延迟焦化反应部分

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1、延迟焦化延迟焦化之反应部分之反应部分第一节第一节 概概 述述 焦焦炭炭化化(简简称称焦焦化化)是是深深度度热热裂裂化化过过程程，也也是是处处理理渣渣油油的的手手段段之之一一。它它又又是是唯唯一一能能生生产产石石油油焦焦的的工工艺艺过过程程，是是任任何何其其他他过过程程所所无无法法代代替替的的。尤尤其其是是某某些些行行业业对对优优质质石石油油焦焦的的特特殊殊需需求求，致致使使焦焦化化过过程程在在炼炼油油工工业业中中一一直直占占据据着着重重要地位。要地位。焦化工艺背景焦化工艺背景原油变重变稠变劣，原油中的硫、康氏残炭，密度原油变重变稠变劣，原油中的硫、康氏残炭，密度都升高；我国进口劣质原油比例增加

2、都升高；我国进口劣质原油比例增加炼厂深度加工要求高，并且可以回炼炼厂污泥，使炼厂深度加工要求高，并且可以回炼炼厂污泥，使炼厂实现零排放炼厂实现零排放柴柴油油需需要要量量日日趋趋增增加加，柴柴汽汽的的要要求求高高。焦焦化化的的柴柴汽比汽比1.91.9，最大可达，最大可达2.32.32.42.4我国是发展中国家，资金仍紧张我国是发展中国家，资金仍紧张重质渣油燃料油需求下降重质渣油燃料油需求下降 焦化石脑油是良好的乙烯裂解原料焦化石脑油是良好的乙烯裂解原料延迟焦化工艺特点延迟焦化工艺特点 渣油加工主要手段之一，技术成熟、渣油加工主要手段之一，技术成熟、对原料适应性强对原料适应性强 调节产品的灵活性较

3、高调节产品的灵活性较高 投资较低，效益较高投资较低，效益较高柴汽比高柴汽比高组合工艺组合工艺焦化是以贫氢重质残油焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣如减压渣油、裂化渣油以及沥青等油以及沥青等)为原料，在高温为原料，在高温(400500)(400500)下下进行深度热裂化反应。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，使渣油的另一部和轻质油品；由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。分转化为焦炭。一方面由于原料重，含相当数量的芳烃，另一一方面由于原料重，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

4、缩合反应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。占很大比重，生成焦炭多。延延迟迟焦焦化化装装置置的的作作用用：将将重重质质油油馏馏分分经经裂裂解解，聚聚合，生成油气、轻质油，中间馏分油和焦炭。合，生成油气、轻质油，中间馏分油和焦炭。工工作作原原理理：由由于于重重质质油油在在管管式式炉炉中中加加热热，采采用用高高的的流流速速(在在炉炉管管中中注注水水)及及高高的的热热强强度度(炉炉出出口口温温度度500)500)，使使油油品品在在加加热热炉炉中中短短时时间间内内达达到到焦焦化化反反应应所所需需的的温温度度，然然后后迅迅速速进进入入焦焦炭炭塔塔，使使焦焦化化反反应应不不在在

5、加加热热炉炉中中而而延延迟迟到到焦焦炭炭塔塔中中去去进进行行，因因此此，称之为延迟焦化。称之为延迟焦化。延迟焦化约生产延迟焦化约生产70%70%的液体产品，其中：的液体产品，其中：汽油汽油10%20%10%20%；柴油柴油25%35%25%35%；裂化原料（蜡油）裂化原料（蜡油）25%35%25%35%；石油气石油气6%8%6%8%；焦炭焦炭15%20%15%20%。焦化所得的气体烃和液体油品中含较多的烯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。经加氢精制等处理后成为产品。1.生焦周期？

6、2.急冷油？3.循环比？4.甩油？生焦周期？指一台焦炭塔从开始生产到切换处理所用的时间。急冷油？用于控制焦炭塔顶油气温度的油品，一般选用焦化轻、重蜡油作为焦炭塔急冷油。焦炭塔注急冷油可防止油气线结焦和焦炭塔泡沫层带入分馏塔。循环比？循环比是指循环油质量流量与新鲜原料质量流量之比。甩油？甩油是指焦炭塔正常预热过程中被冷凝下来的凝缩油，甩油冷却后可直接出装置或进入装置内污油罐，也可以不出装置进分馏塔或原料罐回炼。第二节第二节 工艺原理工艺原理一、焦化反应化学原理一、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。焦化原料油所含烃类的分子很大，并有相当数量的芳烃。1.1.裂解反应

7、：在高温裂解反应：在高温(400550)(400550)条件下，大分子烃类裂解生成小分子条件下，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；烃类，使渣油转化为气体烃和轻质油品；1.11.1烷烃烷烃烷烃在高温下主要发生裂解反应，实质是烷烃在高温下主要发生裂解反应，实质是C CC C链断裂，裂解产物是小链断裂，裂解产物是小分子的烷烃和烯烃。分子的烷烃和烯烃。生成的小分子烃类还可进一步反应，生成更小的烷烃和烯烃，甚至生生成的小分子烃类还可进一步反应，生成更小的烷烃和烯烃，甚至生成低分子气态烃。成低分子气态烃。在相同的反应条件下，大分子烷烃比小分子烷烃更易裂解。温度和压在相同的反应条件

