煉油廠化工工藝簡介.ppt

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1,煉油廠化工工藝簡介,2,目錄一、前言二、分離工藝三、轉(zhuǎn)化工藝四、精制和改質(zhì)工藝五、煉廠氣加工工藝六、潤滑油生產(chǎn)工藝,3,一、前言,煉油工藝一般是指將原油加工成各種燃料（汽油、煤油、柴油）、潤滑油、石蠟、瀝青等石油產(chǎn)品或石油化工原料（如正構(gòu)烷烴、苯、甲苯、二甲苯等）的工藝過程。石油煉制一般的過程是先將原油切割成各種不同沸程的餾分，然后將這些餾分或者按照產(chǎn)品規(guī)格要求，除去其中的非理想組分和有害雜質(zhì)，或者經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化形成所需要的組分，進而加工成產(chǎn)品。,4,一、前言,石油煉制的主要工藝過程大致可分為五類：分離過程——電脫鹽、常減壓蒸餾轉(zhuǎn)化過程——催化裂化、加氫裂化、渣油加氫處理、延遲焦化、減粘裂化等精制和改質(zhì)過程——加氫精制、催化重整等煉廠氣加工過程——烷基化、醚化等潤滑油生產(chǎn)過程,5,煉油－化工型煉廠流程,6,二、分離工藝,原油分離工藝一般包括原油脫鹽脫水和原油蒸餾兩個過程原油脫鹽脫水從油藏中采出的原油都含有水和鹽，原油中的鹽一般為Na、Ca、Mg的氯化物或鹽酸鹽。原油雖然在油田經(jīng)過脫鹽脫水，但不能滿足煉廠加工的要求，需要在煉廠進一步脫除。,7,二、分離工藝,目前煉廠原油脫鹽脫水幾乎多采用二級電脫鹽法,8,二、分離工藝,在原油中加入一定量的水和破乳劑并經(jīng)混合設(shè)施充分混合后進入脫鹽罐，在高壓電場作用下，使小水滴聚合成大水滴，然后借助重力作用沉降分離。進入脫鹽罐的原油需先加熱至90~130℃，以降低原油黏度，脫鹽罐要保持一定壓力以防止原油汽化。,9,二、分離工藝,原油蒸餾蒸餾是石油煉制必須的第一道工序。借助于蒸餾過程將原油按煉廠所要求的產(chǎn)品方案切割成各種餾分，然后再去加工成各種石油產(chǎn)品。蒸餾裝置設(shè)計和操作的好壞，對整個煉廠有著十分重要的影響。原油蒸餾一般采用三級蒸餾（初餾塔或蒸發(fā)塔、常壓塔、減壓塔），輕餾分少的原油也可只用二級蒸餾（常壓塔、減壓塔）。,10,二、分離工藝,三段汽化常減壓蒸餾工藝流程,11,二、分離工藝,初餾塔一般分出原油的汽油組分，以減少換熱系統(tǒng)和加熱爐壓降。常壓塔一般將原油中沸點＜360℃餾分切割成汽油（或石腦油）、煤油（噴氣燃料或燈用煤油）、柴油餾分。減壓塔則將沸點＞360℃的常壓重油切割成制取各種潤滑油和石蠟的原料，或作為催化裂化、加氫裂化原料的減壓餾分油和減壓渣油。,常減壓蒸餾主要操作條件,常壓塔溫度：原油經(jīng)換熱后達到300℃左右，進入常壓加熱爐（atmosphericheater)，原油被加熱到360～380℃進入常壓塔進行蒸餾。塔頂100～130℃，常一線（煤油）200℃左右，常二線（柴油）280℃左右，常三線（重柴油）340℃左右。壓力：塔頂在0.1～0.16MPa下操作。,減壓塔溫度：常壓塔底油350℃左右進入減壓加熱爐（vacuumheater)，被加熱到380～400℃進入減壓塔進行蒸餾。壓力：減壓塔頂殘壓一般在20～60mmHg。,二、常減壓工藝換熱裝備,從常減壓裝置出來的產(chǎn)品都具有較高的溫度需冷卻至安全溫度才能出裝置,同時從罐區(qū)出來的原油需加熱才能進入塔和加熱爐,這些過程就需要換熱裝備.常減壓蒸餾裝置的換熱器是煉油廠所有裝置上最多的,一般有四五十臺,最多的可達七八十臺,對于合理的換熱流程設(shè)計能達到300℃以上的換熱終溫就是比較好的設(shè)計.該工藝點常見換熱設(shè)備：(1)浮頭式換熱(2)U型管式換熱器(3)其它換熱裝備,空冷器、冷卻水槽、蒸氣發(fā)生器.為了提高換熱效率，我國也開發(fā)了多種高效換熱器，如螺紋管換熱器、內(nèi)波紋外螺紋換熱器、雙殼層換熱器等。,常減塔實圖--天津千萬噸煉油工程,,16,三、轉(zhuǎn)化工藝,從原油蒸餾得到的直餾輕餾分，由于數(shù)量有限遠(yuǎn)不能滿足對輕質(zhì)燃料的要求，轉(zhuǎn)化工藝的作用就是將重質(zhì)餾分或渣油轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)產(chǎn)品。