石油炼制技术进展

1、石油炼制技术进展昆明理工大学化学工程学院二0一三年五月石油炼制是国民经济的支柱产业和基础产业，资源、资金、技术密集，产业关联度高，经济总量大，产品应用范围广，在国民经济中占有十分重要的地位。石油炼制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（如正构烷姓、苯、甲苯、二甲苯等）的工艺过程。石油炼制技术大致经历了如下阶段：第一阶段：20世纪初，热裂化重油生产汽油；第二阶段：3040年代，催化裂化(sio2-al2o3)；第三阶段：50年代，珀 重整(促进加氢技术发展)；第四阶段：60年代，分子筛裂化催化剂；第五阶段：7080年代，重质油轻质化；

2、第六阶段：90年代，清洁油品的生产。目前石油炼制工艺及相互关系如图1。催化对石油炼制技术的发展贡献巨大，如图2。77k体化重航耦辛烷鱼汽油或劳烧t h喇煤油,常用煤油一点泞1分子陆战蜻i液体石即喧洗滓和早.料*俗七%16 - 7辛烷值fcc汽油一|苫解甯分袖* 7或奴化3浙7f石蜻或地赫斜炉地料油|脱浙清油t内烷脱用#1q低端*1修睁应1*涧滑轴炼油工艺装置及其相互关系汽油、柴油卜tii看帖m 一|恁破汽油、柴油4石油焦i图i石油炼制工艺及其相互关系重油催化裂化汽油、柴油无定第匕*ar2orsio2分子幡大幅度提高催化港性，经济效益巨大是g六十年代傕油工业的革命”藁国二节货com参万的/年莉，

3、第电5z美元图2催化对石油炼制技术发展的重要作用示意图1、常减压蒸储技术常减压蒸储是原油加工的第一道工序，将原油进行初步的处理、分离，为二次 加工装置提供合格的原料，其流程简图如图 3。常减压蒸储装置的构成：一般包括：电脱盐、常压蒸储、减压蒸储三部分，有 些装置还有：航煤脱硫醇、初储塔等部分。常减压蒸储主要产品：常压系统，石脑油、重整原料、煤油、柴油等产品。减压系统：润滑油储分、催化裂化原料、加氢裂化原料、焦化原料、沥青原料、 燃料油等。总体原油加工能力不会有大的增长；装置数目不断减常减压蒸储发展的趋势： 少；装置能力不断扩大图3常减压蒸储流程简图2、催化裂化技术催化裂化是在酸性催化剂作用下，

4、通过裂化反应将重质油转化为轻质油的加工 工艺。其操作条件：460570 c、12大气压。催化裂化的化学反应包括，裂解、 异构化、烷基转移、歧化、氢转移、环化、缩合、叠合、烷基化等反应是主要过程。 也含有非催化反应（热裂化），是次要过程。催化裂化技术的变化和未来趋势：五十年代引进前苏联移动床催化裂化（小球催化 剂）。1965年五朵金花之一流化催化裂化在抚顺石油二厂建成投产。五朵金花：催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、微球催化剂与添加剂。七十年代分子 筛催化剂的出现，带动了提升管催化裂化技术的发展。1984年石家庄炼油厂大庆全 常谓催化裂化的工业运行，翻开了我国重油催化裂化的新篇章。九十年代

5、初，前郭 炼油厂实现了吉林原油全减压渣油催化裂化；1998年大庆全减渣在燕化炼油厂实行 了工业化。九十年代，催化裂化家族技术生产低烯姓成为催化裂化技术的又一新领 域。dcc （crp-1）最大量生产丙烯，丙烯 12-18%; 丁烯 11-14% 。 mgg （argg） 最大量生产lpg与优质汽油。丙烯、丁烯10-11%;汽油49-50%。mio最大量生 产异丁烯、异戊烯与优质汽油。hcc、cpp最大量生产乙烯。新世纪初，两段提升 管催化裂化技术工业化，是提升管催化裂化技术的又一新里程碑。多种汽油降烯姓 技术与催化剂的开发，提高了产品质量，满足环保法规要求。mgd、mip、fdfcc、 arf

