延遲焦化裝置課件

第四章延遲焦化裝置DelayedCokingUnit11/25/20221石油化工過程系統(tǒng)概論第四章延遲焦化裝置DelayedCokingUnit第一節(jié)概述

焦炭化(簡稱焦化)是深度熱裂化過程，也是處理渣油的手段之一。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其他過程所無法代替的。尤其是某些行業(yè)對優(yōu)質(zhì)石油焦的特殊需求，致使焦化過程在煉油工業(yè)中一直占據(jù)著重要地位。11/25/20222石油化工過程系統(tǒng)概論第一節(jié)概述焦炭化(簡稱焦化)是深度焦化是以貧氫重質(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。11/25/20223石油化工過程系統(tǒng)概論焦化是以貧氫重質(zhì)殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化、平爐焦化、接觸焦化、延遲焦化、流化焦化和靈活焦化等。延遲焦化應(yīng)用最廣泛，是煉油廠提高輕質(zhì)油收率和生產(chǎn)石油焦的主要手段，在我國煉油工業(yè)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。11/25/20224石油化工過程系統(tǒng)概論煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化、平爐焦化、接觸焦延遲焦化是一個成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為一種重油深加工手段。近年來隨著原油性質(zhì)變差(指含硫量增加)、重質(zhì)燃料油消費的減少和輕質(zhì)油品需求的增加，焦化能力增加的趨勢很快。延遲焦化裝置目前已能處理包括直餾(減粘、加氫裂化)渣油、裂解焦油和循環(huán)油、焦油砂、瀝青、脫瀝青焦油、澄清油、以及煤的衍生物、催化裂化油漿、煉廠污油(泥)等60余種原料。處理原料油的康氏殘?zhí)繛?．8％~45％或以上，比重指數(shù)為2.20。正由于焦化裝置能處理煉廠各種殘渣物料被稱之為煉廠的“垃圾桶”，同時也是目前煉廠實現(xiàn)渣油零排放的重要裝置。11/25/20225石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化是一個成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為一延遲焦化裝置的作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)油，中間餾分油和焦炭。工作原理：由于重質(zhì)油在管式爐中加熱，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(nèi)達到焦化反應(yīng)所需的溫度，然后迅速進入焦炭塔，使焦化反應(yīng)不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中去進行，因此，稱之為延遲焦化。11/25/20226石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置的作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)延遲焦化約生產(chǎn)70%的液體產(chǎn)品，其中：汽油10%~20%；柴油25%~35%；裂化原料（蠟油）25%~35%；石油氣6%~8%；焦炭（也稱石油焦）15%~20%。焦化所得的氣體烴和液體油品中含較多的烯烴，安定性較差，故往往作為其他裝置的原料或經(jīng)加氫精制等處理后成為產(chǎn)品。思考：焦炭是否是由碳元素形成的單質(zhì)？11/25/20227石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化約生產(chǎn)70%的液體產(chǎn)品，其中：思考：焦炭是否是由第二節(jié)工藝流程11/25/20228石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)工藝流程11/22/20228石油化工過程系統(tǒng)概論一、焦化反應(yīng)化學(xué)原理焦化原料油所含烴類的分子很大，并有相當數(shù)量的芳烴。1.裂解反應(yīng)：在高溫(400~550℃)條件下，大分子烴類裂解生成小分子烴類，使渣油轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品；2.縮合反應(yīng)：烴類又發(fā)生縮合反應(yīng)，使渣油轉(zhuǎn)化成焦炭?？s合反應(yīng)：是指小分子烴類相互作用生成較大分子的化合物，同時還生成其它小分子的化合物。11/25/20229石油化工過程系統(tǒng)概論一、焦化反應(yīng)化學(xué)原理11/22/20229石油化工過程系統(tǒng)概