煉廠的轉(zhuǎn)化工藝分熱轉(zhuǎn)化和催化轉(zhuǎn)化兩類：重質(zhì)餾分油的催化轉(zhuǎn)化（催化裂化、加氫裂化）渣油的轉(zhuǎn)化則熱轉(zhuǎn)化（焦化、減粘裂化）與催化轉(zhuǎn)化（渣油加氫）并存。處理金屬含量和殘?zhí)几叩脑停壳斑€是以熱轉(zhuǎn)化為主,17,三、轉(zhuǎn)化工藝,催化裂化催化裂化是重質(zhì)油在酸性催化劑存在下，在500℃左右、1105~3105Pa下發(fā)生裂解，生成輕質(zhì)油、氣體和焦炭的過程。催化裂化是目前石油煉制工業(yè)中最重要的二次加工過程，也是重油輕質(zhì)化的核心工藝。催化裂化原料：重質(zhì)餾分油(減壓餾分油、焦化餾分油)、常壓重油、減渣、脫瀝青油,2、催化裂化的發(fā)展過程,焦炭沉積在催化劑的表面上，使催化劑的活性下降。因此，經(jīng)過一段時間的反應(yīng)后，必須燒去催化劑上的焦炭以恢復(fù)催化劑的活性。這種用空氣燒去積炭的過程稱做“再生”。由此可見，一個工業(yè)催化裂化裝置必須包括反應(yīng)和再生兩個部分。,三、轉(zhuǎn)化工藝,反應(yīng)器和再生器的布置,美孚石油開發(fā)公司IV型,凱洛格正流F型,催化裂化裝置的組成單元,按照工藝流程，整個裝置可以分為四個單元(1)反應(yīng)-再生系統(tǒng)：包括原料油的裂化反應(yīng)和催化劑的再生兩個工藝過程。(2)分餾系統(tǒng)：根據(jù)裂化產(chǎn)品的沸程不同，將其分割成氣體、汽油、柴油、回?zé)捰秃陀蜐{。(3)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)：（用穩(wěn)定汽油將裂化氣體中的C3和C4組分(液化石油氣主要成分)吸收下來，把乙烷及其以下的輕組分汽提出去。(4)能量回收系統(tǒng)：回收催化劑再生時產(chǎn)生的煙氣熱能。,200～300℃,600～750℃,490～510℃,2～3s,,,,,分餾系統(tǒng),,分餾系統(tǒng)流程圖,圖1分餾系統(tǒng)典型流程示意圖,催化裂化裝置主要設(shè)備表：,,,催化裂化工藝換熱裝備,,2、加氫裂化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氫碳比。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，另一方面又可防止像催化裂化那樣生成大量焦炭，而且還可將原料中的硫、氯、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。,三、轉(zhuǎn)化工藝,27,一段加氫裂化工藝流程示意圖,,28,三、轉(zhuǎn)化工藝,加氫裂化的主要操作參數(shù)有：反應(yīng)壓力——原料越重所需反應(yīng)壓力越高，提高反應(yīng)壓力，有利于轉(zhuǎn)化率的提高，也有利于減緩催化劑表面積炭速度，延長催化劑壽命，但投資增加，常用的反應(yīng)壓力為10～20MPa。反應(yīng)溫度——反應(yīng)溫度是加氫裂化工藝需要嚴(yán)格控制的操作參數(shù)。因為加氫裂化過程是強放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度增加，則反應(yīng)速度加快，放出的熱量也相應(yīng)增加。如不及時從系統(tǒng)是將熱量取出，勢必引起床層溫度驟升，導(dǎo)致催化劑超溫升活，因此在各床層間要注入冷氫進行控制，常用的反應(yīng)溫度為370～440℃。,29,三、轉(zhuǎn)化工藝,高壓換熱器：加氫裝置都設(shè)有高壓換熱器，用于反應(yīng)器出料與原料油及循環(huán)氫換熱?，F(xiàn)在的高壓換熱器多為U型管式雙殼程換熱器，該種換熱器可以實現(xiàn)純逆流換熱，提高換熱效率，減小高壓換熱器的面積。管箱多用螺紋鎖緊式端蓋，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好、便于拆裝。