石油炼制与环境保护典型工艺

石油炼制与环境保护典型工艺简介目录一、石油炼制工业是国民经济的支柱产业之一二、石油炼制工业的发展概况三、石油的化学组成四、炼油厂的构成五、石油炼制或石油加工的典型工艺六、炼油厂的环保装置一、石油炼制工业是国民经济的支柱产业之一★世界总能源的40％依赖于石油产品。★石油是复杂的烃类及非烃类化合物的混合物。不能直接作为产品使用，必须经过加工过程，炼制成符合使用要求的石油产品。★石油化工业是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化工原料的工业。★石油产品众多：燃料油、润滑油、有机化工原料、工艺用油、沥青、蜡、石油焦炭。二、石油炼制工业的发展概况为获得数量更多、质量更好的石油产品，需要不断发展石油炼制工业。石油炼制工业经历的几个主要阶段：简单蒸馏、热烈化、催化裂化，催化重整、加氢技术，计算机技术广泛应用。环境保护的要求逐渐成为推动炼油技术发展的重要动力。三、石油的化学组成石油（原油）通常是黑色、褐色或棕黄色的流动或半流动的黏稠液体。相对密度一般为0.80─0.98之间。石油主要由碳、氢二种元素组成，也包括少量或微量硫、氮、氧元素。通常碳为83％─87％，氢为11％─14％。石油的主要馏分有：汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分、蜡油馏分及渣油。四、炼油厂的构成◆生产装置：原油分离装置、重质油轻质化装置、油品改质及油品精制装置、油品调和装置、气体加工装置、制氢装置、化工产品生产装置；◆辅助设施：供电系统、供水系统、供蒸汽系统、供风系统、原油和产品储运系统、三废处理系统。炼油厂工艺流程举例──燃料型炼油厂工艺流程举例──燃料化工型五、石油炼制或石油加工的典型工艺常减压蒸馏催化裂化／加氢裂化汽油催化重整汽油／柴油加氢精制延迟焦化氧化沥青气体分离（一）常减压蒸馏工艺简介常减压蒸馏即原油蒸馏，是原油一次加工过程，常减压蒸馏装置是炼油厂中第一个加工装置。其主要作用就是按照石油混合物沸点或蒸气压的不同，借助蒸馏过程将石油分离为轻重不同的各种馏分，如直馏石脑油、煤油、轻柴油或重柴油等馏分，这些半成品经过适当的精制、调配或再加工过程而成为合格的产品。常减压蒸馏工艺流程初馏塔系统原则流程常压塔系统原则流程减压塔系统原则流程（二）催化裂化工艺简介催化裂化在石化工业中的地位随着社会的发展，从石油中用简单的蒸馏方法获得的汽、煤、柴油轻质燃料，在质和量方面均不能满足人们的需要。因此，往往将石油中的重质部分通过催化剂的作用，在一定温度条件下经一系列化学反应生产轻质油品。催化裂化是重质油轻质化的一个主要炼油工艺，具有工艺装置建设投资相对较低、规模较大、经济效益好的特点，在炼油工业中占有极其重要的位置。催化汽油产量占全国汽油总量的近69.6%，催化柴油产量占全国柴油总量的32.1%，液化气占炼厂总液化气总量的90%以上。因此说催化裂化装置已成为我国炼油工业的支柱。高低并列式催化裂化工艺原则流程同轴式催化裂化反应再生系统工艺流程图返回机组图催化裂化装置组成1、催化裂化装置包括反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系统、产品精制系统、烟气能量回收系统、产汽系统、以及余热回收系统等部分组成2、产品精制部分包括汽油脱硫醇，干气及液态烃脱硫，液态烃脱硫醇三部分。3、机组部分：主风机采用轴流主风机+烟气轮机+电动/发电机三机组配置；备用主风机采用离心式主风机+电机二机组配置；气压机组采用气压机+背压透平+电机/发电机三机组配置。1、反应-再生系统①主要任务：a、为原料油和催化剂的充分接触提供必要的空间，控制一定的反应温度和反应时间，使原料油发生裂化等一系列反应，生成目的产物。b、在一定的温度和氧气的作用下，使反应后催化剂表面覆有的焦碳发生燃烧，恢复催化剂的活性，同时为反应提供所需的热量。c、催化裂化的化学反应种类：主要有裂化反应、异构化反应、氢转移反应、芳构化反应。