原油加工方案及流程

第2章原油加工方案及流程本章主要内容第一节石油的化学组成及石油产品的质量要求第二节炼油工艺过程简介第三节原油的加工方案第四节世界炼油技术发展趋势2第一节石油的化学组成及石油产品的质量要求

元素组成C、H、S、N、O、微量元素石油的化学组成

烃类组成烷烃、环烷烃、芳香烃

非烃类组成含S、N、O化合物

单体烃烃类组成表示方法族组成结构族组成3一、石油中的非烃化合物1、含硫化合物硫在石油中的存在形态元素硫－－极少酸性硫：H2S、硫醇（RSH）中性硫：硫醚（RSR’）、二硫化物（RSSR’）热稳定性硫：噻吩、苯硫酚41、含硫化合物分布规律硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加，大部分硫均集中在重馏分和渣油中直馏汽油中，以硫醇和硫醚为主，少量二硫化物和噻吩中间馏分中，主要是硫醚和噻吩类高沸点馏分中，主要是硫醚、噻吩及其同系物除上述含硫化合物外，原油中还有相当大一部分硫存在于胶质、沥青质中；这部分含硫化合物的分子量更大、结构也复杂得多51、含硫化合物含硫化合物对加工过程及产品的危害对石油产品质量影响——催化裂化、焦化产品对加工过程的影响——催化剂污染、加快失活设备腐蚀——硫化氢腐蚀、硫醇腐蚀、元素硫腐蚀对环境污染——硫氧化物对策：产品精制、气体脱硫、废水处理62、含氮化合物氮在石油中的存在形态含氮化合物非碱性氮：吡咯、吲哚咔唑、卟啉类化合物碱性氮：吡啶、喹啉、氮杂蒽、氮杂菲六员环五员环72、含氮化合物分布规律与硫在原油中的分布一样，石油中的氮含量也是随馏分沸程的升高而增加的，但其分布比硫更不均匀石油中的硫约有70%是集中在其减压渣油中，而石油中的氮则更集中，约有90%集中于其减压渣油中对多数原油而言，其碱性氮含量约占总氮含量的1/4~1/3一般来说，在较轻馏分中的氮主要是碱性氮；而在较重的馏分及渣油中的氮则主要是非碱性氮82、含氮化合物含氮化合物的危害导致催化剂中毒催化裂化催化剂油品中的氮易生成胶状沉淀，影响油品的安定性油品燃烧生成NOX，造成环境污染93、含氧化合物氧在石油中的存在形态石油中的氧元素是以有机含氧化合物的形式存在的含氧化合物中性氧化物：酮、醛、酯，含量极少酸性氧化物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸103、含氧化合合物分布规律与硫、氮在原原油中的分布布不同特殊：中间馏馏分分布较多多特点石油酸中90%为环烷酸酸我国只有克拉拉玛依原油含含酸较多（0.48%））113、含氧化合合物含氧化合物的的影响原油乳化，不不利加工设备腐蚀环烷酸的利用用是一种高附加加值的产品木材防腐、表表面活性剂、、燃料和润滑滑油添加剂钠盐为植物生生长素、钙盐盐是杀虫剂需要脱除124、石油中的的微量元素微量元素的分分类变价金属，如如V、Ni、、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、、Pb、Hg等碱金属和碱土土金属：如Na、K、Ba、Ca、、Sr、Mg等卤素和其它元元素：如Cl、Br、Si、Al、、As等134、石油中的的微量元素微量元素的存在形态一是以乳化状状态分散于原原油的水中所所含的盐类，，如K、Na、Ca、Mg的氯化物物二是结合于有有机化合物或或络合物中，，如V、Ni、Fe、Cu等等三是悬浮于原原油中的极细细的矿物质微