8、下，大分子烷烃比小分子烷烃更易裂解。温度和压力对烷烃的裂解反应有重大影响。温度在力对烷烃的裂解反应有重大影响。温度在500500以下、压力很高时，烷以下、压力很高时，烷烃断链位置一般在碳链中央，这时气体产率低；反之，温度在烃断链位置一般在碳链中央，这时气体产率低；反之，温度在500500以以上、压力较低时，断链位置移到碳链一端，此时气体产率增加。上、压力较低时，断链位置移到碳链一端，此时气体产率增加。1.21.2环烷烃环烷烃环烷烃热稳定性较高。环烷烃热稳定性较高。2.2.缩合反应：烃类发生缩合反应，使渣油转化成焦炭。缩合反应：烃类发生缩合反应，使渣油转化成焦炭。是指小分子烃是指小分子烃类相互作

9、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。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。各种烃类在焦化过程中的反应是不相同的。烷烃在烷烃在400600400600下易裂解为小分子烷烃下易裂解为小分子烷烃与烯烃。环烷烃可裂解成烯烃或脱氢转化为芳与烯烃。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：烃。裂解反应示例如下：1.1.断链断链2.2.裂环裂环3.3.脱氢脱氢缩合反应示例如下：缩合反应示例如下：芳芳香香烃烃不不易易裂裂解解，而而易易发发生生缩缩合合反反应应，成成为为大大分分子子的的多多环环或或稠稠环环烃烃，并并可可与

10、与烯烯烃烃缩缩合合生生成成石石油油焦焦。石油焦的组成和普通焦炭相似，也叫焦炭。石油焦的组成和普通焦炭相似，也叫焦炭。请问请问烷烃烷烃、烯烃烯烃、环烷烃裂解难环烷烃裂解难易顺序易顺序？环烷烃烯烃烷烃二、反应机理二、反应机理 主主要要化化学学反反应应：一一种种是是大大分分子子转转化化成成小小分分子子的的吸吸热热反反应应，称称作作断断裂裂，另另一一种种是是小小分分子子转转化化成成大大分分子的放热反应，称作缩合，总称为热转化。子的放热反应，称作缩合，总称为热转化。在延迟焦化反应过程中，烷烃及环烷烃主在延迟焦化反应过程中，烷烃及环烷烃主要发生裂解或裂解脱氢反应，反应产物多为较小的要发生裂解或裂解脱氢反应

11、，反应产物多为较小的烷烃和烯烃；芳烃是生焦的基础，原料的化学组成对烷烃和烯烃；芳烃是生焦的基础，原料的化学组成对生焦有很大影响，原料中芳烃及胶质含量越多越易生生焦有很大影响，原料中芳烃及胶质含量越多越易生焦。焦。焦化过程进行的裂解为吸热反应，缩合为放焦化过程进行的裂解为吸热反应，缩合为放热反应，总反应表现为吸热反应。热反应，总反应表现为吸热反应。焦化反应过程中，主要是自由基反应机理来焦化反应过程中，主要是自由基反应机理来解释断裂的化学现象，中间相成焦机理来阐明缩合的解释断裂的化学现象，中间相成焦机理来阐明缩合的化学现象。化学现象。1 1 自由基反应机理自由基反应机理 烃烃类类在在热热反反应应时

12、时，某某些些易易反反应应分分子子首首先先在在键键能能较较弱弱的的化化学学键键上上断断裂裂成成自自由由基基。其其中中较较小小的的自自由由基基如如H H、CH3CH3、C2H5C2H5等等能能够够在在较较短短的的时时间间内内存存在在，可可与与别别的的分分子子碰碰撞撞，又又生生成成新新的的自自由由基基。较较大大的的自自由由基基较较活活泼泼而而不不稳稳定定，只只能能瞬瞬时时存存在在，因因而而很很快快断断裂裂成成烯烯烃烃和和小小的的自自由由基基，这这样样就就形形成成链链式式反反应应。故故反反应应最最终终结结果果是是生生成成比比原原料分子小的烯烃与烷烃，包括气体烃。料分子小的烯烃与烷烃，包括气体烃。(1)

13、链的引发链的引发 烷烃烷烃离解能离解能kJ/molHH435CH3-H431C2H5-H410CH3-CH3360C2H5-C2H5335烷烃的脱氢、断链都是强吸热反应。烷烃的脱氢、断链都是强吸热反应。CH键能键能CC键能，键能，CC键容易均裂；键容易均裂；键中部键能小，容易断链，均裂形成自由基。；键中部键能小，容易断链，均裂形成自由基。；叔碳上氢最易均裂仲碳氢伯碳氢；叔碳上氢最易均裂仲碳氢伯碳氢；碳碳键键断断裂裂由由易易到到难难顺顺序序：C叔叔C叔叔C叔叔C仲仲C仲仲C伯伯C伯伯C伯伯。烯烃烯烃 与双键相连的与双键相连的CH、CC比在烷烃中相应键能大得多；比在烷烃中相应键能大得多；与双键形成

14、共轭的键，键能大大减小，与双键形成共轭的键，键能大大减小，位易断裂。位易断裂。芳烃芳烃 C芳芳H，C芳芳C比烷烃比烷烃CH、CC牢固；牢固；C芳芳R：R越大，越大，C芳芳C更易断裂；更易断裂；能与芳环形成共轭的键易断裂能与芳环形成共轭的键易断裂C芳芳CC（断裂）。断裂）。环烷烃环烷烃环环 己己 烷烷 C C键键 能能 为为 310kJ/mol，环环 戊戊 烷烷 C C键键 能能 为为293kJ/mol，环环丁丁烷烷与与环环丙丙烷烷（有有分分子子张张力力）CC键键能能为为201kJ/mol，环己烷与环戊烷，环己烷与环戊烷CH键能为键能为389kJ/mol。由此可知，环烷烃主要是由此可知，环烷烃主