6、cc（辅助提升管）。doco、lbo、gor等系列降烯姓催化剂。3、加氢裂化、加氢精制技术在催化剂作用下，存在于石油储分中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，通过加 氢反应分别转化成h2s、nh3、h2。、金属硫化物沉积物，以改善石油储分的品质 原料：重整原料、汽油、煤油、柴油重油、渣油 操作条件：随原料而定，200420 c, 220 mpa,空速0.210 h-1。加氢精制流程简图如图 5。加氢工艺是现代炼油工艺中最重要的技术之一，世界各国的炼油厂加氢装置加 工能力占其原料油加工能力的比例达到 50.11% ,它不仅是炼油工业生产清洁燃料 的主要手段，而且也成为石油化工企业的关键技术，发挥着不可

7、替代的作用。国民 经济持续、高速、健康的发展带动了汽车工业的快速发展，我国汽车的社会保有量 逐年增加，致使汽车尾气排放的有害物质已成为城市（特别是大中城市）空气严重 污染的最大公害。据环保部门测报，城市空气污染的60%70%来自汽车尾气的污染。大幅度改善空气质量。m sss! q4: ibs 5*- s*图4催化裂化装置工艺流程实践证明， 减少汽车尾气污染除了采取改进汽车设计、 设置汽车尾气转化器等措施外， 最重要而有效的是使用清洁燃料。 通过降低燃料中能造成尾气污染的组分（如硫、氮、芳烃、烯烃等）含量，提高有利于燃料燃烧的指标，可以显著减少空气污染。中国大多数原油较重, 减压渣油的含量一般在

8、 40%-50% 。随着原油需求量的增加, 更多的稠油被开采出来。原油总的趋势是变重、质量变差。因此催化、 焦化等二次加工油品占总量的比例增加。 大量加工进口高硫原油， 使得各馏分的硫含量大幅度上升。 2000年进口原油量6880万吨。 2004年进口原油量达1 亿吨以上， 占原油消费量的40以上。进口原油主要是来自中东地区的含硫原油。 世界炼油工业的发展趋势是： 继续扩大馏分油和重油加氢处理装置的加工能力， 以改进油品质量的适应环保要求； 加氢装置的加工能力将大幅度增加， 年均增长 8.3%， 以满足增产清洁燃料生产的需要。 我国炼油装置构成不尽合理, 催化裂化比例过高 , 加氢裂化、加氢精

9、制、催化重整、烷基化和醚化装置比例过低。加氢总能力占原油一次加工能力的17.82%，低于50.11%的世界平均水平。由于更加严厉的硫排放标准， 汽油和柴油的超深度加氢脱硫是目前本领域的挑战及研 究核心。加里精制原题1对tl份油进行脱破,股象、 里臊金属和新青骅范拒殁对悬森、为炒 的加氢耶，从而来改善浦工的气味. 色 和安定性.爱离油用的威罐.图5加氢精制流程简图4、催化重整技术催化重整是在催化剂存在下，将直链烷姓或环烷姓转化为芳姓的过程。它是 炼厂生产高辛烷值汽油组分的重要过程，也是为石油化工生产芳姓的主要过程。此外，它还富产廉价的氢气成为炼厂用氢的主要来源。催化重整包含氢化、异构 化、芳基化

10、、裂化等反应。催化重整技术经历了三个阶段的发展。第一阶段： 19401949年,临氢重整，辛烷值80。缺点：催化剂活性低、寿命短（几个小 时），辛烷值低，二战后停止发展。第二阶段：19491967年，珀重整。美国uop,第一套铝重整装置platfroming。优点：催化剂活性高、稳定性好、选择性 好等。第三阶段：1967年，柏铢重整。1967年，chevron开发ptre/cl-al2o3。石油炼制是国民经济的支柱产业，在社会经济发展过程中发挥重要作用， 其 技术的发展日新月异，对环境的危害受到越来越重视，相信我们一定会协调好与 环境的关系。下面以某地区800万吨/年炼油厂工艺流程、用水、用电

