炼油厂化工工艺简介

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2、催化裂化的发展过程
分解等反应生成气体、汽油等小分子产物 催化裂化反应
缩合反应生成焦炭
焦炭沉积在催化剂的表面上，使催化剂的活性下降。因此， 经过一段时间的反应后，必须烧去催化剂上的焦炭以恢复催 化剂的活性。这种用空气烧去积炭的过程称做“再生”。
由此可见，一个工业催化裂化装置必须包括反应和再生两 个部分。
炼油厂化工工艺简介
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目录 一、前言 二、分离工艺 三、转化工艺 四、精制和改质工艺 五、炼厂气加工工艺 六、润滑油生产工艺
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一、前言
❖ 炼油工艺一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、 煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品 或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲 苯等）的工艺过程。
❖ 石油炼制一般的过程是先将原油切割成各种不同 沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格 要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者 经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产 品。
▪ 减压塔则将沸点＞360℃的常压重油切割成制 取各种润滑油和石蜡的原料，或作为催化裂化、 加氢裂化原料的减压馏分油和减压渣油。
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常减压蒸馏主要操作条件
常压塔
温度：原油经换热后达到300℃左右，进入常压加 热炉（atmospheric heater) ，原油被加热到 360～380℃进入常压塔进行蒸馏。塔顶100～ 130 ℃，常一线（煤油）200 ℃左右，常二线 （柴油）280 ℃左右，常三线（重柴油）340 ℃ 左右。 压力：塔顶在0.1～0.16MPa下操作。
减压塔
温度：常压塔底油 350℃左右进入减压加热 炉（vacuum heater) ，被加热到380～
400℃进入减压塔进行蒸馏。 压力：减压塔顶残压一般在20～60mmHg。
二、常减压工艺换热装备
❖ 从常减压装置出来的产品都具有较高的温度需冷却至安全 温度才能出装置,同时从罐区出来 的原油需加热才能进入 塔和加热炉,这些过程就需要换热装备.
❖加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结 合，一方面能使重质油品通过裂化反应转化为汽油、 煤油和柴油等轻质油品，另一方面又可防止像催化 裂化那样生成大量焦炭，而且还可将原料中的硫、 氯、氧化合物杂质通过加氢除去，使烯烃饱和。因 此，加氢裂化具有轻质油收率高、产品质量好的突 出优点。
一段加氢裂化工艺流程示意图
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常规延迟焦化流程示意图
500℃左右
340~350℃
焦炭塔
原料
分馏塔
焦炭
加热炉
锅炉用水
气体 汽油 柴油 中段回流 馏出油
原料油
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三、转化工艺
❖影响延迟焦化操作的主要工艺参数有：
▪反应温度——一般是指加热炉出口温度，反应温度常限制在495～ 505℃。 ▪反应压力——一般指焦炭塔顶压力，反应压力对焦化的产品分布有 一定影响，压力高，气体和焦炭产率增加，液收下降,焦炭的挥发分 也会增加，因此在压力足以克服后部系统压力的前提下，尽量采用 低的压力，通常为0.16～0.17MPa（表），但在生产针状焦时，反 应压力要适当提高一些。
❖ 高压空冷：高压空冷的操作条件为高压、临氢， 是加氢装置的重要设备，
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三、转化工艺
4. 延迟焦化 焦化是以贫氢的渣油为原料，在高温下进行
深度热裂化和缩合反应的热转化过程，其目的是 为了提高轻质油收率和生产优质石油焦。
延迟焦化操作的关键是要控制原料油在加热 炉管中基本上不发生结焦反应，而延缓至专设的 焦炭塔中进行裂化、缩合反应。为了做到这一点， 加热炉的设计是关键。
490～510 ℃ 2 ～3s
600～750 ℃
200～300 ℃
分馏系统
分馏系统流程图
图1 分馏系统典型流程示意图
催化裂化装置主要设备表：
主要工艺设备台数
1
反应器
2
塔类
3
容器类
4
换热类
5
空冷类
6
机泵类
7
压缩机类
8
加热炉类
台（套）
299
台（套）
5
个
12
个
25
台（套）
66
台（套）
37
台（套）
144
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二、分离工艺
❖ 原油蒸馏 蒸馏是石油炼制必须的第一道工序。借助于蒸
馏过程将原油按炼厂所要求的产品方案切割成各 种馏分，然后再去加工成各种石油产品。蒸馏装 置设计和操作的好坏，对整个炼厂有着十分重要 的影响。