各種烴類在焦化過程中的反應(yīng)是不相同的。烷烴在400~600℃下易裂解為小分子的烷烴與烯烴。環(huán)烷烴可裂解成烯烴或脫氫轉(zhuǎn)化為芳烴。裂解反應(yīng)示例如下：1.斷鏈2.裂環(huán)11/25/202210石油化工過程系統(tǒng)概論各種烴類在焦化過程中的反應(yīng)是不相同的。2.裂環(huán)11/23.脫氫縮合反應(yīng)示例如下：芳香烴不易裂解，而易發(fā)生縮合反應(yīng)，成為大分子的多環(huán)或稠環(huán)烴，并可與烯烴縮合生成石油焦。石油焦的組成和普通焦炭相似，所以也叫焦炭。11/25/202211石油化工過程系統(tǒng)概論3.脫氫縮合反應(yīng)示例如下：芳香烴不易裂解，而易發(fā)生縮合反二、工藝流程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)有兩個或四個焦炭塔，所以整個生產(chǎn)過程仍為連續(xù)操作。延遲焦化裝置的工藝流程有不同的類型，就生產(chǎn)規(guī)模而言，有一爐兩塔（焦炭塔）流程、兩爐四塔流程等。11/25/202212石油化工過程系統(tǒng)概論二、工藝流程11/22/202212石油化工過程系統(tǒng)概論340~350℃500℃左右11/25/202213石油化工過程系統(tǒng)概論340~350℃500℃左右11/22/202213石油化工1.原油預(yù)熱階段：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℃左右。2.經(jīng)預(yù)熱后的原油進入分餾塔底，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。作用：一方面把原料中的輕質(zhì)油蒸出來，同時又加熱了原料（至390~395℃左右）。11/25/202214石油化工過程系統(tǒng)概論1.原油預(yù)熱階段：焦化原料(減壓渣油)先進入原料緩沖罐，再用3.原料油和循環(huán)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(yīng)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(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（一般為2m/s以上），縮短油在管內(nèi)的停留時間，注水量約為原料油的2%左右。進入焦炭塔的高壓渣油，需在塔內(nèi)停留足夠時間，以便進行充分反應(yīng)。11/25/202215石油化工過程系統(tǒng)概論3.原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵打進加熱爐輻射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)油和原料一起再進行焦化反應(yīng)。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。11/25/202216石油化工過程系統(tǒng)概論4.原料在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)生成焦炭聚積在焦炭塔內(nèi)，油氣從焦炭塔頂焦炭塔是兩臺一組。每套延遲焦化裝置中有的是一組(兩臺)，有的是兩組(四臺)焦炭塔。兩組塔既可單獨操作，又可并聯(lián)操作，在每組塔中，一臺塔在反應(yīng)生焦時，另一臺則處于除焦階段。即當一臺塔內(nèi)焦炭積聚到一定高度時（一般為塔高的2/3左右高度時）進行切換，切換后通入蒸氣除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦。每臺塔的切換周期一般為48小時，其中結(jié)焦24小時，除焦及其它輔助操作24小時。11/25/202217石油化工過程系統(tǒng)概論焦炭塔是兩臺一組。11/22/202217石油化工過程系統(tǒng)概延遲焦化裝置所產(chǎn)氣體、汽油，分別用氣體壓縮機和泵送入吸收穩(wěn)定部分進行分離得到干氣及液化氣，并使汽油的蒸汽壓合格；柴油需要加氫精制；蠟油可作為催化裂化原料或燃料油。11/25/202218石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置所產(chǎn)氣體、汽油，分別用氣體壓縮機和泵送入吸收穩(wěn)定延遲焦化裝置的主要矛盾在于：使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但希望它在焦炭塔中結(jié)焦，而不希望它在加熱爐、轉(zhuǎn)油線、焦炭塔餾出線和分餾塔底等處結(jié)焦。這個矛盾解決了，就可以操作平穩(wěn)，延長開工周期。為了解決這個矛盾，在流程設(shè)計上就要考慮采取措施。如：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(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。11/25/202219石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置的主要矛盾在于：使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但主分餾塔Mainfractionator進料Freshfeed粗汽油rawgasoline氣體gas柴油dieseloil

