煉油工藝講座

1、煉油工藝介紹一、石油煉制概述 石油煉制（簡稱煉油）：就是以原油為基本原料，通過一系列煉制工藝（或過程），例如常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整、延遲焦化、煉廠氣加工及產(chǎn)品精制等，把原油加工成各種石油產(chǎn)品，如各種牌號的汽油、煤油、柴油、潤滑油、溶劑油、重油、臘油、瀝清和石油焦，以及生產(chǎn)各種石油化工基本原料 。原油的一次加工原油通過常減壓蒸餾可分割成汽油、煤油、（輕）柴油等輕質(zhì)餾分油，各種潤滑油餾分、裂化原料（即減壓餾分油或臘油）等重質(zhì)餾分油及減壓渣油。其中除渣油外其余又叫直餾餾分油。從我國主要油田的原油中可獲得20%-30%的輕質(zhì)餾分油，40%-60%的直餾餾分油，個別原油可達80%-90%。原油的

2、二次加工原油的二次加工根據(jù)生產(chǎn)目的的不同有許多種過程，如以重質(zhì)餾分油和渣油為原料的催化裂化和加氫裂化、以直餾汽油為主要原料生產(chǎn)高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴苯、甲苯、二甲苯等的催化重整、以渣油為原料生產(chǎn)石油焦或燃料油的焦化或減粘裂化等。 1、原油的分類工業(yè)分類法化學(xué)分類法2、原油的加工方案原油的加工方案與原油的特性及國民經(jīng)濟對石油產(chǎn)品的需求密切相關(guān)，尤其是前者對制定合理的原油加工方案起著決定性的作用。見例一、例二例一：屬于石蠟基原油的大慶原油，其減壓餾分油是催化裂化的好原料，更是生產(chǎn)潤滑油的好原料，用其生產(chǎn)的潤滑油質(zhì)量好，收率高，同時得到的石蠟質(zhì)量也很好。但是由于大慶原油中含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)較少，用其減壓

3、渣油很難制得高質(zhì)量的瀝青產(chǎn)品。因此，在確定大慶這類原油的加工方案時，應(yīng)首先考慮生產(chǎn)潤滑油和石蠟，同時生產(chǎn)一部分輕質(zhì)燃料。例二：與此相反，用屬于環(huán)烷基的孤島原油生產(chǎn)的潤滑油，不僅質(zhì)量差，而且加工十分復(fù)雜。但是，利用孤島原油的減壓渣油可以得到高質(zhì)量的瀝青產(chǎn)品。因此，在考慮孤島原油的加工方案時，不考慮生產(chǎn)潤滑油。原油加工方案的類型一燃料型：產(chǎn)品基本上都是燃料，如汽油、噴氣燃料、柴油、和重油等，還可以生產(chǎn)燃料氣、芳烴和石油焦等；詳見流程圖。燃料型煉油廠的特點是通過一次加工（即常減壓蒸餾）盡可能將原油中的輕質(zhì)餾分汽油、煤油和柴油分出，并利用催化裂化和焦化等二次加工工藝，將重質(zhì)餾分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。隨著石油的

4、綜合利用以及石油化工的發(fā)展，大多數(shù)燃料型煉油廠都已轉(zhuǎn)變成了燃料化工型煉廠。加工原油方案的類型二 燃料化工型這種加工方案以及生產(chǎn)燃料和化工產(chǎn)品或者原料為主，具有燃料型煉廠的各種工藝以及裝置，同時還包括一些化工裝置。原油先經(jīng)過一次加工分出其中的輕質(zhì)餾分，其余的重質(zhì)餾分再進一步通過二次加工轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。輕質(zhì)餾分一部分用作燃料，一部分通過催化重整、裂解工藝制取芳香烴和烯烴，作為有機合成的原料。利用芳香烴和烯烴為基礎(chǔ)原料，通過化工裝置還可以生產(chǎn)醇、酮、酸等基本有機原料和化工產(chǎn)品（附典型流程圖）。加工原油方案的類型三 燃料潤滑油型這種加工方案除生產(chǎn)各種燃料外還生產(chǎn)各種潤滑油。原油通過一次加工將其中的輕質(zhì)餾

5、分分出，剩余的重質(zhì)餾分經(jīng)過各種潤滑油生產(chǎn)工藝，如溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫臘、白土精制或加氫精制等，生產(chǎn)各種潤滑油基礎(chǔ)油。將各種基礎(chǔ)油以及添加劑按照一定要求進行調(diào)合，即可制得各種潤滑油。石油基原油大多數(shù)采用的是這種燃料潤滑油型加工方案（附工藝流程圖）。加工原油方案的類型四 燃料潤滑油化工型這種加工方案除了生產(chǎn)各種燃料和潤滑油外，同時還生產(chǎn)一些石油化工產(chǎn)品或者為石油化工提供原料。它是燃料潤滑油加工方案向化工方向發(fā)展的結(jié)果。 3、煉油主要設(shè)備煉油工藝所使用的裝置叫做煉油（工藝）裝置。煉油裝置是由一定的設(shè)備，按照一定的工藝要求組織而成的。不同的工藝過程所使用的設(shè)備也有區(qū)別。根據(jù)作用的不同，可將煉油

