石油化工过程讲义课件

一、石油炼制过程石油是远古时代沉积在海底湖泊中的动植物的遗体，在海洋条件作用下经过千百万年的漫长转化过程而生成。水中生物的遗骸下沉而埋没于地下一、石油炼制过程石油是远古时代沉积在海底湖泊中1一、石油炼制过程石油大多集中在沙岩之类孔隙较多的岩石层中因地热或地压等作用变成石油一、石油炼制过程石油大多集中在沙岩之类孔隙较多的岩石层中因地2一、石油炼制过程石油炼制过程每次技术变革均使石油加工效率和产品品质提高，并推动了化学工程与技术学科理论体系的发展。大型精馏塔、大型反应器和工业催化剂。反应动力学，传质与分离石油炼制基本包括：石油一次加工、石油二次加工和石油产品精制等三个基本过程一、石油炼制过程石油炼制过程每次技术变革均使石3原油一次加工过程原油的脱盐、脱水常压蒸馏减压蒸馏原油一次加工基本属于物理过程，原料油在蒸馏塔里根据组分的挥发性不同，分离出沸点范围不同的馏分（油品），这些馏分有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是作为后续加工装置的原料。原油一次加工过程原油的脱盐、脱水原油一次加工基本属于4原油二次加工过程催化裂化催化重整加氢精制延迟焦化催化裂解溶剂脱蜡..….石油炼制过程原油二次加工过程催化裂化石油炼制过程5催化裂化过程催化裂化过程发展核心催化剂：从无定型硅铝催化剂、X型分子筛、Y型分子筛和超稳分子筛到中孔分子筛反应器：从固定床、移动床、密相流化床到提升管反应器反应再生系统：两段再生、烧焦罐等催化剂再生技术；快速汽化、快速反应和快速分离的“三快”技术，以及催化剂预提升技术等热裂化过程催化裂化过程催化裂解工艺催化裂化过程催化裂化过程发展核心热裂化过程催化裂化过程催化裂6催化裂化主分馏流程催化裂化主分馏流程7FCC与流化床反应器相比,提升管反应器主要特点为：裂化反应具有更好的选择性,干气和焦炭产率明显地减少,更适合处理重质原料油；裂化反应效率更高,裂化反应可在很短时间内完成,并可以大幅度提高处理能力；裂化反应具有较好的灵活性,可以通过反应温度、催化剂性质等条件的变化,实现不同的生产方案。FCC与流化床反应器相比,提升管反应器主要特点为：8催化裂化我国催化裂化装置以FCC为主，40%原料为渣油。所生产的汽油和柴油组分分别占成品汽、柴油总量的75%和30%左右,所生产的丙烯量约占丙烯总产量的40%。同时,还可以为烷基化装置和醚化装置提供原料。催化汽油中烯烃含量明显超过清洁汽油标准。因此降低催化裂化汽油烯烃含量是我国流化催化裂化技术面临的重要和紧迫的任务。催化裂化我国催化裂化装置以FCC为主，40%原料为渣9催化裂化技术进展由于催化裂化反应在反应速度和反应方向选择上明显优于热裂化反应,因此才能取代热裂化工艺。因为烃类在沸石分子筛为活性组元的催化剂上进行裂化反应的速度及选择性明显地优于合成硅酸铝催化剂,由沸石分子筛为活性组元的催化剂才能取代合成硅酸铝催化剂，使得汽油产率大幅度增加,干气产率降低。但也造成氢转移反应的增加,汽油中的烯烃含量降低,烷烃增加,汽油的辛烷值明显降低,焦炭产率增加。提升管催化裂化工艺取代密相床流化催化裂化工艺,进一步提高了裂化反应速度,改善了装置的灵活性。催化裂化技术进展由于催化裂化反应在反应速度和反应方向选择上明10第一反应器采用常规催化裂化操作模式,烃分子在高温、短接触反应条件下生成气体、汽油、柴油和重油；生成的汽油进入第二反应器,在那里采用低温、长停留时间操作条件,使烯烃进行氢转移、异构化和烷基化等反应生成芳烃或异构烷烃,从而实现降低催化裂化汽油烯烃含量的目的。