石油加工-熱破壞加工課件

1、項目六 熱破壞加工東營職業(yè)學院工業(yè)工程系項目六 熱破壞加工東營職業(yè)學院工業(yè)工程系知 識 目 標1、了解熱破壞加工過程的原理、目的和方法；2、熟悉熱破壞加工原料要求、來源和組成、反應原理和特點，工藝流程； 石油加工 知 識 目 標石油加工 第一節(jié) 概 述主 要 內 容第二節(jié) 減粘裂化第三節(jié) 焦炭化本章小結石油加工 第一節(jié) 概 述主 要 內 容第二節(jié) 減粘裂化第三 第一節(jié) 概 述熱破壞加工是將原油重質組分通過縮合反應將碳集中于更重組分，甚至焦炭；通過裂解反應將氫集中于輕組分，以達到重組分轉化為輕組分的目的。一、熱破壞加工過程在燃料油生產中，根據原料性質、操作條件及加工目的不同，熱破壞加工主要有以下

2、幾個過程：（一）熱裂化熱裂化是以常壓重油、減壓餾分油、焦化蠟油和減壓渣油等重質組分為原料，在高溫（450550）和高壓（35MPa）下裂化生成裂化汽油、裂化氣、裂化柴油和燃料油。石油加工 第一節(jié) 概 述熱破壞加工是將原油重質組分通過縮合反（二）減粘裂化減粘裂化是在較低的溫度（450490）和壓力（0.40.5MPa）下使直餾重質燃料油經淺度裂化以降低其黏度和傾點，達到燃料油的使用要求。(三）焦碳化簡稱焦化，是以減壓渣油為原料，在常壓液相下進行長時間深度熱裂化反應。其目的是生產焦化汽油、柴油、催化裂化原料（焦化蠟油）和工業(yè)用石油焦。 第一節(jié) 概 述石油加工 （二）減粘裂化 第一節(jié) 概 述石油加工

3、 二、熱破壞加工化學反應（一）裂解反應熱裂解反應是指烴類分子發(fā)生CC鍵和CH鍵的斷裂，但CH鍵的斷裂要比CC鍵斷裂困難，因此，在熱裂解條件下主要發(fā)生CC斷裂，即大分子裂化為小分子反應。烴類的裂解反應是依照自由基反應機理進行的，并且是一個吸熱反應過程。各類烴中正構烷烴熱穩(wěn)定性最差，且分子量越大越不穩(wěn)定。大分子異構烷烴在加熱條件下也可以發(fā)生CH鍵的斷裂反應，結果生成烯烴和氫氣。這種CH鍵斷裂的反應在小分子烷烴中容易發(fā)生，隨著分子量的增大，脫氫的傾向迅速降低。 第一節(jié) 概 述石油加工 二、熱破壞加工化學反應 第一節(jié) 概 述石油加工 環(huán)烷烴的熱穩(wěn)定性較高，在高溫下（575600）五員環(huán)烷烴可裂解成為兩

4、個烯烴分子。 芳烴，特別是低分子芳烴，如苯及甲苯對熱極為穩(wěn)定。帶側鏈的芳烴主要是斷側鏈反應，即“去烷基化”，但反應溫度較高。直側鏈較支側鏈不易斷裂，而叔碳基側鏈則較仲碳基側鏈更容易脫去。側鏈越長越易脫掉，而甲苯是不進行脫烷基反應的。側鏈的脫氫反應，也只有在很高的溫度下才能發(fā)生。直餾原料中幾乎沒有烯烴存在，但其它烴類在熱分解過程中都能生成烯烴，烯烴在加熱條件下，可以發(fā)生裂解反應，其碳鏈斷裂的位置一般發(fā)生在雙鍵的位上， 其斷裂規(guī)律與烷烴相似。 第一節(jié) 概 述石油加工 環(huán)烷烴的熱穩(wěn)定性較高，在高溫下（575600）五員環(huán)烷烴（二）縮合反應縮合反應主要是在芳烴及烯烴中進行。 芳烴縮合生成大分子芳烴及稠

5、環(huán)芳烴，烯烴之間縮合生成大分子烷烴或烯烴，芳烴和烯烴縮合成大分子芳烴，縮合反應總趨勢為：芳烴，烯烴（烷烴烯烴）縮合產物膠質、瀝青質炭青質 第一節(jié) 概 述石油加工 （二）縮合反應 第一節(jié) 概 述石油加工 第二節(jié) 減粘裂化減粘裂化是以常壓重油或減壓渣油為原料進行淺度熱裂化反應的一種熱加工過程。主要目的是為了減小高黏度燃料油的黏度和傾點，改善其輸送和燃燒性能。 一、原料和產品1.原料油常用的減粘裂化原料油有常壓重油、減壓渣油和脫瀝青油。原料油的組成和性質對減粘裂化過程的操作和產品分布與質量都有影響，主要影響指標有原料的瀝青質含量、殘?zhí)恐?、特性因?shù)、黏度、硫含量、氮含量及金屬含量等。石油加工 第二節(jié)

