原油加工方案及流程

第2章原油加工方案及流程第一页，共六十八页。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第二页，共六十八页。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第三页，共六十八页。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4第四页，共六十八页。1、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5第五页，共六十八页。1、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6第六页，共六十八页。2、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7第七页，共六十八页。2、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8第八页，共六十八页。2、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9第九页，共六十八页。3、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10第十页，共六十八页。3、含氧化合物分布规律与硫、氮在原油中的分布不同特殊：中间馏分分布较多特点石油酸中90%为环烷酸我国只有克拉玛依原油含酸较多（0.48%）11第十一页，共六十八页。3、含氧化合物含氧化合物的影响原油乳化，不利加工设备腐蚀环烷酸的利用是一种高附加值的产品木材防腐、表面活性剂、燃料和润滑油添加剂钠盐为植物生长素、钙盐是杀虫剂需要脱除12第十二页，共六十八页。4、石油中的微量元素微量元素的分类变价金属，如V、Ni、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、Pb、Hg等碱金属和碱土金属：如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等卤素和其它元素：如Cl、Br、Si、Al、As等13第十三页，共六十八页。4、石油中的微量元素微量元素的存在形态一是以乳化状态分散于原油的水中所含的盐类，如K、Na、Ca、Mg的氯化物二是结合于有机化合物或络合物中，如V、Ni、Fe、Cu等三是悬浮于原油中的极细的矿物质微粒14第十四页，共六十八页。4、石油中的微量元素从世界范围来看，石油中含量最高的微量元素是钒，最高可达1000ppm以上；其次是镍，最高可达100ppm以上微量元素的分布规律与S、N相似，即随沸点升高含量增加，而且主要浓集在渣油中15第十五页，共六十八页。4、石油中的微量元素微量元素的危害从目前来看，对石油加工影响最大的微量元素有钒(v)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)，它们是催化裂化催化剂的毒物，而且在重油固定床加氢裂化过程中也能造成催化剂的失活和床层的堵塞砷(As)是催化重整催化剂的毒物；钠(Na)和钾(K)也会使催化剂减活16第十六页，共六十八页。5、渣油中的胶质和沥青质石油中所包含的胶状、沥青状物质，是一大类非烃化合物，它们在组成中除含C、H外，还有S、N、O及金属元素17第十七页，共六十八页。5、渣油中的胶质和沥青质胶质胶质是深棕色至深褐色的，极为粘稠不易流动的液体或无定形固体其相对密度略小于1.0有很强的着色能力H/C：1.4～1.5受热时熔化，对热不稳定，能转化成沥青质18第十八页，共六十八页。5、渣油中的胶质和沥青质沥青质黑色至深褐色的无定形固体其相对密度略大于1.0全部集中在渣油中，一般不挥发H/C原子比：1.1～1.319第十九页，共六十八页。