石油炼制的基本术语和概念（可编辑）

石油炼制的基本术语和概念
常压蒸馏和减压蒸馏
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。

原油的脱盐、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。

催化裂化
催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。

是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。

原料范主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350 ~ 540馏分的重质油，催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。

催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。

有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。

催化裂化操作条件的改变或原料波动，可使产品组成波动。

催化重整
催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。

如果以80~180馏分为原料，产品为高辛烷值汽油；如果以60~165馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。

重整的反应条件是：反应温度为490~525，反应压力为1~2兆帕。

重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。

加氢裂化
是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。

加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。

产品收率较高，而且质量好。

延迟焦化
它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。

延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。

延迟焦化的主要操作条件是：原料加热后温度约500，焦炭塔在稍许正压下操作。

改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。

炼厂气加工
原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，就组成而言，主要有氢、甲烷、由2个碳原子组成的乙烷和乙烯、由3个碳原子组成的丙烷和丙烯、由4个碳原子组成的丁烷和丁烯等。

它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。

发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。

炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的
乙烯可作乙苯；分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。

催化重整
催化重整：在有催化剂作用的条件下,对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。

石油炼制过程之一，加热、氢压和催化剂存在的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分（或石脑油）转变成富含芳烃的高辛烷值汽油（重整汽油），并副产液化石油气和氢气的过程。

重整汽油可直接用作汽油的调合组分，也可经芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯。

副产的氢气是石油炼厂加氢装置（如加氢精制、加氢裂化）用氢的重要来源。

沿革 20世纪40年代在德国建成了以氧化钼（或氧化铬）／氧化铝作催化剂（见金属氧化物催化剂）的催化重整工业装置，因催化剂活性不高，设备复杂，现已被淘汰。

1949年美国公布以贵金属铂作催化剂的重整新工艺，同年11月在密歇根州建成第一套工业装置，其后在原料预处理、催化剂性能、工艺流程和反应器结构等方面不断有所改进。

1965年，中国自行开发的铂重整装置在大庆炼油厂投产。

1969年，铂铼双金属催化剂用于催化重整，提高了重整反应的深度，增加了汽油、芳烃和氢气等的产率，使催化重整技术达到了一个新的水平。

化学反应包括以下四种主要反应：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；
③异构化；④加氢裂化。

反应①、②生成芳烃，同时产生氢气，反应是吸热的；反应③将烃分子结构重排，为一放热反应（热效应不大）；反应④使大分子烷烃断裂成较轻的烷烃和低分子气体，会减少液体收率，并消耗氢,反应是放热的。

除以上反应外,还有烯烃的饱和及生焦等反应，各类反应进行的程度取决于操作
条件、原料性质以及所用催化剂的类型。

催化剂近代催化重整催化剂的金属组分主要是铂，酸性组分为卤素（氟或氯），载体为氧化铝。

其中铂构成脱氢活性中心，促进脱氢反应；而酸性组分提供酸性中心，促进裂化、异构化等反应。

改变催化剂中的酸性组分及其含量可以调节其酸性功能。

为了改善催化剂的稳定性和活性，自60年代末以来出现了各种双金属或多金属催化剂。

这些催化剂中除铂外，还加入铼、铱或锡等金属组分作助催化剂，以改进催化剂的性能。

过程条件原料为石脑油或低质量汽油，其中含有烷烃、环烷烃和芳烃。

含较多环烷烃的原料是良好的重整原料。

催化重整用于生产高辛烷值汽油时，进料为宽馏分，沸点范围一般为80～180℃；用于生产芳烃时,进料为窄馏分,沸点范围一般为60～165℃。

重整原料中的烯烃、水及砷、铅、铜、硫、氮等杂质会使催化剂中毒而丧失活性，需要在进入重整反应器之前除去。

对该过程的影响因素除了原料性质和催化剂类型以外，还有温度、压力、空速和氢油比。

温度高、压力低、空速小和低氢油比对生成芳烃有利，但为了抑制生焦反应，需要使这些参数保持在一定的范围内。

此外，为了取得最好的催化活性和催化剂选择性，有时在操作中还注入适当的氯化物以维持催化剂的氯含量稳定。

工艺流程主要包括原料预处理和重整两个工序，在以生产芳烃为目的时,还包括芳烃抽提和精馏装置。

经过预处理后的原料进入重整工段见图，与循环氢混合并加热至490～525℃后,在1～2MPa下进入反应器。

反应器由3～4个串联，其间设有加热炉，以补偿反应所吸收的热量。

离开反应器的物料进入分离器分离出富氢循环气（多余部分排出），所得液体由稳定塔脱去轻组分后作为重整汽油，是高辛烷值汽油组分（研究法辛烷值90以上），或送往芳烃抽提装置
生产芳烃。