15、要是CC均裂形成自由基。均裂形成自由基。双分子形成自由基双分子形成自由基2C2H4C2H3C2H5272kJ/mol(2)链的增长链的增长自由基夺氢：自由基夺氢：RRHRHRHRHH2R夺氢难易程度：叔碳氢仲碳氢伯碳氢夺氢难易程度：叔碳氢仲碳氢伯碳氢自由基分解反应：分为为一个烯烃和小的新自由基自由基分解反应：分为为一个烯烃和小的新自由基RR烯烃或烯烃或RH烯烃烯烃断链规则：断链规则：CH2()CH2()CH3CH2=CH2+CH3键易断裂，若自由基碳上无氢，键易断裂，若自由基碳上无氢，位上可以发生脱氢：位上可以发生脱氢：C(CH3)2-CH2-CH3C(CH3)2-CH=CH2自由基反应：与烯

16、烃加成自由基反应：与烯烃加成R+CH2=CH-RR-CH2CH-R自由基异构化反应：自由基异构化反应：CH2-CH2-CH3CH2-CH2-CH3(3)链终止链终止复合反应：复合反应：H+HH2 H+RRH R+RRR R+RRR歧化反应：歧化反应：CnH2n+1+CmH2m+1CnH2n+2+CmH2m2 2 中间相成焦机理中间相成焦机理 描述热反应中液相反应物的缩合过程。描述热反应中液相反应物的缩合过程。重质油在热反应中，虽然断裂与缩合反应同时重质油在热反应中，虽然断裂与缩合反应同时进行，但断裂反应生成的小分子烃很快逸出反进行，但断裂反应生成的小分子烃很快逸出反应系统，导致链烃逐渐减少，稠

17、环芳烃不断增应系统，导致链烃逐渐减少，稠环芳烃不断增多，以致重质油形成含有胶质、沥青质等成分多，以致重质油形成含有胶质、沥青质等成分的渣油或焦油。随着缩合程度的增加，最终形的渣油或焦油。随着缩合程度的增加，最终形成焦炭。成焦炭。缩骤步骤：油分缩骤步骤：油分胶质胶质沥青质沥青质碳青质碳青质油油焦质。焦质。随随着着芳芳香香烃烃缩缩骤骤程程度度增增加加，稠稠环环芳芳烃烃体体系系之之间间的的-分分子子间间的的作作用用力力使使稠稠环环芳芳烃烃片片状状分分子子相相互互作作用用而而堆堆积积在在一一起起，体体系系中中出出现现一一个个有有明明显显界界面面、类类似似液液晶晶的的新新相相。新新相相具具有有各各向向异

18、异性的晶体特性与能够流动的流体特性，称为中间相。性的晶体特性与能够流动的流体特性，称为中间相。由由于于表表面面张张力力的的作作用用，中中间间相相常常呈呈球球状状的的小小球球体体，刚刚生生成成时时体体积积仅仅10-2m10-2m，但但在在高高温温下下能能够够溶溶于于母母液液中中，在在低低温温下下又又能能够够析析出出。随随后后，这这些些小小球球体体逐逐渐渐吸吸收收体体系系中中带带有有稠稠环环芳芳烃烃结结构的分子，不断长大，最大的直径可达几百构的分子，不断长大，最大的直径可达几百mm。各各个个小小球球体体相相遇遇后后，会会由由于于表表面面张张力力的的作作用用而而发发生生芳芳烃烃层层片片插插入入，从从

19、而而融融合合并并形形成成由由多多个个小小球球体体组组成成的的复复球球，经经多多次次融融合合，复复球球越越来来越越大大，逐逐渐渐变变成成流流动动的的整整体体中中间间相相，最最后后再再固固化成为焦炭。化成为焦炭。三、工艺流程三、工艺流程延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦两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。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，就延迟焦化装置的工艺流程有不同的类型，就生产

20、规模而言，有一炉两塔（焦炭塔）流程、两生产规模而言，有一炉两塔（焦炭塔）流程、两炉四塔流程等。炉四塔流程等。340350500左右一炉两塔流程一炉两塔流程1.1.原油预热阶段：焦化原料原油预热阶段：焦化原料(减压渣油减压渣油)先进入原先进入原料缓冲罐，再用泵送入加热炉对流段升温至料缓冲罐，再用泵送入加热炉对流段升温至340350 340350 左右。左右。2.2.经预热后的原油进入分馏塔底，与焦炭塔产出经预热后的原油进入分馏塔底，与焦炭塔产出的油气在分馏塔内（塔底温度不超过的油气在分馏塔内（塔底温度不超过400400）换热。）换热。作用：一方面把原料中的轻质油蒸出来，同时又作用：一方面把原料中

21、的轻质油蒸出来，同时又加热了原料（至加热了原料（至390395 390395 左右）。左右）。3.3.原料油和循环油一起从分馏塔底抽出，用热油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泵打进加热炉辐射段，加热到焦化反应所需的温度（度（500 500 左右），再通过四通阀由下部进入焦左右），再通过四通阀由下部进入焦炭塔，进行焦化反应。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，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（一般为以加大管内流速（一般为2m/s2m/s以上），缩短油在以上），缩短油在管内的停留时间，注水量约为原料

22、油的管内的停留时间，注水量约为原料油的2%2%左右。左右。进入焦炭塔的高压渣油，需在塔内停留足够时间，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。以便进行充分反应。4.4.原料在焦炭塔内反应生成焦炭，聚积在焦炭塔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。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。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，通过水力除焦从焦化生成的焦炭留在焦炭塔内，通过水力除焦从塔

