炼油工艺介绍..

第三部分炼油工艺介绍第一节石油炼制工业的重要性一、提供燃料石油炼制工业和国民经济的发展十分密切，无论工业、农业、交通运输和国防建设都离不开石油产品。石油燃料是使用方便、较洁净、能量利用效率较高的液体燃料。各种高速度、大功率的交通运输工具和军用机动设备，如飞机、汽车、内燃机车、坦克、船舶和舰艇，它们的燃料主要都是石油炼制工业提供的。二、提供润滑剂处在运动中的机械，都需要一定数量的各种润滑剂（润滑油、润滑脂），以减少机件的磨擦和延长使用寿命。当前，润滑剂的品种达数百种，绝大多数是由石油炼制工业生产的。三、提供化工原料石油炼制工业提供的石油化工原料，可用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料以及化肥、农药等。四、石油产品分类共分为七类：1、燃料－－各种牌号的汽油、煤油、柴油、航空燃料、重质油等2、润滑油－－各种牌号的内燃机油、机械油等3、有机化工原料－－生产乙烯的裂解原料、各种芳烃、烯烃等4、工艺用油－－变压器油、电缆油、液压油5、沥青－－各种牌号的铺路沥青、建筑沥青、防腐沥青等6、蜡－－各种食用蜡、药用、化妆品包装用的石蜡和地蜡7、石油焦炭－－如电极用焦、冶炼用焦、燃料焦等第二节石油炼制业现状石油炼制工业发展可追溯到19世纪末。1823年，俄国杜比宁兄弟建立了第一座釜式蒸馏炼油厂，1860年，美国B.Siliman建立了原油分馏装置。我国在1907年建立了陕西石油官矿局炼油房。一、国际石油消费概况世界主要炼油国家油品消费结构中，以汽油、柴油和燃料油的消费量最大。日本和西欧的一些国家因煤和天然气短缺，电站锅炉和工业窑炉大量使用原油常减压蒸馏的渣油作为燃料油,因而炼油厂的加工深度较浅,催化裂化、石油焦化、加氢裂化等装置所占的比例较小。而美国等因煤和天然气较多，可用作锅炉燃料，还由于汽油需用量很大，故炼油厂多为深度加工，大部分渣油被加工转化为汽油。二、中国石油炼制概况中国是最早发现和利用石油的国家之一，但近代石油炼制工业是在中华人民共和国成立后，随着大庆油田的开发和原油产量的增长才得到迅速发展的。原油加工能力1984年居世界第7位，2004年居世界第3。而且加工手段和石油产品品种比较齐全,装置具有相当规模和一定技术水平,已成为一个能基本满足国内需要，并有部分出口的加工行业。三、石油化工简介石油化学工业，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。石油化工作为一个新兴工业，是20世纪20年代随石油炼制工业的发展而形成，于第二次世界大战期间成长起来的。战后，石油化工的高速发展，使大量化学品的生产从传统的以煤及农林产品为原料，转移到以石油及天然气为原料的基础上来。石油化工已成为化学工业中的基干工业，在国民经济中占有极重要的地位。石油化工的范畴以石油及天然气生产的化学品品种极多、范围极广。石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。石油化工生产，一般与石油炼制或天然气加工结合，相互提供原料、副产品或半成品，以提高经济效益。石油化工可创造较高经济效益。以美国为例，以50亿美元的石油、天然气原料,可生产100亿美元的烯烃、苯等基础石油化学品,进一步加工得240亿美元的有机中间产品（包括聚合物）,最后转化为400亿美元的最终产品。当然，原料加工深度越深，产品越精细，一般来说成本也相应增加。国际上常用乙烯和几种重要产品的产量来衡量石油化工发展水平。第三节炼油工程基本概况一、炼厂的构成炼厂的分类一般按照生产目的的不同可分为：燃料型炼厂燃料－润滑油型炼厂燃料－化工型炼厂燃料－润滑油－化工型炼厂二、炼油工艺介绍炼厂的加工流程可分为一次加工和二次加工。