炼油装置

炼油生产安全
中国是世界上最早发现、利用石油资源的国家之一。

我国石油产品品种较为齐全，除能满足国内需要外，还可部分出口。

我国39类炼油生产装置名称见表1。

表1我国39类炼油生产装置名称
炼油厂类型：炼油厂是以各类原油为原料，采用物理分离和化学反应的方法得到石油燃料、润滑油、石蜡、沥青、石油焦、液化石油气和石油基本化工原料等产品。

按照原油性质，生产出不同类型的产品特性，炼油厂可分为五种类型：①燃料型；②燃料—润滑油型；③燃料—化工型；④燃料－润滑油－化工型；⑤燃料—化肥—化工型。

从当前石油加工的趋势看，单纯的生产燃料或燃料—润滑油石油制品的企业已逐步转为以炼油为龙头向深度加工转化，同时还生产化肥、基本化工原料和各类化工产品，以充分利用资源取得最佳效益。

主要炼油生产装置：随着科学技术发展，炼油厂的生产规模越来越大，一般都有十几套或几十套装置组成。

炼油生产主要装置介绍如下。

1．常减压蒸馏。

它是每个炼油厂必须有的炼油加工的第一道工序，也是最基本的石油炼制过程。

它采用蒸馏的方法反复地通过冷凝与汽化将原油分割成不同沸点范围的油品或半
成品，得到各种燃料和润滑油馏分，有的可直接作为产品调和出厂，但大部是为下一道工序提供原料。

该装置通常由电脱盐，初馏、常压和减压蒸馏等工序组成。

图1 常减压蒸馏工艺方框流程图
首先将原油换热至90～130℃加入精制水和破乳剂，经混合后进入电脱盐脱水器，在高压交流电场作用下使混悬在原油中的微小液滴逐步扩大成较大液滴，借助重力合并成水层，将水及溶解在水中的盐、杂质等脱除。

经脱盐脱水后的原油换热至220～250℃，进入初馏塔，塔顶拔出轻汽油，塔底拔顶原油经换热和常压炉加热到360～370℃进入常压分馏塔，分出汽油、煤油、轻柴油、重柴油馏分，经电化学精制后作成品出厂。

常压塔底重油经减压炉加热至380～400℃进入减压分馏塔，在残压为2～8kPa下，分馏出各种减压馏分，作催化或润滑油原料。

减压渣油经换热冷却后作燃料油或经换热后作焦化、催化裂化，氧化沥青原料。

2．催化裂化。

催化裂化是重质油轻质化的最重要的二次加工生产装置。

它以常压重油或减压馏分油掺入减压渣油为原料，与再生催化剂接触在480～500℃的条件下进行裂化、异构化、芳构化等反应，生产出优质汽油、轻柴油、液化石油气及干气(作炼油厂自用燃料)。

使用催化剂的主要成分是硅酸铝，现大都为高活性的分子筛催化剂。

反应后的催化剂经700℃左右高温烧焦再生后循环使用。

催化裂化生产工艺方框流程见图2。

图2 重油催化裂化生产工艺方框流程图
3．加氢裂化。

加氢裂化是重质油轻质化的一种工艺方法。

以减压馏分油为原料，与氢气混合在温度400℃左右，压力约17MPa和催化剂作用下进行裂化反应，生产出干气、液化石油气、轻石脑油、重石脑油、航空煤油、轻柴油等产品。

其生产方案灵活性大，产品质量稳定性好，但由于该装置对设备要求高，工艺条件苛刻，投资高，因而加氢裂化总加工量远不如催化裂化装置。

加氢裂化生产工艺方框流程见图3。

图3 加氢裂化生产工艺方框流程图
4．催化重整。

由常减压蒸馏初馏塔、常压塔顶来的直馏轻汽油馏分，经预分馏切出肋℃以前的馏分，将60～180℃轻烃组分与氢气混合后，加热至280～340℃进行预加氢，以去除硫、氮、氧等杂质，再与氢气混合加热至490～510℃进入重整反应器，在铂催化剂的作用
下，进行脱氢芳构化反应和其他反应生成含芳烃量较高的高辛烷值汽油(重整汽油)，可直接用作汽油的调和组分，也可经芳烃抽提，分离提取苯，甲苯、二甲苯等化工产品。