23、内排出。塔内排出。焦炭塔是两台一组。焦炭塔是两台一组。每套延迟焦化装置中有的是一组每套延迟焦化装置中有的是一组(两台两台)，有的是，有的是两组两组(四台四台)焦炭塔。焦炭塔。两组塔既可单独操作，又可并联操作，在每组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（一般段。即当一台塔内焦炭积聚到一定高度时（一般为塔高的为塔高的2/32/3左右高度时）进行切换，切换后通入左右高度时）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。蒸气除去轻质烃类并注水冷却，然后除焦。每台塔

24、的切换周期一般为每台塔的切换周期一般为4848小时，其中结焦小时，其中结焦2424小小时，除焦及其它辅助操作时，除焦及其它辅助操作2424小时。小时。延迟焦化装置所产气体、汽油，分别用气体压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。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，容易结焦，但希望它在焦炭塔中结焦，而

25、质油，容易结焦，但希望它在焦炭塔中结焦，而不希望它在加热炉、转油线、焦炭塔馏出线和分不希望它在加热炉、转油线、焦炭塔馏出线和分馏塔底等处结焦。这个矛盾解决了，就可以操作馏塔底等处结焦。这个矛盾解决了，就可以操作平稳，延长开工周期。平稳，延长开工周期。为了解决这个矛盾，在流程设计上就要考虑采取为了解决这个矛盾，在流程设计上就要考虑采取措施。如：措施。如：在原料油进加热炉辐射管之前，注入蒸汽或在原料油进加热炉辐射管之前，注入蒸汽或软化水，以加大原料油在炉管中的流速；软化水，以加大原料油在炉管中的流速；在分馏塔底设循环油泵，并在泵入口加过滤在分馏塔底设循环油泵，并在泵入口加过滤器，滤掉焦炭塔油气带来

26、的粉焦。器，滤掉焦炭塔油气带来的粉焦。延迟焦化主要的操作条件延迟焦化主要的操作条件？第三节第三节 主要的操作条件主要的操作条件1 1、延迟焦化主要的操作条件，一般采用下图、延迟焦化主要的操作条件，一般采用下图所列的范围，其中焦炭塔顶压力、加热炉出口所列的范围，其中焦炭塔顶压力、加热炉出口温度和联合循环比为直接影响焦化反应的工艺温度和联合循环比为直接影响焦化反应的工艺参数：参数：1 1）反应压力反应压力 一般是指焦炭塔顶的操作一般是指焦炭塔顶的操作压力。反应压力对焦化的产品分布有一定压力。反应压力对焦化的产品分布有一定的影响。压力高，反应深度增大，气体和的影响。压力高，反应深度增大，气体和焦炭收

27、率增加，液体收率下降，焦炭的挥焦炭收率增加，液体收率下降，焦炭的挥发分也会有所增加；压力太低，不能克服发分也会有所增加；压力太低，不能克服分馏塔及后路系统的阻力。因此原则上是分馏塔及后路系统的阻力。因此原则上是在克服系统阻力的条件下，尽可能采用低在克服系统阻力的条件下，尽可能采用低的反应压力，通常为的反应压力，通常为0.150.150.17Mpa0.17Mpa（表）。（表）。2 2）反应温度反应温度 一般指加热炉出口温度。这一般指加热炉出口温度。这一温度的变化，直接影响到焦炭塔内的温度和一温度的变化，直接影响到焦炭塔内的温度和反应深度，从而影响到焦化馏分的分布和质量。反应深度，从而影响到焦化馏

28、分的分布和质量。温度太低，焦化反应不足，焦炭成熟不够，其温度太低，焦化反应不足，焦炭成熟不够，其挥发分太高，除焦困难。温度太高，焦化反应挥发分太高，除焦困难。温度太高，焦化反应过深，使焦化汽、柴油馏分继续裂化而降低收过深，使焦化汽、柴油馏分继续裂化而降低收率，同时增加气体的收率和焦炭变硬，也会造率，同时增加气体的收率和焦炭变硬，也会造成除焦困难。另外，温度过高，炉管容易结焦，成除焦困难。另外，温度过高，炉管容易结焦，还会缩短装置的开工周期。因此，加热炉出口还会缩短装置的开工周期。因此，加热炉出口温度通常为温度通常为492492505505。3 3）循环比）循环比 是指焦化分馏塔内一部分比焦化馏

29、是指焦化分馏塔内一部分比焦化馏出油重的循环油量与原料油量的比值。也有用加出油重的循环油量与原料油量的比值。也有用加热炉进料量与原料量的比值称作联合循环比来表热炉进料量与原料量的比值称作联合循环比来表示循环量的大小。循环比或联合循环比对装置的示循环量的大小。循环比或联合循环比对装置的加工量、产量、焦化产品的分布和性质都有较大加工量、产量、焦化产品的分布和性质都有较大的影响。一般循环比增加，焦化汽、柴油的收率的影响。一般循环比增加，焦化汽、柴油的收率即随之增加，而焦化馏出油的收率随之减少，焦即随之增加，而焦化馏出油的收率随之减少，焦炭和焦化气收率增加。此外提高循环比，装置的炭和焦化气收率增加。此外

30、提高循环比，装置的加工能力会下降，因此，采用小循环比操作，减加工能力会下降，因此，采用小循环比操作，减少汽、柴油馏分的收率，提高焦化馏出油的产量，少汽、柴油馏分的收率，提高焦化馏出油的产量，以增加催化裂化或加氢裂化的原料，已成为我国以增加催化裂化或加氢裂化的原料，已成为我国近年来焦化工艺的发展方向。近年来焦化工艺的发展方向。4 4）生焦周期）生焦周期 生焦周期又称生焦时间。即一个焦炭塔生焦周期又称生焦时间。即一个焦炭塔从切换生产到切换处理所用的时间。生焦周期的长短，在从切换生产到切换处理所用的时间。生焦周期的长短，在一定程度上影响焦炭的挥发分。延长生焦时间，实质就是一定程度上影响焦炭的挥发分。