应用和发展催化重整是提高汽油质量和生产石油化工原料的重要手段，是现代石油炼厂和石油化工联合企业中最常见的装置之一（见彩图）。

据统计，1984年全世界催化重整装置的年处理能力已超过350Mt,其中大部分用于生产高辛烷值汽油组分。

中国现有装置则多用于生产芳烃，生产高辛烷值汽油组分的装置也正在发展。

为了解决因强化操作而引起的催化剂结焦的问题，除改进催化剂的性能外，在催化剂再生方式上开辟了以下三种途径：①半再生，即经过一个周期的运转后，把重整装置停下，催化剂就地进行再生。

②循环再生，设几个反应器，每一个反应器都可在不影响装置连续生产的情况下脱离反应系统进行再生。

③连续再生，催化剂可在反应器与再生器之间流动，在催化重整正常操作的条件下，一部分催化剂被送入专门的再生器中进行再生。

再生后的催化剂再返回反应器。

裂化
裂化 cracking
一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。

烃类分子可能在碳-碳键、碳-氢键、无机原子与碳或氢原子之间的键处分裂。

在工业裂化过程中，主要发生的是前两类分裂。

在中国，习惯上把从重质油生产汽油和柴油的过程称为裂化；而把从轻质油生产小分子烯烃和芳香烃的过程称为裂解（见热解）。

单纯的裂化反应是吸热反应，如果在裂化反应同时又发生大量的催化加氢反应如加氢裂化，则为放热反应。

单纯的裂化是不可逆反应。

裂化反应的初次产品还会发生二次裂化反应，另外少量原料也会在裂化的同时发生缩合反应。

因此，裂化反应属于平行顺序反应类型。

工业上，烃类裂化过程是在加热，或同时有催化剂存在，或在临氢的条件下进行，这就是石油炼制过程中常用的热裂化、催化裂化和加氢裂化。

热裂化反应按自由基链反应机理进行，催化裂化反应按碳正离子链反应机理进行。

此两类反应的产品其性质和产率各不相同。

C16H34→C8H18+C8H16
C8H18→C4H10+C4H8
C4H10→CH4+C3H6
反应需加热
催化裂化主要化学反应
1、裂化反应。

裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。

2、异构化反应。

它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。

3、氢转移反应。

即某一烃分子上的氢脱下来，立即加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。

4、芳构化反应。

芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。

催化裂化
催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。

原料采用原油蒸馏（或其他石油炼制过程）所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。

在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上，缩合为焦炭，使催化剂活性下降，需要用空气烧去（见催化剂再生），以恢复催化活性，并提供裂化反应所需热量。

催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。

所产汽油辛烷值高（马达法80左右），安定
性好，裂化气（一种炼厂气）含丙烯、丁烯、异构烃多。

沿革
催化裂化技术究成功，于1936年由美国索康尼真空油公司和太阳石油公司合作实现工业化，当时采用固定床反应器，反和催化剂再生交替进行。

由于高压缩比的汽油发动机需要较高辛烷值汽油，催化裂化向移动床（反应和催化剂再生在移动床反应器中进行）和流化床（反应和催化剂再生在流化床反应器中进行）两个方向发展。

移动床催化裂化因设备复杂逐渐被淘汰；流化床催化裂化设备较简单、处理能力大、较易操作，得到较大发展。

60年代，出现分子筛催化剂，因其活性高，裂化反应改在一个管式反应器（提升管反应器）中进行，称为提升管催化裂化。

中国1958年在兰州建成移动床催化裂化装置，1965年在抚顺建成流化床催化裂化装置，1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。

1984年，中国催化裂化装置共39套，占原油加工能力23％。

催化剂主要成分为硅酸铝，起催化作用的是其中的酸性活性中心（见固体酸催化剂）。

移动床催化裂化采用3～5mm小球形催化剂。

流化床催化裂化早期所用的是粉状催化剂，活性、稳定性和流化性能较差。

40年代起，开发了微球形（40～80μm）硅铝催化剂，并在制备工艺上作了改进，70年代初期，开发了高活性含稀土元素的 X型分子筛硅铝微球催化剂。

70 年代起, 又开发了活性更高的Y型分子筛微球催化剂（见石油炼制催化剂）。

化学反应与按自由基反应机理进行的热裂化不同，催化裂化是按碳正离子机理进行的，催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应，裂化产物比热裂化具有更高的经济价值，气体中C3和C4较多，异构物多；汽油中异构烃多，二烯
烃极少，芳烃较多。

