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第一章 工藝原理及工藝流程說明
一. 延遲焦化工藝原理
1. 延遲焦化工藝過程

延遲焦化工藝是焦炭化過程（簡(jiǎn)稱焦化）主要的工業(yè)化形式，由于延遲焦化工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，投資及操作費(fèi)用較低，經(jīng)濟(jì)效益較好，因此，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝。也有部分國(guó)外煉油廠（如美國(guó)）采用流化焦化工藝，這種工藝使焦化過程連續(xù)化，解決了除焦問題，而且焦炭產(chǎn)率降低，液體產(chǎn)率提高；另外，由于該工藝加熱爐只起到預(yù)熱原料的作用，爐出口溫度較低，從而避免了加熱爐管結(jié)焦的問題，所以該工藝在原料的選擇范圍上比延遲焦化有更大的靈活性，但是該工藝由于技術(shù)復(fù)雜，投資和操作費(fèi)用較高，且焦炭只能作為一般燃料利用，故流化焦化技術(shù)沒有得到太廣泛的應(yīng)用。近年來還有一種焦化工藝叫靈活焦化，這種工藝不生產(chǎn)石油焦，但是除了生產(chǎn)焦化氣體、液體外，還副產(chǎn)難處理的空氣煤氣，加之其技術(shù)復(fù)雜、投資費(fèi)用高，該工藝也未被廣泛采用。而其它比較早的焦化工藝（如釜式焦化等）基本被淘汰。

延遲焦化工藝基本原理就是以渣油為原料，經(jīng)加熱爐加熱到高溫（500℃左右），迅速轉(zhuǎn)移到焦炭塔中進(jìn)行深度熱裂化反應(yīng)，即把焦化反應(yīng)延遲到焦炭塔中進(jìn)行，減輕爐管結(jié)焦程度，延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期。焦化過程產(chǎn)生的油氣從焦炭塔頂部到分餾塔中進(jìn)行分餾，可獲得焦化干氣、汽油、柴油、蠟油、重蠟油產(chǎn)品；留在焦炭塔中的焦炭經(jīng)除焦系統(tǒng)處理，可獲得焦炭產(chǎn)品（也稱石油焦）。

表2-1例舉了兩種減壓渣油進(jìn)行焦化所得產(chǎn)物的產(chǎn)率分布。表2-2例舉了焦化氣體的組成。

表2-1 延遲焦化的產(chǎn)率分布

項(xiàng)  目	大慶減壓渣油	勝利減壓渣油
相對(duì)密度，20℃    殘?zhí)迹ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)），%    產(chǎn)品分布（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），% ：    氣體    汽油    柴油    蠟油    焦炭    液體收率	0.9221    8.8       8.3    15.7    36.3    25.7    14.0    77.7	0.9698    13.9       6.8    14.7    35.6    19.0    23.9    69.3

表2-2 焦化氣體組成

組 分	氫	甲烷	乙烷	乙烯	丙烷	丙烯	丁烷	丁烯
含量（體積分?jǐn)?shù)），%	5.40	47.80	13.60	1.82	8.26	4.00	3.44	3.70
組 分	戊烷	戊烯	六碳烴	硫化氫	二氧化碳	一氧化碳	氮+氧	-
含量（體積分?jǐn)?shù)），%	2.66	2.20	0.58	4.14	0.32	0.81	0.25	-

減壓渣油經(jīng)焦化過程可以得到70%～80%的餾分油。焦化汽油和焦化柴油中不飽和烴含量高，而且含硫、含氮等非烴類化合物的含量也高。因此，它們的安定性很差，必須經(jīng)過加氫精制等精制過程加工后才能作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。焦化蠟油主要是作為加氫裂化或催化裂化的原料，有時(shí)也用于調(diào)和燃料油。焦炭（也稱石油焦）除了可用作燃料外，還可用作高爐煉鐵之用，如果焦化原料及生產(chǎn)方法選擇適當(dāng)，石油焦經(jīng)煅燒及石墨化后，可用于制造煉鋁、煉鋼的電極等。焦化氣體含有較多的甲烷、乙烷以及少量的丙烯、丁烯等，它可用作燃料或用作制氫原料等石油化工原料。