副产品有液化石油气和氢气。

氢气可作为加氢精制和氢裂化装置用氢的主要来源。

因而加氢精制往往与重整组成联合生产装置催化重整加氢精制。

生产工艺方框流程见图4。

5．延迟焦化。

以减压渣油为原料，经加热至500℃左右，进入焦炭塔底部，在塔内进行较长时间的深度分解和缩合等反应。

反应后的油气自焦炭塔顶逸出，经分馏得到气体、汽油、柴油、蜡油、重质馏分油等产品。

焦化反应生成的焦炭则聚集在焦炭塔内，经大量吹入蒸汽和水冷后，用高压水(压力13～15MPa，流量140m3/h)进行水力切割，变为块状石油焦成品。

焦化所产汽油、柴油很不稳定，含胶质高、颜色易变深并且含杂质多，必须进一步精制才能作为成品出厂。

焦化重质馏分油作为催化裂化原料。

石油焦可广泛用于冶金或作为化工生产的原料。

延迟焦化生产工艺方框流程见图5。

b)
图4 催化重整一加氢生产工艺方框流程图
a)催化重整b)加氢精制
图5 延迟焦化生产工艺方框流程图
6．气体分馏。

以脱硫后的液化石油气为原料，用精馏的方法分离制取丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组分，为石油化工生产提供原料的生产过程。

其工艺大都采用五塔流程。

精馏塔在1～2．2MPa的压力和稍高于常温条件下操作。

气体分馏生产工艺方框流程见图6。

图6 气体分馏生产工艺方框流程图
7．烷基化。

从气体分馏送来的异丁烷－丁烯混合碳四为原料，经吸附干燥进入反应系统，在催化剂氢氟酸或硫酸作用下，通过烷基化加成反应，生成高辛烷值烷基化汽油，是生
产航空汽油和高标号车用汽油的理想调和组分。

烷基化生产(氢氟酸法)生产工艺方框流程见图7。

图7 烷基化(HF法)生产工艺方框流程图
石油产品精制：炼油加工过程中生产的产品大多为半成品，需要进行精制才能作为成品出厂。

石油产品所采用的精制方法，可以是一种，也可能是多种方法的组合，见表2。

表2各类石油产品的精制方法
(1)液化气和轻质油精制。

原油蒸馏的直馏轻烃、轻质油品(汽油、煤油、轻柴油)和二次加工生成的轻质油品及液化石油气通过碱洗、脱硫醇、加氢精制等除去硫化氢、烷基酚、环烷酸和部分硫醇等，以得到合格的成品。

、
(2)润滑油精制。

常减压蒸馏生产出的润滑油料必须精制才能得到合格的润滑油产品。

目前，广泛采用糠醛、酚或NMP等三种不同的溶剂精制工艺(选其一种)，以脱除油料中的多环短链烃类，以及硫、氮、氧的化合物和少量胶质、沥青质等。

经溶剂精制的润滑油，还有少量有胶质、溶剂等杂质，需用白土进行吸附精制，使润滑油颜色变好，抗氧化安定性增强。

石蜡基和中间基原油蒸馏得到的润滑油原料中都含有蜡，这些蜡的存在会影响润滑油的低温性能。

常采用丙酮、苯、甲苯或丁酮、甲苯等混合溶剂脱去油料中的石蜡，以降低润滑油的凝固点，并得到副产品石蜡。

润滑油经溶剂脱蜡后，再用加氢精制或白土精制的方法除去油品中所含的溶剂、烯烃、有机酸、胶质等，进一步改善润滑油质量。

对于生产高黏度的残渣润滑油料，必须先经溶剂脱沥青(一般用丙烷作溶剂)，得到脱沥青油，然后再进行溶剂精制、溶剂脱蜡和加氢精制。

(3)石油蜡精制。

由溶剂脱蜡和其他过程生产的石蜡原料一般含油较多并有稠环芳烃、烯烃、硫、氮、氧的化合物等杂质，必须进行精制。

目前大多采用溶剂蜡脱油和石蜡加氢精制的方法。

(4)燃料油精制。

含硫原油生产的减压渣油通常含硫较高，如果作燃料使用会污染环境并腐蚀锅炉设备，一般经减黏处理使减压渣油转化为低黏度低凝点的燃料油，然后经渣油加氢脱硫工艺生产低硫优质燃料油。