其主要反应包括：①分解，使重质烃转变为轻质烃；②异构化；③氢转移；④芳构化；⑤缩合反应、生焦反应。

异构化和芳构化使低辛烷值的直链烃转变为高辛烷值的异构烃和芳烃。

工艺过程催化裂化的流程包括三个部分：①原料油催化裂化；②催化剂再生；③产物分离。

原料经换热后与回炼油混合喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。

反应温度480～530℃,压力0.14MPa（表压）。

反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器简称旋分器，分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。

裂化气经压缩后去气体分离系统。

结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用，再生温度为600～730℃。

使用分子筛催化剂时，为了使炼厂产品方案有一定的灵活性，可根据市场需要改变操作条件以得到最大量的汽油、柴油或液化气。

装置类型流化床催化裂化装置有多种类型，按反应器（或沉降器）和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类：①反应器和再生器分开布置的并列式；②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。

并列式又由于反应器（或沉降器）和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。

同高并列式主要特点是:①催化剂由U型管密相输送;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变 U型管两端的催化剂密度来调节；③由反应器输送到再生器的催化剂，不通过再生器的分布板，直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。

高低并列式特点是反应时间短，减少了二次反应；催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。

同轴式装置形式特点是：①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞
阀控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管。

发展
长期以来，流化床催化裂化原料主要为原油蒸馏的馏出油（柴油、减压馏出油等）和热加工馏出油，原料中镍、钒会使催化剂中毒含量一般均小于0.5ppm。

在以减压渣油作催化裂化原料时，通常要在进入催化裂化装置前，用各种方法进行原料预处理，除去其中大部分镍、钒等金属和沥青质。

70年代以来，由于节约石油资源引起商品渣油需求下降。

因此，流化床催化裂化装置掺炼减压渣油或直接加工常压渣油已相当普遍。

主要措施是：采用抗重金属中毒催化剂；在原料中加入钝化剂等。

石油裂解
在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。

工业上把这种方法叫做石油的裂解。

所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。

石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。

裂解气里烯烃含量比较高。

因此，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。

把裂解产物进行分离，就可以得到所需的多种原料。

这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。

催化裂解
催化裂解是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行高温裂解来生产乙
烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃，并同时兼产轻质芳烃的过程。

由于催化剂的存在，催化裂解可以降低反应温度，增加低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率，提高裂解产品分布的灵活性。

1 催化裂解的一般特点
①催化裂解是碳正离子反应机理和自由基反应机理共同作用的结果，其裂解气体产物中乙烯所占的比例要大于催化裂化气体产物中乙烯的比例。

②在一定程度上，催化裂解可以看作是高深度的催化裂化，其气体产率远大于催化裂化，液体产物中芳烃含量很高。

③催化裂解的反应温度很高，分子量较大的气体产物会发生二次裂解反应，另外，低碳烯烃会发生氢转移反应生成烷烃，也会发生聚合反应或者芳构化反应生成汽柴油。

2 催化裂解的反应机理
一般来说，催化裂解过程既发生催化裂化反应，也发生热裂化反应，是碳正离子和自由基两种反应机理共同作用的结果，但是具体的裂解反应机理随催化剂的不同和裂解工艺的不同而有所差别。

在Ca-Al系列催化剂上的高温裂解过程中，自由基反应机理占主导地位；在酸性沸石分子筛裂解催化剂上的低温裂解过程中，碳正离子反应机理占主导地位；而在具有双酸性中心的沸石催化剂上的中温裂解过程中，碳正离子机理和自由基机理均发挥着重要的作用。

3 催化裂解的影响因素
同催化裂化类似，影响催化裂解的因素也主要包括以下四个方面：原料组成、催化剂性质、操作条件和反应装置。

①原料油性质的影响。

一般来说，原料油的H/C比和特性因数K越大，饱和分含量越高，BMCI值越低，则裂化得到的低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等）产率越高；原料的残炭值越大，硫、氮以及重金属含量越高，则低碳烯烃产率越低。

各族烃类作裂解原料时，低碳烯烃产率的大小次序一般是：烷烃环烷烃异构烷烃芳香烃。

②催化剂的性质。

催化裂解催化剂分为金属氧化物型裂解催化剂和沸石分子筛型裂解催化剂两种。

催化剂是影响催化裂解工艺中产品分布的重要因素。

裂解催化剂应具有高的活性和选择性，既要保证裂解过程中生成较多的低碳烯烃，又要使氢气和甲烷以及液体产物的收率尽可能低，同时还应具有高的稳定性和机械强度。

对于沸石分子筛型裂解催化剂，分子筛的孔结构、酸性及晶粒大小是影响催化作用的三个最重要因素；而对于金属氧化物型裂解催化剂，催化剂的活性组分、载体和助剂是影响催化作用的最重要因素。