裂化反应和转化反应耦合第一反应器采用常规催化裂化操作模式,烃分子在高温、短接触反11现有催化裂化过程仅是裂化反应一维结构；对于既要完成烃类的充分裂化、又要促进能大幅度降低汽油烯烃的氢转移反应则难免顾此失彼。具有裂化反应和氢转移反应的二维反应结构,可以满足裂化反应和氢转移反应各自的需求。单沉降器、单分馏塔FDFCC-A流程裂化反应和转化反应若只有1套催化裂化装置,且对汽油降烯烃要求不高,可采用单沉降器、单分馏塔催化裂化汽油改质流程。现有催化裂化过程仅是裂化反应一维结构；单沉降器、单分12FDFCC流程的特点FDFCC工艺优化了催化裂化一次反应和二次反应,该反应体系采用双提升管工艺流程,第一提升管反应器进行常规催化裂化反应,第二提升管反应器为催化裂化汽油提供独立的反应空间。通过改变汽油管反的操作条件来灵活调节催化裂化汽油烯烃含量,并使汽油辛烷值增加。FDFCC工艺生产的柴油馏分性质与常规基本相同,柴油的十六烷值基本维持不变。FDFCC工艺特别适合于重油催化裂化,能使装置的焦炭燃烧热得到有效的利用。FDFCC工艺可采用常规的催化裂化催化剂,也可以采用具有降烯烃功能的催化剂。石油炼制过程FDFCC流程的特点FDFCC工艺优化了催化裂化一次反应和二13双沉降器、双分馏塔流程

FDFCC-B流程若对汽油降烯烃要求高,则采用双沉降器、双分馏塔催化裂化汽油改质流程以下简称一流程,其工艺原则流程见上图。双沉降器、双分馏塔流程

FDFCC-B流程若对汽油降14模拟双沉降器、双分馏塔流程若有2套催化裂化装置，且对汽油降烯烃要求高,可采用模拟双沉降器、双分馏塔FDFCC-C流程。模拟双沉降器、双分馏塔流程若有2套催化裂化装置，且对15石油化工过程所谓石油化学工业,就是主要以石油、天燃气为原料,通过裂解和分离等工艺方法,生产甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工基础原料；用这些基础原料再经进一步加工可生产醇、醛、酮、酸等基本化工原料；合成塑料、合成橡胶、合成纤维；合成洗涤剂、染料、化肥、农药等产品的综合性工业。石油化工过程所谓石油化学工业,就是主要以石油16石油化工过程框图乙烯裂解炉氯碱装置食盐芳烃抽提聚氯乙烯环氧氯丙烷甘油甲醇合成氯乙烯裂解汽油丁二烯抽提丁苯橡胶低压聚乙烯苯酚丙酮丁辛醇聚丙烯苯乙烯石油炼制烧碱丙酮苯酚Cl2H2CO+H2CO+H2乙烯丙烯石脑油苯对二甲苯邻二甲苯正丁醇辛醇聚苯乙烯C5馏分C4馏分轻柴油乙二醇HD聚乙烯合成氨甲烷空气分离空气石油化工过程框图乙烯裂解炉氯碱装置食盐芳烃抽提聚氯乙烯环氧氯17石油化工过程基本构成单元石油化工的核心过程是乙烯生产过程，乙烯工程的规模决定石油化工企业的生产规模。一般的石油化工过程由烯烃装置、芳烃装置、聚合装置、化工合成装置等构成；石油化工企业通常设立烯烃事业部、芳烃事业部、化工事业部、橡胶塑料事业部和化纤事业部等生产机构。石油化工过程基本构成单元石油化工的核心过程是乙烯生产过程，18乙烯工业—石油化工技术水平的标志性工业从1960年代末以来,发达国家的化学工业的原料已从煤系原料转向石油系原料,从而形成包括基本有机原料、三大合成材料等在内的石油化工系统,并且在短时期内迅速地发展起来；乙烯生产是石油化学工业的核心,没有乙烯工业的发展，有机化工和三大合成材料工业的迅速发展是不可能的。