焦化装置的主要设备有加热炉、焦炭塔、分馏塔、放空塔、加热炉进料泵、水力除焦机械等，其中加热炉被认为是焦化装置的关键设备，而焦炭塔则是焦化装置的核心设备。因为焦炭塔是焦化装置的反应器，加热炉、分馏塔、放空系统、冷切焦水处理系统、水力除焦系统等的设计均与之有关。虽然焦炭塔是一个空筒设备，但它的设计涉及到几乎全装置的工艺过程，因此在焦炭塔的工艺设计不仅要考虑焦炭塔的规格尺寸设计，还应考虑与之相关系统的设计。 焦炭塔的直径和高度主要取决于装置的处理量、原料性质、操作温度、操作压力和循环比。装置的处理量是决定焦炭塔大小的主要参数，焦炭塔的单塔处理量越大，要求的焦炭塔直径越大，这主要是由焦炭塔塔内的允许气速决定的。原料进入焦炭塔，在塔内适宜的压力、温度和停留时间的条件下发生裂解和缩合反应，裂解反应产生气体及轻质及中质油品，缩合反应生成焦炭并停留在塔内。在焦炭层以上为主要反应区，即泡沫层。泡沫层分轻相泡沫及重相泡沫，轻相泡沫在上部，其密度约为30～100kg/m³，重相泡沫在焦层以上，其密度约为100～700 kg/m³，泡沫层温度一般为460～480℃。热态的焦炭层高度一般高于冷态的焦炭高度。随着原料的不断进入，产生的焦炭量增加，焦炭层高度增加，泡沫层也随之连续升高。 由于泡沫层为反应区，一般不希望泡沫被油气夹带到焦炭塔出口的油气管线和分馏塔，导致管线结焦和分馏塔内结焦影响正常操作和产品质量，因此应考虑焦炭塔内油气的适宜气速，适宜气速应该是泡沫夹带的临界气速乘上一个 系数。据资料报导，在焦炭塔内不注入消泡剂时，设计焦炭塔内油气气速一般为0.11～0.17m/s。在使用消泡剂时，由于泡沫层密度变大，设计焦炭塔内油气速度一般为0.12～0.21m/s。根据适宜的油气速度和焦炭塔内的实际油气流量来考虑焦炭塔的直径，为减少泡沫夹带，新设计焦炭塔建议采用低的油气速度，国内焦炭塔设计的油气速度一般低于0.10～0.15m/s。 焦炭塔内的油气体积流量和渣油进料量、原料性质、操作条件有密切的关系。在确定焦炭塔的直径以前应首先确定焦炭塔的操作条件和产品分布。渣油是以碳、氢、硫、氮、氧等为主要元素的大分子烃类，通常分为饱和烃、芳烃、胶质和沥青质，沥青质含量高及残炭值高的渣油生焦率较高，液体收率较低，同等处理量的焦炭塔内的油气体积流量小，应采用较小直径的焦炭塔，反之应采用较大直径的焦炭塔。当原料性质确定后，对焦炭塔规格影响较大的主要是循环比、反应温度和压力。循环比减少，循环油量减少，气体、汽油、柴油收率下降，焦炭塔内的油气体积流量减少，适宜采用较小直径的焦炭塔；循环比增加，循环油量增加，气体、汽油、柴油收率提高，焦炭塔内的油气体积流量增大，适宜采用较大直径的焦炭塔。提高焦化炉出口温度可增产液体产品收率，但调整的幅度是很窄的。一般情况下是根据原料性质确定 佳的操作温度，采用较高的焦化炉出口温度时可适当放大焦炭塔的直径。采用低压操作可焦化产品分布，在 已普遍认可，国内焦炭塔顶操作压力一般为0.15～0.18Mpa， 低的达到0.1～0.15Mpa。压力降低一般是提高蜡油的收率，但是增大了焦炭塔的气体体积流量，势必使焦炭塔的塔径加大，装置的投资增加，因此应综合设备投资、操作费用和产品分布等因素确定适宜的操作压力。 另外焦化加热炉的注汽注水量、在线清焦用汽量、四通阀及切断阀的汽封蒸汽量对焦炭塔的直径确定也有较大的影响，一般加热炉的注汽注水量按炉新鲜进料的1.0～1.5％考虑，在线清焦时应考虑减少渣油进料，增加蒸汽量，蒸汽量可按2～8/h考虑。焦炭塔底阀门的汽封一般考虑0.3～0.6t/h的蒸汽量。 在基本确定焦炭塔的直径后，根据原料性质、焦炭产率、生焦时间、泡沫层高度来确定焦炭塔的高度。焦炭产率和原料性质、操作条件有关，泡沫层高度和原料性质、反应温度及压力有关。当在焦炭塔内注入消泡剂后，泡沫层的高度减少。当单塔处理能力、原料性质和操作条件确定后，塔内的焦层高度主要确定于生焦时间。目前国内焦化装置设计的生焦时间均为24小时，焦化生焦时间一般为10～24小时，采用18小时的占大多数，采用短的生焦时间，可以提高焦炭塔的利用率，或者同等规模的焦炭塔的高度减少。在确定焦炭塔高度时应留有 的 空高， 空高一般为塔顶切线离泡沫层顶部的距离，国内设计的焦炭塔一般 空高3～5米，焦炭塔的 空高一般为2～3米。空高越大，焦炭塔的利用率越低，但油气在塔内的沉降时间延长，对减少油气线和分馏塔内结焦有利。焦炭塔直径和高度相互补充，当装置处理量、操作条件确定后，直径增大可以适当降低高度，高度增加也可以适当减少塔径。国内在过去建设的焦炭塔的直径一般为5.4～6.4米，其高径比一般为3～4 。