31、延长生焦时间，实质就是使生焦过程加长，反应进一步深化，焦床处于高温状态时使生焦过程加长，反应进一步深化，焦床处于高温状态时间加长，焦床中未反应的重质油进一步参与反应，所以能间加长，焦床中未反应的重质油进一步参与反应，所以能降低焦炭挥发分。降低焦炭挥发分。生焦周期最大的影响体现在装置的加工能力方面。一生焦周期最大的影响体现在装置的加工能力方面。一般装置生焦周期为般装置生焦周期为24h24h，若将装置生焦周期从，若将装置生焦周期从24h24h降到降到18h18h，装置处理能力可提高，装置处理能力可提高25%25%，工业上把生焦周期从，工业上把生焦周期从24h24h降到降到202018h18h比较容

32、易，国内曾有装置排出过比较容易，国内曾有装置排出过16h16h的生焦时间。的生焦时间。缩短生焦时间的基础在于是否有充分和合理的辅助生产时缩短生焦时间的基础在于是否有充分和合理的辅助生产时间，也就是焦炭塔的冷焦、除焦和预热等工序均能压缩在间，也就是焦炭塔的冷焦、除焦和预热等工序均能压缩在合理的时间范围内。短的生焦时间虽然能提高装置处理能合理的时间范围内。短的生焦时间虽然能提高装置处理能力，但它是以降低操作效率、增加维护费用和缩短装置使力，但它是以降低操作效率、增加维护费用和缩短装置使用寿命为代价的。有资料报道，如果焦化生焦周期从用寿命为代价的。有资料报道，如果焦化生焦周期从21h21h缩短到缩短

33、到18h18h，焦炭塔寿命便会损失，焦炭塔寿命便会损失25%25%。缩短生焦时间还有两个制约条件。一是加热炉的负荷缩短生焦时间还有两个制约条件。一是加热炉的负荷能力，如果加热炉负荷能力有限，那么，缩短生焦时间也能力，如果加热炉负荷能力有限，那么，缩短生焦时间也就没有必要就没有必要;二是焦炭塔内油气线速，线速过大，易产生二是焦炭塔内油气线速，线速过大，易产生泡沫携带，不利于装置的长周期运行。泡沫携带，不利于装置的长周期运行。第四节第四节 重点生产部位重点生产部位(一一)加热炉系统加热炉系统加热炉为焦化反应提供所需的热量。主要加热炉为焦化反应提供所需的热量。主要问题是如何减缓炉管的结焦速度，延长加

34、热炉问题是如何减缓炉管的结焦速度，延长加热炉的运转周期。正常操作时，要对炉出口温度、的运转周期。正常操作时，要对炉出口温度、炉膛温度及膛温差、炉出人口压力、注水量、炉膛温度及膛温差、炉出人口压力、注水量、辐射量、对流量、瓦斯量、炉管使用情况、炉辐射量、对流量、瓦斯量、炉管使用情况、炉火燃烧状况及炉子泄漏情况等作认真检查。注火燃烧状况及炉子泄漏情况等作认真检查。注水及进料中断、炉管局部过热是造成炉管结焦水及进料中断、炉管局部过热是造成炉管结焦的主要原因。若该系统设备出现较大故障，如的主要原因。若该系统设备出现较大故障，如辐射管穿孔、注水管泄漏等，应立即停炉处理。辐射管穿孔、注水管泄漏等，应立即停

35、炉处理。(二二)焦炭塔系统焦炭塔系统焦炭塔因是间断生产，轮流切换，焦炭塔底盖、焦炭塔因是间断生产，轮流切换，焦炭塔底盖、顶盖装卸频繁，加之该系统自动化程度相对较低，顶盖装卸频繁，加之该系统自动化程度相对较低，极易出现操作程序上的错误，由此而带来灾难性的极易出现操作程序上的错误，由此而带来灾难性的后果。针对焦炭塔顶部、底部容易发生的泄漏，首后果。针对焦炭塔顶部、底部容易发生的泄漏，首先要以预防为主，除焦后焦炭塔顶底盖法兰要清理先要以预防为主，除焦后焦炭塔顶底盖法兰要清理干净，安好垫片，上紧螺丝，技工艺要求试压，并干净，安好垫片，上紧螺丝，技工艺要求试压，并仔细检查。预热和生产中发生漏油，应及时汇

36、报，仔细检查。预热和生产中发生漏油，应及时汇报，并用蒸汽掩护，做好热紧工作。当漏油严重着火时，并用蒸汽掩护，做好热紧工作。当漏油严重着火时，争取立即换塔，然后老塔改放空，如无法换塔，可争取立即换塔，然后老塔改放空，如无法换塔，可降温循环。如刚换新塔漏油着火，在条件许可情况降温循环。如刚换新塔漏油着火，在条件许可情况下，再换回老塔，待问题处理完后再切换下，再换回老塔，待问题处理完后再切换;过来。如过来。如果泄漏严重，无法控制，作紧急停工处理。在正常果泄漏严重，无法控制，作紧急停工处理。在正常操作时，要对焦炭塔顶、底部压力及温度、急冷油操作时，要对焦炭塔顶、底部压力及温度、急冷油温度、新塔预热情况