蠟油waxoil焦炭塔coketower焦碳coke流程框圖11/25/202220石油化工過程系統(tǒng)概論主分餾塔進料粗汽油rawgasoline氣體gas柴油焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應(yīng)的場所。一般焦炭塔的高度在30米以下為宜。太高則操作時易產(chǎn)生振動或損壞塔壁，又浪費鋼材。三、延遲焦化過程的主要設(shè)備

（一）焦炭塔11/25/202221石油化工過程系統(tǒng)概論焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應(yīng)的場所。三、延塔的頂部設(shè)有除焦口、油氣出口；塔側(cè)設(shè)有料面指示計口：延遲焦化的化學(xué)反應(yīng)主要是在焦炭塔內(nèi)進行，生成的焦炭也都積存在此塔內(nèi)。隨著油料的不斷引入，焦層逐漸升高；為了防止泡沫層沖出塔頂而引起油氣管線及分餾塔的結(jié)焦，在焦炭塔的不同高度位置，裝有能監(jiān)測焦炭高度的料位計。塔底部為錐形，錐體底端為排焦口，正常生產(chǎn)時用法蘭蓋封死，排焦時打開。11/25/202222石油化工過程系統(tǒng)概論塔的頂部設(shè)有除焦口、油氣出口；11/22/202222石油化在運轉(zhuǎn)中，分餾塔有時也會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超過400℃，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強液體的流動來加以防止。11/25/202223石油化工過程系統(tǒng)概論在運轉(zhuǎn)中，分餾塔有時也會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超（二）水力除焦設(shè)備焦炭塔是輪換使用的，即當一個塔內(nèi)焦炭聚結(jié)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(jié)焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷卻，然后進行水力除焦。目前的除焦設(shè)備都已采用高壓水力除焦法。除焦用水力除焦法，即采用11．8MPa高壓水除焦。余下的焦炭落入焦池，同時用橋式起重抓斗送到別處存放或裝車外運。11/25/202224石油化工過程系統(tǒng)概論（二）水力除焦設(shè)備目前的除焦設(shè)備都已采用高壓水力除焦法。11除焦原理：由高壓水泵輸送的高壓水，經(jīng)過水龍帶、鉆桿到水力切焦器的噴嘴，從水力切焦器噴嘴噴出的高壓水形成高壓射流，借高壓射流的強大沖擊力將石油焦切割下來，使之與水一起由塔底流出。鉆桿不斷地升降和轉(zhuǎn)動，直到把焦炭塔內(nèi)石油焦全部除凈為止。11/25/202225石油化工過程系統(tǒng)概論除焦原理：11/22/202225石油化工過程系統(tǒng)概論水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無井架除焦裝置。清潔水從進水管進入高位貯水罐，由高壓水泵輸送的高壓水經(jīng)泵出口管到焦炭塔的頂部，用水龍帶送到水龍頭，進入空心的鉆桿和切焦器。高壓水經(jīng)切焦器上的噴嘴噴到焦炭塔里，約11.8MPa的高壓水將塔中焦炭切割破碎，水和切割下來的焦炭一同落到焦炭塔底，經(jīng)28°溜槽進入貯焦場。焦場的水經(jīng)過幾道柵欄流入吸水井，而落入焦場的石油焦用橋氏吊車抓走分開堆放。11/25/202226石油化工過程系統(tǒng)概論水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無井架除焦裝置。清潔11/25/202227石油化工過程系統(tǒng)概論11/22/202227石油化工過程系統(tǒng)概論（三）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間內(nèi)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(jié)焦。為此，延遲焦化通常采用無焰爐。11/25/202228石油化工過程系統(tǒng)概論（三）無焰燃燒爐11/22/202228石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化過程的產(chǎn)品包括氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。焦化產(chǎn)品的主要性質(zhì)如下：氣體焦化氣體中含有20~35%的不飽和烴和30％左右的甲烷，是化工和制氫的很好原料，也可作為燃料。