6、設(shè)備大致分為六種類型，即：流體輸送設(shè)備、加熱設(shè)備、換熱設(shè)備、傳質(zhì)設(shè)備、反映設(shè)備和容器等。3.1流體輸送設(shè)備這類設(shè)備主要用于輸送各種液體（如原油、汽油、柴油、水等）和氣體（油氣、空氣、蒸氣），使這些物料從一個設(shè)備到另一個設(shè)備，或者使其壓力升高或降低，以滿足煉油工藝的要求。在煉油廠用以輸送液體的機械主要是泵，常用的有離心泵、往復(fù)泵、旋渦泵等。輸送氣體的機械主要有壓縮機、鼓風(fēng)機、真空泵等。除此之外，流體輸送設(shè)備還包括各類管線、閥門等。 在原油裝置里，各類機泵、管線和閥門的用量很大。例如常減壓蒸餾裝置中，泵的投資約占總投資的5%；催化裂化裝置中僅主風(fēng)機和氣體壓縮機約占總投資的6%；加氫裂化裝置壓縮機的

7、動力消耗相當于整個裝置的60%。一個煉油工藝裝置所需的閥門數(shù)以千計，管線總長可達萬米以上。所以常把流體輸送設(shè)備比做煉油廠的“動脈”。3.2 加熱設(shè)備為了把原油加熱到一定的溫度，使油品汽化或為油品進行反應(yīng)提供足夠的熱量和反應(yīng)空間，都需要采用加熱設(shè)備，常用的是管式加熱爐。 3.3 換熱設(shè)備把熱量從高溫流體傳給低溫流體的設(shè)備，叫做熱交換器或換熱器。煉油廠使用換熱器的目的是加工原料、冷凝、冷卻油品，并從中回收熱量、節(jié)約燃料。這些設(shè)備也叫冷換設(shè)備。在煉油裝置中，各種換熱器的剛材耗量占煉油廠工藝設(shè)備占總量的40%以上；建設(shè)投資在原油蒸餾裝置中約占20%，在催化重整和加氫脫硫裝置中約占15%。一個年處理量為

8、250萬噸的煉油廠，各個裝置所需的換熱器在200臺以上。 換熱器的類型很多，在煉油工藝裝置中應(yīng)用較多的是管殼式換熱器和空氣冷卻器，個別裝置還使用套管式換熱器，沉浸式、噴淋式冷卻器等。 3.4 傳質(zhì)設(shè)備 這類設(shè)備用于精餾、吸收、解吸、抽提等過程，由于在這些過程中，物料發(fā)生了質(zhì)量的傳遞，所以叫傳質(zhì)設(shè)備。常用的傳質(zhì)設(shè)備有各種塔器，如精餾塔、吸收塔、解吸塔和抽提塔等。3.5 反應(yīng)設(shè)備 反應(yīng)設(shè)備是為了煉油工藝中進行的各類化學(xué)反應(yīng)提供場所。工藝裝置不同，采用的反應(yīng)器類型也有差別，如催化裂化采用提升管反應(yīng)器，催化加氫采用固定床、沸騰床或懸浮床反應(yīng)器，烷基化采用階梯式反應(yīng)器等等。3.6 容器 容器主要適用于儲

9、存各種油品、石油氣或其他物料，其中儲油罐的用量最大。煉油裝置中的容器（罐）有些是用于和液、油和水的分離以及用作某些物流的緩沖罐。根據(jù)物料量和用途的不同，容器的大小可以從小于1立方米到幾萬甚至十幾萬立方米。 以上各種設(shè)備中，有的主要用于煉油裝置，如加熱爐、塔、換熱器等叫工藝設(shè)備；有的則不限于煉油裝置，如泵、壓縮機等叫通用設(shè)備。二、原油的常減壓蒸餾原油蒸餾是原油加工的第一道工序，通過蒸餾將原油分成汽油、煤油、柴油等各種油品和后續(xù)加工過程的原料，因此，又叫原油的初餾。原油蒸餾裝置在煉廠中占有重要的地位，被稱為煉油廠的“龍頭”。由于原油中含有雜質(zhì)，在蒸餾前需要進行原油的預(yù)處理。 1、原油的預(yù)處理從油井

10、開采出來的原油的大多含有水分、鹽類和泥沙等，一般在油田脫除后外輸至煉油廠。但是由于一次脫鹽、脫水不易徹底，因此，原油進煉廠進行蒸餾前，還需要再一次進行脫鹽、脫水。在油田脫水過后的原油，仍然含有一定量的鹽和水。所含鹽類除有一小部分以結(jié)晶狀態(tài)懸浮于油中外，絕大部分溶于水中，并以微粒狀態(tài)分散在油中，形成較穩(wěn)定的油包水型乳化液。 原油含水，少量水汽化后，使塔內(nèi)氣相體積急劇增加，導(dǎo)致蒸餾過程波動，影響正常操作，系統(tǒng)壓力將增大，動力消耗增加，嚴重時引起蒸餾塔超壓或出現(xiàn)沖塔事故。原油中氯化鈉的含量為最多，約占75%左右。這些物質(zhì)受熱后易水解，生成鹽酸，腐蝕設(shè)備；其次，在換熱器和加熱爐中，隨著水分的蒸發(fā)，鹽類

11、沉積在管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動壓降，嚴重時甚至?xí)t管或堵塞管路；再次，由于原油中的鹽類大多殘留在重餾分油和渣油中，所以還會影響二次加工過程及其產(chǎn)品的質(zhì)量。由于上述原因，目前國內(nèi)外煉油廠對原油蒸餾前脫鹽脫水的要求是：含鹽量小于3毫克/升；含水量小于0.2%。 1.1原油脫鹽脫水的基本原理 煉油廠廣泛采用的是加破乳劑和高壓電場聯(lián)合作用的方法，即所謂電脫鹽脫水。為了提高水滴的沉降速度，電脫鹽過程是在一定的溫度下進行的，通常是80120攝氏度左右甚至更高發(fā)（如150度），視原油性質(zhì)而定。 破乳劑都是合成高分子或超高分子量的表面活性劑，按化學(xué)組成分類有醚型、酰胺型、胺型和酯型四大類。國