微粒144、石油中的的微量元素从世界范围来来看，石油中中含量最高的的微量元素是是钒，最高可达1000ppm以上；；其次是镍，最高可达100ppm以上微量元素的分分布规律与S、N相似，，即随沸点升升高含量增加加，而且主要浓集在渣渣油中154、石油中的的微量元素微量元素的危害从目前来看，，对石油加工工影响最大的的微量元素有有钒(v)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)，它它们是催化裂裂化催化剂的的毒物，而且且在重油固定定床加氢裂化化过程中也能能造成催化剂剂的失活和床床层的堵塞砷(As)是催催化重整催化化剂的毒物；；钠(Na)和钾(K)也会使使催化剂减活活165、渣油中的的胶质和沥青青质石油中所包含含的胶状、沥沥青状物质，，是一大类非非烃化合物，，它们在组成成中除含C、、H外，还有有S、N、O及金属元元素175、渣油中的的胶质和沥青青质胶质胶质是深棕色色至深褐色的的，极为粘稠稠不易流动的的液体或无定定形固体其相对密度略略小于1.0有很强的着色色能力H/C：1.4～1.5受热时熔化，，对热不稳定定，能转化成成沥青质185、渣油中的的胶质和沥青青质沥青质黑色至深褐色色的无定形固固体其相对密度略略大于1.0全部集中在渣渣油中，一般般不挥发H/C原子比比：1.1～～1.3195、渣油中的的胶质和沥青青质胶质和沥青质质存在差别，，但没有截然然的不同，从从胶质到沥青青质是一个渐渐变的过程20二、石油产品品基本性质要要求汽油：低硫、、低烯烃、低低芳烃、高辛辛烷值柴油：低硫、、低芳烃、低低凝点、高十十六烷值润滑油：粘温温性能好、低低温流动性能能好、抗氧化化性能好沥青：延伸度度好、软化点点与针入度适适宜固体蜡：滴点点高、含油量量低21原油脱盐脱水常压蒸馏常压馏分：汽汽油（石脑油油）、煤油、、柴油石脑油作为催催化重整、蒸蒸汽裂解原料料AR减压蒸馏减压馏分：VGO润滑油基础油油、催化裂化化、加氢裂化化的原料焦化、减粘裂裂化、催化裂裂化、加氢转转化、溶剂脱脱沥青、气化化的原料VR第二节炼炼油工艺过过程简介22原油润滑油溶剂脱沥青溶剂精制溶剂脱蜡补充精制重油轻质化工艺高辛烷值汽油生产工艺润滑油老三套工艺油品精制工艺延迟焦化催化裂化加氢裂化加氢精制溶剂精制燃料异构化烷基化醚化齐聚催化重整化工原料催化重整催化裂解蒸汽裂解化工原料生产工艺常减压蒸馏23炼油工艺过程程原油分离－常常减压蒸馏一次加工，炼炼厂的龙头脱盐、脱水、、脱机械杂质质获得直馏产品品、二次加工工的原料重油轻质化二次加工、化化学加工催化裂化、加加氢裂化、焦焦化提高轻质油收收率24炼油工艺过程程油品精制二次加工、化化学－物理加加工脱硫氮、提高高辛烷值和十十六烷值生产清洁油品品调和组分高辛烷值汽油油组分的生产产二次加工、化化学加工轻烃异构化，，提高汽油前端组分的辛烷值C4烷基化，，生产高辛烷烷值的汽油调调和组分－理想组分醚化－高ON的含氧化合合物，环境污污染？