汽油焦化汽油含有較多的烯輕組分，性能很不安定，辛烷值也很低，質(zhì)量較差，不能直接作為商品汽油出廠，必須經(jīng)酸堿洗滌再蒸餾，或經(jīng)過加氫精制，才能作為出廠商品汽油的調(diào)合組分。

柴油焦化柴油也因其安定性能不好，亦需再次加工才能使用。可和蠟油混煉作為催化裂化原料，也可作催化加氫的原料，進一步生產(chǎn)其它優(yōu)質(zhì)燃料油。四、延遲焦化過程的產(chǎn)品11/25/202229石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化過程的產(chǎn)品包括氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。四、延蠟油焦化蠟油可供其它二次加工裝置做原料，很少直接出廠。亦可和其它渣油調(diào)合作為鍋爐燃料。石油焦石油焦是焦化裝置的獨有產(chǎn)品，其數(shù)量和質(zhì)量是延遲焦化裝置的主要控制指標。石油焦的用途不同，對石油焦產(chǎn)品質(zhì)量的要求也不同。一級焦用做冶煉鋼和鋁的工業(yè)電極焦，它的質(zhì)量要求最為嚴格；二級焦用做一般電極和絕緣材料，一些主要指標同于一級焦標準，但是不如一級焦那么嚴格；三級焦作為冶金工業(yè)的燃料，它的質(zhì)量要求不高，在一般的延遲焦化工藝條件下都能生產(chǎn)；等外焦則多用于煅燒和民用燃料，無過高質(zhì)量要求，只控制揮發(fā)分不大于16％(揮發(fā)分與原料的含鹽量有關(guān))。11/25/202230石油化工過程系統(tǒng)概論蠟油焦化蠟油可供其它二次加工裝置做原料，很少直接出廠。亦石油焦的質(zhì)量標準11/25/202231石油化工過程系統(tǒng)概論石油焦的質(zhì)量標準11/22/202231石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)焦炭塔的塔體變形、開裂及可能產(chǎn)生的腐蝕一、焦炭塔塔體變形焦炭塔塔體由于長期處于冷、熱交變的操作下，受熱應(yīng)力影響，易發(fā)生塔體鼓脹變形，經(jīng)對國內(nèi)八家煉廠的焦炭塔進行調(diào)查(88年秋)有5家有明顯變形，變形部位多在塔體下部，塔壁徑向鼓凸，呈糖葫蘆狀。塔壁的鼓凸變形過程如下圖。11/25/202232石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)焦炭塔的塔體變形、開裂及可能產(chǎn)生的腐蝕一、焦炭塔塔焦炭塔塔壁變形示意圖11/25/202233石油化工過程系統(tǒng)概論焦炭塔塔壁變形示意圖11/22/202233石油化工過程系統(tǒng)勝利煉油廠3號焦炭塔塔壁變形的

檢查結(jié)果11/25/202234石油化工過程系統(tǒng)概論勝利煉油廠3號焦炭塔塔壁變形的

檢查結(jié)果11/22/2022塔體變形的規(guī)律一般規(guī)律是環(huán)縫處直徑小，而環(huán)縫之間直徑大，中下部變化大，頂部較??；中下部東西直徑大，南北直徑小，成為橢圓形狀(1)塔體下封頭筒體環(huán)焊縫以上第二至第四道圈板之間變形最大。(2)塔體環(huán)焊縫處變形較小，多年來基本無變化。(3)塔體變形量達一定數(shù)值后，漸趨緩慢。11/25/202235石油化工過程系統(tǒng)概論塔體變形的規(guī)律一般規(guī)律是環(huán)縫處直徑小，而環(huán)縫之間直徑大，中下二、焦炭塔塔體焊縫裂紋1．裙座焊縫開裂通過對國內(nèi)八個煉油廠焦炭塔裙座焊縫的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生裂紋最多的位置是裙座焊縫開裂。11/25/202236石油化工過程系統(tǒng)概論二、焦炭塔塔體焊縫裂紋1．裙座焊縫開裂11/22/20223裙座焊縫裂紋示意圖