37、、老塔处理情况、法兰垫片材温度、新塔预热情况、老塔处理情况、法兰垫片材质和安装及设备泄露等质和安装及设备泄露等;情况作详细检查。情况作详细检查。焦炭塔是用厚锅炉钢板焦炭塔是用厚锅炉钢板(20#(20#锅锅炉钢）制成的空筒。主要辅助炉钢）制成的空筒。主要辅助设备有四通阀、堵焦阀、进料设备有四通阀、堵焦阀、进料阀、循环阀等。阀、循环阀等。一般焦炭塔的高度在一般焦炭塔的高度在3030米以下米以下为宜。太高则操作时易产生振为宜。太高则操作时易产生振动或损坏塔壁，又浪费钢材。动或损坏塔壁，又浪费钢材。自上而下壁厚为自上而下壁厚为2424、2828、30mm30mm。第五节第五节 延迟焦化过程的主要设备延

38、迟焦化过程的主要设备（一）焦炭塔（一）焦炭塔塔的顶部设有除焦口、油气出口；塔的顶部设有除焦口、油气出口；塔侧设有料面指示计口：塔侧设有料面指示计口：延迟焦化的化学反应主要是在焦炭塔内进行，延迟焦化的化学反应主要是在焦炭塔内进行，生成的焦炭也都积存在此塔内。随着油料的不断生成的焦炭也都积存在此塔内。随着油料的不断引入，焦层逐渐升高；为了防止泡沫层冲出塔顶引入，焦层逐渐升高；为了防止泡沫层冲出塔顶而引起油气管线及分馏塔的结焦，在焦炭塔的不而引起油气管线及分馏塔的结焦，在焦炭塔的不同高度位置，装有能监测焦炭高度的料位计。同高度位置，装有能监测焦炭高度的料位计。塔底部为锥形，锥体底端为排焦口，正常生产

39、时塔底部为锥形，锥体底端为排焦口，正常生产时用法兰盖封死，排焦时打开。用法兰盖封死，排焦时打开。生产周期：生产周期：（1 1）新塔准备：赶空气试压脱水、放瓦斯、油）新塔准备：赶空气试压脱水、放瓦斯、油气预热气预热（2 2）切换焦炭塔）切换焦炭塔（3 3）老塔处理：汽提（少量吃汽）、大量吹汽）老塔处理：汽提（少量吃汽）、大量吹汽改放空、给水及放水改放空、给水及放水（4 4）水冷）水冷（5 5）除焦）除焦（二）水力除焦设备（二）水力除焦设备焦焦炭炭塔塔轮轮换换使使用用，即即当当一一个个塔塔内内焦焦炭炭聚聚结结到到一一定定高高度度时时，通通过过四四通通阀阀将将原原料料切切换换到到另另一一个个焦焦炭炭

40、塔塔。聚聚结结焦焦炭炭的的焦焦炭炭塔塔先先用用蒸蒸汽汽冷冷却却，然然后后进进行行水水力力除除焦焦。除除下下的的焦焦炭炭落落入入焦焦池池，同同时时用用桥桥式式起起重重抓抓斗斗送送到到别别处处存存放放或或装装车车外外运运。随随着着延延迟迟焦焦化化装装置置规规模模不不断断扩扩大大，水水力力除除焦焦压压力力也也不不断断增增大大，以以前前5.4m5.4m直直径径的的焦焦炭炭塔塔，除除焦焦水水流流压压力力为为12-14MPa12-14MPa。而而目目前前9.4m9.4m的的焦焦炭炭塔塔，除除焦焦高高压压水水流流量量达达320m3/h320m3/h，压压力力达达33MPa33MPa，除除焦焦设设备备压压力力

41、达达42MPa42MPa。除焦原理除焦原理？由高压水泵输送的高压水，经过水龙带、由高压水泵输送的高压水，经过水龙带、钻杆到水力切焦器的喷嘴，从水力切焦器喷钻杆到水力切焦器的喷嘴，从水力切焦器喷嘴喷出的高压水形成高压射流，借高压射流嘴喷出的高压水形成高压射流，借高压射流的强大冲击力将石油焦切割下来，使之与水的强大冲击力将石油焦切割下来，使之与水一起由塔底流出。一起由塔底流出。钻杆不断地升降和转动，直到把焦炭塔钻杆不断地升降和转动，直到把焦炭塔内石油焦全部除净为止。内石油焦全部除净为止。水力除焦装置的两种形式：有井架除焦装置和无水力除焦装置的两种形式：有井架除焦装置和无井架除焦装置。井架除焦装置。

42、清洁水从进水管进入高位贮水罐，由高压水泵输清洁水从进水管进入高位贮水罐，由高压水泵输送的高压水经泵出口管到焦炭塔的顶部，用水龙送的高压水经泵出口管到焦炭塔的顶部，用水龙带送到水龙头，进入空心的钻杆和切焦器。带送到水龙头，进入空心的钻杆和切焦器。高压水经切焦器上的喷嘴喷到焦炭塔里，将塔中高压水经切焦器上的喷嘴喷到焦炭塔里，将塔中焦炭切割破碎，水和切割下来的焦炭一同落到焦焦炭切割破碎，水和切割下来的焦炭一同落到焦炭塔底，经炭塔底，经2828溜槽进入贮焦场。溜槽进入贮焦场。焦场的水经过几道栅栏流入吸水井，而落入焦场焦场的水经过几道栅栏流入吸水井，而落入焦场的石油焦用桥氏吊车抓走分开堆放。的石油焦用桥

