3 石油炼制概述

第三章石油炼制概述由于地质构造、生油条件和年代的不同，世界各地区所产原油的性质和组成，有的差别很大，有的却十分相似；同一地区的原油，由于采油层位不同，性质都可能出现差别。不同的原油应选择不同的加工方案。因此根据原油特性进行分类，对制定原油加工方案和储运、销售都是十分必要的。石油炼制是以原油为基本原料，通过一系列炼制工艺（加工过程），如常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、延迟焦化、产品精制等，把原油加工成各种产品（六大类石油产品）。根据加工原料性质改变与否，将常减压蒸馏称为原油的一次加工过程（物理加工过程），而将轻质油改性或重馏分油和渣油轻质化为主的加工过程称为二次加工过程（化学加工过程）。第一节原油的分类方法原油的组成十分复杂，对其确切分类很困难。原油的分类方法有许多种，通常从商品、地质、化学或物理等不同角度进行分类。本节只讨论广为应用的原油工业分类法、化学分类法和我国采用的分类方法。一、化学分类法原油的化学分类以原油的化学组成为基础，通常用与原油化学组成直接有关的参数作为分类依据，如特性因数分类、美国矿务局关键馏分特性分类、相关指数分类、石油指数和结构族组成分类等。其中以前两种应用最广。通常认为，按这两种方法分类，对原油特性可得到一个概括认识，不同原油间可作粗略对比。我国则采用关键馏分特性分类和按硫含量分类相结合的原油分类方法。现简单介绍应用最广泛的特性因数分类和关键馏分特性分类法。1．特性因数分类特性因数K12.1石蜡基原油特性因数K11.5～12.1中间基原油特性因数K10.5～11.5环烷基原油特性因数分类法多年来为欧美各国普遍采用，它在一定程度上反映了原油的组成特性。例如通过这一方法分类我们能知道这种原油是含烷烃多还是含环烷烃多。特性因数分类法的缺陷：不能分别表明原油低沸点馏分和高沸点馏分中烃类的分布规律由于原油组成复杂，粘度测定不够准确，求定的特性因数K不能完全符合原油的实际情况1/315.615.61.216/KTd2.关键馏分特性分类法关键馏分特性分类法是将原油用简易精馏装置切取250～275℃和395～425℃（即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分）两个轻重关键馏分，分别测定其相对密度，对照分类标准表确定两个关键馏分的基属，然后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。第一关键馏分指原油常压蒸馏250～275℃的馏分；第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395～425℃的馏分，即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分基属关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分d4200.8210APIº40(K11.9)d420=0.8210～0.8562APIº=33～40(K=11.5～11.9)d4200.8562APIº33(K11.5)第二关键馏分d4200.8723APIº30(K12.2)d420=0.8723～0.9035APIº=20～30(K=11.5～12.2)d4200.9305APIº20(K11.5)表关键馏分分类标准关键馏分特性分类表编号第一关键馏分第二关键馏分原油类别1石蜡基石蜡基石蜡基2石蜡基中间基石蜡-中间基3中间基石蜡基中间-石蜡基4中间基中间基中间基5中间基环烷基中间-环烷基6环烷基中间基环烷-中间基7环烷基环烷基环烷基我国现采用关键馏分特性分类法和硫含量分类法相结合的分类方法，把硫含量分类作为关键馏分特性分类法的补充。