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石油焦化
petroleum coking
石油炼制过程之一，是在加热和长反应时间的条件下，使渣油发生深度裂化反应，转化为气体、汽油、柴油、重质馏分油（见重质油）和石油焦的过程。与热裂化的主要区别是原料转化深度不同，石油焦化原料几乎全部转化，且生成大量焦炭。原料来源于原油蒸馏所产的渣油或溶剂脱沥青所产的石油沥青，也可以用热裂化渣油或烃类裂解的焦油。原料含硫量对石油焦质量影响很大。所产汽油、柴油很不稳定，并且含杂质多，必须进一步精制（见石油产品精制）；焦化重质馏分油常作为催化裂化或热裂化原料。
沿革 早期的焦化工业装置为釜式焦化和平炉焦化。原料进入焦化釜或平炉后，在设备外部加热，现已淘汰。20世纪30年代开发了延迟焦化技术，50年代又开发了流化焦化技术,都使石油焦化的供热条件有很大改进(前者用管式加热炉供热,后者由燃烧一部分焦炭供热)。延迟焦化采用水力除焦，可显著提高装置的效率，目前应用最广泛。70年代末，将流化焦化和焦炭气化结合而构成的灵活焦化，目前也有一定应用。
中国于40年代建成釜式焦化装置。50年代试验成功在焦化釜中通入少量空气，在设备内部燃烧供热的氧化焦化技术。60年代中期建成延迟焦化装置，以后又在延迟焦化装置中生产出晶形焦（见石油焦）。80年代中国各炼油厂均采用延迟焦化技术。
延迟焦化 用加热炉将原料加热到反应温度，并在高流速、短停留时间的条件下，使原料只发生少量反应，就迅速离开加热炉进入焦炭塔进行裂化和缩合生焦反应。它是目前世界上渣油深度加工（见石油炼制过程）的主要方法，占石油焦化总处理能力的四分之三。
根据不同原料和操作条件，可以调节各种产品的产率：多产汽油、柴油，或多产裂化原料重质馏分油，或多产焦炭。生成的焦化气是炼厂气来源之一。
延迟焦化为半连续操作(图1[ 延迟焦化工艺流程])。当一台焦炭塔内的焦炭累积到一定高度后(约需24h),切换到另一台焦炭塔继续进行焦化。充满焦的焦炭塔在用水蒸气吹扫和水冷后,用水力除焦设备除去塔内焦炭,然后又切换成为焦化操作。延迟焦化的主要操作条件为：加热炉出口温度495～505℃,焦炭塔压力0.18～0.28MPa（表压）,分馏塔底温度不大于400℃。水力除焦设备分有井架式、半井架式和无井架式等多种。一般采用有井架式除焦设备。加热炉有立式炉和无焰燃烧炉两种炉型。无焰燃烧炉的辐射室炉管排在炉膛中间，燃烧器（又称火嘴）排在两边；气体燃料通过无焰燃烧器喷入，形成极短的无焰燃烧火焰，使炉管双面均匀受热，尽可能减少渣油原料在炉管内壁因过热而结焦。
流化焦化 原料送入流化床反应器，反应器内为流化状态的高温焦炭粉粒，用油气和水蒸气保持粉粒流化，原料在焦粒表面发生焦化反应，生成的焦炭附着在焦粒上。反应产品油气经旋风分离器分去焦粒后送入分馏塔。在反应过程中不断引出焦炭粉粒送入烧焦器，用空气烧去部分焦粒，再循环回反应器，提供焦化反应所需热量，过多的焦炭粉粒则从系统中排出。
灵活焦化 是在流化焦化装置的基础上，组合一套焦炭气化设备（一段或两段焦炭气化），将流化焦化产生的焦炭转化为燃料气（和合成气）的过程（图2[ 双气化灵活焦化流程]）。焦炭在流化焦化反应器中生成后，进入加热器加热，然后一部分回到反应器，一部分去气化。焦炭气化分为气化和水煤气化两段，第一段气化用空气烧焦,以供应加热器和水煤气反应所需热量,并产生低热值气体;第二段气化用水蒸气生产合成气（H+CO）。
灵活焦化原料的适应性大，可以加工各种高硫、高金属、高残碳的重质油料，并能使约99％的进料转化为气体、汽油、中间馏分油和重质馏分油,其余1％为石油焦。
参考书目
华东石油学院炼油工程教研室编：《石油炼制工程》，第二版，石油工业出版社，北京，1982。
郭志雄 胡德铭
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