11/25/202237石油化工過程系統(tǒng)概論裙座焊縫裂紋示意圖11/22/202237石油化工過程系統(tǒng)2．堵焦閥接管焊縫開裂有四個煉廠，堵焦閥接管焊縫開裂，有的接管內(nèi)壁焊縫開裂為縱向裂紋一直延伸至母材長20到200mm。有的為接管外壁加強板角焊縫開裂，環(huán)向裂紋長度接近一周。11/25/202238石油化工過程系統(tǒng)概論2．堵焦閥接管焊縫開裂11/22/202238石油化工過程系第三節(jié)主要設(shè)備用材的推薦選用自學(xué)延遲焦化裝置塔器的選材，首先按所處理原料油的硫含量和酸值大小分為輕微腐蝕和嚴重腐蝕兩種條件。11/25/202239石油化工過程系統(tǒng)概論第三節(jié)主要設(shè)備用材的推薦選用自學(xué)11/22/202239本章重點1.延遲焦化的作用是什么？2.延遲焦化的工作原理3.延遲焦化的工藝流程及流程框圖4.工藝流程圖中加入軟化水的作用以及塔底循環(huán)泵的作用分別是什么？5.目前除焦常用水力除焦法，即采用11.8MPa高壓水除焦。11/25/202240石油化工過程系統(tǒng)概論本章重點1.延遲焦化的作用是什么？11/22/202240石第四章延遲焦化裝置DelayedCokingUnit11/25/202241石油化工過程系統(tǒng)概論第四章延遲焦化裝置DelayedCokingUnit第一節(jié)概述

焦炭化(簡稱焦化)是深度熱裂化過程，也是處理渣油的手段之一。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其他過程所無法代替的。尤其是某些行業(yè)對優(yōu)質(zhì)石油焦的特殊需求，致使焦化過程在煉油工業(yè)中一直占據(jù)著重要地位。11/25/202242石油化工過程系統(tǒng)概論第一節(jié)概述焦炭化(簡稱焦化)是深度焦化是以貧氫重質(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。11/25/202243石油化工過程系統(tǒng)概論焦化是以貧氫重質(zhì)殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化、平爐焦化、接觸焦化、延遲焦化、流化焦化和靈活焦化等。延遲焦化應(yīng)用最廣泛，是煉油廠提高輕質(zhì)油收率和生產(chǎn)石油焦的主要手段，在我國煉油工業(yè)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。11/25/202244石油化工過程系統(tǒng)概論煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化、平爐焦化、接觸焦延遲焦化是一個成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為一種重油深加工手段。近年來隨著原油性質(zhì)變差(指含硫量增加)、重質(zhì)燃料油消費的減少和輕質(zhì)油品需求的增加，焦化能力增加的趨勢很快。延遲焦化裝置目前已能處理包括直餾(減粘、加氫裂化)渣油、裂解焦油和循環(huán)油、焦油砂、瀝青、脫瀝青焦油、澄清油、以及煤的衍生物、催化裂化油漿、煉廠污油(泥)等60余種原料。處理原料油的康氏殘?zhí)繛?．8％~45％或以上，比重指數(shù)為2.20。正由于焦化裝置能處理煉廠各種殘渣物料被稱之為煉廠的“垃圾桶”，同時也是目前煉廠實現(xiàn)渣油零排放的重要裝置。11/25/202245石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化是一個成熟的減壓渣油加工工藝，多年來一直作為一延遲焦化裝置的作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)油，中間餾分油和焦炭。工作原理：由于重質(zhì)油在管式爐中加熱，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(nèi)達到焦化反應(yīng)所需的溫度，然后迅速進入焦炭塔，使焦化反應(yīng)不在加熱爐中而延遲到焦炭塔中去進行，因此，稱之為延遲焦化。11/25/202246石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置的作用：將重質(zhì)油餾分經(jīng)裂解，聚合，生成油氣、輕質(zhì)延遲焦化約生產(chǎn)70%的液體產(chǎn)品，其中：汽油10%~20%；柴油25%~35%；裂化原料（蠟油）25%~35%；石油氣6%~8%；焦炭（也稱石油焦）15%~20%。焦化所得的氣體烴和液體油品中含較多的烯烴，安定性較差，故往往作為其他裝置的原料或經(jīng)加氫精制等處理后成為產(chǎn)品。思考：焦炭是否是由碳元素形成的單質(zhì)？11/25/202247石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化約生產(chǎn)70%的液體產(chǎn)品，其中：思考：焦炭是否是由第二節(jié)工藝流程11/25/202248石油化工過程系統(tǒng)概論第二節(jié)工藝流程11/22/20228石油化工過程系統(tǒng)概論一、焦化反應(yīng)化學(xué)原理焦化原料油所含烴類的分子很大，并有相當數(shù)量的芳烴。1.裂解反應(yīng)：在高溫(400~550℃)條件下，大分子烴類裂解生成小分子烴類，使渣油轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品；2.縮合反應(yīng)：烴類又發(fā)生縮合反應(yīng)，使渣油轉(zhuǎn)化成焦炭?？s合反應(yīng)：是指小分子烴類相互作用生成較大分子的化合物，同時還生成其它小分子的化合物。11/25/202249石油化工過程系統(tǒng)概論一、焦化反應(yīng)化學(xué)原理11/22/20229石油化工過程系統(tǒng)概