原油名称含硫量m%第一关键馏分d420第二关键馏分d420原油的关键馏分特性分类建议原油分类命名大庆混合0.110.814(K=12.0)0.850(K=12.5)石蜡基低硫石蜡基克拉玛依0.040.828(K=11.9)0.895(K=11.5)中间基低硫中间基胜利混合0.880.832(K=11.8)0.881(K=12.0)中间基含硫中间基大港混合0.140.860(K=11.4)0.887(K=12.0)环烷中间基低硫环烷中间基孤岛2.060.891(K=10.7)0.936(K=11.4)环烷基含硫环烷基同一类原油的性质具有明显的共同特点大庆原油属于低硫石蜡基原油；胜利原油属于含硫中间基原油石蜡基原油一般含烷烃量超过50%，其特点是密度小，含蜡量较高，凝点高，含硫、胶质较少，属于地质年代古老的原油环烷基原油的特点是含环烷烃和芳烃较多，密度大，凝点低，一般含硫、胶质沥青质较多，是地质年代较年轻的原油二、工业分类法原油的工业分类法又称商品分类法，是化学分类方法的补充。工业分类的根据很多，如分别按原油的密度、硫含量、氮含量、含蜡量和胶质含量分类等等。类别APIº20℃相对密度轻质原油中质原油重质原油特重原油31.131.1～22.322.3～10100.86610.8662～0.91610.9162～1.00001.00005.131/5.1416.156.15dAPI分类标准，%≤0.50.5～2.02.0原油类别低含硫含硫高含硫分类标准，%0.5～2.52.5～10.010.0原油类别低含蜡含蜡高含蜡分类标准，%55～1515原油类别低含胶含胶多胶第二节原油加工方案的确定所谓原油加工方案，其基本内容是指原油可以生产什么产品以及使用什么样的加工手段来生产这些产品。理论上，可以从任何一种原油生产出各种所需的石油产品，但实际上，原油加工方案的确定（确定原油加工方案的原则）取决于许多因素：如市场需要、经济效益、投资力度、加工技术水平和原油特性等。如果选择的加工方案适应原油的特性，则可以做到用最小的投入获得最大的产出。主要从原油特性的角度来讨论如何选择原油的加工方案。加工方案生产哪些产品采用何种加工过程基本类型市场需求经济效益投资力度原油特性原油综合评价•燃料型•燃料-润滑油型•燃料-化工型•燃料-润滑油-化工综合型内容因素确定依据原油加工方案类型燃料型主要产品是用作燃料的石油产品。除了生产部分重油燃料油外，减压馏分油和减压渣油通过各种轻质化过程转化为各种轻质燃料。燃料—润滑油型除了生产用作燃料的石油产品外，部分或大部分减压馏分油和减压渣油还被用于生产各种润滑油产品。燃料—化工型除了生产燃料产品外，还生产化工原料及化工产品，例如某些烯烃、芳烃、聚合物的单体等。这种加工方案体现了充分合理利用石油资源的要求，也是提高炼厂经济效益的重要途径，是石油加工的发展方向。综合型一、原油加工方案的确定原则原油加工方案确定的原则：根据原油特性制定合理的加工方案；根据国民经济发展和市场需求，对产品品种、质量、数量等提出要求；尽量采用先进技术和加工方法原油切割方案确定的基本内容包括：确定产品品种、产率及质量；确定切割温度选定切割方案时应注意几点：以产品主要规格作为切割的主要依据在考虑产品质量要求的前提下，争取该产品的最大收率对某些产品质量要求（如柴油）要特殊考虑，不能只顾高产率，致使质量不合格，增加后续再加工的困难相邻两个产品产率切割有矛盾时，要优先生产市场急需产品二、几种主要原油的性质特点及加工方案1.大庆原油主要特点：含蜡量高（26%～30%），凝点高（约30℃），硫含量低（0.10%），金属含量低（Ni:2ppm、V0.1ppm），正庚烷沥青质含量低（接近于0），特性因数K=12.5～12.6，属于典型的低硫石蜡基原油。直馏汽油的ON低，应通过催化重整提高ON航煤密度较小、结晶点高,只能符合2号航煤规格直馏柴油的CN高，但凝点也高。煤、柴油馏分含烷烃多,是制取乙烯的良好裂解原料润滑油馏分的粘温性能好，适合生产润滑油减压渣油可以掺入减压馏分油作为催化裂化原料，也可以经丙烷脱沥青及精制生产残渣润滑油,但难以生产高质量的沥青产品。根据上述评价结果，大庆原油的加工方案采用燃料-润滑油加工方案最为理想，或者采用燃料-润滑油-化工型方案。原油评价数据表明，大庆原油是生产优质润滑油和各种蜡的良好原料。