5.1-3 蒸馏 裂化.ppt

1、1,第5章 石 油 炼 制,2,1,原油加工及炼油厂类型,2,常 减 压 蒸 馏,3,4,催 化 裂 化,催 化 重 整,目 录,3,石油的性质 石油是多种有机烃类化合物的混合物，是有气味的粘性液体，因含有杂质，其色泽一般是黄色、黑褐色或青色，相对密度为0.751.0，其化合物的沸点从室温到500以上。,4,石 油 的 元 素 组 成,C：85-87%,N：0.02-1.7%,微量： Ni、V、Fe、Cu,K、Na、Ca、Mg的氯化物,H：11-14%,S：0.02-5.5%,O：0.08-1.82%,5,石 油 中 的 杂 质,N化物,对设备、管道有腐蚀性，燃烧产物SO2污染环境，使催化剂中

2、毒。,形成胶质物质，对热不稳定，易分解，其产物影响石油产品质量。,环烷酸和酚类化合物，呈酸性，腐蚀设备、管道，但是有用的化合物，加工时应回收利用。,O化物,S化物,6,原油的馏分和馏分组成,初馏点,石油蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来。 初馏点：蒸馏出第一滴油时的气相温度。 10%馏点：蒸馏出10%油时的气相温度。 终馏点或干点：蒸馏到最后的气相最高温度。 馏分：蒸馏出来的成分。,如：航空汽油的馏程约为40180 C；车用汽油的馏程为35200 C,干点,馏程,7,馏分的温度范围,石油馏分必须再加工后才能真正成为汽油、煤油等产品。 200C 汽油馏分或低沸馏分 200250C 煤油、柴油馏分或中

3、沸馏分 350500C 润滑油馏分或高沸馏分 馏分沸点升高，C原子数和平均分子量均增加。,8,5.1 原油加工及炼油厂类型,加 工 方 法,常减压蒸馏,一次加工,二次加工,三次加工,汽油、煤油 柴油、润滑油 重油,裂化、重整延迟焦化 加氢精制,重油轻质油,高辛烷值汽油等,石油烃烷基化、异构化 烯烃叠合,原油,物理化学方法,石油产品,石油化工基本原料,原油加工的深度,9,炼 油 厂 类 型,汽油、柴油 燃料油,燃料型炼油厂,燃料-润滑油型炼油厂,燃料-化工型炼油厂,燃料-润滑油-化工型炼油厂,燃料油，润滑油原料,燃料油，石油化工原料,石油产品，石化原料,10,5.2 常减压蒸馏,常压蒸馏大气压，

4、仅能分离出沸点较低的馏 分，拔出率为25-30%。,利用不同抽出侧线，原油分割为： (1)拔顶气馏分(C4及其以下轻质烃) (2)直馏汽油、航空煤油、煤油、轻质油(250-300) (3)塔底：350的馏分,减压蒸馏真空，8kPa,(1)塔顶：柴油或燃料油 (2)塔中：截取制造润滑油或裂解原料的馏分 (3)塔底：减压渣油，催化裂化及制沥青原料,11,5.2.1 常减压蒸馏工艺流程,12,13,含盐量3mg/L，水含量0.2%,14,(1) 可显著减小换热系统压力降，避免原油泵出口压力过高，减少动力消耗和设备泄漏的可能性。 (2) 可避免或减小当原油脱盐脱水不好时引起的流动阻力增大及系统操作不稳

5、。 (3) 减轻主塔（常压塔）塔项系统腐蚀，初馏塔可得到含砷量低的重整原料。 (4) 设置初馏塔有利于装置处理能力的提高。,采用初馏塔的好处,15,目的：减少后续设备的腐蚀、堵塞，防催化剂中毒 原油所含的无机盐溶解在水中以乳化液形式存在。 工业上采用电脱盐脱水法。原理：在破乳剂和高压电场作用下进行破乳化过程，使水凝聚沉降分离。 脱盐和脱水同时进行。 破乳剂一般为非离子型表面活性剂，用量极少。电压一般为1535kV。,原油的预处理,16,二级脱盐罐,破乳剂,二次注水,含盐废水,脱盐脱水工艺流程图,注意： 注水的目的是溶解结晶盐,一次注水,去原油蒸馏系统,原油,17,预防腐蚀的措施“一脱四注”,一

6、 脱 四 注,电脱盐脱水,脱 盐,注缓蚀剂,注 水,注 碱,中和盐酸和硫化氢,防止金属被腐蚀,溶解油中盐,注 氨,一 脱,四 注,盐氯化钠,18,原油常减压蒸馏馏分分布与用途,19,5.2.2 常减压蒸馏工艺操作条件,1、国内常压塔的塔顶操作压力：0.140.17MPa。,操作压力,2、塔顶操作压力确定后，塔的各部位的操作压力也随之可以计算。塔的各部位的操作压力与油气流经塔板时所造成的压降有关。油气由上而下流动，故塔内压力由下而上逐渐降低。,20,操作温度,塔的各部位的操作温度(最高T确保油料不发 生显著的热裂解反应),(1) 常压加热炉出口：360-365，生产航空煤油,(2) 减压加热炉出