5、渣油中的胶质和沥青质胶质和沥青质存在差别，但没有截然的不同，从胶质到沥青质是一个渐变的过程20第二十页，共六十八页。二、石油产品基本性质要求汽油：低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值柴油：低硫、低芳烃、低凝点、高十六烷值润滑油：粘温性能好、低温流动性能好、抗氧化性能好沥青：延伸度好、软化点与针入度适宜固体蜡：滴点高、含油量低21第二十一页，共六十八页。原油脱盐脱水常压蒸馏常压馏分：汽油（石脑油）、煤油、柴油石脑油作为催化重整、蒸汽裂解原料AR减压蒸馏减压馏分：VGO润滑油基础油、催化裂化、加氢裂化的原料焦化、减粘裂化、催化裂化、加氢转化、溶剂脱沥青、气化的原料VR第二节炼油工艺过程简介22第二十二页，共六十八页。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第二十三页，共六十八页。炼油工艺过程原油分离－常减压蒸馏一次加工，炼厂的龙头脱盐、脱水、脱机械杂质获得直馏产品、二次加工的原料重油轻质化二次加工、化学加工催化裂化、加氢裂化、焦化提高轻质油收率24第二十四页，共六十八页。炼油工艺过程油品精制二次加工、化学－物理加工脱硫氮、提高辛烷值和十六烷值生产清洁油品调和组分高辛烷值汽油组分的生产二次加工、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，生产高辛烷值的汽油调和组分－理想组分醚化－高ON的含氧化合物，环境污染？美国加州烯烃叠合－烯烃，但是汽油标准对烯烃含量有限制25第二十五页，共六十八页。炼油工艺过程化工原料生产二次加工、化学加工催化重整－苯、甲苯、二甲苯催化裂解、蒸汽裂解－乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯润滑油生产二次加工、物理加工、化学加工26第二十六页，共六十八页。炼油工艺过程常减压蒸馏：炼油厂的龙头催化裂化：中国炼油界的立足之本加氢精制：中国炼油界的未来加氢裂化：中国炼油界的未来催化裂解：炼油与化工的桥梁延迟焦化：劣质原料加工的有效途径溶剂脱沥青：劣质原料预处理的方式27第二十七页，共六十八页。第三节原油加工方案加工方案生产哪些产品采用何种加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第二十八页，共六十八页。一、大庆原油的燃料－润滑油加工方案1、原油特点低硫石蜡基原油含蜡量高、凝点高沥青质含量低、重金属含量低、硫含量低2、直馏产品的性质特点直馏汽油馏分的辛烷值低，仅有37，需通过催化重整来提高辛烷值直馏航煤馏分的密度较小，结晶点高，只能符合2号航煤的规格指标29第二十九页，共六十八页。一、大庆原油的燃料－润滑油加工方案直馏柴油的十六烷值高，但收率受凝点的限制减压馏分的润滑油潜含量约占原油的15%，而且粘度指数达90～120，是生产润滑油的良好原料渣油硫含量低、沥青质和重金属含量低，饱和分含量高，可以掺入减压馏分油作催化裂化原料，也可经丙烷脱沥青生产残渣润滑油原料渣油含胶质和沥青质少、蜡含量高，难以生产高质量的沥青产品30第三十页，共六十八页。一、大庆原油的燃料－润滑油加工方案原油常减压蒸馏催化重整芳烃(BTX)液化气精制航煤催化裂化VGOVR汽油柴油溶剂脱沥青石油沥青燃料油芳烃分离脱蜡、精制馏分润滑油精制精制脱蜡、精制残渣润滑油沥青氧化减粘裂化31第三十一页，共六十八页。二、胜利原油的燃料加工方案1、原油特点含硫中间基原油硫含量1%2、直馏产品的性质特点直馏汽油辛烷值47，芳烃潜含量高，是良好的重整原料直馏航煤的密度大，结晶点低，符合1号航煤的规格指标，但必须脱硫醇直馏柴油的柴油指数高，凝点不高，可以生产-20、-10、0号柴油，但产品需精制32第三十二页，共六十八页。