乙烯工业—石油化工技术水平的标志性工业从1960年代末以来,19乙烯工程的基本装置与核心技术浙江镇海炼化100万吨/年乙烯工程，总投资219亿元，工程占地约220公顷装置名称生产规模（万吨/年）技术来源乙烯装置100中国石化和美国ABBLUMMUS公司环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置65美国DOW化学公司环氧丙烷/苯乙烯（PO/SM）装置28.5(PO)/62(SM)美国LYONDELL公司聚乙烯（LLDPE）装置45美国UNIVATION公司裂解汽油加氢装置70中国石化芳烃抽提装置60中国石化乙苯（EB）装置65中国石化聚丙烯（PP）装置30中国石化MTBE/丁烯-1装置11(MTBE)/4中国石化丁二烯装置16中国石化乙烯工程的基本装置与核心技术浙江镇海炼化100万吨/年乙烯工20乙烯装置工艺流程图乙烯装置工艺流程图21乙烯裂解炉技术发展美国ABBLummus公司、S&W公司、Kellogg公司、KBR公司、Exxon公司、荷兰KTI公司、德国LindeAG公司等推出一系列大型裂解炉。另外,国内也合作开发ABBLummus/SINOPECTech专利技术。乙烯裂解炉技术发展美国ABBLummus公司、S&W公22裂解炉发展趋势-LCGC向大型化和绿色化方向((LargeCapacityandGreenChemistry,LCGC)发展;裂解炉单台生产能力提高到120～200kt/a,如将生产能力为500kt/a乙烯装置中的16台小规模裂解炉更换为5台现代化大型裂解炉。裂解炉发展趋势-LCGC向大型化和绿色化方向((Large23LCGC乙烯裂解炉结构LCGC乙烯裂解炉结构24乙烯裂解装置基本反应乙烯裂解装置基本反应25乙烯裂解装置基本反应裂解反应中正构烷烃最容易生成乙烯等烯烃产物,其次是异构烷烃,然后是环烷烃,而芳烃最难生成烯烃；裂解原料中氢的质量分数与能耗成反比,芳烃质量分数与能耗成正比乙烯裂解装置基本反应裂解反应中正构烷烃最容易生成乙烯等烯烃产26影响乙烯裂解收率和能耗的因素裂解原料是影响乙烯成本及能耗的第一因素,约占乙烯生产总成本70%~90%，其次是裂解技术，再次是分离技术，最后是公用工程。必须根据“宜烯则烯，宜油则油，宜芳则芳”的原则优化裂解原料。通常,国外采用石脑油原料的乙烯装置,每吨乙烯其标油综合能耗为500kg左右,国内为650~660kg。影响乙烯裂解收率和能耗的因素裂解原料是影响乙27乙烯联合装置流程优化优化乙烯、丁二烯、汽油加氢、芳烃抽提4套装置的组合以降低能耗是一个重要课题，芳烃抽提的能耗与萃取剂的选择密切相关。700kt/a乙烯联合装置(常规流程/加氢流程/抽提流程)物料平衡图乙烯联合装置流程优化优化乙烯、丁二烯、汽油加28一、石油炼制过程石油是远古时代沉积在海底湖泊中的动植物的遗体，在海洋条件作用下经过千百万年的漫长转化过程而生成。水中生物的遗骸下沉而埋没于地下一、石油炼制过程石油是远古时代沉积在海底湖泊中29一、石油炼制过程石油大多集中在沙岩之类孔隙较多的岩石层中因地热或地压等作用变成石油一、石油炼制过程石油大多集中在沙岩之类孔隙较多的岩石层中因地30一、石油炼制过程石油炼制过程每次技术变革均使石油加工效率和产品品质提高，并推动了化学工程与技术学科理论体系的发展。大型精馏塔、大型反应器和工业催化剂。