石油焦化

　　石油煉製過程之一，是在加熱和長反應時間的條件下，使渣油發生深度裂化反應，轉化為氣體、汽油、柴油、重質餾分油（見重質油）和石油焦的過程。與熱裂化的主要區別是原料轉化深度不同，石油焦化原料幾乎全部轉化，且生成大量焦炭。原料來源於原油蒸餾所產的渣油或溶劑脫瀝青所產的石油瀝青，也可以用熱裂化渣油或烴類裂解的焦油。原料含硫量對石油焦品質影響很大。所產汽油、柴油很不穩定，並且含雜質多，必須進一步精製（見石油產品精製）；焦化重質餾分油常作為催化裂化或熱裂化原料。

　　沿革　早期的焦化工業裝置為釜式焦化和平爐焦化。原料進入焦化釜或平爐後，在設備外部加熱，現已淘汰。20世紀30年代開發瞭延遲焦化技術，50年代又開發瞭流化焦化技術，都使石油焦化的供熱條件有很大改進(前者用管式加熱爐供熱，後者由燃燒一部分焦炭供熱)。延遲焦化采用水力除焦，可顯著提高裝置的效率，目前應用最廣泛。70年代末，將流化焦化和焦炭氣化結合而構成的靈活焦化，目前也有一定應用。

　　中國於40年代建成釜式焦化裝置。50年代試驗成功在焦化釜中通入少量空氣，在設備內部燃燒供熱的氧化焦化技術。60年代中期建成延遲焦化裝置，以後又在延遲焦化裝置中生產出晶形焦（見石油焦）。80年代中國各煉油廠均采用延遲焦化技術。

　　延遲焦化　用加熱爐將原料加熱到反應溫度，並在高流速、短停留時間的條件下，使原料隻發生少量反應，就迅速離開加熱爐進入焦炭塔進行裂化和縮合生焦反應。它是目前世界上渣油深度加工（見石油煉制過程）的主要方法，占石油焦化總處理能力的四分之三。

　　根據不同原料和操作條件，可以調節各種產品的產率：多產汽油、柴油，或多產裂化原料重質餾分油，或多產焦炭。生成的焦化氣是煉廠氣來源之一。

　　延遲焦化為半連續操作（圖1）。

當一臺焦炭塔內的焦炭累積到一定高度後(約需24h)，切換到另一臺焦炭塔繼續進行焦化。充滿焦的焦炭塔在用水蒸氣吹掃和水冷後，用水力除焦設備除去塔內焦炭，然後又切換成為焦化操作。延遲焦化的主要操作條件為：加熱爐出口溫度495～505℃，焦炭塔壓力0.18～0.28MPa（表壓），分餾塔底溫度不大於400℃。水力除焦設備分有井架式、半井架式和無井架式等多種。一般采用有井架式除焦設備。加熱爐有立式爐和無焰燃燒爐兩種爐型。無焰燃燒爐的輻射室爐管排在爐膛中間，燃燒器（又稱火嘴）排在兩邊；氣體燃料通過無焰燃燒器噴入，形成極短的無焰燃燒火焰，使爐管雙面均勻受熱，盡可能減少渣油原料在爐管內壁因過熱而結焦。

　　流化焦化　原料送入流化床反應器，反應器內為流化狀態的高溫焦炭粉粒，用油氣和水蒸氣保持粉粒流化，原料在焦粒表面發生焦化反應，生成的焦炭附著在焦粒上。反應產品油氣經旋風分離器分去焦粒後送入分餾塔。在反應過程中不斷引出焦炭粉粒送入燒焦器，用空氣燒去部分焦粒，再循環回反應器，提供焦化反應所需熱量，過多的焦炭粉粒則從系統中排出。

　　靈活焦化　是在流化焦化裝置的基礎上，組合一套焦炭氣化設備（一段或兩段焦炭氣化），將流化焦化產生的焦炭轉化為燃料氣（和合成氣）的過程（圖2）。

焦炭在流化焦化反應器中生成後，進入加熱器加熱，然後一部分回到反應器，一部分去氣化。焦炭氣化分為氣化和水煤氣化兩段，第一段氣化用空氣燒焦，以供應加熱器和水煤氣反應所需熱量，並產生低熱值氣體；第二段氣化用水蒸氣生產合成氣（ H ₂+CO）。

　　靈活焦化原料的適應性大，可以加工各種高硫、高金屬、高殘碳的重質油料，並能使約99％的進料轉化為氣體、汽油、中間餾分油和重質餾分油，其餘1％為石油焦。

　　

參考書目

華東石油學院煉油工程教研室編：《石油煉制工程》，第二版，石油工業出版社，北京，1982。