二、胜利原油的燃料加工方案减压馏分的粘温性能不好，不宜生产润滑油，可作为催化裂化或加氢裂化的原料渣油的胶质、沥青质含量高，可以生产沥青产品渣油的残炭和金属含量高，只能部分掺入减压馏分油作催化裂化原料，且最好先经加氢处理渣油多用作延迟焦化的原料，由于硫含量高，石油焦的品级不高33第三十三页，共六十八页。二、胜利原油的燃料加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理沥青氧化石油沥青燃料油减粘裂化34第三十四页，共六十八页。三、原油的燃料－化工加工方案为了合理利用石油资源和提高经济效益，许多炼油厂的加工方案都考虑同时生产化工产品，只是其程度因原油性质和其他具体条件不同而异有的是最大量地生产化工产品，有的则只是予以兼顾关于化工产品的种类，多数炼油厂主要是生产化工原料和聚合物的单体，有的也生产少量的化工产品35第三十五页，共六十八页。三、原油的燃料－化工加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气裂解原料催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦燃料油芳烃分离苯甲苯二甲苯AGO乙苯合成气体分离干气乙苯丙烯丁烯LPG加氢精制裂解原料减粘裂化36第三十六页，共六十八页。四、稠油的加工方案如何合理加工稠油是炼油技术发展中的一个难题稠油的特点是密度和粘度大、胶质及沥青质含量高、凝点低，多数稠油的硫含量较高，其渣油的残炭值高、重金属含量高稠油的轻质油含量很低，减压渣油一般占原油的60%以上稠油的加工方案问题主要是如何合理加工其渣油的问题37第三十七页，共六十八页。四、稠油的加工方案稠油的渣油中蜡含量低、胶质及沥青质含量高，是生产优质沥青的原料例如单家寺稠油的减压渣油不需复杂的加工就可以生产出高等级道路沥青因此，对稠油的加工应优先考虑生产优质沥青由于受沥青市场的限制，除了生产沥青外，还须考虑渣油的轻质化问题38第三十八页，共六十八页。四、稠油的加工方案稠油渣油的残炭值高、重金属含量高，不宜直接用作催化裂化的原料较好的办法是先经加氢处理后再送去催化裂化，但是渣油加氢处理的投资和操作费用高采用溶剂脱沥青过程可以抽出渣油中的较轻部分作为催化裂化的原料，但须解决抽提残渣的加工利用问题39第三十九页，共六十八页。四、稠油的加工方案采用延迟焦化过程可以得到部分馏分油，经加氢和催化裂化可得到轻质油品，但同时得到相当多的含硫石油焦稠油的凝点低，在制定加工方案时应考虑如何利用这个特点。例如，考虑生产低凝点柴油、对粘温性质要求不高的较低凝点润滑油产品等40第四十页，共六十八页。四、稠油的加工方案原油常减压蒸馏催化重整汽油液化气精制航煤柴油加氢裂化催化裂化VGO延迟焦化VR加氢精制加氢精制汽油柴油蜡油石油焦加氢处理沥青氧化石油沥青燃料油溶剂脱沥青减粘裂化41第四十一页，共六十八页。第四节世界炼油技术发展趋势一、世界炼厂装置构成及加工趋向加工重质、含硫原油——适应原料劣质化的趋势深度加工，提高轻质油收率——提高资源利用效率和经济效益采用清洁生产工艺，生产清洁燃料——环境保护实现炼油化工一体化——为下游化工行业提供原料，提高炼油企业经济效益42第四十二页，共六十八页。一、世界炼厂装置构成趋向21世纪的炼油厂将由生产常规石油产品的传统炼油厂转变为生产超低排放/超清洁燃料的智能化无渣油炼油厂这样的炼油厂能够加工高硫、高金属含量的重质原油，生产符合更加清洁的车用汽油和车用柴油规格要求的油品，少生产重燃料油品这要求未来炼厂的炼油技术需要有更大的灵活性43第四十三页，共六十八页。二、新世纪炼油厂的潜在特点采用生物技术降低原油的硫、氮、重金属含量，为下游加工装置提供质量较好的原料对传统炼油技术进行升级换代，提高目的产品的质量和收率采用绿色技术，改善生产环境，生产绿色的油品调和组分采用加氢裂化－异构脱蜡/加氢处理技术，生产新一代润滑油基础油44第四十四页，共六十八页。