11、、用地及环境保护等方面的要求为例，说明石油炼制的详细工艺及过程。1.炼油厂工艺流程介绍炼油厂主要包括常减压、催化裂化、延迟焦化、催化重整等典型装置。1）常减压流程原油在蒸储前必须严格进行脱盐脱水，其目的是降低换热器或常压炉的热负 荷和压力降，稳定常压分储的操作以及减轻设备的腐蚀和结垢， 一般要求原油含 水 0.5%,含盐 20毫克/升。脱盐、脱水后的原油换热到 230240c,进入预 汽化塔（也称初储塔），从预汽化塔顶抽出轻汽油或重整原料油，其中一部分返 回塔顶作塔顶回流。侧线一般不出产品，也可抽出组成似重汽油的储分，经换热 后，一部分打入常压塔中段回流入口处（在常压塔侧一、二线之间），这样可

12、以 减轻常压炉和常压塔的负荷，另一部分则送回初储塔侧作本塔的循环回流。常减压工艺流程图塔底拔头原油，经常压炉加热到 360370c,进入常压塔，塔顶部打入冷回 流，使塔顶温度约为90100c左右，由于塔顶到进料段温度逐渐上升，利用汽 油、煤油、柴油等储分的沸点范围不同，塔顶蒸出汽油蒸汽，煤油、轻柴油则呈 液相依次从侧一线、侧二线、侧三线蒸出，这些侧线储分经汽提塔、吹出重迭的 轻组分后，与原油换热，回收一部分热量，然后分别经冷却到一定温度后送出装 置。塔底则为未汽化的重油，经过热水蒸汽汽提，吹出未被蒸出的轻组分后，作 减压塔进料油。为了使塔内上、下段汽液相负荷比较均匀，并充分利用回流热， 一般在

13、塔各侧线抽出口之间，打入12个中段循环回流。常压塔底重油，用泵送入减压炉，加热到 410c左右送入减压塔。塔顶分出 不凝汽和水蒸汽，进入大气冷凝器，经冷凝冷却后，用二至三级蒸汽抽空器抽出 不凝气，维持塔内残压2080毫米汞柱，以利于油品充分蒸出，塔侧从第一、二、三侧线，抽出轻重不同的润滑油馏分或催化裂化原料油，它们分别经汽提、换热、冷却后，一部分可以返回塔侧作循环回流，一部分送出装置。塔底渣油经水蒸汽汽提提高拔出率， 然后用泵抽出经换热、 冷却出装置， 渣油用作丙烷脱沥青、 氧化沥青或作为焦化原料时， 也可以经换热， 不经冷却， 直接送入下一工序。2）催化裂化流程催化裂化装置一般由三个部分组成

14、，即：反应 再生系统、分馏系统和吸收 稳定系统。反应再生部分：由反应器、再生器、空气输送设备等组成。原料油通过反应器与催化剂接触并反应， 不断导出反应产物， 催化剂则在反应器和再生器之间不断循环， 在再生器中通空气烧去催化剂上积炭， 恢复催化剂活性， 烧焦放出的热量又以催化剂为热载体，不断带回反应器供给反应消耗的热量。分镏部分：从反应器不断导出的反应产物一油气混合物，通过分镏塔等设备分离出裂化富气、粗气油、轻柴油、重柴油等产物，还有一部分回炼油、渣油可以送回反应器重新裂化（回炼）。吸收稳定部分：由压缩机、吸收塔、解吸塔、稳定塔、汽油碱洗等设备组成。目的是从裂化富气、粗汽油中进一步分离出干气、液

15、化气和合格的稳定汽油。3）延迟焦化流程原料油经换热及加热炉对流段升温到350左右，进入分馏塔下部蒸发段与焦炭塔来的焦化油气直接换热， 将原料油中轻组分油分出， 同时又加热了原料油。蒸发段温度调节在360380c,蒸发段温度低，冷凝下来的循环油量就大，循环比（即回炼比：循环油量/新鲜原料油量）就大，蒸发段温度高，则循环油量小，循环比（回炼比）就小。分储塔底温度控制在390395c ,并且有塔底循环油泵保持油料的不断循环， 以尽量减少塔底结焦的机会。 经过换热的塔底原料油和循环油经过粗细过滤器，送入加热炉辐射段，辐射入口压力为3040大气压，快速升温到500505c 0为减少加热炉管结焦，入口处注