12、內(nèi)煉油廠常用的原油破乳劑是BP-169（聚醚型）和2040破乳劑（聚丙二醇 醚 與 環(huán) 氧 乙 烷 化 合 物 ） ， 加 入 量 約 為1020ppm。不同的原油所適用的破乳劑及其加入量是不同的。 1.2原油脫鹽脫水的工藝流程 原油自油罐抽出，與破乳劑、洗滌水按比例混合，經(jīng)換熱器與裝置中某熱流換熱達到一定的溫度，再經(jīng)過一個混合閥（或混合器）將原油、破乳劑和水分充分混合后，送入一級電脫鹽罐進行第一次脫鹽脫水。在電脫鹽罐內(nèi)，在破乳劑和高壓電場下（強電場梯度為5001000伏/厘米。弱電場梯度為150300伏厘米）的共同作用下，乳化液被破壞，小水滴聚結(jié)成大水滴，通過沉降分離，排出污水（主要是水及溶

13、解在其中的鹽，還有少量的油）。 一級電脫鹽的脫鹽率約為9095%。一級脫后原油再與破乳劑及洗滌水混合后送入二級電脫鹽罐進行第二次脫鹽、脫水。通常二級電脫鹽罐排出的水含鹽量不高，可將它回注到一級混合閥前，這樣既節(jié)省用水又減少含鹽污水的排出量。在上述電脫鹽過程中，注水的目的在于溶解原油中的結(jié)晶鹽，同時也可以減弱乳化劑的作用，有利于水滴聚集。 2、原油的常減壓蒸餾原油中所含的輕質(zhì)油品是有限的。如前所述，我國主要油田的原油中含有汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油品的量一般為2030%。為了蒸出更多的餾分油作為二次加工的原料，原油的常壓蒸餾和減壓蒸餾一般是聯(lián)接在一起而構(gòu)成常減壓蒸餾。 2.1原油蒸餾的基本原理及特

14、點 蒸餾：將液體混合物加熱使之氣化，然后再將蒸氣冷凝和冷卻，使原液體混合物達到一定程度的分離。這個過程叫做蒸餾。蒸餾的依據(jù)是混合物中各組分沸點（揮發(fā)度）的不同。蒸餾有多種形式，可歸納為閃蒸（平衡氣化或一次氣化）、簡單蒸餾（漸次氣化）和精餾三種。 精餾是分離液相混合物的一種很有效的方法，它是在多次部分氣化和多次部分冷凝過程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種蒸餾方式，煉油廠中大部分的石油精餾塔，如原油精餾塔、催化裂化和焦化產(chǎn)品的分餾塔、催化重整原料的預(yù)分餾塔以及一些工藝過程中的溶劑回收塔等，都是通過精餾這種蒸餾方式進行操作的。 原油常壓蒸餾以及其特點 原油蒸餾一般包括常壓蒸餾和減壓蒸餾兩個部分 ：原油的常壓蒸

15、餾：既為原油在常壓（或稍高于常壓）下進行的蒸餾，所用的蒸餾設(shè)備叫做原油常壓精餾塔（簡稱常壓塔）。原油常壓蒸餾的工藝特點：原油經(jīng)過常壓蒸餾得到的是汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)餾分油和常壓重油，這些產(chǎn)品不同于一般精餾的產(chǎn)品，它們也是復(fù)雜的混合物，其質(zhì)量是靠一些質(zhì)量標準來控制的，如汽油餾程的干點不能高于205度，柴油餾程的95%餾出溫度不高于365度等，所以對各產(chǎn)品的分餾精確度要求不是很高，即不要求把原油這一復(fù)雜的混合物精確分開。 減壓蒸餾以及其特點減壓蒸餾是在壓力低于100千帕的負壓狀態(tài)下進行的蒸餾過程。由于物質(zhì)的沸點隨外壓的減小而降低，因此在較低的壓力下加熱常壓重油，上述高沸點餾分就會在較低的溫度下氣

16、化，從而避免了高沸點餾分的裂解。通過減壓精餾塔可得到這些高沸點餾分，而塔底得到的是沸點在500以上的減壓渣油。 減壓蒸餾塔的特點1 減壓精餾塔分燃料型和潤滑油型兩種燃料型減壓塔主要生產(chǎn)二次加工如催化裂化、加氫裂化等原料，它對分離精確度潤滑油型減壓塔以生產(chǎn)潤滑油餾分為主，希望得到顏色淺、殘?zhí)恐档?、餾程較窄、安定性好的減壓餾分油，因此不僅要求拔除率高，而且具有較高的分離精確度。要求不高，希望在控制雜質(zhì)含量的前提下，如殘?zhí)恐档?、重金屬含量少等，盡可能提高餾分油拔除率。潤滑油型減壓塔以生產(chǎn)潤滑油餾分為主，希望得到顏色淺、殘?zhí)恐档?、餾程較窄、安定性好的減壓餾分油，因此不僅要求拔除率高，而且具有較高的分離