43、氏吊车抓走分开堆放。水力除焦操作过程水力除焦操作过程（1 1）除焦前的准备：冷却到）除焦前的准备：冷却到8080以下，接通水力除焦程序控制以下，接通水力除焦程序控制系统电源，放干冷却水，打开焦炭塔上顶盖与下底盖，完成主控系统电源，放干冷却水，打开焦炭塔上顶盖与下底盖，完成主控自检，启动高压水泵。自检，启动高压水泵。（2 2）钻孔：由塔顶钻机绞车将切焦器移到适当位置，下钻到钻）钻孔：由塔顶钻机绞车将切焦器移到适当位置，下钻到钻具不直接接触焦层开始，自上而下钻通，到除焦器接近焦炭塔下具不直接接触焦层开始，自上而下钻通，到除焦器接近焦炭塔下限位置为止。限位置为止。（3 3）扩孔：钻孔结束后，启动钻机

44、绞车使除焦器以适当速度将）扩孔：钻孔结束后，启动钻机绞车使除焦器以适当速度将钻通的孔径扩大到钻通的孔径扩大到1500mm1500mm左右。左右。（4 4）切焦：钻机绞车带动除焦器在塔内作上、下往复运行，不）切焦：钻机绞车带动除焦器在塔内作上、下往复运行，不断以高压水流切焦。断以高压水流切焦。切净后，排净水，移除切焦设备，重新安装上顶盖与下底盖，准切净后，排净水，移除切焦设备，重新安装上顶盖与下底盖，准备再一周期进料生焦操作。备再一周期进料生焦操作。（三）无焰燃烧炉（三）无焰燃烧炉焦化加热炉是本装置的核心设备，焦化加热炉是本装置的核心设备，其作用是将炉内迅速流动的渣油加热至其作用是将炉内迅速流动

45、的渣油加热至500500左右的高温。因此，要求炉内有较左右的高温。因此，要求炉内有较高的传热速率以保证在短时间内给油提供高的传热速率以保证在短时间内给油提供足够的热量，同时要求提供均匀的热场，足够的热量，同时要求提供均匀的热场，防止局部过热引起炉管结焦。为此，延迟防止局部过热引起炉管结焦。为此，延迟焦化通常采用无焰炉。焦化通常采用无焰炉。焦化加热炉的要求：焦化加热炉的要求：（1 1）辐射室炉管热强度周向不均匀系数小，火焰）辐射室炉管热强度周向不均匀系数小，火焰对炉管保持均匀加热；对炉管保持均匀加热；（2 2）有适宜而均匀的热强度与停留时间，要求）有适宜而均匀的热强度与停留时间，要求427427

46、以上油品停留时间以上油品停留时间30s30s；（3 3）较高的油器冷油流速（）较高的油器冷油流速（1.83m/s1.83m/s）；）；（4 4）具备多点注汽（或水）、在线清焦功能；）具备多点注汽（或水）、在线清焦功能；（5 5）炉效率高（）炉效率高（90%90%）；）；（6 6）连续运行时间应在一年以上。）连续运行时间应在一年以上。加热炉组件：加热炉组件：辐射室：燃烧室，辐射传热，内有炉管（横排），炉管两段由辐射室：燃烧室，辐射传热，内有炉管（横排），炉管两段由管板、固定吊架支撑。管板、固定吊架支撑。对流室：辐射室上方，主要是对流传热；设置有油加热管、过对流室：辐射室上方，主要是对流传热；设置

47、有油加热管、过热蒸汽管与注水预热管；热蒸汽管与注水预热管；燃烧器：又名火嘴，有气火嘴、油火嘴、油气联合火嘴；燃烧器：又名火嘴，有气火嘴、油火嘴、油气联合火嘴；烟道及烟囱：排烟通道，提供烟气抽力；烟道及烟囱：排烟通道，提供烟气抽力；弯头及弯头箱：弯头为炉管之间的连接件，多组弯头集中安放弯头及弯头箱：弯头为炉管之间的连接件，多组弯头集中安放在长方形弯头箱内；在长方形弯头箱内；炉墙及钢架：炉墙由耐火砖砌成，超保温密封作用，钢架用来炉墙及钢架：炉墙由耐火砖砌成，超保温密封作用，钢架用来吊挂、支撑炉管。吊挂、支撑炉管。无无焰焰炉炉火火嘴嘴：以以燃燃料料气气为为燃燃料料，在在炉炉墙墙的的数数万万个个小小孔

48、孔里里燃燃烧烧，形形成成极极短短的的火火焰焰（近近似似无无焰焰），把把火火嘴嘴砖砖加加热热烧烧约约，形形成成均均匀的发热面。匀的发热面。立式炉火嘴：沿炉底面炉膛两侧均匀分布、炉中间有挡墙立式炉火嘴：沿炉底面炉膛两侧均匀分布、炉中间有挡墙。立式炉优点：金属耗量小、结构紧凑，占地面积小，立式炉优点：金属耗量小、结构紧凑，占地面积小，投资少，操作方便，容易调节；投资少，操作方便，容易调节；无焰炉优点：结构简单、省钢材、占地面积小，效无焰炉优点：结构简单、省钢材、占地面积小，效率高、无噪音、操作方便、调节灵活率高、无噪音、操作方便、调节灵活。加热炉操作加热炉操作（1）烘烘炉炉：除除去去炉炉墙墙中中的的