16、入约为原料油量的 2（重）、300的软化水，使油品以强烈湍流状态通过油品的临界反应区，气液混合物流速提高到3045米/秒，达到延迟焦化反应的目的。健化裂化工艺流程图nk 向炉出口油料通过四通阀进入焦炭塔，依靠本身降温放出的显热进行反应（绝 热条件下），分解生成的油气约 430440c,从焦炭塔顶挥发线引出，主要进 入分储塔进行产品分离，缩合生成的焦炭层从下至上逐渐集结在焦炭内，焦层上 部有泡沫层，是反应中的中间产物在高温中起泡所致， 泡沫层应该低于焦炭塔的 安全高度。焦炭塔为低压操作，一般不超过3.5大气压，塔内线速不超过0.15/秒，油气停留时间为1.56.5分钟。焦炭塔是间歇操作，一般有2

17、4个焦炭塔切换使用。切换周期一般为 48小 时，其中结焦24小时，除焦等其它操作时间24小时。在生产中，焦炭塔焦炭及 泡沫层料位逐步增高达到全塔高度的 2/33/4即停止进料，炉出口油料切换到另 一个焦炭塔。老塔停止进进料后，必须立即吹汽，赶走残余油气，减少焦炭塔的 挥发分，吹汽后进行水冷，最后进行除焦。新塔在切换进料前就要进行试压、油 气预热，预热过程中塔底有部分油气冷凝下来的凝缩油， 在进料前通过油泵将其 抽出。延迟焦化工艺流程图1 1 4）催化重整流程预处理合格的原料油与循环氢气混合后，与重整生成油换热，然后进入加热 炉加热至规定温度，进入第一反应器，进行重整反应。由于芳构化等反应为强吸

18、 热反应，反应器床层温度随之下降，为了保持较高的反应温度，以保持较高的反 应速度，需要不断地在反应过程中补充热量。 因此，流程中三个反应器之间都有 加热炉，重整反应物每进入下一个反应器之前， 都先加热到指定的反应温度，再 进入到下一个反应器。如此，可维持较高的平均反应温度。自反应器出来的重整 生成油，温度仍很高，为了回收热量，该反应产物分二路去进行换热，然后进入 后加氢反应器。后加氢目的是将重整生成油中少量的烯姓加氢饱和，以利于芳香姓抽提操作和保证取得芳香烧产品的酸洗颜色合格。经后加氢反应器的重整生成 油再经换热、冷却后，送入高压分离器进行油气分离，分出的富氢气体，小部分 作原料预处理使用。大

19、部分氢气，则经循环氢压缩机升压后送回反应系统循环使 用。高压分离器顶还有少量剩余氢排出，以平衡系统压力。高压分离器出来的重整生成油溶有少量的 cic4组分和硫化氢气体，进入稳定塔分出不凝气和液态烧，塔底取得蒸汽压合格的重整产品。如果生产芳香姓， 稳定塔顶将c5组分一并蒸出，塔底取得c6以上的脱戊烷油，作为芳香姓抽提进 料油。具体典型装置详见表1表1炼油厂典型装置在舁 厅p装置名称规模设计1常减压蒸储104t/a800/2502催化原料预处理104t/a3103重油催化裂化104t/a2804脱硫脱硫醇104t/a相应5气体分储104t/a606连续重整（含苯抽提）104t/a1207异构化10

20、4t/a208甲基叔基麟104t/a109制氢nm3/h6000010柴油加氢精制104t/a20011航煤加氢精制104t/a3012蜡油加氢裂化104t/a12013硫磺回收和溶剂再生104t/a814酸性水汽提t/h18015聚丙烯104t/a202.炼油厂用水分析炼油厂用水涉及范围有：常减压蒸储装置、重油催化裂化装置、重整装置、 加氢裂化，以及其他生产及公用辅助设施（氧站、油站、风机房、消防等）。全 厂设置一座循环水场，供给装置及相应的配套系统工程用水。 空压站、空分站自 建附有小型玻璃钢凉水塔的循环水冷却设施。循环水用量分析见表2:表2新鲜水和循环水量单位m3/h在舁 厅p装置或单元