美国加加州烯烃叠合－烯烯烃，但是汽汽油标准对烯烯烃含量有限限制25炼油工艺过程程化工原料生产产二次加工、化化学加工催化重整－苯苯、甲苯、二二甲苯催化裂解、蒸蒸汽裂解－乙乙烯、丙烯、、丁烯、丁二二烯润滑油生产二次加工、物物理加工、化化学加工26炼油工艺过程程常减压蒸馏：：炼油厂的龙龙头催化裂化：中中国炼油界的的立足之本加氢精制：中中国炼油界的的未来加氢裂化：中中国炼油界的的未来催化裂解：炼炼油与化工的的桥梁延迟焦化：劣劣质原料加工工的有效途径径溶剂脱沥青：：劣质原料预预处理的方式式27第三节原原油加工方方案加工方案生产哪些产品品采用何种加工工过程基本类型市场需求经济效益投资力度原油特性原油综合评价燃料型燃料-润滑油型燃料-化工型内容因素确定依据28一、大庆原油油的燃料－润润滑油加工方方案1、原油特点点低硫石蜡基原原油含蜡量高、凝凝点高沥青质含量低低、重金属含含量低、硫含含量低2、直馏产品品的性质特点点直馏汽油油馏分的的辛烷值值低，仅仅有37，需通通过催化化重整来来提高辛辛烷值直馏航煤煤馏分的的密度较较小，结结晶点高高，只能能符合2号航煤煤的规格格指标29一、大庆庆原油的的燃料－－润滑油油加工方方案直馏柴油油的十六六烷值高高，但收收率受凝凝点的限限制减压馏分分的润滑滑油潜含含量约占占原油的的15%，而且且粘度指指数达90～120，，是生产产润滑油油的良好好原料渣油硫含含量低、、沥青质质和重金金属含量量低，饱饱和分含含量高，，可以掺掺入减压压馏分油油作催化化裂化原原料，也也可经丙丙烷脱沥沥青生产产残渣润润滑油原原料渣油含胶胶质和沥沥青质少少、蜡含含量高，，难以生生产高质质量的沥沥青产品品30一、大庆庆原油的的燃料－－润滑油油加工方方案原油常减压蒸蒸馏催化重整整芳烃(BTX)液化气精制航煤催化裂化化VGOVR汽油柴油溶剂脱沥沥青石油沥青青燃料油芳烃分离离脱蜡、精精制馏分润滑滑油精制精制脱蜡、精精制残渣润滑滑油沥青氧化化减粘裂化化31二、胜利利原油的的燃料加加工方案案1、原油油特点含硫中间间基原油油硫含量1%2、直馏馏产品的的性质特特点直馏汽油油辛烷值值47，，芳烃潜潜含量高高，是良良好的重重整原料料直馏航煤煤的密度度大，结结晶点低低，符合合1号航航煤的规规格指标标，但必必须脱硫硫醇直馏柴油油的柴油油指数高高，凝点点不高，，可以生生产-20、-10、、0号柴柴油，但但产品需需精制32二、胜利利原油的的燃料加加工方案案减压馏分分的粘温温性能不不好，不不宜生产产润滑油油，可作作为催化化裂化或或加氢裂裂化的原原料渣油的胶胶质、沥沥青质含含量高，，可以生生产沥青青产品渣油的残残炭和金金属含量量高，只只能部分分掺入减减压馏分分油作催催化裂化化原料，，且最好好先经加加氢处理理渣油多用用作延迟迟焦化的的原料，，由于硫硫含量高高，石油油焦的品品级不高高33二、胜利利原油的的燃料加加工方案案原油常减压蒸蒸馏催化重整整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化化催化裂化化VGO延迟焦化化VR加氢精制制加氢精制制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理理沥青氧化化石油沥青青燃料油减粘裂化化34三、原油油的燃料料－化工工加工方方案为了合理理利用石石油资源源和提高高经济效效益，许许多炼油油厂的加加工方案案都考虑虑同时生生产化工工产品，，只是其其程度因因原油性性质和其其他具体体条件不不同而异异有的是最最大量地地生产化化工产品品，有的的则只是是予以兼兼顾关于化工工产品的的种类，，多数炼炼油厂主主要是生生产化工工原料和和聚合物物的单体体，有的的也生产产少量的的化工产产品35三、原油油的燃料料－化工工加工方方案原油常减压蒸蒸馏催化重整整汽油液化气裂解原料料催化裂化化VGO延迟焦化化VR加氢精制制加氢精制制汽油柴油蜡油石油焦燃料