一、裝置簡介
延遲焦化是以貧氫的重質(zhì)油為原料，在高溫（約500℃）條件下進(jìn)行深度的熱裂化和縮合反應(yīng)，將重質(zhì)油餾分進(jìn)行裂解和聚合，生產(chǎn)富氣、粗汽油、柴油、蠟油和焦炭的技術(shù)。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程。焦化裝置獲得的焦化氣體經(jīng)脫硫處理后可作為制氫原料或送燃料管網(wǎng)做燃料使用。焦化汽油和焦化柴油是延遲焦化的主要產(chǎn)品，但其質(zhì)量較差，烯烴含量高，硫、氮、氧等雜質(zhì)含量高，穩(wěn)定性差，只能作為半成品或中間產(chǎn)品。
焦化是以貧氫重質(zhì)殘油（如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等）為原料，在高溫（400～500℃）下進(jìn)行深度熱裂化反應(yīng)。通過裂解反應(yīng)，使渣油的一部分轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品；由于縮合反應(yīng)，使渣油的另一部分轉(zhuǎn)化為焦炭。一方面由于原料重，含相當(dāng)數(shù)量的芳烴，另一方面焦化的反應(yīng)條件更加苛刻，因此縮合反應(yīng)占很大比重，生成焦炭多。
焦化過程實(shí)質(zhì)上是將原油中的重質(zhì)油深度熱裂化的過程，也是處理渣油的手段之一。與另一個(gè)重油深度加工裝置-加氫裂化相比，延遲焦化盡管存在輕質(zhì)油產(chǎn)品穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，但裝置投資少，操作費(fèi)用低（加工費(fèi)為加氫裂化操作費(fèi)用的1/3～1/2），轉(zhuǎn)化深度高。
原料：延遲焦化與催化裂化類似的脫碳工藝以改變石油的碳?xì)浔龋舆t焦化的原料可以是重油、渣油甚至是瀝青，對(duì)原料的品質(zhì)要求比較低。渣油主要的轉(zhuǎn)化工藝是延遲焦化和加氫裂化。
產(chǎn)品：主要產(chǎn)品是蠟油、柴油、焦炭、粗汽油和部分氣體。
延遲焦化的生產(chǎn)過程是：將重質(zhì)油送到管式爐中加熱，并采用高的流速（在爐管中注水）及高的熱強(qiáng)度（爐出口溫度500℃），使油品在加熱爐中短時(shí)間內(nèi)達(dá)到焦化反應(yīng)所需的溫度，但在反應(yīng)爐管內(nèi)不生焦，而是迅速地進(jìn)入焦炭塔，使焦化反應(yīng)不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中進(jìn)行，因此稱為延遲焦化。
二、典型延遲焦化裝置的工藝及特點(diǎn)
延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝分為焦化和除焦兩部分，焦化為連續(xù)操作，除焦為間隙操作。由于工業(yè)裝置一般設(shè)有兩個(gè)或四個(gè)焦炭塔，所以整個(gè)生產(chǎn)過程仍為連續(xù)操作。
①. 原油預(yù)熱，焦化原料（減壓渣油）先進(jìn)入原料緩沖罐，再用泵送入加熱爐對(duì)流段升溫至340～350℃。
②. 經(jīng)預(yù)熱后的原油進(jìn)入分餾塔底，與焦炭塔產(chǎn)出的油氣在分餾塔內(nèi)（塔底溫度不超過400℃）換熱。
③. 原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵打進(jìn)加熱爐輻射段，加熱到焦化反應(yīng)所需的溫度（500℃左右），再通過四通閥由下部進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦化反應(yīng)。
④. 原料在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)生成焦炭聚積在焦炭塔內(nèi)，油氣從焦炭塔頂出來進(jìn)入分餾塔，與原料油換熱后，經(jīng)過分餾得到氣體、汽油、柴油和蠟油。塔底循環(huán)油和原料一起再進(jìn)行焦化反應(yīng)。
延遲焦化裝置的生產(chǎn)核心是重質(zhì)油的裂化結(jié)焦反應(yīng)，而裂化結(jié)焦反應(yīng)需要一定的時(shí)間，反應(yīng)完成后還需要除焦。因此，延遲焦化生產(chǎn)是半連續(xù)的過程。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)裝置均采用一爐兩塔（焦炭塔）、兩爐四塔等工藝流程，即通過加熱爐和／或焦炭塔的切換操作，實(shí)現(xiàn)裝置的連續(xù)操作。
圖2.7所示為典型的一爐兩塔延遲焦化工藝流程示意圖，如圖2.8所示為典型的兩爐四塔延遲焦化工藝流程示意圖。
一般情況下，延遲焦化裝置分為三個(gè)工段，即原料油預(yù)熱、焦化反應(yīng)、分餾和吸收穩(wěn)定。核心工段為焦化反應(yīng)。
1. 原料油預(yù)熱系統(tǒng)