17、精確度。 2. 2原油蒸餾的工藝裝置一個煉油生產(chǎn)裝置有各種工藝設(shè)備（加熱爐、塔、反應(yīng)器）及機泵等，它們是為完成一定的生產(chǎn)任務(wù)，按照一定的工藝技術(shù)要求和原料的加工流向互相聯(lián)系在一起，即構(gòu)成一定的工藝流程。 原油蒸餾的工藝流程 目前煉油廠最常采用的原油蒸餾流程是雙塔流程和三塔流程。雙塔流程包括兩個部分（不包括原油的預(yù)處理）：常壓蒸餾和減壓蒸餾。三塔流程包括三個部分：原油初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾。大型煉油廠的原油蒸餾裝置多采用三塔流程。原油蒸餾工藝流程的類型 之一1. 燃料型1.1 原油初餾: 其主要作用是拔出原油中的輕汽油餾分。從罐區(qū)來的原油先經(jīng)過換熱（熱源一般是本裝置內(nèi)的熱源），溫度達到8012

18、0左右進入電脫鹽罐進行脫鹽、脫水。脫后原油再經(jīng)過換熱，溫度達到210250，這時較輕的組分已經(jīng)氣化，氣液混合物一起進入初餾塔，塔頂出輕汽油餾分（初頂油），塔底為拔頭原油。 1.2 常壓蒸餾 : 其主要作用是分出原油中沸點低于350的輕質(zhì)餾分油。拔頭原油經(jīng)換熱、常壓爐加熱至360370，形成的氣液混合物進入常壓塔，塔頂壓力一般為130170千帕。塔頂出汽油（常頂油）。經(jīng)冷凝冷卻至40左右，一部分作塔頂回流，一部分作汽油餾分。各側(cè)線餾分油經(jīng)汽提塔汽提、換熱、冷卻后出裝置。各側(cè)線之間一般設(shè)12個中段循環(huán)回流。塔底是沸點高于350的常壓重油。 1.3 減壓蒸餾 其作用是從常壓重油中分出沸點低于500的

19、高沸點餾分油和渣油。常壓重油（也叫常壓渣油）的溫度為350左右，用熱油泵從常壓塔底部抽出送到減壓爐加熱。溫度達390400進入減壓精餾塔。減壓塔頂一般不出產(chǎn)品或出少量產(chǎn)品（減頂油），直接與抽真空設(shè)備聯(lián)接，并采用頂循環(huán)回流方式（即從塔頂以下幾塊塔板處或減一線抽出口引出一部分熱流，經(jīng)換熱或冷卻后返回塔頂，這種回流方式可減少塔頂冷凝冷卻器負荷，降低塔頂管線壓力降等）。側(cè)線各餾分油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置，作為二次加工的原料。各側(cè)線之間也設(shè)12個中段循環(huán)回流。塔底減壓渣油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置，也可稍經(jīng)換熱或直接送至下道工序如焦化、溶劑脫瀝青等，作為熱進料。 三段氣化(三塔流程)從上述流程來看，在原油蒸餾工

20、藝流程的初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾這三個部分中，油料在每一部分都經(jīng)歷了一次加熱-氣化-冷凝過程，故為三段氣化，通常叫做三塔流程。 三段氣化原油蒸餾工藝流程的特點： （1）初餾塔頂產(chǎn)品輕汽油是良好的催化重整原料，其含砷量?。ù呋卣呋瘎┑挠泻ξ镔|(zhì)），而且不含烯烴。大慶原油（含砷量高）生產(chǎn)重整原料時均設(shè)初餾塔。相反，加工大慶原油不要求生產(chǎn)重整原料，或加工原油含砷量低，則可采用閃蒸塔（閃蒸塔與初餾塔的差別在于前者不出塔頂產(chǎn)品，塔頂蒸氣進入常壓塔中上部；而后者出塔頂產(chǎn)品，因而有冷凝和回流設(shè)施，而前者無），以節(jié)省設(shè)備和操作費用。如果加工的原油含輕餾分很少，也可不設(shè)初餾塔或閃蒸塔，即采用兩段氣化流程。 (

21、2)常壓塔可設(shè)34個側(cè)線，生產(chǎn)溶劑油、煤油、（或噴氣燃料）、輕柴油、重柴油等餾分。（3）減壓塔側(cè)線出催化裂化或加氫裂化原料，產(chǎn)品較簡單。原油蒸餾工藝流程的類型 之二、三2. 燃料潤滑型3. 化工型 三、催化裂化石油煉制工藝的根本目的是：1）提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油品；2）增加品種,提高產(chǎn)品質(zhì)量。然而原油經(jīng)過一次加工所能得到的輕質(zhì)油品只占原油的1040%，其余為重質(zhì)餾分和殘渣油；而且某些輕質(zhì)油品的質(zhì)量不高，例如，直餾汽油的辛烷值只有4060%左右。催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化的重要手段之一， 目前，我國汽油產(chǎn)量的70%、柴油產(chǎn)量的33%是由催化裂化裝置提供的，同時提供大量的液化石油氣作

22、為寶貴的化工原料和民用燃料。從經(jīng)濟效益而言，煉油企業(yè)中一半以上的效益是靠催化裂化取得的。因此，催化裂化工藝在石油加工的總流程中占據(jù)十分重要的地位。1、催化裂化的工藝特點以及其基本原理 催化裂化過程是使原料在有催化劑存在下，在470530的溫度和0.10.3兆帕的壓力條件下,發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦碳的過程。催化裂化的原料一般是重質(zhì)餾分油，例如減壓餾分油（減壓臘油）和焦化餾分油等；隨著催化裂化技術(shù)和催化劑工藝的不斷發(fā)展，進一步擴大了催化裂化原料范圍，部分或全部渣油也可作催化原料。1.1催化裂化工藝特點輕質(zhì)油收率高，可達7080%，而原油初餾的輕質(zhì)油收率僅為1040

