化工过程设计
依次布置了放空部分、分馏部分、压缩机厂房、吸收稳定部分、液化气脱硫脱硫醇部分。
平面中设备区按条形布置，每个设备区的设备主要按流程顺序布置。装置的管廊为“T”型布置，主管廊南北向布置。管廊下布置机泵，操作温度高于或等于介质自燃点及操作温度高于或等于250℃的可燃介质泵、液态烃泵布置在管廊外。在装置东侧设有两处管廊与系统管廊相接，原料、产品及公用管道均从此处进出装置。压缩机采用背压式，布置在半敞开的厂房内，厂房内设吊车进行检修。高压水泵布置在厂房内，厂房内设手动单梁吊车进行检修。其它机泵采用露天布置。换热器、回流罐等设备布置在地面框架二、三层，空冷器布置在框架顶层及主管廊顶部。为便于设备的检修和消防，装置外设有环形马路，装置内设有东西方向两条检修和消防通道与装置外道路相连。为便于吊装空冷器等设备，在焦池的北侧设置了检修回车场地。装置的高低压配电间、控制室及办公楼布置在装置外南侧。仪表、电工槽架自焦池的南侧管架进入装置内。
该装置采用一台加热炉、两台焦炭塔的工艺路线，装置设计循环比为0.25。设计年开工时间为8400小时（连续运转）。以孤岛高硫高酸混合原油的减压渣油为原料。主要产品有：净化干气、净化液化气、稳定汽油、柴油、蜡油、焦炭。其中，焦化干气脱硫后为净化干气去瓦斯管网；焦化稳定汽油至石脑油加氢装置；焦化柴油去新建260万吨/年柴油加氢装置；焦化蜡油作为VRDS 装置原料；液化气脱硫脱硫醇后为净化液化气去储罐；焦炭外运至二化CFB炉作燃料或汽运外销。
2012年按照齐鲁分公司加工高硫高酸原油挖潜增效技术改造方案要求，全厂加工规模提高到 1300万吨/年后，根据渣油平衡确定对 3#延迟焦化装置进行扩能改造。加工能力扩至 170 万吨/年。另外，按2010 年 4 月中国石化股份有限公司炼油事业部对延迟焦化装置的优化改造要求，对焦炭塔换塔的顺序操作增设安全联锁系统，以提高操作的安全可靠性；对焦化加热炉采用石油大学的―管外定向反射与管内深度裂解技术‖进行扩能增效改造，提高焦化装置的，经济效益，延长装置运行周期；采用可调循环比技术，提高装置操作的灵活性和苛刻度；解决放空污水油水分离问题；对装置脱硫及脱硫醇工艺流程进行扩能和优化。
1.3.2 延迟焦化工艺原理
延迟焦化工艺是焦炭化过程（简称焦化）主要的工业化形式，由于延迟焦化工艺技术简单，投资及操作费用较低，经济效益较好，因此，世界上85%以上的
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化工过程设计
焦化处理装置都采用延迟焦化工艺。也有部分国外炼油厂（如美国）采用流化焦化工艺，这种工艺使焦化过程连续化，解决了除焦问题，而且焦炭产率降低，液体产率提高；另外，由于该工艺加热炉只起到预热原料的作用，炉出口温度较低，从而避免了加热炉管结焦的问题，所以该工艺在原料的选择范围上比延迟焦化有更大的灵活性，但是该工艺由于技术复杂，投资和操作费用较高，且焦炭只能作为一般燃料利用，故流化焦化技术没有得到太广泛的应用。近年来还有一种焦化工艺叫灵活焦化，这种工艺不生产石油焦，但是除了生产焦化气体、液体外，还副产难处理的空气煤气，加之其技术复杂、投资费用高，该工艺也未被广泛采用。而其它比较早的焦化工艺（如釜式焦化等）基本被淘汰。
延迟焦化工艺基本原理就是以渣油为原料，经加热炉加热到高温（500℃左右），迅速转移到焦炭塔中进行深度热裂化反应，即把焦化反应延迟到焦炭塔中进行，减轻炉管结焦程度，延长装置运行周期。焦化过程产生的油气从焦炭塔顶部到分馏塔中进行分馏，可获得焦化干气、汽油、柴油、蜡油、重蜡油产品；留在焦炭塔中的焦炭经除焦系统处理，可获得焦炭产品（也称石油焦）。
表3-1例举了两种减压渣油进行焦化所得产物的产率分布。表3-2例举了焦化气体的组成。
表1-1 延迟焦化的产率分布 项 目 相对密度，20℃ 残碳（质量分数），% 气体 汽油 柴油 蜡油 焦炭 液体收率
大庆减压渣油 0.9221 8.8 8.3 15.7 36.3 25.7 14.0 77.7 表1-2 焦化气体组成
胜利减压渣油 0.9698 13.9 6.8 14.7 35.6 19.0 23.9 69.3 组 分 含量% 组 分 含量% 氢 5.40 戊烷 2.66 甲烷 47.80 戊烯 2.20 乙烷 13.60 六碳烃 0.58 乙烯 1.82 硫化氢 4.14 丙烷 8.26 二氧化碳 0.32 丙烯 4.00 一氧化碳 0.81 丁烷 3.44 氮+氧 0.25 丁烯 3.70 - - 减压渣油经焦化过程可以得到70%～80%的馏分油。焦化汽油和焦化柴油中不饱和烃含量高，而且含硫、含氮等非烃类化合物的含量也高。因此，它们的安