6、減粘裂化減粘裂化是以常壓重油或減壓渣油為原料進2.產品減粘裂化氣體產率較低，約為2左右，一般不再分出液化氣(LPG)，經過脫除H2S后送至燃料氣系統(tǒng)。減粘石腦油組分的烯烴含量較高，安定性差，辛烷值約為80，經過脫硫后可直接用作汽油調合組分；重石腦油組分經過加氫處理脫除硫及烯烴后，可作催化重整原料；也可將全部減粘石腦油送至催化裂化裝置，經過再加工后可以改善穩(wěn)定性，然后再脫硫醇。第二節(jié) 減粘裂化石油加工 2.產品第二節(jié) 減粘裂化石油加工 減粘柴油含有烯烴和雙烯烴，故安定性差，需加氫處理才能用作柴油調和組分。減粘重瓦斯油性質主要與原料油性質有關，介于直餾VGO和焦化重瓦斯油的性質之間，其芳烴含量一般

7、比直餾VGO高。 減粘渣油可直接作為重燃料油組分，也可通過減壓閃蒸拔出重瓦斯油作為催化裂化原料。第二節(jié) 減粘裂化石油加工 減粘柴油含有烯烴和雙烯烴，故安定性差，需加氫處理才能用作柴油二、減粘裂化工藝流程根據工藝目的和對產品要求的不同，減粘裂化有不同的工藝過程。以生產燃料油為目的的常規(guī)減粘裂化工藝原則流程見圖61。 圖61 減粘裂化工藝原理流程石油加工 二、減粘裂化工藝流程根據工藝目的和對產品要求的不同，減粘裂化在工業(yè)上，根據減粘裂化采用設備的不同，還有爐式減粘裂化和塔式減粘裂化之分。與爐式減粘裂化相比，塔式減粘反應溫度低、停留時間長，其流程見圖62 。 圖62 反應塔式減粘裂化工藝流程圖第二節(jié)

8、 減粘裂化石油加工 在工業(yè)上，根據減粘裂化采用設備的不同，還有爐式減粘裂化和塔式三、影響減粘裂化因素1.原料組成和性質:原料瀝青質含量、殘?zhí)恐?、黏度、硫含量、氮含量及金屬含量越高，越難裂化。蠟含量越高，原料越重，減粘效果越明顯。2.裂化溫度:裂化溫度隨原料油性質和要求的轉化深度而定。 石油加工 三、影響減粘裂化因素1.原料組成和性質:原料瀝青質含量、殘?zhí)?.裂化壓力:應盡量選用較低壓力，這對簡化工藝和減少設備結焦有利。 4.反應時間:爐式減粘裂化的操作溫度高，反應時間只有13min；塔式減粘裂化的操作溫度低，需要的反應時間長。提高反應溫度和延長反應時間都可以提高減粘轉化率。第二節(jié) 減粘裂化石油

9、加工 3.裂化壓力:應盡量選用較低壓力，這對簡化工藝和減少設備結焦第三節(jié) 焦炭化工業(yè)化的焦炭化過程主要有延遲焦化、流化焦化和靈活焦化等工藝。本節(jié)主要對延遲焦化進行討論。 一、原料和產品 1.焦化原料用作焦化的原料主要有減壓渣油、常壓重油、減粘裂化渣油、脫瀝青油、熱裂化焦油、催化裂化澄清油、裂解渣油及煤焦油瀝青等。 石油加工 第三節(jié) 焦炭化工業(yè)化的焦炭化過程主要有延遲焦化、流化焦2.焦化產品焦化產品的分布和質量受原料的組成和性質、工藝過程、反應條件等多種因素影響。 典型的操作條件下，延遲焦化過程產品收率為： 焦化氣體： 7%10%（液化氣干氣）； 焦化汽油： 8%15%； 焦化柴油：26%36%