21、名称新鲜水循环水1常减压蒸储装置加氢裂化1013022催化裂化原料预处理13023重油催化裂化装置19314制氢装置/5煤油加氢精制装置1506柴油加氢精制装置607气体分储装置2498mtbe装置62349连续重整装置72610c5/c6异构化装置572411酸性水汽提装置14112硫磺回收装置105213溶剂再生29014聚丙烯装置5015脱硫脱硫醇95416热工系统（除盐水系统）568空压752,锅炉1217储运系统2525818循环水场+污水处理场44219厂内生活用水1520化验、中控、仓库、总变1521码头用水60小计113534073 （炼油25973化工8100）22未预见用水

22、255合计1390炼油3827,化工9100注：循环冷水温度33 c；循环热水温度43 c；浓缩倍数453、炼油厂用电分析全厂电力负荷正常值为 104.9mw ，最大值为 135.5mw ，由两回路外供电源供电。4、炼油厂用地分析厂区范围南北总约980m,东西方向北边界长约3050m,南边界长约1900m,总占地面积116 公顷，火炬设备区及管带占地约 2 公顷。总平面布置格局：厂区内由北向南依次布置管理区、辅助设施区、装置区、油品储运区、装卸设施区和污水处理场。根据风向条件，人员集中的管理区、消防站和对空气质量要求较高的空分设施布置在厂区的上风向， 而相对污染较重的污水汽提、 硫磺联合装置和

23、污水处理场等则位于厂区的边缘和下风向。根据外部运输条件，汽车装卸设施布置在直接与外部道路相通，方便其产品由西侧的疏港公路外运。根据地形条件和排水方向，污水处理场布置在厂区最低处。考虑未来发展，炼油工程应预留发展端，装置区、辅助设施区、油品储运区，使近远期有较好的衔接。 同时在污水处理场和汽车装卸设施内部也应预留远期发展的用地。厂区总平面可划分为如下功能区：管理区 包括综合办公楼、化验楼、小车库、停车场等；装置区 包括三套炼油联合装置、聚丙烯装置；辅助设施区 包括给水泵站、循环水场、水处理设施、变配电设施、空分空压站、仓库、污水处理场等；油品储运区 包括原油罐区、原料油罐区、成品油罐区、液化气罐

24、区等；汽车装卸区；火炬区。5、污染治理若采用较低硫含量原油，中间馏分全加氢流程，对加工中产生的酸性水进行按加氢和非加氢型分别进行处理和利用， 对产生的酸性气进行硫磺回收及对硫回收排出的尾气进行加氢和焚烧等从整个生产过程实施了污染控制， 在此基础上对生产中产生的 “三废 ”进行了有效治理，使排入环境的污染物大大减少。（ 1）废气治理： 严格控制轻烃的损失， 储罐采用浮顶罐、 球罐、 做到有组织排放和密闭排放。 如污水处理系统废气收集处理， 取样采用密闭式取样等， 对汽车装卸采用密闭、抽气、回收做燃料气，减少无组织排放； 火炬系统加气柜、压缩机回收设施，回收大部分烃类气体，回用做燃料； 燃料气全部

25、进行脱硫， 全厂加热炉、 锅炉均采用净化的燃料气， 大大减少燃料燃烧废气中so2排放； 催化裂化原料预加氢处理，清洁了催化原料同时减少了再生烟气中so2的排放； 催化再生烟气采用四旋分离，使烟气中粉尘达标排放； 合理设置选择排气筒高度， 使烟气、 工艺废气提高烟气的抬升， 利于扩散和稀释，使排出的污染物浓度达标； 污水处理场在处理污水时产生的恶臭气体， 通过密闭收集处理， 大大减少污水处理时产生的恶臭。（ 2）废水治理：对生产中产生的废水进行清 污分流、污 污分治，部分废水处理后回用。 污水与假定净水分流，生产中的含盐、含油及含硫污水分开收集处理。 污水进行分别治理， 含盐、 含油较高的废水与一般含油废水分开， 分别进入污水处理场中含盐污水系列和含油污水系列分别处理。 含盐污水处理达到排放标准后深海排放，含油污水处理达到回用标准后全部回用，大大减少废水外排，提高水回用率。含硫废水经酸性水汽提除去的 h2s、 nh 3气送硫回收外，净化水大部分送回装置回用，少量送含油污水系列处理，处理后同样回用。 提高循环水浓缩倍数（4.4），减少循环水合格排污水量，提高水重复利用率达96.7