23、%。這里所說輕質(zhì)油是指汽油、煤油和柴油的總和。催化汽油的辛烷值較高，研究法辛烷值可達85以上。汽油的安定性也較好。催化柴油的十六烷值低，常與直餾柴油調(diào)合使用或經(jīng)過加氫精致提高十六烷值，以滿足規(guī)格要求。 催化裂化氣體產(chǎn)品約占1020左右，其中90%左右是C3 、C4（稱為液化石油氣）。C3 、C4組分中含大量烯烴。因此這部分產(chǎn)品是優(yōu)良的石油化工和生產(chǎn)高辛烷值汽油組分的原料。根據(jù)所用原料、催化劑和操作條件的不同，催化裂化各產(chǎn)品的產(chǎn)率和組成略有不同，大體上，氣體產(chǎn)率為1020%，汽油產(chǎn)率為3050%，柴油產(chǎn)率不超過40%，焦碳產(chǎn)率在57%左右。 根據(jù)所用原料、催化劑和操作條件的不同，催化裂化各產(chǎn)品的

24、產(chǎn)率和組成略有不同，大體上，氣體產(chǎn)率為1020%，汽油產(chǎn)率為3050%，柴油產(chǎn)率不超過40%，焦碳產(chǎn)率在57%左右。 1.2催化裂化的化學(xué)原理裂化反應(yīng)、氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及縮合反應(yīng)是催化裂化的特征反應(yīng)。在烴類的催化裂化反應(yīng)過程中，裂化反應(yīng)的進行，使大分子分解為小分子的烴類，這是催化裂化工藝成為重質(zhì)油輕質(zhì)化重要手段的根本依據(jù)；而氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)使催化汽油飽和度提高、安定性好；異構(gòu)化、芳構(gòu)化反應(yīng)是催化汽油辛烷值高的重要原因。 在催化裂化條件下,主要反應(yīng)的平衡常數(shù)很大,可視為不可逆反應(yīng),因而不受化學(xué)反應(yīng)平衡的限制;最主要的反應(yīng)-裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),其他一些反應(yīng),有的雖屬放熱反應(yīng),但不是主要反應(yīng),或者其放熱效應(yīng)較

25、小,因此,就整個催化裂化過程而言是吸熱過程.欲使反應(yīng)在一定條件下進行下去,必須不斷向反應(yīng)系統(tǒng)提供足夠的熱量.1.3催化裂化催化劑催化劑及催化作用的概念能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度而自身不發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)稱為催化劑。這種改變化學(xué)反應(yīng)速度的作用叫做催化作用。催化裂化催化劑的種類工業(yè)上廣泛采用的裂化催化劑分為兩大類：無定形硅酸鋁催化劑和結(jié)晶形硅酸鋁催化劑。前者通常叫普通硅酸鋁催化劑（簡稱硅酸鋁催化劑），后者稱沸石催化劑（通常叫分子篩催化劑）。2、 催化裂化工業(yè)裝置我國的催化裂化工業(yè)裝置絕大部分是技術(shù)先進的提升管催化裂化（有些是由床層流化催化裂化裝置改建的。）2.1生產(chǎn)中常用的基本概念轉(zhuǎn)化率：總轉(zhuǎn)化率=（氣體+

26、汽油+焦碳）/新鮮原料油*100%回煉操作：又叫循環(huán)裂化。由于新鮮原料經(jīng)過一次反應(yīng)后不能都變成要求的產(chǎn)品，還有一部分和原料油餾程相近的中間餾分。把這部分中間餾分送回反應(yīng)器重新進行反應(yīng)就叫做回煉操作。這部分中間餾分油就叫做回煉油。如果這部分循環(huán)油不去回煉而作為產(chǎn)品送出裝置，這種操作就叫做單程裂化。2.2催化裂化裝置的工藝流程 催化裂化裝置通常由三大部分組成，即反應(yīng)-再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。其中，反應(yīng)-再生系統(tǒng)是全裝置的核心部分，不同的裝置類型（如床層反應(yīng)式、提升管式、高低并列式以及同軸式），反應(yīng)-再生系統(tǒng)的工藝流程會略有差異，但是原理都是一樣的，這里，以高低并列式提升管催化裂化為例，對

27、幾大系統(tǒng)分述如下。反應(yīng)-再生系統(tǒng) 新鮮原料（減壓餾分油）經(jīng)過一系列換熱后與回煉油混合，進入加熱爐預(yù)熱到370左右（溫度過高會發(fā)生熱裂解），由原料油噴嘴以霧化狀態(tài)噴入提升管反應(yīng)器下部（油漿不經(jīng)過加熱直接進入提升管），與來自再生器的高溫（約6507000催化劑接觸并立即氣化，油氣與霧化蒸汽以及預(yù)提升蒸汽一起攜帶著催化劑以78米/秒的線速向上流動，邊流動邊進行化學(xué)反應(yīng)，在470510的溫度下停留24秒，然后以1320米/秒的高線速通過提升管出口，經(jīng)快速分離器，大部分催化劑被分出落入沉降器下部，油氣攜帶少量催化劑經(jīng)兩級旋風(fēng)分離器分出來夾帶的催化劑后進入集氣室。通過沉降器頂部的出口進入分餾系統(tǒng)。 積有焦

28、炭的待生催化劑由沉降器進入其下面的汽提段，用過熱水蒸氣進行汽提以脫除吸附在催化劑表面上的少量油氣。待生催化劑經(jīng)待生斜管、待生單動滑閥進入再生器，與來自再生器底部的空氣（由主風(fēng)機提供，接觸形成流化床層，進行再生反應(yīng)，同時放出大量燃燒熱，以維持再生器足夠高的床層溫度（密相段溫度約為650680）。再生器維持0.150.25兆帕(表)的頂部壓力,床層線速約為0.71.0米/秒.再生后的催化劑含碳量小于0.2%,經(jīng)淹流管、再生斜管以及再生單動滑閥返回提升管反應(yīng)器循環(huán)使用。 燒焦產(chǎn)生的再生煙氣，經(jīng)再生器稀相段進入旋風(fēng)分離器，經(jīng)兩級旋風(fēng)分離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經(jīng)集氣室和雙動滑閥排入煙囪（或去能量

