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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（簡稱焦化）主要的工業化形式，由于延遲焦化工藝技術簡單，投資及操作費用較低，經濟效益較好，因此，世界上85%以上的焦化處理裝置都采用延遲焦化工藝。也有部分國外煉油廠（如美國）采用流化焦化工藝，這種工藝使焦化過程連續化，解決了除焦問題，而且焦炭產率降低，液體產率提高；另外，由于該工藝加熱爐只起到預熱原料的作用，爐出口溫度較低，從而避免了加熱爐管結焦的問題，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復雜，投資和操作費用較高，且焦炭只能作為一般燃料利用，故流化焦化技術沒有得到太廣泛的應用。近年來還有一種焦化工藝叫靈活焦化，這種工藝不生產石油焦，但是除了生產焦化氣體、液體外，還副產難處理的空氣煤氣，加之其技術復雜、投資費用高，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，經加熱爐加熱到高溫（500℃左右），迅速轉移到焦炭塔中進行深度熱裂化反應，即把焦化反應延遲到焦炭塔中進行，減輕爐管結焦程度，延長裝置運行周期。焦化過程產生的油氣從焦炭塔頂部到分餾塔中進行分餾，可獲得焦化干氣、汽油、柴油、蠟油、重蠟油產品；留在焦炭塔中的焦炭經除焦系統處理，可獲得焦炭產品（也稱石油焦）。

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

表2-1 延遲焦化的產率分布

項  目	大慶減壓渣油	勝利減壓渣油
相對密度，20℃    殘碳（質量分數），%    產品分布（質量分數），% ：    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（體積分數），%	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（體積分數），%	2.66	2.20	0.58	4.14	0.32	0.81	0.25	-

減壓渣油經焦化過程可以得到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，必須經過加氫精制等精制過程加工后才能作為發動機燃料。焦化蠟油主要是作為加氫裂化或催化裂化的原料，有時也用于調和燃料油。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方法選擇適當，石油焦經煅燒及石墨化后，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品可以看到焦化過程是一種渣油輕質化過程。作為輕質化過程，焦化過程的主要優點是它可以加工殘碳值及重金屬含量很高的各種劣質渣油，而且過程比較簡單、投資和操作費用較低。它的主要缺點是焦炭產率高及液體產物的質量差。焦炭產率一般為原料殘碳值的1.4～2倍，數量較大。但焦炭在多數情況下只能作為普通固體燃料出售，售價還很低。盡管焦化過程尚不是一個很理想的渣油輕質化過程，但在現代煉油工業中，通過合理地配置石油資源和優化裝置結構，它仍然是一個十分重要的提高輕質油收率的有效途徑。

近年來，對用于制造冶金用電極，特別是超高功率電極的優質石油焦的需求不斷增長，對某些煉油廠，生產優質石油焦已成為焦化過程的重要目的之一。

2. 延遲焦化反應機理

渣油在熱的作用下主要發生兩類反應：一類是熱裂解反應，它是吸熱反應；另一類是縮合反應，它是放熱反應。總體來講，焦化反應在宏觀上表現為吸熱反應。而異構化反應幾乎不發生。渣油的熱反應可以用自由基鏈反應機理來解釋。一般認為烴類熱反應的自由基鏈反應大體有如下三個階段：鏈的引發，鏈的增長和鏈的終止。

(1). 鏈的引發

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 延遲焦化裝置簡介一. 裝置概況

延遲焦化技術是渣油熱破壞加工常用的手段，其目的是從重質渣油中獲得較多的輕質油品和石油焦。延遲焦化工藝是當今世界最常見的渣油加工技術之一，與其它渣油加工工藝相比，延遲焦化工藝不僅技術簡單、操作方便、靈活性大、開工率高、運行周期長，而且投資較低、回報較高，是目前煉油行業紛紛采用的渣油加工技術。

勝利煉油廠140萬噸/年延遲焦化裝置于2003年3月破土動工，2003年10月建成投產。本裝置總體設計由北京設計院承擔，系統配套由勝利設計院設計，由齊魯石化公司建設公司承擔施工任務。南北長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，設計年開工時間為8000小時（連續運轉）。

本裝置以工藝流程順序及相同設備相對集中為準則進行設備平面布置，裝置西側設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；裝置內另設兩條通道與裝置外消防檢修通道相接形成兩條環形消防檢修通道。由兩條環形消防檢修通道將整個裝置分為三部分：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，焦池南頭汽車裝焦，焦池東側火車裝焦，形成良好的運焦環境。

分餾、吸收部分西側為主管廊，東側布置立、臥式設備。管廊下地面布置機泵，管廊上第一層布置冷換設備，第二層布置空氣冷卻器。南頭布置氣壓機部分。

與系統相關的原料及產品由主管廊西側進出，水系統由裝置南端進出。

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

本裝置共有200臺（座）設備,其中利舊設備35臺（括號內）。

表1-1 主要設備情況

二. 工藝技術特點1. 加熱爐

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

加熱爐采用熱管空氣預熱器預熱空氣，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計，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構，可以為縮短生焦周期創造良好條件。

（2）  焦炭塔頂到分餾塔的大油氣管線采用注急冷油技術，防止管線結焦。

（3）  焦炭塔采用無堵焦閥暖塔工藝流程，可縮短焦炭塔的預熱時間。

（4）   焦炭塔必要時打消泡劑，以提高焦炭塔的利用率。

（5）  焦炭塔設有中子料位計，可以很方便地觀察到塔內料位的情況。

3. 分餾塔

（1）   分餾塔底部油部分循環，并加強過濾除去焦粉，防止爐管和塔底結焦。

（2）   增加分餾塔的塔板數量，設置柴油集油箱，加強柴油、蠟油分離效果。

（3）   增設了重蠟油集油箱，可優化加氫裂化原料。

（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，多余熱量用于產汽。

4. 焦炭塔密閉放空技術

采用塔式油吸收密閉放空技術，減少焦炭塔吹汽對環境的污染。

5. 冷焦水旋流分離技術

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，冷焦后熱水采用空冷器冷卻，可有效減少占地和環境污染。

6. 全井架水力除焦技術

（1）     焦炭塔采用雙塔單井架水力除焦技術，可節省約20%的鋼材。

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

7. 焦化富氣壓縮吸收技術

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，增設了汽油吸收塔中段回流。