②反再工艺流程说明常压来的重油和罐区来的蜡油在装置内经原料混合器混合后进入原料油缓冲罐，再由原料泵升压后经换热器加热至200℃左右与回炼油混合后，分四路经原料油雾化喷嘴进入提升管反应器的反应段，与700℃的高温催化剂接触完成原料的升温、汽化和反应，在反应段完成反应后经注入的反应终止剂在反应终止段降低，510℃的反应油气与待生催化剂在提升管出口经两组粗旋分迅速分离进入沉降器，经四组单级旋分器进一步除去携带的催化剂细粉后离开沉降器，进入分馏塔。经粗细旋分离后的表面覆盖有焦碳的待生催化剂进入汽提段，与蒸汽逆流接触汽提出催化剂携带的油气，汽提后的催化剂沿待生立管下流，经分配器进入一再，在贫氧CO不完全燃烧的条件下，烧去约80%的焦碳，作为半再生催化剂进入二再。为控制适当的再生温度，在一再设置外取热器，部分高温催化剂淹流经外取热器入口管进入取热器壳程中，在增压风的流化作用下，向下流动与管束中的脱氧水换热，发生3.5MPa蒸汽，冷却后的催化剂返回一再下部。进入二再的半再生催化剂在高温、高过剩氧的条件下进行完全烧焦，经二再再生后的催化剂通过再斜管及滑阀进入提升管底部。在干气、蒸汽的提升下，完成催化剂加速、分散的过程，然后与雾化原料接触。一再烧焦所需的主风由主风机提供，主风机的主风除进入一再作烧焦外、还为二再增压机供风。二再增压机的增压风作为二再烧焦用风以及外取热器的流化风、提升风及套筒流化风。二再产生的烟气通过烟气返回管线进入一再床层下部，从而使其中的氧可以参与一再烧焦，一再烟气经六组两级旋分器分离催化剂后，再经三旋进一步分离催化剂后进入烟气轮机做功。从烟机出来的烟气进入CO锅炉回收化学能和热能后，最后经烟囱排放大气。③烟气与风机组工艺流程图反再图2、分馏系统①主要任务：1、将反应来的高温油气分割成：富气、粗汽油、轻柴油、回炼油、油浆等产物。2、通过各中段循环回流及油浆循环回收高温过热油气带入分馏塔的大量热能。3、为气压机、吸收-稳定系统提供合格进料。②分馏工艺流程说明由沉降器来的反应油气进入分馏塔底部，通过人字型挡板与循环油浆逆流接触，洗涤反应油气中的携带的催化剂并脱除过剩热量，使油气呈“饱和状态”进入分馏塔进行分馏。分馏塔顶油气经塔顶换热器和干、湿冷却器冷却后进入油气分液罐进行气、液相分离。分离出的粗汽油作为吸收剂经泵打入吸收塔。含硫的酸性水作为富气洗涤水注入气压机出口管线。柴油自分馏塔抽出至柴油汽提塔，通入蒸汽汽提出轻组分，汽提后的柴油经冷却器冷却后分两路，一路作为产品出装置。另一路经冷却器进一步冷却后送至再吸收塔作再吸收剂。回炼油与二中段自分馏塔抽出至回炼油罐，经泵升压后一路作为回炼油与原料混合后进入提升管反应器，另一路返回分馏塔30层，第三路作为二中段油。分馏塔多余的热量分别由顶循环回流、一中段循环回流、二中段循环回流及油浆循环回流取走。分馏总图③分馏塔设备特点油浆自分馏塔底由油浆泵抽出后分为两路，一路作为回炼油浆直接送至提升管反应器，另一路经各换热器换热后，至油浆蒸汽发生器发生3.5MPa级饱和蒸汽后温度降至280℃后，一路返回分馏塔，另一路经外甩油浆冷却器冷至90℃，作为产品油浆送出装置。分馏塔共分两段，下部为脱过热段，设有9层人字挡板，主要任务是使来自反应的过热油气迅速降至饱和温度，以便进行精馏。同时将进料中高沸点油浆和携带的催化剂粉末冷凝并洗涤下来，从而建立塔底液面和油浆循环，也防止催化剂携带到上层塔板，造成堵塞和腐蚀设备。分馏塔上部是精馏段，采用31层双溢流固舌塔板，主要作用是将上升的油气混合物按其沸点不同进行分离，自下而上分割成回炼油、轻柴油、汽油馏分。分馏总图分馏系统工艺流程图返回稳定图3、吸收-稳定系统①主要任务：吸收稳定部分的任务是加工来自分馏塔顶油气分离器的粗汽油和富气，分离出干气，并回收稳定汽油和液化气等合格产品。②基本原理：吸收是分离气体混合物的过程，根据气体混合物中各组分在溶剂中溶解度的不同来进行分离，在催化裂化装置中分离富气所用的溶剂为粗汽油和稳定汽油。