油芳烃分离离苯甲苯二甲苯AGO乙苯合成成气体分离干气乙苯丙烯丁烯LPG加氢精制制裂解原料料减粘裂化化36四、稠油油的加工工方案如何合理理加工稠稠油是炼炼油技术术发展中中的一个个难题稠油的特特点是密密度和粘粘度大、、胶质及及沥青质质含量高高、凝点点低，多多数稠油油的硫含含量较高高，其渣渣油的残残炭值高高、重金金属含量量高稠油的轻轻质油含含量很低低，减压压渣油一一般占原原油的60%以以上稠油的加加工方案案问题主主要是如如何合理理加工其其渣油的问题37四、稠油油的加工工方案稠油的渣渣油中蜡蜡含量低低、胶质质及沥青青质含量量高，是是生产优质沥青青的原料例如单家家寺稠油油的减压压渣油不不需复杂杂的加工工就可以以生产出出高等级级道路沥沥青因此，对对稠油的的加工应应优先考虑虑生产优优质沥青青由于受沥沥青市场场的限制制，除了了生产沥沥青外，，还须考考虑渣油油的轻质化问题38四、稠油油的加工工方案稠油渣油油的残炭炭值高、、重金属属含量高高，不宜宜直接用用作催化化裂化的的原料较好的办办法是先先经加氢处理理后再送去去催化裂化化，但是渣渣油加氢氢处理的的投资和和操作费费用高采用溶剂脱沥沥青过程可以以抽出渣渣油中的的较轻部部分作为为催化裂裂化的原原料，但但须解决决抽提残残渣的加加工利用用问题39四、稠油油的加工工方案采用延迟焦化化过程可以以得到部部分馏分分油，经经加氢和和催化裂裂化可得得到轻质质油品，，但同时时得到相相当多的的含硫石石油焦稠油的凝点低，在制定定加工方方案时应应考虑如如何利用用这个特特点。例例如，考考虑生产产低凝点点柴油、、对粘温温性质要要求不高高的较低低凝点润润滑油产产品等40四、稠油油的加工工方案原油常减压蒸蒸馏催化重整整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化化催化裂化化VGO延迟焦化化VR加氢精制制加氢精制制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理理沥青氧化化石油沥青青燃料油溶剂脱沥沥青减粘裂化化41第四节世世界炼油油技术发发展趋势势一、世界界炼厂装装置构成成及加工工趋向加工重质质、含硫硫原油———适应应原料劣劣质化的的趋势深度加工工，提高高轻质油油收率———提高高资源利利用效率率和经济济效益采用清洁洁生产工工艺，生生产清洁洁燃料———环境境保护实现炼油油化工一一体化———为下下游化工工行业提提供原料料，提高高炼油企企业经济济效益42一、世界界炼厂装装置构成成趋向21世纪纪的炼油油厂将由由生产常常规石油油产品的的传统炼炼油厂转转变为生生产超低排放放/超清清洁燃料料的智能化化无渣油炼油厂这样的炼炼油厂能能够加工工高硫、、高金属属含量的的重质原原油，生生产符合合更加清洁洁的车用汽汽油和车车用柴油油规格要要求的油油品，少生产重重燃料油油品这要求未未来炼厂厂的炼油油技术需需要有更更大的灵灵活性43二、新世世纪炼油油厂的潜潜在特点点采用生物技术术降低原油油的硫、、氮、重重金属含含量，为为下游加加工装置置提供质质量较好好的原料料对传统炼炼油技术术进行升级换代代，提高目目的产品品的质量量和收率率采用绿色技术术，改善生生产环境境，生产产绿色的的油品调调和组分分采用加氢氢裂化－－异构脱脱蜡/加加氢处理理技术，，生产新新一代润润滑油基基础油44二、新世纪纪炼油厂的的潜在特点点采用纳米催化剂和纳纳米添加剂剂技术，提提高催化剂