從焦化過程的原料和產(chǎn)品可以看到焦化過程是一種渣油輕質(zhì)化過程。作為輕質(zhì)化過程，焦化過程的主要優(yōu)點(diǎn)是它可以加工殘?zhí)贾导爸亟饘俸�量很高的各種劣質(zhì)渣油，而且過程比較簡(jiǎn)單、投資和操作費(fèi)用較低。它的主要缺點(diǎn)是焦炭產(chǎn)率高及液體產(chǎn)物的質(zhì)量差。焦炭產(chǎn)率一般為原料殘?zhí)贾档?.4～2倍，數(shù)量較大。但焦炭在多數(shù)情況下只能作為普通固體燃料出售，售價(jià)還很低。盡管焦化過程尚不是一個(gè)很理想的渣油輕質(zhì)化過程，但在現(xiàn)代煉油工業(yè)中，通過合理地配置石油資源和優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)，它仍然是一個(gè)十分重要的提高輕質(zhì)油收率的有效途徑。

近年來，對(duì)用于制造冶金用電極，特別是超高功率電極的優(yōu)質(zhì)石油焦的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)某些煉油廠，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油焦已成為焦化過程的重要目的之一。

2. 延遲焦化反應(yīng)機(jī)理

渣油在熱的作用下主要發(fā)生兩類反應(yīng)：一類是熱裂解反應(yīng)，它是吸熱反應(yīng)；另一類是縮合反應(yīng)，它是放熱反應(yīng)�？傮w來講，焦化反應(yīng)在宏觀上表現(xiàn)為吸熱反應(yīng)。而異構(gòu)化反應(yīng)幾乎不發(fā)生。渣油的熱反應(yīng)可以用自由基鏈反應(yīng)機(jī)理來解釋。一般認(rèn)為烴類熱反應(yīng)的自由基鏈反應(yīng)大體有如下三個(gè)階段：鏈的引發(fā)，鏈的增長(zhǎng)和鏈的終止。

(1). 鏈的引發(fā)

烴分子分解為自由基是由于鍵C—C的均裂，而不是C—H鍵，因后者的鍵能較大，并且主要斷裂在碳鏈的中部，如：

第一章 延遲焦化裝置簡(jiǎn)介一. 裝置概況

延遲焦化技術(shù)是渣油熱破壞加工常用的手段，其目的是從重質(zhì)渣油中獲得較多的輕質(zhì)油品和石油焦。延遲焦化工藝是當(dāng)今世界最常見的渣油加工技術(shù)之一，與其它渣油加工工藝相比，延遲焦化工藝不僅技術(shù)簡(jiǎn)單、操作方便、靈活性大、開工率高、運(yùn)行周期長(zhǎng)，而且投資較低、回報(bào)較高，是目前煉油行業(yè)紛紛采用的渣油加工技術(shù)。

勝利煉油廠140萬噸/年延遲焦化裝置于2003年3月破土動(dòng)工，2003年10月建成投產(chǎn)。本裝置總體設(shè)計(jì)由北京設(shè)計(jì)院承擔(dān)，系統(tǒng)配套由勝利設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，由齊魯石化公司建設(shè)公司承擔(dān)施工任務(wù)。南北長(zhǎng)262.30米，東西寬70.70米，總占地面積為18544.6平方米。該裝置主要由焦化、吸收兩部分組成，設(shè)計(jì)年開工時(shí)間為8000小時(shí)（連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)）。

本裝置以工藝流程順序及相同設(shè)備相對(duì)集中為準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)備平面布置，裝置西側(cè)設(shè)一條貫通南北的消防檢修通道，與裝置南北兩端東西消防檢修通道相接；裝置內(nèi)另設(shè)兩條通道與裝置外消防檢修通道相接形成兩條環(huán)形消防檢修通道。由兩條環(huán)形消防檢修通道將整個(gè)裝置分為三部分：自南向北依次為分餾、吸收部分；焦炭塔、加熱爐部分；水處理部分。

焦池位于分餾、吸收、焦炭塔、加熱爐的東側(cè)，焦池南頭汽車裝焦，焦池東側(cè)火車裝焦，形成良好的運(yùn)焦環(huán)境。

分餾、吸收部分西側(cè)為主管廊，東側(cè)布置立、臥式設(shè)備。管廊下地面布置機(jī)泵，管廊上第一層布置冷換設(shè)備，第二層布置空氣冷卻器。南頭布置氣壓機(jī)部分。