29、回收系統(tǒng)）。回收的催化劑經(jīng)兩級料腿返回床層。 在再生過程中，少量催化劑細粉隨煙氣排入大氣或進入分餾系統(tǒng)隨油漿排出，造成催化劑的損耗。為了維持反應(yīng)-再生系統(tǒng)的催化劑藏量，需要定期向系統(tǒng)補充新鮮催化劑。即使是催化劑損失很低的裝置，由于催化劑老化減活或受重金屬的污染，也需要放出一些催化劑，補充一些新鮮催化劑以維持系統(tǒng)內(nèi)平衡催化劑的活性。為此，裝置內(nèi)通常設(shè)有兩個催化劑儲罐，并配備加料和卸料系統(tǒng)。 保證催化劑在兩器間無法正常流向循環(huán)以及再生器有良好的流化狀況是催化裂化裝置的技術(shù)關(guān)鍵，除設(shè)計時準確無誤外，正確操作也非常重要。催化劑在兩器間循環(huán)是由兩器壓力平衡決定的，通常狀況下，根據(jù)兩器壓差（0.020.0

30、4兆帕），由雙動滑閥控制再生器頂部壓力；根據(jù)提升管反應(yīng)器出口溫度控制再生滑閥開度調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量；根據(jù)系統(tǒng)壓力平衡要求由待生滑閥控制汽提段料位高度。 分餾系統(tǒng) 分餾系統(tǒng)的作用是將反應(yīng)-再生系統(tǒng)的產(chǎn)物進行初步分離，得到部分產(chǎn)品和半成品。 由反應(yīng)-再生系統(tǒng)來的高溫油氣進入催化分餾塔下部，經(jīng)裝有擋板的脫過熱段脫過熱后進入分餾段，經(jīng)分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿（塔底抽出的帶有催化劑細粉的渣油）。富氣和粗汽油去吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；輕、重柴油經(jīng)汽提、換熱或冷卻后出裝置；回煉油返回反應(yīng)-再生系統(tǒng)進行回煉；油漿的一部分送反應(yīng)-再生系統(tǒng)回煉，另一部分經(jīng)換熱后循環(huán)回分餾塔（也可將其中一部分冷卻后

31、送出裝置）。將輕柴油的一部分經(jīng)冷卻后送至再吸收塔作為吸收劑（貧吸收油），吸收了C3 、C4組分的輕柴油（富吸收油）再返回分餾塔。為了取走分餾塔的過剩熱量以使塔內(nèi)氣、液負荷分布均勻，在塔的不同位置分別設(shè)有4個循環(huán)回流：頂循環(huán)回流、一中段回流、二中段回流和油漿循環(huán)回流。吸收-穩(wěn)定系統(tǒng) 如前所述，催化裂化生產(chǎn)過程的主要產(chǎn)品是氣體、汽油和柴油，其中氣體產(chǎn)品包括干氣和液化石油氣，干氣作為本裝置燃料氣燒掉，液化石油氣是寶貴的石油化工原料和民用燃料。所謂吸收穩(wěn)定，目的在于將來自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別使用，同時將混入汽油中的少量氣體烴分出，以降低汽油的蒸氣壓，保證符合商品規(guī)

32、格。 吸收-穩(wěn)定系統(tǒng)包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩(wěn)定塔以及相應(yīng)的冷換設(shè)備。有分餾系統(tǒng)油氣分離器出來的富氣經(jīng)氣體壓縮機升壓后，冷卻并分出凝縮油，壓縮富氣進入吸收塔底部，粗汽油和穩(wěn)定汽油作為吸收劑由塔頂進入，吸收了C3 、C4（以及部分C2）的富吸收油由塔底抽出送至頂部。穩(wěn)定塔的目的是將汽油中C4以下的輕烴脫除，在塔頂?shù)玫揭夯蜌猓ê喎Q液化氣），塔底得到合格的汽油-穩(wěn)定汽油。 除以上三大系統(tǒng)外，現(xiàn)代催化裂化裝置（尤其是大型裝置）大都設(shè)有能量回收系統(tǒng)，其目的是最大限度的回收能量，降低能耗。常采用的手段有：利用煙氣輪機將高速煙氣的動能轉(zhuǎn)化為機械能；利用一氧化碳鍋爐（對非完全再生裝置）使煙氣中CO燃

33、燒回收其化學(xué)能；利用余熱鍋爐（對完全再生裝置）回收煙氣的顯熱，用以發(fā)生蒸汽。采用這些措施后，全裝置的能耗可大大降低。 2.3渣油催化裂化石油是一種非再生性的化石能源，儲量有限，隨著大規(guī)模開采，消耗量很大。因而近年來普遍出現(xiàn)了原油密度加大，渣油含量不斷增加，硫、氮以及重金屬等雜質(zhì)日益增多的明顯重質(zhì)化和劣質(zhì)化的現(xiàn)象，迫使煉廠必須節(jié)約使用原油，進行深度加工以提高輕質(zhì)油收率。 從石油深加工的技術(shù)路線來講，不外乎脫碳和加氫兩條基本路線。各種加工方法無非是使原油中的氫碳原子進行重新組合，加工至最終石油產(chǎn)品具有一定的氫碳原子比和氫含量水平。加氫裂化固然是一種有吸引力的重油深度加工技術(shù)，但由于加氫技術(shù)復(fù)雜，設(shè)