剂的活性、、选择性、、稳定性和和油品的使使用性能采用反应蒸馏和和膜分离/反应技术，降低低装置的投投资和消耗耗采用气化联合一一体化技术，把渣渣油、沥青青和石油焦焦全部转化化为氢气、、蒸汽、电电力、甲醇醇或羰基合合成醇采用电子/信息息技术对各装置和和全厂进行行优化控制制和管理，，实现效益益最大化45二、新世纪纪炼油厂的的潜在特点点采用天然气合成成液体烃技技术，以天然气气为原料，，生产清洁洁燃料、高高档润滑油油基础油和和专用化工工原料，为为炼油工业业的发展提提供后劲46三、新世纪纪炼油厂的的生产模式式1、清洁燃燃料型燃料的清洁洁化低硫氮、低低烯烃、低低芳香烃、、符合未来来的标准生产清洁的的油品调和和组分对部分调和和组分进行行改质处理理——催化化裂化汽油油降烯烃、、汽柴油的的加氢精制制等生产过程的的清洁化降低生产过过程的潜在在危害———更换强毒毒性、腐蚀蚀性的催化化剂－碳四四烷基化减少污染物物的排放———催化裂裂化再生器器，采用CO助燃剂剂、SOx转移剂、、降低再生生烟气NOx助剂47商品汽油的的调和组分分商品汽油直馏汽油催化裂化汽油催化重整汽油加氢裂化汽油焦化汽油异构化汽油烷基化汽油醚化汽油齐聚汽油裂解汽油辛烷值低，硫含量偏高烯烃、硫氮含量高，辛烷值高芳烃、苯含量高，辛烷值高辛烷值不高，硫氮含量很低硫氮含量高，辛烷值不高辛烷值高，烯烃、硫氮含量很低辛烷值高，氧含量高辛烷值高，烯烃含量高芳烃含量高，辛烷值高辛烷值较高，烯烃、硫氮含量很低48生产低硫清清洁汽油的的方案生产低硫清清洁汽油需需要用到的的几个工艺艺过程：催化重整、轻烃异构化化、烷基化、醚化、齐聚－加氢氢、加氢精制等理想调调和和组组分49商品柴油的的调和组分分商品柴油直馏柴油催化裂化柴油加氢裂化柴油焦化柴油裂解柴油十六烷值高，硫氮含量高芳烃、硫氮含量高，十六烷值低十六烷值高，硫氮含量低十六烷值中等，硫氮含量高芳烃含量高，十六烷值低50生产低硫清清洁柴油的的方案生产低硫清清洁柴油需需要用到的的几个工艺艺过程：加氢精制－－脱硫、脱脱芳、加氢裂化51清洁燃料型型炼厂加工工流程模式式52三、新世纪纪炼油厂的的生产模式式2、油化结结合型（燃燃料－化工工型）重油转化为为清洁燃料料多产化工原原料，三烯烯、三苯与现有乙烯烯厂和芳烃烃厂结合53常规独立的的炼厂与裂裂解装置的的示意流程程54炼油－化工工一体化模模式催化重整BTX馏分油加工工与调和航煤柴油BTX常减压蒸馏芳烃抽提重整生成油油加氢精制催化裂化汽油加工与与调和汽油凝析油分馏原油凝析油蒸汽裂解石脑油催化裂化气气体氢气裂解燃料油油C4抽余油油>C8馏分分芳香基石脑脑油芳香基石脑脑油石蜡基石脑脑油喷气燃料石蜡基石脑脑油三烯Atofina-BASF公公司的PortArthur炼厂厂55石油化工联联合装置的的示意流程程56三、新世纪纪炼油厂的的生产模式式3、化工型型重质原料转转化为化工工原料生产乙丙烯烯，联产芳芳烃轻烃、石脑脑油－蒸汽汽裂解VGO－催催化裂解VGO－加加氢裂化－－蒸汽裂解解VR－加氢氢处理－催催化裂解VR－焦化化－加氢－－蒸汽/催催化裂解57原油常减压蒸馏馏催化裂解VGO加氢处理VR加氢精制BTX柴油燃料油AGO气体分离丙烯丁烯加氢裂化蒸汽裂解乙烯芳烃抽提石脑油柴油石脑油+尾尾油+LPG气体轻烃裂解汽油汽油汽油燃料气化工型炼厂厂的生产模模式减粘裂化58三、新世纪纪炼油厂的的生产模式式4、气电一一体化模式式595种汽电一一体化方案案减渣不加