高壓換熱器的操作條件為高溫、高壓、臨氫，靜密封點較多，易出現(xiàn)泄漏，是加氫裝置的重要設(shè)備。高壓空冷：高壓空冷的操作條件為高壓、臨氫，是加氫裝置的重要設(shè)備，,30,三、轉(zhuǎn)化工藝,延遲焦化焦化是以貧氫的渣油為原料，在高溫下進行深度熱裂化和縮合反應(yīng)的熱轉(zhuǎn)化過程，其目的是為了提高輕質(zhì)油收率和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石油焦。延遲焦化操作的關(guān)鍵是要控制原料油在加熱爐管中基本上不發(fā)生結(jié)焦反應(yīng)，而延緩至專設(shè)的焦炭塔中進行裂化、縮合反應(yīng)。為了做到這一點，加熱爐的設(shè)計是關(guān)鍵。,31,常規(guī)延遲焦化流程示意圖,340~350℃,500℃左右,32,三、轉(zhuǎn)化工藝,影響延遲焦化操作的主要工藝參數(shù)有：反應(yīng)溫度——一般是指加熱爐出口溫度，反應(yīng)溫度常限制在495～505℃。反應(yīng)壓力——一般指焦炭塔頂壓力，反應(yīng)壓力對焦化的產(chǎn)品分布有一定影響，壓力高，氣體和焦炭產(chǎn)率增加，液收下降,焦炭的揮發(fā)分也會增加，因此在壓力足以克服后部系統(tǒng)壓力的前提下，盡量采用低的壓力，通常為0.16～0.17MPa（表），但在生產(chǎn)針狀焦時，反應(yīng)壓力要適當(dāng)提高一些。,延遲焦化裝置的主要矛盾在于：使用的原料為重質(zhì)油，容易結(jié)焦，但希望它在焦炭塔中結(jié)焦，而不希望它在加熱爐、轉(zhuǎn)油線、焦炭塔餾出線和分餾塔底等處結(jié)焦。這個矛盾解決了，就可以操作平穩(wěn)，延長開工周期。為了解決這個矛盾，在流程設(shè)計上就要考慮采取措施。如：在原料油進加熱爐輻射管之前，注入蒸汽或軟化水，以加大原料油在爐管中的流速；在分餾塔底設(shè)循環(huán)油泵，并在泵入口加過濾器，濾掉焦炭塔油氣帶來的粉焦。,34,三、轉(zhuǎn)化工藝,減粘裂化減粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以節(jié)省燃料油調(diào)合時所需摻入的輕質(zhì)油品，從而增加煉廠的輕質(zhì)油收率。減粘裂化是一種輕度熱裂化的熱轉(zhuǎn)化工藝，早期的減粘裂化工藝流程與熱裂化相似，反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)由上向下流動，反應(yīng)溫度高，停留時間長，開工周期短。,35,減粘裂化工藝流程示意圖,36,加氫精制（加氫處理）加氫精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烴化合物氫解，使烯烴、芳烴選擇性加氫飽和，并能脫除金屬和瀝青等雜質(zhì)，具有處理原料范圍廣、液體收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點，是煉廠中最普遍使用的精制工藝。由于含硫原油加工量愈來愈大，需要對從含硫原油得到的催化裂化原料加氫處理，以改善裂化產(chǎn)品的分布和減少SO2向大氣排放。,四、精制和改質(zhì)工藝,37,加氫精制的主要反應(yīng)如下：加氫脫硫如RSH＋H2→RH＋H2S加氫脫氮如R－CH2－NH2＋H2→R－CH3＋NH3加氫脫氧如－OH→＋H2O烯烴加氫飽和如R―CH＝CH2＋H2→R－CH2－CH3芳烴加氫飽和如＋4H2→在上述反應(yīng)中，脫硫反應(yīng)比脫氮、脫氧反應(yīng)比較容易進行，烯烴飽和容易進行，而芳烴飽和相對較難。,四、精制和改質(zhì)工藝,38,四、精制和改質(zhì)工藝,加氫精制的操作參數(shù)主要有：反應(yīng)壓力——提高反應(yīng)壓力，對輕質(zhì)油加氫精制來說，有利于提高反應(yīng)速度，但對重質(zhì)油加氫精制來說，增加了催化劑表面液膜對反應(yīng)物的擴散阻力，從而降低了反應(yīng)速度。