49、水水分分，避避免免炉炉墙墙中中存存在在水水而而导导致致高高温温下下水水份份气气化化、破破坏坏炉炉壁壁。烘烘炉炉需需要要严严格格执执行行升升温温曲曲线线，防防止止超超温温超压。超压。烘烘炉炉结结束束后后要要检检查查是是否否存存在耐火墙破损。在耐火墙破损。（2）点点火火：做做好好燃燃料料气气、油、风的配合。油、风的配合。（30）正正常常操操作作，注注意意观观察火焰与炉管，及时调节察火焰与炉管，及时调节延长焦化炉运行周期的方法：延长焦化炉运行周期的方法：（1 1）改进炉管材质，炉管采用）改进炉管材质，炉管采用Cr9MoCr9Mo管材，提管材，提高炉管允许使用温度；高炉管允许使用温度；（2 2）加强焦

50、化原料管理：限制原料中高密度、）加强焦化原料管理：限制原料中高密度、高沥青质含量成分，以防止严重结焦，控制原高沥青质含量成分，以防止严重结焦，控制原料中钠含量（料中钠含量（10ug/g10ug/g），抑制结垢。），抑制结垢。（3 3）加热炉进料与燃烧系统联锁报警：防止低）加热炉进料与燃烧系统联锁报警：防止低原料流量导致的炉管过度受热而结焦；原料流量导致的炉管过度受热而结焦；（4 4）及时烧焦及在线清焦）及时烧焦及在线清焦加加热热炉炉正正常常炉炉管管结结焦焦厚厚度度约约7-8mm7-8mm，当当炉炉管管结结焦焦达达4mm4mm以以上上时时，应应付付导导致致炉炉膛膛温温度度显显著著上上升升。对对于

51、于Cr5MoCr5Mo炉炉管管，当当结结焦厚度超过焦厚度超过10mm10mm时，会导致炉管弯曲变形。时，会导致炉管弯曲变形。一般要求炉膛温度不超过一般要求炉膛温度不超过800800850850，炉管压降低于，炉管压降低于2MPa2MPa。当当炉炉管管结结焦焦严严重重时时，需需要要停停炉炉烧烧焦焦：空空气气蒸蒸汽汽烧烧焦焦。高高温温下下空空气气与与焦焦炭炭接接触触燃燃烧烧，利利用用蒸蒸汽汽控控制制烧烧焦焦速速度度并并带带走走多多余余热热量量，防防止止局局部部过过热热。气气体体在在炉炉管管内内高高速速流流动动，可可以以将崩裂、破碎的焦粉与盐垢带出炉管。将崩裂、破碎的焦粉与盐垢带出炉管。在线清焦：不

52、停炉条件下对多加热炉中某一管程在线清焦：不停炉条件下对多加热炉中某一管程进行通蒸汽清焦，通过改变蒸汽量和管壁温度使进行通蒸汽清焦，通过改变蒸汽量和管壁温度使焦炭剥落，达到清焦目的。焦炭剥落，达到清焦目的。在线清焦效果：可使炉管表面温度降低在线清焦效果：可使炉管表面温度降低5555，炉，炉管压降正常，节省燃料管压降正常，节省燃料10%10%15%15%，延长加热炉操，延长加热炉操作周期，每两年以下才用空气与蒸气烧焦一次。作周期，每两年以下才用空气与蒸气烧焦一次。（四）焦炭塔的塔体变形（四）焦炭塔的塔体变形焦炭塔塔体由于长期处于冷、热交变的操作下，焦炭塔塔体由于长期处于冷、热交变的操作下，受热应力

53、影响，易发生塔体鼓胀变形，经对国受热应力影响，易发生塔体鼓胀变形，经对国内内8 8家炼厂的焦炭塔进行调查有家炼厂的焦炭塔进行调查有5 5家有明显变形，家有明显变形，变形部位多在塔体下部，塔壁径向鼓凸，呈糖变形部位多在塔体下部，塔壁径向鼓凸，呈糖葫芦状。塔壁的鼓凸变形过程如下图。葫芦状。塔壁的鼓凸变形过程如下图。焦炭塔塔壁变形示意图焦炭塔塔壁变形示意图塔体变形的规律塔体变形的规律一般规律是环缝处直径小，而环缝之间直径大，一般规律是环缝处直径小，而环缝之间直径大，中下部变化大，顶部较小；中下部东西直径大，中下部变化大，顶部较小；中下部东西直径大，南北直径小，成为椭圆形状南北直径小，成为椭圆形状(1

54、)(1)塔体下封头筒体环焊缝以上第二至第四道圈板塔体下封头筒体环焊缝以上第二至第四道圈板之间变形最大。之间变形最大。(2)(2)塔体环焊缝处变形较小，多年来基本无变化。塔体环焊缝处变形较小，多年来基本无变化。(3)(3)塔体变形量达一定数值后，渐趋缓慢。塔体变形量达一定数值后，渐趋缓慢。焦炭塔冲塔的现象以及原因和处理？现象：1)焦炭塔压力突然上升；2)焦炭塔顶部温度上升；3)冲塔严重时，安全阀跳开；4)分馏塔底温度突然升高；5)分馏塔液面增高，严重时塔底辐射泵抽空。原因：1)炉出口温度偏低，泡沫层升高；2)处理量大，生焦超过安全高度；3)系统压力波动太大；4)新塔预热温度不够；5)换塔时，新塔油没甩净；6)原料性质变化；7)注汽量太大。处理：1)提高炉出口温度；2)降低处理量，采取紧急换塔措施；3)汇报班长，尽快平衡系统压力；4)确保新塔预热温度；5)换塔时，甩净新塔塔底油；6)加强联系，及时了解原料性质；7)控制好炉子注汽量；如何控制焦化反应温度？如何控制焦化反应温度？为什么说焦炭塔是一种特殊的塔设备啊？焦炭塔和板式塔的区别？各位辛苦了！