原油蒸馏一般采用三级蒸馏（初馏塔或蒸发塔、 常压塔、减压塔），轻馏分少的原油也可只用二 级蒸馏（常压塔、减压塔）。
石脑油加
分
氢脱硫 馏
常
压
加氢
精制 蒸
馏
轻油加 氢脱硫
煤油加 氢脱硫
减
热裂化
压
蒸
馏
焦化
气体回收
催化重整
芳烃抽提
正烷烃 抽提
减压轻油 加氢脱硫 加氢裂 化(中间 馏分型) 加氢裂化 (汽油型)
H2S回收
硫回收
芳烃精馏
烷基化 脱烷 基化 歧化
乙烯 制造
加氢
汽 油 调 配
丁二烯 抽提
流化床
催化裂化
燃
润滑油
料
(1)反应-再生系统：包括原料油的裂化反应和催化 剂的再生两个工艺过程。
(2)分馏系统：根据裂化产品的沸程不同，将其分 割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。
(3)吸收稳定系统：（用稳定汽油将裂化气体中的 C3和C4组分(液化石油气主要成分)吸收下来， 把乙烷及其以下的轻组分汽提出去。
(4)能量回收系统：回收催化剂再生时产生的烟气 热能。
新鲜氢气 原料油 软化水
循环氢
冷氢
燃料气 液化气
稳
分
轻汽油
定 塔
馏 塔
煤油
柴油
污水
尾油
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三、转化工艺
❖ 加氢裂化的主要操作参数有： ▪ 反应压力——原料越重所需反应压力越高，提 高反应压力，有利于转化率的提高，也有利于 减缓催化剂表面积炭速度，延长催化剂寿命， 但投资增加，常用的反应压力为10～20MPa。 ▪ 反应温度——反应温度是加氢裂化工艺需要严 格控制的操作参数。因为加氢裂化过程是强放 热反应，反应温度增加，则反应速度加快，放 出的热量也相应增加。如不及时从系统是将热 量取出，势必引起床层温度骤升，导致催化剂 超温升活，因此在各床层间要注入冷氢进行控 制，常用的反应温度为370～440℃。
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三、转化工艺
❖ 高压换热器：加氢装置都设有高压换热器，用于 反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压 换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器 可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压 换热器的面积。管箱多用螺纹锁紧式端盖，其优 点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。
❖ 高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静 密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设 备。
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二、分离工艺
❖ 三段汽化常减压蒸馏工艺流程
初馏塔
常压塔
脱盐罐 含盐水
原油 水
常压炉
蒸汽
汽油 煤油 轻柴油 重柴油
减压塔
减压炉
蒸汽
凝缩油及水 减压一线 减压二线
减压渣油
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二、分离工艺
▪ 初馏塔一般分出原油的汽油组分，以减少换热 系统和加热炉压降。
▪ 常压塔一般将原油中沸点＜360℃馏分切割成 汽油（或石脑油）、煤油（喷气燃料或灯用煤 油）、柴油馏分。
三、转化工艺 ❖ 反应器和再生器的布置
反应产物
提升管反应器
分离器 烟气
二级再生器 旋风分离器 进料喷嘴
汽提段
再生器 待生剂主管
主风
再生剂塞阀 待生剂塞阀
烟气
反应产物
再生器
反应器
开工 加热炉
汽提蒸汽
催化剂循环
原料油
控制提升管
凯洛格正流F型
美孚石油开发公司IV型
催化裂化装置的组成单元
按照工艺流程，整个装置可以分为四个单元
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三、转化工艺
1. 催化裂化 催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，在 500℃左右、1×105~3×105Pa下发生裂解， 生成轻质油、气体和焦炭的过程。
❖ 催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加 工过程，也是重油轻质化的核心工艺。
❖ 催化裂化原料：重质馏分油(减压馏分油、焦化 馏分油)、常压重油、减渣、脱沥青油
常减塔实图--天津千万吨炼油工程
三、转化工艺
❖ 从原油蒸馏得到的直馏轻馏分，由于数量有限远 不能满足对轻质燃料的要求，转化工艺的作用就 是将重质馏分或渣油转化成轻质产品。
❖ 炼厂的转化工艺分热转化和催化转化两类： ▪ 重质馏分油的催化转化（催化裂化、加氢裂化） ▪ 渣油的转化则热转化（焦化、减粘裂化）与催 化转化Βιβλιοθήκη Baidu渣油加氢）并存。处理金属含量和残 碳高的渣油，目前还是以热转化为主
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减粘裂化工艺流程示意图
反
分
应
馏
塔
塔
加热炉
裂化气
水
减粘汽油
减粘柴油
水
汽
减粘渣油
原料
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四、精制和改质工艺