一次加工指原油常、减压蒸馏，它是原油进入炼厂的一步加工工序，为其它装置提供原料油。二次加工指以常、减压馏分油为原料生产其它燃料或润滑油产品的加工过程。常见炼油装置按照生产目的分类：(1)原油分离装置即常、减压蒸馏装置，还包括原油脱盐脱水设施。(2)重质油轻质化装置为了提高轻质油品收率，须将部分或全部减压馏分油和残渣油转化为轻质油，催化裂化、加氢裂化、焦炭化。(3)油品改质及油品精制装置作用是提高油品质量以达到产品质量要求，如催化重整、加氢精制、电化学精制、溶剂精制、氧化沥青等。(4)油品调和装置为达到产品质量要求，通常要进行馏分油之间的调和，并且加入各种提高油品性能的添加剂。(5)气体加工装置如气体分离、气体脱硫、烷基化、合成甲基叔丁基醚(6)制氢装置由于加氢过程耗氢量大，催化重整装置副产的氢气不敷使用，有必要建立专门的制氢装置(7)化工产品生产装置如芳烃分离、含硫化氢气体制硫、某些聚合物单体的合成。第四节主要炼油工艺装置介绍•在炼油工艺装置介绍中，重点将对一些关键装置作工艺流程及技术要点进行介绍，这里不对所涉及的技术理论问题进行讨论。常减压蒸馏常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。常减压蒸馏•常减压蒸馏由于是物理过程，几十年来没有大的技术突破。主要的进步在装置大型化、减压深拔、长周期和节能方面。•大型化方面，我国单套常减压装置已经达到1200万吨/年水平，减压塔直径达到13.4米，已有多套装置投产。•减压深拔，蜡油干点先进指标可达570~590℃，一般的在530~550℃的水平。•在长周期生产方面，中国石化的生产周期已普遍达到3年一检修，先进的指标已有五年一检修的。•常减压装置先进的能耗指标在7.8kg标油/吨原油，一般的在10kg标油/吨原油的水平。原油的脱盐、脱水脱盐、脱水又称预处理。从油田送往炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物）、带水（溶于油或呈乳化状态），可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，并从油中分出，而盐份溶于水中，再加以高压电场配合，使形成的较大水滴顺利除去。原油脱盐脱水工艺与设备电脱盐脱水法采用高压电场和破乳剂，并在适当的温度下使原油破乳，一般包括二级电脱盐罐流程如下：原油在进入一级脱盐罐和二级脱盐罐之前都要注水。注水目的是溶解原油中悬浮的盐类和增大原油含水量，以增大水滴的偶极聚结力。一级注水量为原油的5～6%，二级为2～3%。电场强度是电脱盐过程的主要参数，电场过高或过低都不利于脱盐，国内炼厂目前采用的电场强度为1.2～1.5千伏/厘米。电脱盐罐温度在90～150℃。根据原油分配器及电极板的型式，衍生出各种电脱盐技术：交流电脱盐技术：一般设置三层水平电极板，中层送电，电极板间距不同，形成上部强电场，下部弱电场；交直流电脱盐技术：一般为垂直电极，其变压器加整流设备，罐内电场自下而上为交流弱电场、直流弱电场和直流强电场。其特点是脱盐脱水率高，对油品的适应性强，能耗低；高速电脱盐技术：采用三层电极板，电场型式为交流电场。它与常规交流电脱盐的最大区别是，高速电脱盐区不设弱电场区，上层极板与中间极板距离相等，且均为强电场。它的特点是单罐处理能力大，电耗低，电脱盐脱水含油少，有利于处理较重、较粘的原油。脱盐也是对催化剂的一种保护手段•近年来，随着原油加工深度的提高，重油催化裂化以及重整、加氢裂化等临氢工艺技术的开发和广泛应用，原油脱盐已不仅仅是为了防腐，而且成为对后续加工工艺所用催化剂免受污染的一种保护手段。脱除氯化物的同时还能脱除如镍、钒、砷（包括其中的钠）等对催化、重整、加氢等催化剂的有害毒物，而且一般是脱盐深度越深，残存的有害物质越少。