各種烴類在焦化過程中的反應(yīng)是不相同的。烷烴在400~600℃下易裂解為小分子的烷烴與烯烴。環(huán)烷烴可裂解成烯烴或脫氫轉(zhuǎn)化為芳烴。裂解反應(yīng)示例如下：1.斷鏈2.裂環(huán)11/25/202250石油化工過程系統(tǒng)概論各種烴類在焦化過程中的反應(yīng)是不相同的。2.裂環(huán)11/23.脫氫縮合反應(yīng)示例如下：芳香烴不易裂解，而易發(fā)生縮合反應(yīng)，成為大分子的多環(huán)或稠環(huán)烴，并可與烯烴縮合生成石油焦。石油焦的組成和普通焦炭相似，所以也叫焦炭。11/25/202251石油化工過程系統(tǒng)概論3.脫氫縮合反應(yīng)示例如下：芳香烴不易裂解，而易發(fā)生縮合反二、工藝流程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)有兩個或四個焦炭塔，所以整個生產(chǎn)過程仍為連續(xù)操作。延遲焦化裝置的工藝流程有不同的類型，就生產(chǎn)規(guī)模而言，有一爐兩塔（焦炭塔）流程、兩爐四塔流程等。11/25/202252石油化工過程系統(tǒng)概論二、工藝流程11/22/202212石油化工過程系統(tǒng)概論340~350℃500℃左右11/25/202253石油化工過程系統(tǒng)概論340~350℃500℃左右11/22/202213石油化工1.原油預(yù)熱階段：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℃左右。2.經(jīng)預(yù)熱后的原油進入分餾塔底，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。作用：一方面把原料中的輕質(zhì)油蒸出來，同時又加熱了原料（至390~395℃左右）。11/25/202254石油化工過程系統(tǒng)概論1.原油預(yù)熱階段：焦化原料(減壓渣油)先進入原料緩沖罐，再用3.原料油和循環(huán)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(yīng)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(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（一般為2m/s以上），縮短油在管內(nèi)的停留時間，注水量約為原料油的2%左右。進入焦炭塔的高壓渣油，需在塔內(nèi)停留足夠時間，以便進行充分反應(yīng)。11/25/202255石油化工過程系統(tǒng)概論3.原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出，用熱油泵打進加熱爐輻射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)油和原料一起再進行焦化反應(yīng)。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。11/25/202256石油化工過程系統(tǒng)概論4.原料在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)生成焦炭聚積在焦炭塔內(nèi)，油氣從焦炭塔頂焦炭塔是兩臺一組。每套延遲焦化裝置中有的是一組(兩臺)，有的是兩組(四臺)焦炭塔。兩組塔既可單獨操作，又可并聯(lián)操作，在每組塔中，一臺塔在反應(yīng)生焦時，另一臺則處于除焦階段。即當一臺塔內(nèi)焦炭積聚到一定高度時（一般為塔高的2/3左右高度時）進行切換，切換后通入蒸氣除去輕質(zhì)烴類并注水冷卻，然后除焦。每臺塔的切換周期一般為48小時，其中結(jié)焦24小時，除焦及其它輔助操作24小時。11/25/202257石油化工過程系統(tǒng)概論焦炭塔是兩臺一組。11/22/202217石油化工過程系統(tǒng)概延遲焦化裝置所產(chǎn)氣體、汽油，分別用氣體壓縮機和泵送入吸收穩(wěn)定部分進行分離得到干氣及液化氣，并使汽油的蒸汽壓合格；柴油需要加氫精制；蠟油可作為催化裂化原料或燃料油。11/25/202258石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置所產(chǎn)氣體、汽油，分別用氣體壓縮機和泵送入吸收穩(wěn)定延遲焦化裝置的主要矛盾在于：使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但希望它在焦炭塔中結(jié)焦，而不希望它在加熱爐、轉(zhuǎn)油線、焦炭塔餾出線和分餾塔底等處結(jié)焦。這個矛盾解決了，就可以操作平穩(wěn)，延長開工周期。為了解決這個矛盾，在流程設(shè)計上就要考慮采取措施。如：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(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。11/25/202259石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化裝置的主要矛盾在于：使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但主分餾塔Mainfractionator進料Freshfeed粗汽油rawgasoline氣體gas柴油dieseloil

