一、裝置簡介

  延遲焦化是以貧氫的重質油為原料，在高溫（約500℃）條件下進行深度的熱裂化和縮合反應，將重質油餾分進行裂解和聚合，生產富氣、粗汽油、柴油、蠟油和焦炭的技術。它又是唯一能生產石油焦的工藝過程。焦化裝置獲得的焦化氣體經脫硫處理后可作為制氫原料或送燃料管網做燃料使用。焦化汽油和焦化柴油是延遲焦化的主要產品，但其質量較差，烯烴含量高，硫、氮、氧等雜質含量高，穩定性差，只能作為半成品或中間產品。

  焦化是以貧氫重質殘油（如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等）為原料，在高溫（400～500℃）下進行深度熱裂化反應。通過裂解反應，使渣油的一部分轉化為氣體烴和輕質油品；由于縮合反應，使渣油的另一部分轉化為焦炭。一方面由于原料重，含相當數量的芳烴，另一方面焦化的反應條件更加苛刻，因此縮合反應占很大比重，生成焦炭多。

  焦化過程實質上是將原油中的重質油深度熱裂化的過程，也是處理渣油的手段之一。與另一個重油深度加工裝置-加氫裂化相比，延遲焦化盡管存在輕質油產品穩定性差的缺點，但裝置投資少，操作費用低（加工費為加氫裂化操作費用的1/3～1/2），轉化深度高。

  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氫比，延遲焦化的原料可以是重油、渣油甚至是瀝青，對原料的品質要求比較低。渣油主要的轉化工藝是延遲焦化和加氫裂化。

  產品：主要產品是蠟油、柴油、焦炭、粗汽油和部分氣體。

  延遲焦化的生產過程是：將重質油送到管式爐中加熱，并采用高的流速（在爐管中注水）及高的熱強度（爐出口溫度500℃），使油品在加熱爐中短時間內達到焦化反應所需的溫度，但在反應爐管內不生焦，而是迅速地進入焦炭塔，使焦化反應不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中進行，因此稱為延遲焦化。

二、典型延遲焦化裝置的工藝及特點

 延遲焦化裝置的生產工藝分為焦化和除焦兩部分，焦化為連續操作，除焦為間隙操作。由于工業裝置一般設有兩個或四個焦炭塔，所以整個生產過程仍為連續操作。

   ①. 原油預熱，焦化原料（減壓渣油）先進入原料緩沖罐，再用泵送入加熱爐對流段升溫至340～350℃。

   ②. 經預熱后的原油進入分餾塔底，與焦炭塔產出的油氣在分餾塔內（塔底溫度不超過400℃）換熱。

   ③. 原料油和循環油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵打進加熱爐輻射段，加熱到焦化反應所需的溫度（500℃左右），再通過四通閥由下部進入焦炭塔，進行焦化反應。

   ④. 原料在焦炭塔內反應生成焦炭聚積在焦炭塔內，油氣從焦炭塔頂出來進入分餾塔，與原料油換熱后，經過分餾得到氣體、汽油、柴油和蠟油。塔底循環油和原料一起再進行焦化反應。

  延遲焦化裝置的生產核心是重質油的裂化結焦反應，而裂化結焦反應需要一定的時間，反應完成后還需要除焦。因此，延遲焦化生產是半連續的過程。為了實現整個裝置的連續生產，實際的工業生產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，實現裝置的連續操作。

  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工段，即原料油預熱、焦化反應、分餾和吸收穩定。核心工段為焦化反應。

1. 原料油預熱系統 

   焦化原料（通常是減壓渣油）首先進入原料緩沖罐，再用泵加壓，送入加熱爐對流段加熱。加熱后的原料油進入分餾塔底，與焦炭塔產出的油氣在分餾塔內換熱。把原料中的輕質油蒸出來，同時又加熱了原料。

2. 焦化反應系統 

   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. 分餾系統 

   焦炭塔塔頂出來的高溫油氣被送至分餾塔下部，在塔內進行傳質、傳熱，并進行餾分切割，分別獲得氣體、汽油、柴油和蠟油。塔頂獲得的輕質烴類（包括油氣和汽油）送至吸收穩定部分進行分離得到干氣及液化氣，并使汽油的蒸氣壓合格，必要時先送至脫硫工藝進行脫硫。側線產出的柴油經加氫精制后成為產品燃料油，蠟油可作為催化裂化原料或燃料油。塔底循環油和原料進行摻混并一起作為焦化反應的原料。

4. 吸收穩定部分 

   分餾塔塔頂產出的輕質烴類（包括油氣和汽油）在吸收穩定部分分別進行干氣分離、汽油精制等，過程類似于催化裂化裝置的吸收穩定系統，這里不再重復。

三、介質特點

  延遲焦化裝置使用的原料為重質油，容易結焦，但希望在焦炭塔中結焦，而不希望在加熱爐、轉油線、焦炭塔餾出線和分餾塔底等處結焦。可以在原料油進加熱爐輻射管之前，注入蒸汽或軟化水，以加大原料油在爐管中的流速，在分餾塔底設循環油泵，并在泵入口加過濾器，濾掉焦炭塔油氣帶來的粉焦。在運轉中分餾塔有時也會出現結焦現象，為此需控制塔底溫度，并采用塔底油循環過濾的方法濾去焦粉和加強液體的流動來加以防止。延遲焦化過程的產品包括汽油、柴油、蠟油和石油焦等。

四、延遲焦化裝置的配管設計

  主要是對加熱爐、塔、換熱器、罐、泵等設備的配管設計。主要設備如下。

 ①. 焦炭塔

    焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應的場所。

 ②. 水力除焦設備

    焦炭塔是輪換使用的，即當一個塔內焦炭聚集到一定高度時，通過四通閥將原料切換到另一個焦炭塔。聚結焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷卻，然后進行水力除焦。

 ③. 無焰燃燒爐

    焦化加熱爐是本裝置的核心設備，其作用是將爐內迅速流動的渣油加熱至500℃左右的高溫。因此，要求爐內有較高的傳熱速率以保證在短時間內給油提供足夠的熱量，同時要求提供均勻的熱場，防止局部過熱引起爐管結焦。為此，延遲焦化通常采用無焰爐。