反应动力学，传质与分离石油炼制基本包括：石油一次加工、石油二次加工和石油产品精制等三个基本过程一、石油炼制过程石油炼制过程每次技术变革均使石31原油一次加工过程原油的脱盐、脱水常压蒸馏减压蒸馏原油一次加工基本属于物理过程，原料油在蒸馏塔里根据组分的挥发性不同，分离出沸点范围不同的馏分（油品），这些馏分有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是作为后续加工装置的原料。原油一次加工过程原油的脱盐、脱水原油一次加工基本属于32原油二次加工过程催化裂化催化重整加氢精制延迟焦化催化裂解溶剂脱蜡..….石油炼制过程原油二次加工过程催化裂化石油炼制过程33催化裂化过程催化裂化过程发展核心催化剂：从无定型硅铝催化剂、X型分子筛、Y型分子筛和超稳分子筛到中孔分子筛反应器：从固定床、移动床、密相流化床到提升管反应器反应再生系统：两段再生、烧焦罐等催化剂再生技术；快速汽化、快速反应和快速分离的“三快”技术，以及催化剂预提升技术等热裂化过程催化裂化过程催化裂解工艺催化裂化过程催化裂化过程发展核心热裂化过程催化裂化过程催化裂34催化裂化主分馏流程催化裂化主分馏流程35FCC与流化床反应器相比,提升管反应器主要特点为：裂化反应具有更好的选择性,干气和焦炭产率明显地减少,更适合处理重质原料油；裂化反应效率更高,裂化反应可在很短时间内完成,并可以大幅度提高处理能力；裂化反应具有较好的灵活性,可以通过反应温度、催化剂性质等条件的变化,实现不同的生产方案。FCC与流化床反应器相比,提升管反应器主要特点为：36催化裂化我国催化裂化装置以FCC为主，40%原料为渣油。所生产的汽油和柴油组分分别占成品汽、柴油总量的75%和30%左右,所生产的丙烯量约占丙烯总产量的40%。同时,还可以为烷基化装置和醚化装置提供原料。催化汽油中烯烃含量明显超过清洁汽油标准。因此降低催化裂化汽油烯烃含量是我国流化催化裂化技术面临的重要和紧迫的任务。催化裂化我国催化裂化装置以FCC为主，40%原料为渣37催化裂化技术进展由于催化裂化反应在反应速度和反应方向选择上明显优于热裂化反应,因此才能取代热裂化工艺。因为烃类在沸石分子筛为活性组元的催化剂上进行裂化反应的速度及选择性明显地优于合成硅酸铝催化剂,由沸石分子筛为活性组元的催化剂才能取代合成硅酸铝催化剂，使得汽油产率大幅度增加,干气产率降低。但也造成氢转移反应的增加,汽油中的烯烃含量降低,烷烃增加,汽油的辛烷值明显降低,焦炭产率增加。提升管催化裂化工艺取代密相床流化催化裂化工艺,进一步提高了裂化反应速度,改善了装置的灵活性。催化裂化技术进展由于催化裂化反应在反应速度和反应方向选择上明38第一反应器采用常规催化裂化操作模式,烃分子在高温、短接触反应条件下生成气体、汽油、柴油和重油；生成的汽油进入第二反应器,在那里采用低温、长停留时间操作条件,使烯烃进行氢转移、异构化和烷基化等反应生成芳烃或异构烷烃,从而实现降低催化裂化汽油烯烃含量的目的。裂化反应和转化反应耦合第一反应器采用常规催化裂化操作模式,烃分子在高温、短接触反39现有催化裂化过程仅是裂化反应一维结构；对于既要完成烃类的充分裂化、又要促进能大幅度降低汽油烯烃的氢转移反应则难免顾此失彼。具有裂化反应和氢转移反应的二维反应结构,可以满足裂化反应和氢转移反应各自的需求。单沉降器、单分馏塔FDFCC-A流程裂化反应和转化反应若只有1套催化裂化装置,且对汽油降烯烃要求不高,可采用单沉降器、单分馏塔催化裂化汽油改质流程。现有催化裂化过程仅是裂化反应一维结构；单沉降器、单分40FDFCC流程的特点FDFCC工艺优化了催化裂化一次反应和二次反应,该反应体系采用双提升管工艺流程,第一提升管反应器进行常规催化裂化反应,第二提升管反应器为催化裂化汽油提供独立的反应空间。通过改变汽油管反的操作条件来灵活调节催化裂化汽油烯烃含量,并使汽油辛烷值增加。FDFCC工艺生产的柴油馏分性质与常规基本相同,柴油的十六烷值基本维持不变。FDFCC工艺特别适合于重油催化裂化,能使装置的焦炭燃烧热得到有效的利用。FDFCC工艺可采用常规的催化裂化催化剂,也可以采用具有降烯烃功能的催化剂。石油炼制过程FDFCC流程的特点FDFCC工艺优化了催化裂化一次反应和二41双沉降器、双分馏塔流程