蠟油waxoil焦炭塔coketower焦碳coke流程框圖11/25/202260石油化工過程系統(tǒng)概論主分餾塔進料粗汽油rawgasoline氣體gas柴油焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應(yīng)的場所。一般焦炭塔的高度在30米以下為宜。太高則操作時易產(chǎn)生振動或損壞塔壁，又浪費鋼材。三、延遲焦化過程的主要設(shè)備

（一）焦炭塔11/25/202261石油化工過程系統(tǒng)概論焦炭塔是用厚鍋爐鋼板制成的空筒，是進行焦化反應(yīng)的場所。三、延塔的頂部設(shè)有除焦口、油氣出口；塔側(cè)設(shè)有料面指示計口：延遲焦化的化學(xué)反應(yīng)主要是在焦炭塔內(nèi)進行，生成的焦炭也都積存在此塔內(nèi)。隨著油料的不斷引入，焦層逐漸升高；為了防止泡沫層沖出塔頂而引起油氣管線及分餾塔的結(jié)焦，在焦炭塔的不同高度位置，裝有能監(jiān)測焦炭高度的料位計。塔底部為錐形，錐體底端為排焦口，正常生產(chǎn)時用法蘭蓋封死，排焦時打開。11/25/202262石油化工過程系統(tǒng)概論塔的頂部設(shè)有除焦口、油氣出口；11/22/202222石油化在運轉(zhuǎn)中，分餾塔有時也會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超過400℃，并采用塔底油循環(huán)過濾的方法濾去焦粉和加強液體的流動來加以防止。11/25/202263石油化工過程系統(tǒng)概論在運轉(zhuǎn)中，分餾塔有時也會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，為此需控制塔底溫度不超（二）水力除焦設(shè)備焦炭塔是輪換使用的，即當一個塔內(nèi)焦炭聚結(jié)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(jié)焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷卻，然后進行水力除焦。目前的除焦設(shè)備都已采用高壓水力除焦法。除焦用水力除焦法，即采用11．8MPa高壓水除焦。余下的焦炭落入焦池，同時用橋式起重抓斗送到別處存放或裝車外運。11/25/202264石油化工過程系統(tǒng)概論（二）水力除焦設(shè)備目前的除焦設(shè)備都已采用高壓水力除焦法。11除焦原理：由高壓水泵輸送的高壓水，經(jīng)過水龍帶、鉆桿到水力切焦器的噴嘴，從水力切焦器噴嘴噴出的高壓水形成高壓射流，借高壓射流的強大沖擊力將石油焦切割下來，使之與水一起由塔底流出。鉆桿不斷地升降和轉(zhuǎn)動，直到把焦炭塔內(nèi)石油焦全部除凈為止。