炼油厂化工工艺简介

1炼油厂化工工艺简介2目录一、前言二、分离工艺三、转化工艺四、精制和改质工艺五、炼厂气加工工艺六、润滑油生产工艺3一、前言炼油工艺一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲苯等）的工艺过程。石油炼制一般的过程是先将原油切割成各种不同沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产品。4一、前言石油炼制的主要工艺过程大致可分为五类：分离过程——电脱盐、常减压蒸馏转化过程——催化裂化、加氢裂化、渣油加氢处理、延迟焦化、减粘裂化等精制和改质过程——加氢精制、催化重整等炼厂气加工过程——烷基化、醚化等润滑油生产过程5常压蒸馏氢气制造石脑油加氢脱硫加氢精制轻油加氢脱硫煤油加氢脱硫减压蒸馏废气热裂化焦化分馏气体回收H2S回收硫回收催化重整芳烃抽提正烷烃抽提减压轻油加氢脱硫加氢裂化(中间馏分型)加氢裂化(汽油型)芳烃精馏烷基化脱烷基化歧化乙烯制造加氢流化床催化裂化润滑油制造丁二烯抽提燃料油调配汽油调配燃料气硫LPG汽油苯二甲苯乙烯丙稀丁二烯正烷烃煤油轻油润滑油燃料油(沥青)焦炭炼油－化工型炼厂流程6二、分离工艺原油分离工艺一般包括原油脱盐脱水和原油蒸馏两个过程原油脱盐脱水•从油藏中采出的原油都含有水和盐，原油中的盐一般为Na、Ca、Mg的氯化物或盐酸盐。原油虽然在油田经过脱盐脱水，但不能满足炼厂加工的要求，需要在炼厂进一步脱除。7二、分离工艺•目前炼厂原油脱盐脱水几乎多采用二级电脱盐法注水破乳剂原油一级电脱盐罐污水注水二级电脱盐罐二级排出水脱盐原油8二、分离工艺在原油中加入一定量的水和破乳剂并经混合设施充分混合后进入脱盐罐，在高压电场作用下，使小水滴聚合成大水滴，然后借助重力作用沉降分离。进入脱盐罐的原油需先加热至90~130℃，以降低原油黏度，脱盐罐要保持一定压力以防止原油汽化。9二、分离工艺原油蒸馏蒸馏是石油炼制必须的第一道工序。借助于蒸馏过程将原油按炼厂所要求的产品方案切割成各种馏分，然后再去加工成各种石油产品。蒸馏装置设计和操作的好坏，对整个炼厂有着十分重要的影响。原油蒸馏一般采用三级蒸馏（初馏塔或蒸发塔、常压塔、减压塔），轻馏分少的原油也可只用二级蒸馏（常压塔、减压塔）。10二、分离工艺原油脱盐罐水含盐水初馏塔常压炉常压塔蒸汽减压炉蒸汽减压塔减压二线减压一线凝缩油及水减压渣油重柴油轻柴油煤油汽油三段汽化常减压蒸馏工艺流程11二、分离工艺初馏塔一般分出原油的汽油组分，以减少换热系统和加热炉压降。常压塔一般将原油中沸点＜360℃馏分切割成汽油（或石脑油）、煤油（喷气燃料或灯用煤油）、柴油馏分。减压塔则将沸点＞360℃的常压重油切割成制取各种润滑油和石蜡的原料，或作为催化裂化、加氢裂化原料的减压馏分油和减压渣油。常减压蒸馏主要操作条件常压塔温度：原油经换热后达到300℃左右，进入常压加热炉（atmosphericheater)，原油被加热到360～380℃进入常压塔进行蒸馏。塔顶100～130℃，常一线（煤油）200℃左右，常二线（柴油）280℃左右，常三线（重柴油）340℃左右。压力：塔顶在0.1～0.16MPa下操作。减压塔温度：常压塔底油350℃左右进入减压加热炉（vacuumheater)，被加热到380～400℃进入减压塔进行蒸馏。压力：减压塔顶残压一般在20～60mmHg。二、常减压工艺换热装备从常减压装置出来的产品都具有较高的温度需冷却至安全温度才能出装置,同时从罐区出来的原油需加热才能进入塔和加热炉,这些过程就需要换热装备.常减压蒸馏装置的换热器是炼油厂所有装置上最多的,一般有四五十台,最多的可达七八十台,对于合理的换热流程设计能达到300℃以上的换热终温就是比较好的设计.该工艺点常见换热设备：(1)浮头式换热(2)U型管式换热器(3)其它换热装备,空冷器、冷却水槽、蒸气发生器.为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如螺纹管换热器、内波纹外螺纹换热器、双壳层换热器等。