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化工过程设计
定性很差，必须经过加氢精制等精制过程加工后才能作为发动机燃料。焦化蜡油主要是作为加氢裂化或催化裂化的原料，有时也用于调和燃料油。焦炭（也称石油焦）除了可用作燃料外，还可用作高炉炼铁之用，如果焦化原料及生产方法选择适当，石油焦经煅烧及石墨化后，可用于制造炼铝、炼钢的电极等。焦化气体含有较多的甲烷、乙烷以及少量的丙烯、丁烯等，它可用作燃料或用作制氢原料等石油化工原料。
从焦化过程的原料和产品可以看到焦化过程是一种渣油轻质化过程。作为轻质化过程，焦化过程的主要优点是它可以加工残碳值及重金属含量很高的各种劣质渣油，且过程比较简单、投资和操作费用低。它的主要缺点是焦炭产率高及液体产物的质量差。焦炭产率一般为原料残碳值的1.4～2倍，数量较大。但焦炭在多数情况下只能作为普通固体燃料出售，售价还很低。尽管焦化过程尚不是一个很理想的渣油轻质化过程，但在现代炼油工业中，通过合理地配置石油资源和优化装置结构，它仍然是一个十分重要的提高轻质油收率的有效途径。
近年来，对用于制造冶金用电极，特别是超高功率电极的优质石油焦的需求不断增长，对某些炼油厂，生产优质石油焦已成为焦化过程的重要目的之一。
（1） 延迟焦化反应机理
渣油在热能的作用下主要发生两类反应：一类是热裂解反应，它是吸热反应；另一类是缩合反应，它是放热反应。总体来讲，焦化反应在宏观上表现为吸热反应，而异构化反应几乎不发生。渣油的热反应可以用自由基链反应机理来解释。一般认为烃类热反应的自由基链反应大体有以下三个阶段：链的引发、链的增长和链的终止。
I 链的引发
烃分子分解为自由基是由于键C—C的均裂，而不是C—H键，因后者的键能较大，并且主要断裂在碳链的中部，如：
II 链的增长
这是一种由一个自由基转化为另一个自由基，使自由价继续传递下去的过程。在此过程中，较小的自由基如: H? 、CH3? 、C2H5? 能在短时间内独立存在；而较大的自由基则比较活泼和不稳定，只能在瞬间存在，因此它会继续分裂，成为烯烃和小的自由基，这些小的自由基会继续攻击其它烃分子产生新的自由基，新的自由基继续分裂，这样就形成了一个不断增长的反应链，直到反应产物离开反应系统，链的增长才会结束。具体过程如下反应：
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C16H34
2CH3(CH2)6CH3H2
化工过程设计
① 自由基的夺氢反应 其通式为：
H R
HR
?
烃分子中碳原子上的氢被夺取的难易程度，由易到难的次序是叔碳>仲碳>伯碳，它们与自由基反应的相对速度也是按照这个次序进行的，而且温度越高，它们之间的差别也越小。
② 自由基的分解反应
自由基本身可以分解，生成一个烯烃分子和一个含碳数较少的新自由基，从而使其自由价传递下去。自由基的分解主要发生在具有未成对电子碳的β-键位置上，这也就是所谓的β-断裂规则。如：
CH3CH2③ 自由基的加成反应 成含碳数更多的自由基。
III 链的终止
自由基可相互结合成为稳定的分子而使链反应中断，如：
H + H H + R R + R?
H2
RH RR? CH2=CHCH3
这是上述自由基分解反应的逆反应，含碳数较少的自由基可与烯烃加成而生
根据上述历程，即使像乙烷这样简单的烃分子，它的热反应也是相当复杂的。其控制步骤是链的引发（此步骤所需活化能最高）。
值得注意的是，并不是所有烃类的热解反应都是自由基链反应，有的烃类如环已烷虽然在反应中也断环而生成自由基，但随即分解而为稳定的产物，并不形成链反应。因此，环已烷单独进行热解时反应速度较慢，约为正已烷的八分之一。
CH2CH2CH2CH2CH2CH2
CH2=CH2 + CH2=CH-CH2-CH3
（2）烃类的热反应
烃类热转化反应首先是分子链的断裂。链的断裂是吸热反应，因而分子链较弱的部位，即键能小、断裂时需要的能量较小的部位，比键能较强的部位容易发生断裂。表3-1列出了烃类分子中几种不同形式化学键的键能数据。从中可以看
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