34、備制造困難以及一次性投資大等原因，近期內(nèi)重油加氫裂化在我國不大可能大規(guī)模發(fā)展。而催化裂化是重要的脫碳加工過程，又有著雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是近10年來，我國重油催化裂化技術(shù)取得了很大進展，已有多套催化裂化裝置摻煉渣油，取得了經(jīng)驗。因此，渣油催化裂化無疑是重油輕質(zhì)化的骨干技術(shù)。3、催化裂化裝置的主要設(shè)備 3.1提升管反應(yīng)器（1）直管式 （2）折疊式沉降器 ：作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分出所夾帶的催化劑后經(jīng)集氣室去分餾系統(tǒng)；由提升管快速分離器出來的催化劑靠重力在沉降器中向下沉降，落入汽提段。汽提段內(nèi)設(shè)有數(shù)層人字擋板和蒸汽吹入口,其作用是將催化劑夾帶的油氣用過熱水蒸氣吹出(

35、汽提),并返回沉降段,以便減少油氣損失和減小再生器的負荷. 3.2再生器：是催化裂化裝置的重要工藝設(shè)備，其作用是為催化劑再生提供場所和條件。它的結(jié)構(gòu)形式和操作狀況影響燒焦能力和催化劑損耗。再生器是決定整個裝置處理能力的關(guān)鍵設(shè)備。 3.3 單動滑閥及雙動滑閥3.3.1單動滑閥:用于床層反應(yīng)器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化裝置。對提升管催化裂化裝置，單動滑閥安裝在兩根輸送催化劑的斜管上，其作用是：正常操作時用來調(diào)節(jié)催化劑在兩器間的循環(huán)量，出現(xiàn)重大事故時用以切斷再生器與反應(yīng)沉降器之間的聯(lián)系，以防造成更大的事故。3.3.2雙動滑閥:是一種兩塊閥板雙向動作的超靈敏調(diào)節(jié)閥，安裝在再生器出口管線上（煙囪

36、），其作用是調(diào)節(jié)再生器的壓力，使之與反應(yīng)沉降器保持一定的壓差。 3.4取熱器 3.5主風(fēng)機、氣體壓縮機、煙氣輪機以及CO鍋爐、廢熱鍋爐等；常規(guī)設(shè)備：加熱爐、塔器、容器和機泵等。 四、催化重整催化重整是石油加工過程中重要的二次加工方法，其目的是用以生產(chǎn)高辛烷值汽油或化工原料-芳香烴，同時副產(chǎn)大量氫氣可作為加氫工藝的氫氣來源。 “重整”是指烴類分子結(jié)構(gòu)的重新排列，使之變?yōu)榱硗庖环N分子結(jié)構(gòu)的烴類。原料油中的正構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴在催化劑存在的條件下，經(jīng)“重整”轉(zhuǎn)化為異構(gòu)烷烴和芳烴，從而提高汽油的辛烷值或生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品（苯、甲苯、二甲苯等）。這一加工過程就叫催化重整。采用鉑金屬催化劑叫鉑重整，用鉑-錸雙金屬催

37、化劑叫鉑-錸重整，采用多金屬催化劑就稱之為多金屬重整，總稱催化催化重整。生產(chǎn)芳烴為目的的重整裝置還包括芳烴抽提和芳烴分離部分。4.1典型工藝流程預(yù)分餾:其目的是根據(jù)產(chǎn)品要求對原料進行精餾切取適宜的餾分。例如，生產(chǎn)芳烴時，切除小于60%的餾分。芳烴的抽提原理以及工藝流程 抽提原理:以生產(chǎn)芳烴產(chǎn)為目的時，由于重整產(chǎn)物是芳烴和非芳烴的混合物，必須設(shè)法將芳烴從混合物中分離出來。但是，混合物中芳烴和其他烴類的沸點很接近，很難用精餾的方法分離。目前仍然采用溶劑抽提法從重整產(chǎn)物中分離芳烴。溶劑抽提是分離混合物液體的方法之一，其特點是選用一種溶劑，它僅對混合液中某一組分具有高的溶解能力，而對其他組分溶解能力則

38、很弱，并且能形成兩個密度不同的液相，以便分離?？梢园堰@過程看作用一種溶劑將混合液中某一組分抽提出來，所以叫做抽提過程或萃取過程。 溶劑是芳烴抽提的關(guān)鍵因素，一般說來，溶劑應(yīng)具備以下條件：具有較高的溶解選擇性，即對芳烴的溶解能力大，對非芳烴的溶解能力??；與原料油的密度差大，便于形成兩個液相；與芳烴的沸點差的，便于溶劑與芳烴分離并回收后循環(huán)利用；熱及化學(xué)穩(wěn)定性好，以防止溶劑變質(zhì)和過多消耗；蒸發(fā)潛熱及比熱小，以降低過程中的熱能消耗；毒性及腐蝕性小，價廉易得等。 常用的溶劑有：二乙二醇醚、三乙二醇醚、四乙二醇醚、二甲基亞砜和環(huán)丁砜等。對于不同碳原子數(shù)不同族的烴類，在溶劑中的溶解度順序為：芳烴大于烯烴或