二、新世纪炼油厂的潜在特点采用纳米催化剂和纳米添加剂技术，提高催化剂的活性、选择性、稳定性和油品的使用性能采用反应蒸馏和膜分离/反应技术，降低装置的投资和消耗采用气化联合一体化技术，把渣油、沥青和石油焦全部转化为氢气、蒸汽、电力、甲醇或羰基合成醇采用电子/信息技术对各装置和全厂进行优化控制和管理，实现效益最大化45第四十五页，共六十八页。二、新世纪炼油厂的潜在特点采用天然气合成液体烃技术，以天然气为原料，生产清洁燃料、高档润滑油基础油和专用化工原料，为炼油工业的发展提供后劲46第四十六页，共六十八页。三、新世纪炼油厂的生产模式1、清洁燃料型燃料的清洁化低硫氮、低烯烃、低芳香烃、符合未来的标准生产清洁的油品调和组分对部分调和组分进行改质处理——催化裂化汽油降烯烃、汽柴油的加氢精制等生产过程的清洁化降低生产过程的潜在危害——更换强毒性、腐蚀性的催化剂－碳四烷基化减少污染物的排放——催化裂化再生器，采用CO助燃剂、SOx转移剂、降低再生烟气NOx助剂47第四十七页，共六十八页。商品汽油的调和组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第四十八页，共六十八页。生产低硫清洁汽油的方案生产低硫清洁汽油需要用到的几个工艺过程：催化重整、轻烃异构化、烷基化、醚化、齐聚－加氢、加氢精制等理想调和组分49第四十九页，共六十八页。商品柴油的调和组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第五十页，共六十八页。生产低硫清洁柴油的方案生产低硫清洁柴油需要用到的几个工艺过程：加氢精制－脱硫、脱芳、加氢裂化51第五十一页，共六十八页。清洁燃料型炼厂加工流程模式52第五十二页，共六十八页。三、新世纪炼油厂的生产模式2、油化结合型（燃料－化工型）重油转化为清洁燃料多产化工原料，三烯、三苯与现有乙烯厂和芳烃厂结合53第五十三页，共六十八页。常规独立的炼厂与裂解装置的示意流程54第五十四页，共六十八页。炼油－化工一体化模式催化重整BTX馏分油加工与调和航煤柴油BTX常减压蒸馏芳烃抽提重整生成油加氢精制催化裂化汽油加工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体氢气裂解燃料油C4抽余油>C8馏分芳香基石脑油芳香基石脑油石蜡基石脑油喷气燃料石蜡基石脑油三烯Atofina-BASF公司的PortArthur炼厂55第五十五页，共六十八页。石油化工联合装置的示意流程56第五十六页，共六十八页。三、新世纪炼油厂的生产模式3、化工型重质原料转化为化工原料生产乙丙烯，联产芳烃轻烃、石脑油－蒸汽裂解VGO－催化裂解VGO－加氢裂化－蒸汽裂解VR－加氢处理－催化裂解VR－焦化－加氢－蒸汽/催化裂解57第五十七页，共六十八页。原油常减压蒸馏催化裂解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+尾油+LPG气体轻烃裂解汽油汽油汽油燃料气化工型炼厂的生产模式减粘裂化58第五十八页，共六十八页。三、新世纪炼油厂的生产模式4、气电一体化模式59第五十九页，共六十八页。5种汽电一体化方案减渣不加工，直接用作燃料油减渣全部气化德国BASF公司减渣减粘裂化－渣油气化荷兰Shell公司Peris炼厂减渣超临界溶剂脱沥青－脱油沥青气化美国Exxen公司－Battown炼厂减渣延迟焦化－焦炭气化Motiva公司－Delaware炼厂60第六十页，共六十八页。61第六十一页，共六十八页。炼厂5种渣油加工方案的产品产量62第六十二页，共六十八页。炼厂5种渣油加工方案的相对经济性脱沥青油价格较高，可通过催化裂化生产汽柴油组分气化原料－脱油沥青－的价格最低气化装置的规模小，降低了装置的成本63第六十三页，共六十八页。理想的气电一体化模式减压蒸馏溶剂脱沥青延迟焦化部分氧化制氢气电联产催化裂化中压加氢裂化VGODAO加氢汽、煤、柴油焦化汽柴油催化汽柴