10、； 焦化蠟油：20%30%； 焦炭產率：16%23%；石油加工 2.焦化產品焦化產品的分布和質量受原料的組成和性質、工藝過程焦化汽油中烯烴、硫、氮和氧含量高，安定性差，需經脫硫化氫、硫醇等精制過程才能作為調合汽油的組分。焦化柴油的十六烷值高，凝固點低。但烯烴、硫、氮、氧及金屬含量高，安定性差，需經脫硫、氮雜質和烯烴飽和的精制過程，才能作為合格的柴油組分。焦化蠟油是指350500的焦化餾出油，又叫焦化瓦斯油（CGO），可以作為催化裂化原料油，也可作為調合燃料油組分。焦炭，又叫石油焦，可用作固體燃料，也可經煅燒及石墨化后，制造煉鋁和煉鋼的電極。第三節(jié) 焦炭化石油加工 焦化汽油中烯烴、硫、氮和氧含量

11、高，安定性差，需經脫硫化氫、硫二、延遲焦化工藝流程 延遲焦化裝置由焦化、油氣產物分離、焦炭處理和放空系統(tǒng)幾個部分組成。工藝流程有不同的類型，就生產規(guī)模而言，有一爐兩塔流程、兩爐四塔，也有與其它裝置聯(lián)合的流程等。圖63為一爐兩塔延遲焦化工藝流程。圖63 一爐兩塔延遲焦化工藝流程石油加工 二、延遲焦化工藝流程 延遲焦化裝置由焦化、油氣產物分離、焦炭三.影響延遲焦化的主要因素1.原料性質對于不同原油，隨著原料油的密度增大，焦炭產率增大；對于同種原油而拔出深度不同的減壓渣油，隨著減壓渣油產率的下降，焦化產物中蠟油產率和焦炭產率增加，而輕質油產率則下降。不同原料油所得產品的性質各不相同。2.循環(huán)比 循環(huán)

12、比=循環(huán)油新鮮原料油聯(lián)合循環(huán)比=(新鮮原料油量+循環(huán)油量)新鮮原料油量=1+循環(huán)比石油加工 三.影響延遲焦化的主要因素1.原料性質石油加工 循環(huán)比增大，可使焦化汽油、柴油收率增加，焦化蠟油收率減少，焦炭和焦化氣體的收率增加。降低循環(huán)比也是延遲焦化工藝發(fā)展趨向之一，其目的是通過增產焦化蠟油來擴大催化裂化和加氫裂化的原料油量，再通過加大裂化裝置處理量來提高成品汽、柴油的產量。另外，在加熱爐能力確定的情況下，低循環(huán)比還可以增加裝置的處理能力。降低循環(huán)比的辦法是減少分餾塔下部重瓦斯油回流量，提高蒸發(fā)段和塔底溫度。第三節(jié) 焦炭化石油加工 循環(huán)比增大，可使焦化汽油、柴油收率增加，焦化蠟油收率減少，焦3.操

13、作溫度它的變化直接影響到爐管內和焦炭塔內的反應深度，從而影響到焦化產物的產率和性質。提高焦炭塔溫度將使氣體和石腦油收率增加，瓦斯油收率降低。焦炭產率將下降，并將使焦炭中揮發(fā)分下降。但是，焦炭塔溫度過高，容易造成泡沫夾帶并使焦炭硬度增大，造成除焦困難。溫度過高還會使加熱爐爐管和轉油線的結焦傾向增大，影響操作周期。如焦炭塔溫度過低，則焦化反應不完全將生成軟焦或瀝青。 第三節(jié) 焦炭化石油加工 3.操作溫度第三節(jié) 焦炭化石油加工 4.操作壓力操作溫度和循環(huán)比固定之后，提高操作壓力將使塔內焦炭中滯留的重質烴量增多和氣體產物在塔內停留時間延長，增加了二次裂化反應的幾率，從而使焦炭產率增加和氣體產率略有增加，C5以上液體產品產率下降，焦炭的揮發(fā)分含量也會略有增加。 一般焦炭塔的操作壓力在0.1O.28MPa之間，但在生產針狀焦時，為了使富芳烴的油品進行深度反應，采用約0.7MPa的操作壓力。第三節(jié) 焦炭化石油加工 4.操作壓力第三節(jié) 焦炭化石油加工 本 章 小 結1減粘裂化原料：常壓重油、減壓渣油和脫瀝青油影響因素：原料的組成和性質；裂化溫度；裂化壓力及反應時間等產品：低黏度的燃料油；少量的輕質餾分油和氣體產品目的：是為了減小高黏度燃料油的黏度和傾點，改善其輸送和燃燒性能工藝流程：主要分無反應塔的減粘工藝和有反應塔的減粘工藝石油加工 本 章 小 結1原料：常壓重油、減壓渣油和脫瀝青油影響