稳定是个精馏过程，解吸塔底出来的脱乙烷汽油进入稳定塔将C3、C4脱除，塔顶得液化气，塔底得稳定汽油。③概念说明（1）干气：C3，C4含量在50克/米3以下的油气。（2）贫气：C3，C4含量在50-150克/米3之间的油气。（3）富气：C3，C4含量在150克/米3以上的油气。（4）饱和蒸汽压：汽油在一定的密闭容器内，在一定温度下达到汽液平衡时的蒸汽压力。控制指标：干气中C3含量≯3%(V)。液化气中C2含量≯2%(V)，C5含量≯3%(V)。稳定汽油饱和蒸汽压≯74KPa(夏),≯88KPa(冬)。④吸收稳定工艺流程说明从分馏塔顶油气分离器出来的富气进入气压机压缩后与吸收塔底油一起进入空湿冷冷却，然后进入油气分离器进行气液分离，分离后的气体进入吸收塔用粗汽油和稳定汽油作为吸收剂进行吸收，吸收后的贫气进入再吸收塔用柴油作再吸收剂进一步吸收后，干气经干气分液罐后分两路，一路至提升管反应器作预提升干气，一路至产品精制部分脱硫。凝缩油分两路进入解吸塔，由塔底重沸器加热，解吸出C2以下组分，解吸后的脱乙烷汽油分三路进入稳定塔进行分馏，经塔底重沸器加热，稳定塔顶馏出液化气，一部分作回流，其余送至产品精制系统进行脱硫、脱硫醇。稳定塔底出来的稳定汽油经换热后一部分送至吸收塔作补充吸收剂，其余送至产品精制系统脱硫醇。吸收稳定系统工艺流程图分馏图4、产品精制部分目的说明1、汽油、液化气脱硫醇汽油、液化气中含有的硫醇会产生令人恶心的臭味，是一种氧化引发剂，能加速油品中胶质的生成，影响到油品的安定性，硫醇还具有腐蚀性。2、干气、液化气脱硫脱硫是脱除干气、液化气中的无机硫、H2S和有机硫等，以减少对设备的腐蚀和满足下游气分装置的需要。①汽油脱硫醇工艺流程说明稳定汽油先进入汽油-碱液混合器与10%的碱液混合，以脱除其中的硫化氢。汽油和碱液在预碱洗沉降罐中沉降分离，分离后的碱液循环使用。脱硫后的汽油经汽油-空气混合器，与非净化风混合并注入活化剂后进入固定床反应器，反应器内装有磺化酞箐钴催化剂碱液浸泡后的活性炭，硫醇被氧化成二硫化物并溶于汽油中。反应后的汽油夹带的尾气和碱液，在汽油沉降罐中沉降分离，分离出来的尾气送至硫磺回收装置焚烧，汽油经汽油成品泵进入汽油砂滤塔，进一步分离出碱雾、水分等杂质后送出装置。②汽油脱硫醇工艺流程图③乙醇胺吸收再生系统工艺流程④液态烃脱硫醇工艺流程（三）焦化装置简介1、一般“一炉两塔”较常见炉─反应塔─分馏系统─后续与催化类似2、主要污染物含油污水、含硫污水、废气、噪声、焦粉尘等。（四）加氢装置图（五）重整装置图六、炼油厂的环保装置按照“废物”状态，一般的石油化工厂有废水、废气、废渣治理系统。主要污染物治理装置为：①污水处理场；②含硫废水汽提装置；③硫磺回收装置；④废渣处理装置1、污水处理场通常炼油厂的污水处理场主要作用是处理生产过程中产生的含油废水，其典型工艺为“老三套”，即隔油、浮选、曝气。主要流程为：含油废水达标排放隔栅隔油池浮选池曝气池污水处理场流程含油污水处理系统：含油污水管网→格栅→集水池→隔油池→调节罐→一级气浮池→二级气浮池→均质罐→氧化沟→二次沉淀池→监测池→高效过滤器→生物碳塔→清水池→达标排放2、含硫废水汽提装置含硫污水汽提装置是用于处理含硫污水的，由于原油加工过程中，产生部分高含硫废水，为了避免该部分废水对污水处理场造成冲击，同时回收水中H2S，采用加热汽提的方法进行处理。含硫污水汽提装置主要有二种流程，即单塔流程和双塔流程。含硫污水经过汽提后，废水中的H2S99％提浓回收到酸性气中，输送到硫磺回收装置回收硫磺，净化后的废水，可以回注到各生产装置循环使用，剩余部分净化水排至污水处理场进行无害化处理。含硫污水汽提装置图含硫污水罐汽提塔3、硫磺回收装置硫磺回收装置，专门用于处理回收生产过程中产生的酸性废气中的硫化物，常见工艺有CLAUS制硫、超级CLAUS工艺、亚露点（MCRC)工艺；尾气净化工艺等。青岛石化硫磺回收装置采用二级CLAUS常规制硫加SCOT尾气净化工艺，使尾气SO2小于300ppm。Claus制硫工艺流程示意图硫磺回收装置