常减塔实图--天津千万吨炼油工程16三、转化工艺从原油蒸馏得到的直馏轻馏分，由于数量有限远不能满足对轻质燃料的要求，转化工艺的作用就是将重质馏分或渣油转化成轻质产品。炼厂的转化工艺分热转化和催化转化两类：重质馏分油的催化转化（催化裂化、加氢裂化）渣油的转化则热转化（焦化、减粘裂化）与催化转化（渣油加氢）并存。处理金属含量和残碳高的渣油，目前还是以热转化为主17三、转化工艺1.催化裂化催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在500℃左右、1×105~3×105Pa下发生裂解，生成轻质油、气体和焦炭的过程。催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程，也是重油轻质化的核心工艺。催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化馏分油)、常压重油、减渣、脱沥青油2、催化裂化的发展过程催化裂化反应分解等反应生成气体、汽油等小分子产物缩合反应生成焦炭焦炭沉积在催化剂的表面上，使催化剂的活性下降。因此，经过一段时间的反应后，必须烧去催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性。这种用空气烧去积炭的过程称做“再生”。由此可见，一个工业催化裂化装置必须包括反应和再生两个部分。三、转化工艺反应器和再生器的布置再生器烟气反应产物开工加热炉反应器汽提蒸汽原料油催化剂循环控制提升管美孚石油开发公司IV型提升管反应器二级再生器旋风分离器进料喷嘴再生剂塞阀待生剂塞阀主风待生剂主管再生器汽提段分离器反应产物烟气凯洛格正流F型催化裂化装置的组成单元按照工艺流程，整个装置可以分为四个单元(1)反应-再生系统：包括原料油的裂化反应和催化剂的再生两个工艺过程。(2)分馏系统：根据裂化产品的沸程不同，将其分割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。(3)吸收稳定系统：（用稳定汽油将裂化气体中的C3和C4组分(液化石油气主要成分)吸收下来，把乙烷及其以下的轻组分汽提出去。(4)能量回收系统：回收催化剂再生时产生的烟气热能。200～300℃600～750℃490～510℃2～3s分馏系统分馏系统流程图图1分馏系统典型流程示意图催化裂化装置主要设备表：主要工艺设备台数台（套）2991反应器台（套）52塔类个123容器类个254换热类台（套）665空冷类台（套）376机泵类台（套）1447压缩机类台（套）68加热炉类台（套）4催化裂化工艺换热装备设备名称介质名称操作条件温度℃压力MPa(g)原料油－轻循环油换热器轻循环油208-1830.881原料油161-1831.25轻柴油冷却器中压蒸汽104-1546.882轻柴油201-1240.978重循环油蒸汽发生器重循环油304-2740.392脱氧水104-2534.114轻循环油--热水换热器热水75-1101.0轻柴油205-1100.479贫吸收油－富吸收油换热器轻柴油163-930.76富吸收油54-1210.4922、加氢裂化加氢裂化属于石油加工过程的加氢路线，是在催化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的氢碳比。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，一方面能使重质油品通过裂化反应转化为汽油、煤油和柴油等轻质油品，另一方面又可防止像催化裂化那样生成大量焦炭，而且还可将原料中的硫、氯、氧化合物杂质通过加氢除去，使烯烃饱和。因此，加氢裂化具有轻质油收率高、产品质量好的突出优点。三、转化工艺27一段加氢裂化工艺流程示意图软化水原料油新鲜氢气循环氢污水稳定塔液化气燃料气轻汽油煤油柴油尾油冷氢分馏塔28三、转化工艺加氢裂化的主要操作参数有：反应压力——原料越重所需反应压力越高，提高反应压力，有利于转化率的提高，也有利于减缓催化剂表面积炭速度，延长催化剂寿命，但投资增加，常用的反应压力为10～20MPa。反应温度——反应温度是加氢裂化工艺需要严格控制的操作参数。