39、環(huán)烷烴大于烷烴對于不同碳原子數(shù)同族烴類，在溶劑中的溶解度順序為：苯大于甲苯大于二甲苯大于重芳烴大于輕質(zhì)烷烴大于重質(zhì)烷烴1、 抽提工藝流程抽提:經(jīng)脫戊烷以后的重整生成油從抽提塔中部進入，與從塔頂噴淋而下的溶劑充分接觸，由于二者密度相差較大，在塔內(nèi)形成逆流抽提。塔下部注入從汽提塔頂抽出的芳烴（純度7080%）作為回流，以提高產(chǎn)品純度。富含芳烴的溶劑沉降在塔下部，稱取提物（或富溶劑），自塔底流出去汽提塔。非芳烴（稱提余物）從塔頂排出去非芳烴水洗塔。塔內(nèi)溫度維持在120150左右。壓力為0.8兆帕，溶劑比1217，回流比約為1.11.4。 提取物汽提:來自抽提塔底含有溶劑和芳烴的提取物，經(jīng)調(diào)節(jié)閥降低壓

40、后進入汽提塔頂部。從汽提塔頂蒸出的回流芳烴冷凝后進入回流芳烴罐，在罐內(nèi)回流芳烴與汽提水分離，回流芳烴用泵抽出經(jīng)換熱后打入抽提塔底作回流，以提高芳烴抽提的選擇性。芳烴以蒸氣形態(tài)從汽提塔中部流出，經(jīng)冷凝后進入芳烴罐，分出水后用泵送往芳烴精餾部分。 溶劑回收從抽提塔頂出來的非芳烴（抽余油），經(jīng)換熱冷卻后進入非芳烴水洗塔，用水洗去所含溶劑，非芳烴從塔頂引出裝置，水從塔底流出進汽提水罐。一種是三塔流程，用來生產(chǎn)苯、甲苯、混合二甲苯和重芳烴；另一種是五塔流程，用來生產(chǎn)苯、甲苯、鄰二甲苯、間和對二甲苯、乙基苯和重芳烴。 來自抽提部分的芳烴先經(jīng)換熱和加熱后進入白土塔，用白土塔吸附法除去其中的不飽和烴，從白土塔

41、底出來的混合芳烴與進料換熱后進入苯塔。由于塔頂產(chǎn)物中仍可能含有少量輕質(zhì)非芳烴，因此通常從塔上部側(cè)線抽出苯，經(jīng)冷卻后送出裝置。塔頂產(chǎn)物冷凝后進入回流罐，然后用泵打回塔內(nèi)作回流。苯塔底用重沸器加熱。從苯塔塔底流出的物料再依次進入甲苯塔和二甲苯塔，各塔底均設(shè)有重沸器以提供熱源，從甲苯塔頂?shù)玫郊妆剑瑥亩妆剿數(shù)玫蕉妆?，重芳烴則從二甲苯塔底流出。 五、加氫精制和加氫裂化加氫精制工藝是在一定的溫度和壓力、有催化劑和氫氣存在的條件下，使油品中的各類非烴化合物發(fā)生氫解反應(yīng)，進而從油品中脫除，以達到精制油品的目的。加氫精制主要用于油品的精制，其主要目的是通過精制來改善油品的使用性能。加氫精制處理的油品很多，

42、如一次加工或二次加工得到的汽油、噴氣燃料、柴油等，也可以處理催化裂化原料、重油或渣油等。加氫精致還具有產(chǎn)品質(zhì)量好、液體收率高等優(yōu)點。因此，加氫精制已經(jīng)成為煉油廠中廣泛采用的加工過程，也正在取代其它類型的油品精制方法。 目前我國加氫精致技術(shù)主要用于二次加工汽油和柴油的精制，例如用于改善焦化柴油的顏色和安定性；提高渣油催化裂化柴油的安定性和十六烷值；從焦化汽油制取乙烯原料或催化重整原料。也用于某些原油直餾產(chǎn)品的改質(zhì)和劣質(zhì)渣油的預(yù)處理，如直餾噴氣燃料通過加氫精制提高煙點；減壓渣油經(jīng)過加氫預(yù)處理，脫除大部分的瀝青質(zhì)和金屬，可直接作為催化裂化原料。5.1加氫精制的基本原理加氫精制的主要反應(yīng)：加氫精制過程

43、中的主要化學(xué)反應(yīng)是加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、烯烴的加氫飽和以及加氫脫金屬等。加氫精制工藝耗氫量要比同樣規(guī)模的加氫裂化少，通常采用重整副產(chǎn)氫或者用制氫裝置的氫氣。在加氫精制裝置中有大量的氫氣進行循環(huán)，叫做循環(huán)氫。 5.2加氫裂化 重油輕質(zhì)化基本原理是改變油品的分子量和氫碳比，而改變分子量和氫碳比往往是同時進行的，改變油品的氫碳比有兩條途徑，一是脫碳，二是加氫。熱加工過程，如熱裂化，焦化和催化裂化都屬于脫碳過程，它們的共同特點是要減小一部分油料的氫碳比，因此不可避免的要產(chǎn)生一部分氣體烴和氫碳比較小的縮合產(chǎn)物-焦炭和渣油，從而使脫碳過程的輕質(zhì)油收率不能太高。 加氫裂化屬于石油加工過程的加氫路線，是在催化劑存在下從外界補入氫氣以提高油品的碳氫比。加氫裂化實質(zhì)上是加氫和催化裂化過程的有機結(jié)合，一方面能個使重質(zhì)油品通過裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品，另一方面又可以防止象催化裂化那樣生成大量焦炭，而且還可以將原料中的硫、氮、氧化合物雜質(zhì)通過加氫除去，使烯烴飽和。因此，加氫裂化具有輕質(zhì)油收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好的突出優(yōu)點。隨著重質(zhì)原油以及進口原油增多，加氫裂化的發(fā)展