职业危害炼油厂生产所用物料大都具有易燃、易爆、有毒、有害、易腐蚀的特点。

其工艺过程具有高温、高压、自动化程度高、生产连续性强的特点。

火灾、爆炸、中毒、灼伤和噪声是炼油过程中的主要危害。

尤以火灾爆炸对炼油厂生产安全和人身安全威胁最大。

几
种常见石油产品的爆炸极限见表3。

表3常见石油产品的爆炸极限
1．火灾爆炸。

生产装置由于误操作或外界影响(如原料含水过高、阀门失灵等)，有时压力超高，会引起分馏塔顶安全阀启跳，使油气携带热油溅落在热油管线或蒸汽管线上引起大火。

催化裂化装置的反应器和再生器压力失去平衡，导致催化剂倒流烧焦空气与高温热油互窜，发生设备损坏或爆炸等重大事故。

减压蒸馏系统如果密封性能不好，空气进入减压塔内也会引起爆炸燃烧。

炼油装置的热交换器的浮头、连接法兰的垫片损坏或操作压力升高而漏油着火也很常见。

各分馏塔的回流罐、中间原料罐、污水罐等，如液面失灵，造成满罐溢出或切水时跑油，亦易引发火灾。

加热炉因具有明火，易引燃在其周围泄漏出的油品或烃类气体。

加热炉本体常出现炉管破裂、回弯头漏油引起火灾。

加热炉熄火、未及时关阀门、大量燃料油或瓦斯喷出积存在炉膛或炉膛吹扫置换不好，再次点火都容易酿成重大火灾或爆炸事故。

常减压蒸馏、裂化及焦化等装置的热油泵及管道，输送油品的温度大都高于该油品的自燃点，油泵高速运转常会出现泵密封突然故障漏油，或管线腐蚀、磨损减薄穿孔，或法兰垫片嗤开会立即自燃起火，发生大的火灾事故。

炼油装置的地沟，油泵区的冷却水排放明沟，以及含油污水井，仪表电缆沟等由于聚集着易燃易爆的污油和油气，遇火星或高处泄漏下来的热油也会发生爆炸着火。

炼油厂的污水隔油池中不但在污水上层积存着污油，而且油气充满池内空间，如遇明火，会立即爆燃。

油品贮罐超温超压，油品装得过满冒顶或油罐脱水失误都会发生跑油事故。

油品进罐流速过快产生静电火花或雷击，都能引起油罐火灾事故的发生。

催化重整和加氢精制装置都有大量的氢气，氢气的爆炸下限低，而且爆炸范围宽(4．0％～74．4％)，是最容易引起爆炸的气体之一。

其高、低压分离设备，如液面过低或安全阀、控制仪表失灵，会造成高压窜低压，引起设备爆炸事故。

加热炉使用的燃料气，裂化和重整装置生产的石油气、气体加工装置的产品、溶剂脱蜡、脱沥青所用丙烷、丙酮、苯等溶剂，这些物质分布广、易挥发，如稍有泄漏，就会与空气混合形成爆炸性气体。

液化气贮罐出入管线的阀门法兰垫片损坏或焊缝破裂，或贮罐脱水后未及时关阀，都会使大量液化石油气外泄，因液化气的比重比空气大，泄漏后会沿地面迅速蔓延扩散，遇明火将会发生恶性爆炸事故。

2．有毒有害物质。

炼油生产过程是在各类设备内部完成的，采用密闭的管道进行输送，通常不会危害人的健康。

但在设备状况不好，出现泄漏，或劳动防护措施不完善时，有毒有害化学物质会对人体健康带来危害。

硫化氯，是原油和原油加工过程中产生的有毒气体。

无色，带有臭鸡蛋味，低浓度时对眼、呼吸道有刺激作用。

当达到200mg／m3时，可引起窒息、中枢神经抑制和麻痹；达到760mg／m3时，可引起肺水肿、支气管炎和肺炎；达到1 000～1 400mg／m3时，嗅觉疲劳，昏迷及呼吸中枢麻痹，往往会出现闪电式的中毒死亡。