常减压蒸馏常减压蒸馏流程工艺流程见下图：经脱盐、脱水的原油（一般要求原油含水小于0.5%、含盐小于10毫克/升）由泵输送，经一系列换热器，与温度较高的蒸馏产品换热，再经管式加热炉被加热至370℃，此时原油部分汽化，油蒸汽和油一起经转油线进入常压塔，此塔在近常压下操作，相应的加热炉称为常压加热炉。原油在常压加热炉中进行精馏，从塔顶至塔底依次馏出侧线产品汽油、煤油、轻柴、重柴油，塔底是常压重油。高于350℃的馏分中含有较多的胶质沥青质，如果想取得润滑油料和催裂化油料，必需把沸点高于350℃的馏分从重油中分离出来，在常压下就必须把重油加热到四、五百度，此时将导致原油中的不安定组分严重分解，它不仅降低了产品的质量，而且加剧设备结焦，缩短生产周期。为此将常压重油在减压条件下蒸馏，温度限制在420℃以下，减压塔真空度一般在700毫米汞柱左右，它由塔顶抽真空系统构成。减压塔顶逸出的主要是裂化气、水蒸汽和少量油气。减压塔底产品是沸点很高的减压渣油，原油中绝大部分胶质沥青质都集中在这里面。常压精馏塔原油常压精馏塔的工艺特征概括起来有如下几点：一、原油精馏塔是一个复合塔原油经过常压蒸馏要得到汽油、煤油、轻柴、重柴和重油等五个产品，按照多元精馏的办法，需有n－1个精馏塔才能把原料分割成n个产品。当要分成五种产品时就需要四个精馏塔串联。在石油工业中，所得到的汽油、煤、柴油等它们本身就是一个混合物，且在精馏时不需要把它们分离得很纯，即分馏精确度要求不高，两种产品分离需要的塔板数不多，所以需要有多个短而粗的精馏塔，且占地面积大，操作上也不方便。因此，就考虑把多个精馏塔重叠起来，做成一个精馏塔，让它完成几个精馏塔的工作任务，这种塔就叫复合塔。虽然复合塔的一些侧线产品中带有过轻或过重的组分，但通过汽提等手段，完全可满足产品规格的要求。二、汽提塔和汽提段在复合塔内，汽油、煤油柴油等产品之间只有精馏段，没有提留段，侧线产品中必然会含有相当多数量的轻馏分，这样不仅影响了侧线产品质量，而且降低了轻馏分的产率。为此，在常压塔外侧，为三个侧线产品设提留段。这三个提留段重叠起来，但彼此是分隔开的。在石油精馏塔和提留段的底部常不设重沸器，只需向塔底吹入少量水蒸汽以降低塔内油气分压，使混入产品的较轻馏分汽化返回常压塔。提留段在炼厂中都称为汽提段。侧线汽提用的过热水蒸汽量常为侧线产品的2～3%（重）。三、汽提蒸汽减压塔减压塔可分为润滑油型减压塔和燃料型减压塔。1、润滑油型的减压塔它为后续加工过程提供润滑油料，对润滑油料的质量要求主要有粘度合适、残炭值低、色度好，在一定程度上要求馏程要窄。因此对润滑油型减压塔的分馏精确度的要求与原油常压分馏塔差不多，塔的设计也很相似。减压塔采用较大板间距，两侧线间塔板数一般为3～5块。2、燃料型减压塔它的任务是为催化裂化加氢裂化提供裂化原料。对裂化原料的质量要求主要是残炭值低、胶质少，沥青质含量少；控制重金属含量，尤其是镍和钒，以较少对催化剂引起的污染。为达到以上要求，燃料型减压塔具有以下特点：•（1）可以大幅度减少塔板数以降低从汽化段至塔顶的压降。•（2）可以大大减少内回流量，在某些塔段甚至可使内回流量减少到零，这可通过塔顶和中段循环回流做到。•（3）为了降低馏出油的残炭值，和重金属含量，在汽化段上面设有洗涤段。（4）燃料型减压塔的汽、液相负荷分布与常压塔有很大不同减压蒸馏的抽真空系统减压蒸馏塔的抽真空设备有两种：蒸汽喷射器和机械真空泵。蒸汽喷射器结构简单，使用可靠，无需机械动力，且水蒸汽在炼厂易得到，因此炼厂几乎无一例外地采用蒸汽喷射器来产生真空。抽真空系统流程如下图所示。减压蒸馏的抽真空系统•抽真空系统的作用是将塔内生产的不凝气和吹入的水蒸汽连续地抽出以保证减压塔的真空度要求。•减压塔顶出来的不凝气，水蒸汽和由它们带出的少量