FDFCC-B流程若对汽油降烯烃要求高,则采用双沉降器、双分馏塔催化裂化汽油改质流程以下简称一流程,其工艺原则流程见上图。双沉降器、双分馏塔流程

FDFCC-B流程若对汽油降42模拟双沉降器、双分馏塔流程若有2套催化裂化装置，且对汽油降烯烃要求高,可采用模拟双沉降器、双分馏塔FDFCC-C流程。模拟双沉降器、双分馏塔流程若有2套催化裂化装置，且对43石油化工过程所谓石油化学工业,就是主要以石油、天燃气为原料,通过裂解和分离等工艺方法,生产甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等化工基础原料；用这些基础原料再经进一步加工可生产醇、醛、酮、酸等基本化工原料；合成塑料、合成橡胶、合成纤维；合成洗涤剂、染料、化肥、农药等产品的综合性工业。石油化工过程所谓石油化学工业,就是主要以石油44石油化工过程框图乙烯裂解炉氯碱装置食盐芳烃抽提聚氯乙烯环氧氯丙烷甘油甲醇合成氯乙烯裂解汽油丁二烯抽提丁苯橡胶低压聚乙烯苯酚丙酮丁辛醇聚丙烯苯乙烯石油炼制烧碱丙酮苯酚Cl2H2CO+H2CO+H2乙烯丙烯石脑油苯对二甲苯邻二甲苯正丁醇辛醇聚苯乙烯C5馏分C4馏分轻柴油乙二醇HD聚乙烯合成氨甲烷空气分离空气石油化工过程框图乙烯裂解炉氯碱装置食盐芳烃抽提聚氯乙烯环氧氯45石油化工过程基本构成单元石油化工的核心过程是乙烯生产过程，乙烯工程的规模决定石油化工企业的生产规模。一般的石油化工过程由烯烃装置、芳烃装置、聚合装置、化工合成装置等构成；石油化工企业通常设立烯烃事业部、芳烃事业部、化工事业部、橡胶塑料事业部和化纤事业部等生产机构。石油化工过程基本构成单元石油化工的核心过程是乙烯生产过程，46乙烯工业—石油化工技术水平的标志性工业从1960年代末以来,发达国家的化学工业的原料已从煤系原料转向石油系原料,从而形成包括基本有机原料、三大合成材料等在内的石油化工系统,并且在短时期内迅速地发展起来；乙烯生产是石油化学工业的核心,没有乙烯工业的发展，有机化工和三大合成材料工业的迅速发展是不可能的。乙烯工业—石油化工技术水平的标志性工业从1960年代末以来,47乙烯工程的基本装置与核心技术浙江镇海炼化100万吨/年乙烯工程，总投资219亿元，工程占地约220公顷装置名称生产规模（万吨/年）技术来源乙烯装置100中国石化和美国ABBLUMMUS公司环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置65美国DOW化学公司环氧丙烷/苯乙烯（PO/SM）装置28.5(PO)/62(SM)美国LYONDELL公司聚乙烯（LLDPE）装置45美国UNIVATION公司裂解汽油加氢装置70中国石化芳烃抽提装置60中国石化乙苯（EB）装置65中国石化聚丙烯（PP）装置30中国石化MTBE/丁烯-1装置11(MTBE)/4中国石化丁二烯装置16中国石化乙烯工程的基本装置与核心技术浙江镇海炼化100万吨/年乙烯工48乙烯装置工