大庆原油的燃料－润滑油加工方案原油常减压蒸馏催化重整芳烃(BTX)液化气精制航煤催化裂化VGOVR汽油柴油溶剂脱沥青石油沥青燃料油芳烃分离脱蜡、精制馏分润滑油精制精制脱蜡、精制残渣润滑油沥青氧化燃料、滑油型2.胜利混合原油胜利油田构造复杂，断层多，不同的地质构造和不同层位的原油性质差别很大，我们以胜利混合原油为例进行分析。胜利混合原油的评价结果如下：主要特点：胶质含量高(约为23%)，密度较大(大约在0.900g/cm3)，另外，含蜡量较高，含硫（大部分在1%左右）原油，因此是属于较为典型的含硫中间基原油。胜利原油中的轻馏分含量比大庆原油少。200℃以前的收率约7%(w)，350℃前约24～25%，500℃以前的总拔出率约占原油的50%(w)。直馏汽油的ON为47，初馏～130℃馏分是重整的良好原料航煤馏分的密度大、结晶点低，可以生产1号航煤直馏柴油的柴油指数较高、凝点不高，可以生产−20号、−10号、0号柴油。产品须适当精制。减压馏分油不宜生产润滑油，可用作催化裂化或加氢裂化的原料。减渣不宜用来生产润滑油，但胶质、沥青质含量较高，可用于生产沥青产品。胜利减渣的残炭值和重金属含量都较高，只能少量掺入减压馏分油中作催化裂化原料，最好是先经加氢处理。一般多用作延迟焦化的原料。根据上述评价结果，胜利混合原油的加工方案一般采用燃料型加工方案或者燃料-化工型加工方案比较理想。在加工胜利原油时应充分考虑含S的问题，如腐蚀、环保、产品质量、催化剂中毒等。胜利原油的燃料加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理沥青氧化石油沥青燃料油3、原油的燃料－化工加工方案为了合理利用石油资源和提高经济效益，许多炼油厂的加工方案都考虑同时生产化工产品，只是其程度因原油性质和其他具体条件不同而异有的是最大量地生产化工产品，有的则只是予以兼顾关于化工产品的种类，多数炼油厂主要是生产化工原料和聚合物的单体，有的也生产少量的化工产品原油的燃料－化工加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气裂解原料催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦燃料油芳烃分离苯甲苯二甲苯AGO乙苯合成气体分离干气乙苯丙烯丁烯LPG加氢精制裂解原料4、稠油的加工方案如何合理加工稠油是炼油技术发展中的一个难题稠油的特点是密度和粘度大、胶质及沥青质含量高、凝点低，多数稠油的硫含量较高，其渣油的残炭值高、重金属含量高稠油的轻质油含量很低，减压渣油一般占原油的60%以上稠油的加工方案问题主要是如何合理加工其渣油的问题稠油的渣油中蜡含量低、胶质及沥青质含量高，是生产优质沥青的原料例如单家寺稠油的减压渣油不需复杂的加工就可以生产出高等级道路沥青因此，对稠油的加工应优先考虑生产优质沥青由于受沥青市场的限制，除了生产沥青外，还须考虑渣油的轻质化问题稠油渣油的残炭值高、重金属含量高，不宜直接用作催化裂化的原料较好的办法是先经加氢处理后再送去催化裂化，但是渣油加氢处理的投资和操作费用高稠油的主要特点及加工方案采用溶剂脱沥青过程可以抽出渣油中的较轻部分作为催化裂化的原料，但须解决抽提残渣的加工利用问题采用延迟焦化过程可以得到部分馏分油，经加氢和催化裂化可得到轻质油品，但同时得到相当多的含硫石油焦稠油的凝点低，在制定加工方案时应考虑如何利用这个特点。例如，考虑生产低凝点柴油、对粘温性质要求不高的较低凝点润滑油产品等稠油的加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理沥青氧化石油沥青燃料油溶剂脱沥青中石化茂名分公司炼油厂加工流程戊烷油、苯、溶剂油、混合芳烃石脑油、航空煤油、柴油等汽油加氢精制柴油调合系统70＃、90＃沥青轻脱基础油常减压装置瓦斯气（加热炉燃料）石脑油连续重整乙烯厂轻烃化工产品苯抽提煤油煤油加氢精制煤油调合系统粗柴油柴油加氢精制柴油调合系统馏份油润滑油生产系统基础油、石蜡等蜡油加氢裂化蜡油催化裂化液化气