焦化原料（通常是減壓渣油）首先進(jìn)入原料緩沖罐，再用泵加壓，送入加熱爐對(duì)流段加熱。加熱后的原料油進(jìn)入分餾塔底，與焦炭塔產(chǎn)出的油氣在分餾塔內(nèi)換熱。把原料中的輕質(zhì)油蒸出來，同時(shí)又加熱了原料。
2. 焦化反應(yīng)系統(tǒng)
原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵加壓，進(jìn)加熱爐輻射段，加熱到焦化反應(yīng)所需的溫度（500℃），再通過四通閥由下部進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦化反應(yīng)。為防止油在爐管內(nèi)反應(yīng)結(jié)焦，需向爐管內(nèi)注水，以加大管內(nèi)流速，縮短油在管內(nèi)的停留時(shí)間。進(jìn)入焦炭塔的高壓渣油，需在塔內(nèi)停留足夠時(shí)間，以便進(jìn)行充分反應(yīng)。原料油在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)生成焦炭并聚積在焦炭塔內(nèi)，油氣從焦炭塔頂出來進(jìn)入分餾塔。焦化生成的焦炭留在焦炭塔內(nèi)，通過水力除焦從塔內(nèi)排出。目前的除焦設(shè)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(tái)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(duì)于兩爐四塔工藝，兩組焦炭塔既可單獨(dú)操作，又可并聯(lián)操作。在每組焦炭塔中，一臺(tái)塔在反應(yīng)生焦時(shí)，另一臺(tái)則處于除焦階段。即當(dāng)一臺(tái)塔內(nèi)焦炭積聚到一定高度時(shí)進(jìn)行切換，切換后通入蒸汽除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦。
3. 分餾系統(tǒng)
焦炭塔塔頂出來的高溫油氣被送至分餾塔下部，在塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，并進(jìn)行餾分切割，分別獲得氣體、汽油、柴油和蠟油。塔頂獲得的輕質(zhì)烴類（包括油氣和汽油）送至吸收穩(wěn)定部分進(jìn)行分離得到干氣及液化氣，并使汽油的蒸氣壓合格，必要時(shí)先送至脫硫工藝進(jìn)行脫硫。側(cè)線產(chǎn)出的柴油經(jīng)加氫精制后成為產(chǎn)品燃料油，蠟油可作為催化裂化原料或燃料油。塔底循環(huán)油和原料進(jìn)行摻混并一起作為焦化反應(yīng)的原料。
4. 吸收穩(wěn)定部分
分餾塔塔頂產(chǎn)出的輕質(zhì)烴類（包括油氣和汽油）在吸收穩(wěn)定部分分別進(jìn)行干氣分離、汽油精制等，過程類似于催化裂化裝置的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，這里不再重復(fù)。
三、介質(zhì)特點(diǎn)
延遲焦化裝置使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但希望在焦炭塔中結(jié)焦，而不希望在加熱爐、轉(zhuǎn)油線、焦炭塔餾出線和分餾塔底等處結(jié)焦。可以在原料油進(jìn)加熱爐輻射管之前，注入蒸汽或軟化水，以加大原料油在爐管中的流速，在分餾塔底設(shè)循環(huán)油泵，并在泵入口加過濾器，濾掉焦炭塔油氣帶來的粉焦。在運(yùn)轉(zhuǎn)中分餾塔有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強(qiáng)液體的流動(dòng)來加以防止。延遲焦化過程的產(chǎn)品包括汽油、柴油、蠟油和石油焦等。
四、延遲焦化裝置的配管設(shè)計(jì)
主要是對(duì)加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等設(shè)備的配管設(shè)計(jì)。主要設(shè)備如下。
①. 焦炭塔
焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進(jìn)行焦化反應(yīng)的場所。
②. 水力除焦設(shè)備
焦炭塔是輪換使用的，即當(dāng)一個(gè)塔內(nèi)焦炭聚集到一定高度時(shí)，通過四通閥將原料切換到另一個(gè)焦炭塔。聚結(jié)焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷卻，然后進(jìn)行水力除焦。
③. 無焰燃燒爐
焦化加熱爐是本裝置的核心設(shè)備，其作用是將爐內(nèi)迅速流動(dòng)的渣油加熱至500℃左右的高溫。因此，要求爐內(nèi)有較高的傳熱速率以保證在短時(shí)間內(nèi)給油提供足夠的熱量，同時(shí)要求提供均勻的熱場，防止局部過熱引起爐管結(jié)焦。為此，延遲焦化通常采用無焰爐。