11/25/202265石油化工過程系統(tǒng)概論除焦原理：11/22/202225石油化工過程系統(tǒng)概論水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無井架除焦裝置。清潔水從進水管進入高位貯水罐，由高壓水泵輸送的高壓水經(jīng)泵出口管到焦炭塔的頂部，用水龍帶送到水龍頭，進入空心的鉆桿和切焦器。高壓水經(jīng)切焦器上的噴嘴噴到焦炭塔里，約11.8MPa的高壓水將塔中焦炭切割破碎，水和切割下來的焦炭一同落到焦炭塔底，經(jīng)28°溜槽進入貯焦場。焦場的水經(jīng)過幾道柵欄流入吸水井，而落入焦場的石油焦用橋氏吊車抓走分開堆放。11/25/202266石油化工過程系統(tǒng)概論水力除焦裝置有兩種形式：有井架除焦裝置和無井架除焦裝置。清潔11/25/202267石油化工過程系統(tǒng)概論11/22/202227石油化工過程系統(tǒng)概論（三）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間內(nèi)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(jié)焦。為此，延遲焦化通常采用無焰爐。11/25/202268石油化工過程系統(tǒng)概論（三）無焰燃燒爐11/22/202228石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化過程的產(chǎn)品包括氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。焦化產(chǎn)品的主要性質(zhì)如下：氣體焦化氣體中含有20~35%的不飽和烴和30％左右的甲烷，是化工和制氫的很好原料，也可作為燃料。

汽油焦化汽油含有較多的烯輕組分，性能很不安定，辛烷值也很低，質(zhì)量較差，不能直接作為商品汽油出廠，必須經(jīng)酸堿洗滌再蒸餾，或經(jīng)過加氫精制，才能作為出廠商品汽油的調(diào)合組分。

柴油焦化柴油也因其安定性能不好，亦需再次加工才能使用?？珊拖炗突鞜捵鳛榇呋鸦希部勺鞔呋託涞脑?，進一步生產(chǎn)其它優(yōu)質(zhì)燃料油。四、延遲焦化過程的產(chǎn)品11/25/202269石油化工過程系統(tǒng)概論延遲焦化過程的產(chǎn)品包括氣體、汽油、柴油、蠟油和石油焦。四、延蠟油焦化蠟油可供其它二次加工裝置做原料，很少直接出廠。亦可和其它渣油調(diào)合作為鍋爐燃料。石油焦石油焦是焦化裝置的獨有產(chǎn)品，其數(shù)量和質(zhì)量是延遲焦化裝置的主要控制指標。石油焦的用途不同，對石油焦產(chǎn)品質(zhì)量的要求也不同。一級焦用做冶煉鋼和鋁的工業(yè)電極焦，它的質(zhì)量要求最為嚴格；二級焦用做一般電極和絕緣材料，一些主要指標同于一級焦標準，但