硫化氢的毒害性，随着近年来加工含硫原油数量的增加和深度加工的发展而加剧，几乎每年都有急性中毒死亡事故发生，其危害程度已居其他有害气体之首。

石油苯是液体有机化合物，催化重整生产过程中可以得到苯、甲苯和二甲苯。

润滑油脱
蜡用苯作为溶剂。

苯具有特殊的无刺激性的芳香气味，属中等毒类。

长时间接触一定浓度的苯可引起慢性中毒，出现精神萎靡，食欲不振，对造血系统带来影响。

在高浓度苯蒸气环境下作业，通风不良，又无良好的个人防护措施，或发生意外爆炸事故引起苯大量泄漏，易发生急性苯中毒。

急性中毒主要影响中枢神经系统，其表现为麻醉作用，并伴有震颤与痉挛。

甲苯和二甲苯属低毒类。

甲苯对神经系统有麻痹作用，对黏膜有刺激作用。

二甲苯对中枢神经和植物神经都有麻痹和刺激作用。

炼油厂使用含镍、钴、锑等金属催化剂，在适当的温度和压力下，会生成有毒化合物。

烷基化装置使用的氢氟酸催化剂是剧毒物质。

氢氟酸具有强烈的腐蚀性和刺激性，皮肤接触到稀释的氢氟酸溶液或低浓度蒸气会引起灼伤，眼或黏膜会发生严重烧灼。

吸入其蒸气后，会引起肺水肿。

生产或调和过程中还添加钝化剂、抗氧化剂等助剂亦具有一定毒害性。

一氧化碳是无色无味、窒息性的毒气。

炼油过程中，碳和含碳物质在氧气不足情况下燃烧，都能产生一氧化碳。

催化裂化装置检修时，装有平衡催化剂的贮罐内充满高浓度的一氧化碳，操作人员误人其内会立即中毒，很快死亡。

炼油生产过程用于物料保护或设备管线内置换油气使用的氮气，如果处理不当或误入通氮容器之中，会使人窒息，甚至发生死亡。

润滑油脱蜡使用的氨冷冻剂对人体的危害主要是对上呼吸道的刺激和腐蚀。

氨与人体潮湿部位水分作用生成高浓度氨水，可导致皮肤的碱性灼伤，溅入眼内腐蚀眼球、角膜，严重时可导致失明。

汽油为麻醉性油品。

接触沥青也会引起皮炎。

3．灼烫。

汽油、炼厂气精制及硬水软化使用的氢氧化钠腐蚀性很强，操作不当，设备泄漏，容易发生碱灼伤。

炼油厂热油泄漏或蒸汽喷出，也会造成人身的烫伤事故。

4．噪声。

炼油厂噪声普遍存在于各生产环节之中。

机械性噪声主要来自机泵、空压机、大功率风机和压缩机的高速运转。

流体动力性噪声来自加热炉燃烧喷嘴、喷射器、混合器、调节阀或高压蒸汽泄压放空等流体高速流动或气体液体压力突变而产生噪声。

这些噪声往往超过国家规定标准，长期在此条件下工作，会引起工人听力损害、心慌、头昏、心率过快、神经衰弱等疾病。

预防措施
1．火灾爆炸预防。

炼油厂的厂区平面布置，各生产装置及装置内的塔容器、加热炉、泵房、机房和输送物料的管线等，都要符合炼油化工防火设计规范。

要坚持主体工程与安全设施、劳动保护设备同时设计、同时施工、同时投产。

要采用先进可靠的生产工艺和完善的自保联锁控制系统，从工艺、设备、仪表自控等硬件上按本质安全要求进行设计，以保证安全生产和消除职业病危害。

对于已经投产的炼油厂，还要不断地完善安全措施，消除各种事故隐患。

要做好职工的安全教育和技术培训工作，增强安全意识，提高安全技术素质。

特别是从事关键生产装置和重点生产部位对安全起重要影响的生产岗位，要经过专业培训和考核合格才能上岗，以避免发生重大特大事故。

生产及贮运工人要弄清本岗位易燃、易爆物料的性质与危害，掌握清除隐患，排除故障和处理事故的技能。

在石油炼制过程中，操作人员应严格执行工艺操作规程。

对于由装置送往罐区的油品，其温度必须控制在规定范围之内，避免油温过高进罐后发生突沸或着火事故。

控制火源与防止油品及液化气的泄漏是一项主要措施。

炼油厂应对明火进行严格的控制。

将生产装置和油品贮罐划分甲类防火区，不准将火种带人防火区内。

因生产必须使用明火时，则应办理用火票手续，经对用火部位分析合格，防火措施落实，才可以使用明火。

机动车辆禁止驶入生产装置与贮油罐区，因运送生产原料、催化剂、化学品必须进入装置与罐区时，必须经过批准，并在汽车排气管安装尾气阻火器。

不准用汽油擦拭衣服和设备，不能用油品擦地板。

加热炉的燃料油或燃料气发生中断，造成熄火时，要对炉膛进行吹扫置换，在确认炉膛内没有可燃、爆炸气体的情况下，才可以重新点火升温，恢复生产。

点火时要注意炉子回火伤人。

储存液化石油气的球罐区是一个特殊的防火防爆区域，一旦发生火灾，除造成财产巨大损失外，还易引发群伤群亡事故。