因为加氢裂化过程是强放热反应，反应温度增加，则反应速度加快，放出的热量也相应增加。如不及时从系统是将热量取出，势必引起床层温度骤升，导致催化剂超温升活，因此在各床层间要注入冷氢进行控制，常用的反应温度为370～440℃。29三、转化工艺高压换热器：加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压换热器的面积。管箱多用螺纹锁紧式端盖，其优点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设备。高压空冷：高压空冷的操作条件为高压、临氢，是加氢装置的重要设备，30三、转化工艺4.延迟焦化焦化是以贫氢的渣油为原料，在高温下进行深度热裂化和缩合反应的热转化过程，其目的是为了提高轻质油收率和生产优质石油焦。延迟焦化操作的关键是要控制原料油在加热炉管中基本上不发生结焦反应，而延缓至专设的焦炭塔中进行裂化、缩合反应。为了做到这一点，加热炉的设计是关键。31常规延迟焦化流程示意图加热炉焦炭塔原料分馏塔馏出油柴油汽油气体中段回流锅炉用水原料油焦炭340~350℃500℃左右32三、转化工艺影响延迟焦化操作的主要工艺参数有：反应温度——一般是指加热炉出口温度，反应温度常限制在495～505℃。反应压力——一般指焦炭塔顶压力，反应压力对焦化的产品分布有一定影响，压力高，气体和焦炭产率增加，液收下降,焦炭的挥发分也会增加，因此在压力足以克服后部系统压力的前提下，尽量采用低的压力，通常为0.16～0.17MPa（表），但在生产针状焦时，反应压力要适当提高一些。延迟焦化装置的主要矛盾在于：使用的原料为重质油，容易结焦，但希望它在焦炭塔中结焦，而不希望它在加热炉、转油线、焦炭塔馏出线和分馏塔底等处结焦。这个矛盾解决了，就可以操作平稳，延长开工周期。为了解决这个矛盾，在流程设计上就要考虑采取措施。如：在原料油进加热炉辐射管之前，注入蒸汽或软化水，以加大原料油在炉管中的流速；在分馏塔底设循环油泵，并在泵入口加过滤器，滤掉焦炭塔油气带来的粉焦。34三、转化工艺5.减粘裂化减粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以节省燃料油调合时所需掺入的轻质油品，从而增加炼厂的轻质油收率。减粘裂化是一种轻度热裂化的热转化工艺，早期的减粘裂化工艺流程与热裂化相似，反应物料在反应器内由上向下流动，反应温度高，停留时间长，开工周期短。35减粘裂化工艺流程示意图裂化气减粘汽油水减粘柴油减粘渣油汽水原料加热炉反应塔分馏塔361.加氢精制（加氢处理）加氢精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烃化合物氢解，使烯烃、芳烃选择性加氢饱和，并能脱除金属和沥青等杂质，具有处理原料范围广、液体收率高、产品质量好等优点，是炼厂中最普遍使用的精制工艺。由于含硫原油加工量愈来愈大，需要对从含硫原油得到的催化裂化原料加氢处理，以改善裂化产品的分布和减少SO2向大气排放。四、精制和改质工艺37加氢精制的主要反应如下：加氢脱硫如RSH＋H2→RH＋H2S加氢脱氮如R－CH2－NH2＋H2→R－CH3＋NH3加氢脱氧如－OH→＋H2O烯烃加氢饱和如R―CH＝CH2＋H2→R－CH2－CH3芳烃加氢饱和如＋4H2→在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较容易进行，烯烃饱和容易进行，而芳烃饱和相对较难。四、精制和改质工艺38四、精制和改质工艺加氢精制的操作参数主要有：反应压力——提高反应压力，对轻质油加氢精制来说，有利于提高反应速度，但对重质油加氢精制来说，增加了催化剂表面液膜对反应物的扩散阻力，从而降低了反应速度。加氢精制压力（氢分压）一般为：•直馏石脑油1.5～2.5MPa•直馏柴油2.5～3.5MPa•二次加工汽油2.5～3.5MPa•二次加工柴油3.5～6.5MPa•减压馏分油6.5～8.0MPa39四、精制和改质工艺反应温度——硫、氮化合物的氢解反应，反应速度随温度增加而增加，不受热力学平衡控制。而对硫、氮的杂环化合物以及芳烃的加氢饱和，为可逆反应