③操作条件的影响。

操作条件对催化裂解的影响与其对催化裂化的影响类似。

原料的雾化效果和气化效果越好，原料油的转化率越高，低碳烯烃产率也越高；反应温度越高，剂油比越大，则原料油转化率和低碳烯烃产率越高，但是焦炭的产率也变大；由于催化裂解的反应温度较高，为防止过度的二次反应，因此油气停留时间不宜过长；而反应压力的影响相对较小。

从理论上分析，催化裂解应尽量采用高温、短停留时间、大蒸汽量和大剂油比的操作方式，才能达到最大的低碳烯烃产率。

④反应器是催化裂解产品分布的重要影响因素。

反应器型式主要有固定床、移动床、流化床、提升管和下行输送床反应器等。

针对CPP工艺，采用纯提升管反应器有利于多产乙烯，采用提升管加流化床反应器有利于多产丙烯。

4 催化裂解工艺介绍
烃类催化裂解的研究已有半个世纪的历史了，其研究范围包括轻烃、馏分油和重油，并开发出了多种裂解工艺，下面对其进行简要的介绍。

①催化裂解工艺（DCC工艺）。

该工艺是由中国石化石油化工科学研究院开发的，以重质油为原料，使用固体酸择形分子筛催化剂，在较缓和的反应条件下进行裂解反应，生产低碳烯烃或异构烯烃和高辛烷值汽油的工艺技术。

该工艺借鉴流化催化裂化技术，采用催化剂的流化、连续反应和再生技术，已经实现了工业化。

DCC工艺具有两种操作方式――DCC-Ⅰ和DCC-Ⅱ。

DCC-Ⅰ选用较为苛刻的操作条件，在提升管加密相流化床反应器内进行反应，最大量生产以丙烯为主的气体烯烃；DCC-Ⅱ选用较缓和的操作条件，在提升管反应器内进行反应，最大量地生产丙烯、异丁烯和异戊烯等小分子烯烃，并同时兼产高辛烷值优质汽油。

②催化热裂解工艺（CPP工艺）。

该工艺是中国石化石油化工科学研究院开发的制取乙烯和丙烯的专利技术，在传统的催化裂化技术的基础上，以蜡油、蜡油掺渣油或常压渣油等重油为原料，采用提升管反应器和专门研制的催化剂以及催化剂流化输送的连续反应－再生循环操作方式，在比蒸汽裂解缓和的操作条件下生产乙烯和丙烯。

CPP工艺是在催化裂解DCC工艺的基础上开发的，其关键技术是通过对工艺和催化剂的进一步改进，使其目的产品由丙烯转变为乙烯和丙烯。

③重油直接裂解制乙烯工艺（HCC工艺）。

该工艺是由洛阳石化工程公司炼制研究所开发的，以重油直接裂解制乙烯并兼产丙烯、丁烯和轻芳烃的催化裂解工艺。

它借鉴成熟的重油催化裂化工艺，采用流态化“反应－再生”技术，
利用提升管反应器或下行式反应器来实现高温短接触的工艺要求。

④其它催化裂解工艺。

如催化－蒸汽热裂解工艺（反应温度一般都很高，在800℃左右）、THR工艺（日本东洋工程公司开发的重质油催化转化和催化裂解工艺）、快速裂解技术（Stone ＆ Webster公司和Chevron公司联合开发的一套催化裂解制烯烃工艺）等。

⑤石蜡基原料的裂解效果优于环烷基原料。

因此，绝大多数催化裂解工艺都采用石蜡基的馏分油或者重油作为裂解原料。

对于环烷基的原料，特别针对加拿大油砂沥青得到的馏分油和加氢馏分油，重质油国家重点实验室的申宝剑教授开发了专门的裂解催化剂，初步评价结果表明，乙烯和丙烯总产率接近30 wt%。

5 催化裂化与催化裂解的区别
从一定程度上，催化裂解是从催化裂化的基础上发展起来的，但是二者又有着明显的区别，如下：
①目的不同。

催化裂化以生产汽油、煤油和柴油等轻质油品为目的，而催化裂解旨在生产乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等基本化工原料。

②原料不同。

催化裂化的原料一般是减压馏分油、焦化蜡油、常压渣油、以及减压馏分油掺减压渣油；而催化裂解的原料范围比较宽，可以是催化裂化的原料，还可以是石脑油、柴油以及C4、C5轻烃等。

③催化剂不同。

催化裂化的催化剂一般是沸石分子筛催化剂和硅酸铝催化剂，而催化裂解的催化剂一般是沸石分子筛催化剂和金属氧化物催化剂。

④操作条件不同。

与催化裂化相比，催化裂解的反应温度较高、剂油比较大、蒸汽用量较多、油气停留时间较短、二次反应较为严重。