加氫精制壓力（氫分壓）一般為：直餾石腦油1.5～2.5MPa直餾柴油2.5～3.5MPa二次加工汽油2.5～3.5MPa二次加工柴油3.5～6.5MPa減壓餾分油6.5～8.0MPa,39,四、精制和改質(zhì)工藝,反應(yīng)溫度——硫、氮化合物的氫解反應(yīng)，反應(yīng)速度隨溫度增加而增加，不受熱力學(xué)平衡控制。而對硫、氮的雜環(huán)化合物以及芳烴的加氫飽和，為可逆反應(yīng)，反應(yīng)受平衡控制，因此有一極限溫度，常用的加氫精制溫度范圍為250～420℃。,40,加氫精制工藝流程示意圖,41,四、精制和改質(zhì)工藝,催化重整催化重整是以C6~C11石腦油餾分為原料，在一定操作條件和催化劑的作用下，使烴分子發(fā)生重新排列，使環(huán)烷和烷烴轉(zhuǎn)化成芳烴和異構(gòu)烷烴并副產(chǎn)氫氣的工藝過程，也可以說是一個石腦油改質(zhì)的過程。催化重整是煉油廠生產(chǎn)高辛烷值汽油，芳烴和氫氣的主要工藝過程，在煉廠中占有十分重要的地位，對清潔汽油的生產(chǎn)，具有無法替代的作用。,42,UOP連續(xù)重整催化劑再生流程示意圖,43,四、精制和改質(zhì)工藝,催化重整的主要操作參數(shù)有：反應(yīng)壓力——反應(yīng)壓力低，液收，芳烴和氫產(chǎn)率都增加。自出現(xiàn)連續(xù)重整后，操作壓力已降至3.5kg/cm2，但壓力降低，會使催化劑失活加快。因此，半再生式重整的操作壓力不能過低。反應(yīng)溫度——重整反應(yīng)總的熱效應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此高溫有利于提高反應(yīng)速率，但高溫也會使催化劑積炭速率加快，因此對反應(yīng)溫度的選擇要全面衡量，一般反應(yīng)溫度控制在480～520℃。,44,五、煉廠氣體加工工藝,烷基化工藝異丁烷和烯烴（C3=、C4=、C5=）在酸催化劑作用下生成的烷基化油。烷基化工藝采用酸強度高，酸中心多的硫酸或氫氟酸作催化劑。硫酸法烷基化與氫氟酸法烷基化在裝置投資，操作費用，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品收率等方面都十分接近，因此兩種方法能長期共存，都被廣泛采用。但這兩種方法都有其獨特的缺點，硫酸法烷基化存在稀硫酸難以處理，而氫氟酸則有劇毒的危險。酸耗在烷基化的操作成本中占的很大比重。原料中的水和二烯烴都會使酸耗增加。因此原須經(jīng)過脫水和選擇加氫性。,45,五、煉廠氣體加工工藝,烷基化的主要工藝參數(shù)有：反應(yīng)溫度——烷其化反應(yīng)是放熱反應(yīng)低溫有利于反應(yīng)的進行，但溫度過低，酸的粘度上升，影響烷基化油質(zhì)量。通常硫酸法烷基化的反應(yīng)溫度為4～10℃，氫氟酸法為21～40℃。反應(yīng)壓力——壓力在烷基化反應(yīng)過程中的唯一作用就是保證反應(yīng)物料處于液相，一般為0.3～0.8MPa。酸濃度——硫酸法烷基化所用的新酸濃度一般為98％，排出廢酸的濃度為88～90％。當(dāng)酸濃度為95～96％時，烷基化油的辛烷最高。氫氟酸烷基化酸濃度一般控制在85～90％。,46,常規(guī)法合成MTBE流程示意圖,MTBE可提高汽油的安定性及減少汽車尾氣排放污染物。MTBE的生產(chǎn)多采用催化蒸餾新技術(shù),47,五、煉廠氣體加工工藝,MTBE工藝的反應(yīng)操作條件如下：醚化反應(yīng)器入口溫度40℃醚化反應(yīng)器出口溫度58～60℃反應(yīng)器壓力一般為1～1.5MPa混相床為0.7MPa醇烯比（mol比）1～1.2空速1～2h-1,48,五、煉廠氣體加工工藝,催化裂化干氣中乙烯與苯烴化制乙苯工藝催化裂化干氣中含有一定量的乙烯，其利用有二種途徑：一是用變壓吸附法將乙烯提濃后送到乙烯裂解的分離部分，變成聚合級乙烯再加以利用；另一是將干氣中的稀乙烯直接與苯烴化生產(chǎn)乙苯。我國利用自行開發(fā)的技術(shù)，已建成了多套工藝裝置。,49,五、煉廠氣體加工工藝,反應(yīng)部分的典型操作條件如下：主要產(chǎn)品乙苯的純度＞99.6％。,50,六、潤滑油生產(chǎn)工藝,全氫法生產(chǎn)工藝,用全氫法生產(chǎn)的潤滑油質(zhì)量最好，但投資和操作費用較高。,51,六、潤滑油生產(chǎn)工藝,混合加工工藝,