與系統(tǒng)相關(guān)的原料及產(chǎn)品由主管廊西側(cè)進(jìn)出，水系統(tǒng)由裝置南端進(jìn)出。

該裝置采用一臺(tái)加熱爐、兩臺(tái)焦炭塔的工藝路線，裝置設(shè)計(jì)循環(huán)比為0.20~0.25。以勝利高硫高酸原油的減壓渣油為原料，主要產(chǎn)品為干氣、液態(tài)烴、富吸收汽油、柴油、蠟油、重蠟油和焦炭。焦化干氣直接進(jìn)入原有裝置脫硫，脫硫后干氣送往北區(qū)作為制氫原料或燃料氣；汽油、柴油、蠟油、重蠟油及液態(tài)烴由管線送出裝置至罐區(qū)或后續(xù)裝置加工處理；焦炭通過汽車或鐵路運(yùn)輸外銷。

本裝置共有200臺(tái)（座）設(shè)備,其中利舊設(shè)備35臺(tái)（括號(hào)內(nèi)）。

表1-1 主要設(shè)備情況

二. 工藝技術(shù)特點(diǎn)1. 加熱爐

采用雙輻射室四管程雙面輻射立式爐型，采用多點(diǎn)注汽、在線清焦技術(shù)。加熱爐的熱效率可達(dá)90%。加熱爐火嘴采用扁平焰、低NOx火嘴以減少環(huán)境污染。

加熱爐采用熱管空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，提高爐子的熱效率。

2. 焦炭塔

（1）  焦炭塔采用頂部為橢圓封頭的設(shè)計(jì)，在不增加焦炭塔法蘭面高度的條件下盡量增加切線高度，提高焦炭塔容積。焦炭塔錐體段采用整體鍛件結(jié)構(gòu)，可以為縮短生焦周期創(chuàng)造良好條件。

（2）  焦炭塔頂?shù)椒逐s塔的大油氣管線采用注急冷油技術(shù)，防止管線結(jié)焦。

（3）  焦炭塔采用無堵焦閥暖塔工藝流程，可縮短焦炭塔的預(yù)熱時(shí)間。

（4）   焦炭塔必要時(shí)打消泡劑，以提高焦炭塔的利用率。

（5）  焦炭塔設(shè)有中子料位計(jì)，可以很方便地觀察到塔內(nèi)料位的情況。

3. 分餾塔

（1）   分餾塔底部油部分循環(huán)，并加強(qiáng)過濾除去焦粉，防止?fàn)t管和塔底結(jié)焦。

（2）   增加分餾塔的塔板數(shù)量，設(shè)置柴油集油箱，加強(qiáng)柴油、蠟油分離效果。

（3）   增設(shè)了重蠟油集油箱，可優(yōu)化加氫裂化原料。

（4）   在分餾塔的分餾段，采用高效低壓降的條型浮閥塔板，提高產(chǎn)品分離精度；在分餾塔的洗滌段，采用人字形洗滌板，可以有效地將油氣中的焦粉洗滌下來。

（5）   優(yōu)化分餾塔取熱比例，充分利用分餾塔過剩熱量，多余熱量用于產(chǎn)汽。

4. 焦炭塔密閉放空技術(shù)

采用塔式油吸收密閉放空技術(shù)，減少焦炭塔吹汽對(duì)環(huán)境的污染。

5. 冷焦水旋流分離技術(shù)

冷焦水處理采用罐式隔油分離、過濾、水力旋流分離和密閉冷卻工藝技術(shù)，冷焦后熱水采用空冷器冷卻，可有效減少占地和環(huán)境污染。

6. 全井架水力除焦技術(shù)

（1）     焦炭塔采用雙塔單井架水力除焦技術(shù)，可節(jié)省約20%的鋼材。

（2）     焦炭塔水力除焦系統(tǒng)采用先進(jìn)的PLC安全自保系統(tǒng)。該技術(shù)可以保障水力除焦工作的順利進(jìn)行和安全操作。

7. 焦化富氣壓縮吸收技術(shù)

焦化富氣采用壓縮和汽、柴油吸收的工藝方案，為提高吸收效果減少干氣中的C3以上的組分，增設(shè)了汽油吸收塔中段回流。