1. 加氢精制（加氢处理） ❖ 加氢精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烃
化合物氢解，使烯烃、芳烃选择性加氢饱和，并 能脱除金属和沥青等杂质，具有处理原料范围广、 液体收率高、产品质量好等优点，是炼厂中最普 遍使用的精制工艺。 ❖ 由于含硫原油加工量愈来愈大，需要对从含硫原 油得到的催化裂化原料加氢处理，以改善裂化产 品的分布和减少SO2向大气排放。
制造
油
调
配
燃料气 硫 LPG
汽油
苯 二甲苯 乙烯 丙稀 丁二烯 正烷烃 煤油 轻油 润滑油
燃料油 (沥青)
焦炭
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二、分离工艺
❖ 原油分离工艺一般包括原油脱盐脱水和原油蒸馏 两个过程 ▪原油脱盐脱水
• 从油藏中采出的原油都含有水和盐，原油中的盐一 般为Na、Ca、Mg的氯化物或盐酸盐。原油虽然在 油田经过脱盐脱水，但不能满足炼厂加工的要求， 需要在炼厂进一步脱除。
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四、精制和改质工艺
❖ 加氢精制的主要反应如下：
▪ 加氢脱硫
如RSH＋H2→RH＋H2S
▪ 加氢脱氮
如R－CH2－NH2＋H2→R－CH3＋NH3
▪ 加氢脱氧
如 －OH → ＋H2O
▪ 烯烃加氢饱和 如R―CH＝CH2＋H2→R－CH2－CH3
▪ 芳烃加氢饱和 如
＋4H2→
❖ 在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较
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二、分离工艺
• 目前炼厂原油脱盐脱水几乎多采用二级电脱盐法
一级电脱盐罐
破乳剂 原油
注水
注水 污水
脱盐原油 二级电脱盐罐
二级排出水
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二、分离工艺
▪ 在原油中加入一定量的水和破乳剂并经混合设 施充分混合后进入脱盐罐，在高压电场作用下， 使小水滴聚合成大水滴，然后借助重力作用沉 降分离。
▪ 进入脱盐罐的原油需先加热至90~130℃，以降 低原油黏度，脱盐罐要保持一定压力以防止原 油汽化。
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➢ 延迟焦化装置的主要矛盾在于：使用的原料为重 质油，容易结焦，但希望它在焦炭塔中结焦，而 不希望它在加热炉、转油线、焦炭塔馏出线和分 馏塔底等处结焦。这个矛盾解决了，就可以操作 平稳，延长开工周期。
➢ 为了解决这个矛盾，在流程设计上就要考虑采取 措施。如：
在原料油进加热炉辐射管之前，注入蒸汽或 软化水，以加大原料油在炉管中的流速；
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一、前言
❖石油炼制的主要工艺过程大致可分为五类： ▪ 分离过程——电脱盐、常减压蒸馏 ▪ 转化过程——催化裂化、加氢裂化、渣油加氢 处理、延迟焦化、减粘裂化等 ▪ 精制和改质过程——加氢精制、催化重整等 ▪ 炼厂气加工过程——烷基化、醚化等 ▪ 润滑油生产过程
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炼油－化工型炼厂流程
废气 氢气制造
在分馏塔底设循环油泵，并在泵入口加过滤 器，滤掉焦炭塔油气带来的粉焦。
三、转化工艺
5. 减粘裂化 ❖ 减粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以
节省燃料油调合时所需掺入的轻质油品，从而增 加炼厂的轻质油收率。 ❖ 减粘裂化是一种轻度热裂化的热转化工艺，早期 的减粘裂化工艺流程与热裂化相似，反应物料在 反应器内由上向下流动，反应温度高，停留时间 长，开工周期短。
❖ 常减压蒸馏装置的换热器是炼油厂所有装置上最多的,一 般有四五十台,最多的可达七八十台,对于合理的换热流程 设计能达到300℃以上的换热终温就是比较好的设计.
❖ 该工艺点常见换热设备： (1)浮头式换热(2)U型管式换
热器(3)其它换热装备,空冷器、冷却水槽、蒸气发生器.
❖ 为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如螺 纹管换热器、内波纹外螺纹换热器、双壳层换热器等。
台（套）
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台（套）
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催化裂化工艺换热装备
设备名称 原料油－轻循环油换热器
轻柴油冷却器 重循环油蒸汽发生器 轻循环油--热水换热器 贫吸收油－富吸收油换热器
介质名称
轻循环油 原料油 中压蒸汽 轻柴油 重循环油 脱氧水
热水 轻柴油 轻柴油
富吸收油
操作条件
温度℃
压力 MPa(g)
208-183 0.881
161-183
1.25
104-154 6.882
201-124 0.978
304-274 0.392
104-253 4.114
75-110
1.0
205-110 0.479
163-93
0.76
54-121
0.492
三、转化工艺 2、加氢裂化
❖加氢裂化属于石油加工过程的加氢路线，是在催 化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的氢碳比。