo)為催(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)行(xing)摻混(hun)并一起作(zuo)為焦化反應(ying)的(de)原料(liao)(liao)。
4. 吸收穩定部分(fen)
分(fen)餾塔塔頂產(chan)出的輕質烴類（包括油氣(qi)和汽油）在吸收穩定部分(fen)分(fen)別(bie)進(jin)行干氣(qi)分(fen)離(li)、汽油精制等，過程類似于催化裂化裝置的吸收穩定系統，這(zhe)里不再(zai)重(zhong)復。
三、介質特點
延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)裝置(zhi)使用(yong)的(de)原料(liao)(liao)為重(zhong)質油(you)，容易結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，但希望在(zai)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)(tan)塔(ta)中(zhong)結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)，而不希望在(zai)加熱爐、轉(zhuan)油(you)線、焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)(tan)塔(ta)餾(liu)(liu)出線和(he)(he)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)底等處結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)。可以(yi)在(zai)原料(liao)(liao)油(you)進加熱爐輻射管之前，注入蒸(zheng)汽或軟化(hua)水，以(yi)加大原料(liao)(liao)油(you)在(zai)爐管中(zhong)的(de)流(liu)速，在(zai)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)底設(she)循環(huan)(huan)油(you)泵，并在(zai)泵入口加過濾器，濾掉(diao)焦(jiao)(jiao)(jiao)炭(tan)(tan)(tan)塔(ta)油(you)氣帶(dai)來(lai)的(de)粉焦(jiao)(jiao)(jiao)。在(zai)運轉(zhuan)中(zhong)分(fen)餾(liu)(liu)塔(ta)有時也會出現結(jie)焦(jiao)(jiao)(jiao)現象，為此需控(kong)制塔(ta)底溫度(du)，并采用(yong)塔(ta)底油(you)循環(huan)(huan)過濾的(de)方法濾去(qu)焦(jiao)(jiao)(jiao)粉和(he)(he)加強(qiang)液體的(de)流(liu)動(dong)來(lai)加以(yi)防止。延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)過程的(de)產品(pin)包括汽油(you)、柴油(you)、蠟(la)油(you)和(he)(he)石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)等。
四、延遲焦化裝置的配管設計
主要是對加熱爐、塔、換(huan)熱器、罐、泵等設備(bei)的配管(guan)設計。主要設備(bei)如(ru)下。
①. 焦炭塔
焦炭塔是用厚鍋爐(lu)鋼板(ban)制成的(de)空筒，是進行焦化反應的(de)場(chang)所(suo)。
②. 水力除焦設備
焦(jiao)(jiao)炭塔是輪換(huan)使用(yong)的，即當一個(ge)塔內焦(jiao)(jiao)炭聚(ju)集(ji)到(dao)一定高度(du)時(shi)，通(tong)(tong)過四通(tong)(tong)閥將原(yuan)料切換(huan)到(dao)另一個(ge)焦(jiao)(jiao)炭塔。聚(ju)結焦(jiao)(jiao)炭的焦(jiao)(jiao)炭塔先(xian)用(yong)蒸汽冷卻(que)，然(ran)后進行水力除焦(jiao)(jiao)。
③. 無(wu)焰燃(ran)燒爐
焦化(hua)加(jia)熱(re)爐(lu)(lu)是本裝置的(de)核心設(she)備，其作(zuo)用(yong)是將爐(lu)(lu)內迅速(su)流(liu)動(dong)的(de)渣油(you)加(jia)熱(re)至(zhi)500℃左右的(de)高溫。因此(ci)，要求爐(lu)(lu)內有較高的(de)傳(chuan)熱(re)速(su)率以保證在短時(shi)間內給油(you)提供(gong)足夠的(de)熱(re)量(liang)，同(tong)時(shi)要求提供(gong)均勻(yun)的(de)熱(re)場，防止局部(bu)過熱(re)引(yin)起爐(lu)(lu)管結(jie)焦。為(wei)此(ci)，延遲(chi)焦化(hua)通常采用(yong)無焰爐(lu)(lu)。
