第四章--延迟焦化装置.ppt

石油化工过程系统概论 第四章 延迟焦化装置 Delayed Coking Unit 第一节 概述 焦炭化(简称焦化)是深度热裂化过程，也是处理渣油的手段之一。它又是唯一能生产石油焦的工艺过程，是任何其他过程所无法代替的。尤其是某些行业对优质石油焦的特殊需求，致使焦化过程在炼油工业中一直占据着重要地位。 焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温(400~500℃)下进行深度热裂化反应。 通过裂解反应，使渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品；由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。 一方面由于原料重，含相当数量的芳烃，另一方面焦化的反应条件更加苛刻，因此缩合反应占很大比重，生成焦炭多。 炼油工业中曾经用过的焦化方法主要是釜式焦化、平炉焦化、接触焦化、延迟焦化、流化焦化和灵活焦化等。 延迟焦化应用最广泛，是炼油厂提高轻质油收率和生产石油焦的主要手段，在我国炼油工业中将继续发挥重要作用。 　　　延迟焦化是一个成熟的减压渣油加工工艺，多年来一直作为一种重油深加工手段。近年来随着原油性质变差(指含硫量增加)、重质燃料油消费的减少和轻质油品需求的增加，焦化能力增加的趋势很快。 　　　延迟焦化装置目前已能处理包括直馏(减粘、加氢裂化)渣油、裂解焦油和循环油、焦油砂、沥青、脱沥青焦油、澄清油、以及煤的衍生物、催化裂化油浆、炼厂污油(泥)等60余种原料。处理原料油的康氏残炭为3．8％~45％或以上，比重指数为2.20。 　　正由于焦化装置能处理炼厂各种残渣物料被称之为炼厂的“垃圾桶”，同时也是目前炼厂实现渣油零排放的重要装置。 延迟焦化装置的作用：将重质油馏分经裂解，聚合，生成油气、轻质油，中间馏分油和焦炭。 工作原理：由于重质油在管式炉中加热，采用高的流速(在炉管中注水)及高的热强度(炉出口温度500℃)，使油品在加热炉中短时间内达到焦化反应所需的温度，然后迅速进入焦炭塔，使焦化反应不在加热炉中而延迟到焦炭塔中去进行，因此，称之为延迟焦化。 　　延迟焦化约生产70%的液体产品，其中： 汽油10%~20%； 柴油25%~35%； 裂化原料（蜡油）25%~35%； 石油气6%~8%； 焦炭（也称石油焦）15%~20%。 　　　焦化所得的气体烃和液体油品中含较多的烯烃，安定性较差，故往往作为其他装置的原料或经加氢精制等处理后成为产品。 第二节 工艺流程 一、焦化反应化学原理 焦化原料油所含烃类的分子很大，并有相当数量的芳烃。 1.裂解反应：在高温(400~550℃)条件下，大分子烃类裂解生成小分子烃类，使渣油转化为气体烃和轻质油品； 2.缩合反应：烃类又发生缩合反应，使渣油转化成焦炭。 缩合反应：是指小分子烃类相互作用生成较大分子的化合物，同时还生成其它小分子的化合物。 　　　各种烃类在焦化过程中的反应是不相同的。 　　　烷烃在400~600℃下易裂解为小分子的烷烃与烯烃。环烷烃可裂解成烯烃或脱氢转化为芳烃。裂解反应示例如下： 1.断链 3.脱氢 二、工艺流程 　　　延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间隙操作。由于工业装置一般设有两个或四个焦炭塔，所以整个生产过程仍为连续操作。 　　　延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产规模而言，有一炉两塔（焦炭塔）流程、两炉四塔流程等。 3.原料油和循环油一起从分馏塔底抽出，用热油泵打进加热炉辐射段，加热到焦化反应所需的温度（500 ℃ 左右），再通过四通阀由下部进入焦炭塔，进行焦化反应。 为防止油在炉管内反应结焦，需向炉管内注水，以加大管内流速（一般为2m/s以上），缩短油在管内的停留时间，注水量约为原料油的2%左右。 进入焦炭塔的高压渣油，需在塔内停留足够时间，以便进行充分反应。 4.原料在焦炭塔内反应生成焦炭聚积在焦炭塔内，油气从焦炭塔顶出来进入分馏塔，与原料油换热后，经过分馏得到气体、汽油、柴油和蜡油。塔底循环油和原料一起再进行焦化反应。 焦化生成的焦炭留在焦炭塔内，通过水力除焦从塔内排出。 焦炭塔是两台一组。 每套延迟焦化装置中有的是一组(两台)，有的是两组(四台)焦炭塔。 两组塔既可单独操作，又可并联操作，在每组塔中，一台塔在反应生焦时，另一台则处于除焦阶段。即当一台塔内焦炭积聚到一定高度时（一般为塔高的2/3左右高度时）进行切换，切换后通入蒸气除去轻质烃类并注水冷却，然后除焦。 每台塔的切换周期一般为48小时，其中结焦24小时，除焦及其它辅助操作24小时。 延迟焦化装置所产气体、汽油，分别用气体压缩机和泵送入吸收稳定部分进行分离得到干气及液化气，并使汽油的蒸汽压合格；柴油需要加氢精制；蜡油可作为催化裂化原料或燃料油。 延迟焦化装置的主要矛盾在于：使用的原料为重质油，容易结