对该罐区的消防设施、监测仪表、设备管道都应严格管理，保持完好。

炼油厂要做好设备的维护和保养。

工艺生产装置和主要设备的报警与自保联锁系统的正确使用，是保证安全生产的重要手段。

对于危险性较大的生产装置，有条件的应加设ESD
紧急停车系统，以保证在故障状态下安全平稳停下来。

对设备、仪表要经常检查维护，定期校验，防止联锁自保失灵、误动作而打乱系统操作，引起重大事故发生。

积极消除跑、冒、滴、漏，对运行的工艺设备及管道的静密封点要定期检查，发现泄漏及时消除。

根据油品性质，正确选择传动设备的密封形式和密封材料，精心安装，认真检查与维护，保证密封效果。

特别是对于输送介质的温度高于其自燃点的热油泵，除选用良好的密封材料，定期检查更换外，操作人员要特别注意防止机泵震动、泵抽空和密封损坏而引起漏油自燃起火。

备用泵检修时，泵人口阀门必须关严，才能拆泵，以免热油流出引起大火。

炼油厂的电气仪表要严格按照防爆等级规定选用防爆型设备，并要加强对防爆型电气设备的检查和维修。

要严格控制临时电源的拉接使用，防止因临时电源不符合防爆规定引起火花，导致生产装置、油晶罐区发生着火、爆炸事故。

容器、塔、罐上安装的安全阀要定期校验，并加铅封。

压力容器及管道要按《锅炉和压力容器安全监察条例》定期进行校验，避免出现焊缝断裂或腐蚀，从而产生跑油、跑液化气的事故。

炼油装置气体系统使用的安全阀起压所排放的气体物料应集中到管网，引至安全可靠的地方排放，一般应送到火炬系统。

蒸馏塔顶的安全阀超压排放的油品与油气，应在装置内设立安全罐集中回收，防止安全阀超压排放而出现着火、爆炸危险。

炼油厂装置大检修具有时间紧、任务重、交叉作业多、多工种配合和用火面广的特点，因此做好装置大检修的安全工作是确保按时、按质、按量完成检修任务的重要条件。

检修现场要精心组织，统一指挥，制定好开停工方案及大检修计划、日程进度及工种配合的网络图。

装置内物料必须全部倒空，设备、管线必须彻底吹扫置换达到用火条件。

严禁用压缩空气直接吹扫。

油品和瓦斯设备吹扫置换完毕经分检合格后，关闭原料、燃料和油品、气体出入装置管线阀门，并加好盲板，做好明显标志。

检修用火前要将地面油污清理干净，封闭下水井和地漏。

进入塔、罐及容器作业，要办理作业票，必须进行可燃气体、有毒气体和氧含量分析(有机物气体含量应不大于0．2％，氧含量必须大于18％)，防止用火爆炸和窒息事故发生。

施工用火必须办理用火证，严格审批手续，做好防火工作。

凡进入有毒有害介质的设备、下水井作业，要进行毒物含量监测，选配适用的防毒面具、氧气呼吸器等特殊防护用品。

检修后的压力容器及贮罐等设备，必须按规定进行试压、试漏和气密试验。

开工进油后，要做好螺栓的热紧工作，传动设备要进行调试和单机试运，按程序开车。

炼油厂的消防工作非常重要。

蒸汽对扑灭初期火灾是经济而有效的，已得到广泛的应用。

生产装置的反应器、塔及泵区等重要部位应设置消防灭火蒸汽管网及消防蒸汽带。

配备足够的干粉、泡沫灭火器。

易于着火的设备或重要部位，应设水幕或蒸汽幕。

消防栓设计要满足需要，保证供水。

2．防雷。

工艺设备要有良好的接地设施，油罐区要置于避雷保护区之内。

每年雷雨节之前要对避雷器、引出线接地系统进行一次全面检查，防止发生雷击，引起着火爆炸事故。

3．健康防护。

炼油生产过程中的健康防护主要是防止有毒有害物质对人体的危害，另外还要注意防灼烧、烫伤和防噪声危害。

对炼油厂设计时，要按照国家规定充分考虑劳动保护设施的配套建设。

对已投产的炼油装置要不断完善劳动保护措施，改善劳动条件和作业环境。

要有专职的环境监测和职业病防治人员，定期进行生产作业环境和大气监测。

做好职工的定期体检和职业病防治工作。

定期检查和正确使用防毒面具、氧气呼吸器。

按规定佩戴和使用个人劳动防护用品。

防止蒸汽、热油烫伤和酸碱灼伤事故。

加强设备管理，消除跑、冒、滴、漏。

对于噪声超过国家标准的厂房、泵房以及施工场所，要选用良好的消声设备，对高速运转设备加装消音器，对放空管线出口加装消声器，厂房应设消音墙等。

必要时个人应戴防噪声耳塞。

——摘自《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）。