7、口：400(生产润滑油) 410(生产燃料油),(3) 气化段：低于炉口温度5-10(闪蒸，热损失),(4) 塔底温度：低于气化段温度5-10。,(5) 塔顶温度：塔顶产品在其分压下的露点温度,(6) 侧线温度：未经汽提的侧线产品在该处的油 气分压下的泡点温度。,回流比回流量是工艺条件控制的重要因素。 满足以下要求： (1)取走全部剩余热量，使全塔进出热量平衡； (2)塔内各段的内回流量各段产品分馏所需的最小回流量,21,5.2.3 常减压蒸馏设备,设备：蒸馏塔，加热炉，换热器，油泵，抽真空设备,常压塔与减压塔的比较,22,管式加热炉,圆筒炉,卧管立式炉,立管箱式炉,炉内安装耐高温金属管； 被

8、加热的油连续通入管内； 炉膛内燃料燃烧产生高温火焰和烟气； 通过辐射和对流的方式将热量传给管内油品。,加热炉分类,管式加热炉特点,23,1简述石油精制的工艺过程。 2常减压蒸馏的区别？ 3详细说明常减压蒸馏工艺过程中如何防腐？ 4常减压蒸馏的主要设备有哪些？区别是什么？,思 考 题,24,5.3 催化裂化,裂化：把大分子化合物分解为小分子燃料油组成的加工过程。,裂化类型：热裂化；催化裂化；加氢裂化。,Why？直馏汽油的产量较低(25%左右)，辛烷值低(30-40)，不能直接作为燃料有使用，必须经过其他加工工艺处理。,25,(1)热裂化的类型： 高压热裂化（2.07.0MPa，450550）；

9、低压热裂化（0.10.5MPa，550770）。,(2)工艺过程：仅在加热和加压条件下裂化重质油，同时伴有脱氢、环化、聚合和缩合反应。,(4)工艺特点：烷烃分子的断裂大多在末端进行，所得汽油辛烷值低，安定性差，有恶臭，该工艺基本上被淘汰。,(3)产品类型：裂化气；裂化汽油；煤油、残油和石油焦炭等,热裂化,26,加氢裂化,加氢裂化原料：煤气厂冷凝液；重整抽余油；粗柴油；催化裂化回炼油等。,加氢裂化操作条件：压力6.5-13.5MPa；温度340-420。,催化剂（双功能）：非贵金属和贵金属；氧化硅-氧化铝或沸石组成的催化剂。氧化硅-氧化铝或沸石提供裂化功能；金属提供加氢功能。,加氢裂化反应器：固

10、定床；沸腾床；悬浮床。固定床反应器应用普遍。,加氢裂化：加入H2，重油进行催化裂化和加氢反应,27,加氢裂化优势：该工艺是对催化裂化工艺的改进，可抑制脱氢缩合反应，避免焦炭生成；可以得到不含烯烃的产品，液体收率达到100%。,加氢裂化工艺特点：原料范围广，生产灵活性大；产品收率高质量好；没有积炭，催化剂不需再生。所得汽油辛烷值比催化裂化低，需再经催化重整；因消耗氢，操作费用较高；操作条件苛刻，投资大,加氢精制目的：除去原料油中的S、N、O等杂质和二烯烃，改善油料质量。,28,催化裂化：在热和催化剂作用下裂解重质油，产生裂解气、汽油和柴油等轻质馏分。与热裂化比较，由于有催化剂存在，反应选择性好，

11、轻质油收率高，汽油安定性好，辛烷值高。 目的：将重质油品转化成高质量的轻质油 催化裂化过程在催化剂表面仍有结焦，所以催化剂使用一段时间后必须再生。 再生反应为放热反应，而裂化反应为吸热反应，反应装置必须处理好这一矛盾。,5.3.1 催化裂化反应,29,5.3.1.1 催化裂化反应,1、烷烃：裂化反应，主反应，分解反应，分解成 较小分子的烷烃和烯烃。 裂化速率顺序：叔碳仲碳伯碳 C7H16 C3H6 + C4H10,30,2、烯烃 烯烃的主要反应也是裂化反应。 裂化反应 烯烃的分解反应速率比烷烃的高得多。与烷烃分解反应的规律相同。 异构化反应 烯烃的异构化反应有两种，一种是分子骨架改变，正构烯烃

12、变成异构烯烃；另一种是分子中的双键向中间位置转移。例如：,31, 氢转移反应 氢转移反应是造成催化裂化汽油饱 和度较高的主要原因。 环烷烃放出氢使烯烃饱和而自身逐渐变成稠环 芳烃。两个烯烃分子之间也可以发生氢转移反应。 芳构化反应 烯烃环化并脱氢生成芳烃。,3、环烷烃 环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进行上述各项反应。,32,4、芳香烃 芳香烃的芳核在催化裂化条件下十分稳定，但是连接在芳核上的烷基侧链则很容易断裂生成较小分子的烯烃，而且断裂的位置主要是发生在侧链和芳核连接的键上。 多环芳香烃的裂化反应速率很低，它们的主要反应是缩合成稠环芳烃，最后成为焦炭同时放出氢使烯烃饱和。,33,原料

13、中间物 产物,烷烃 再生烟气温度很高，流量大，应回收再生烟气的化学能和热能； 在生产过程中，催化剂会有损失和失活，为了维持系统内催化剂的藏量和活性，需定期向系统内补充或置换催化剂; 催化裂化装置的技术关键：保证催化剂在两器间按正常流向循环以及再生器有好的流化状态。,48,催化裂化工艺流程,2分馏系统,油气 460480 ,为了取走分馏塔的过剩热量，设有塔顶循环回流、一个至两个中段回流以及塔底油浆循环,49,催化裂化分馏塔有以下几个特点：,进料是带有催化剂粉尘的过热油气，利用循环油浆洗粉尘和脱过热； 全塔剩余热量大而且产品的分馏精确度要求比较容易满足，四个循环回流分段取热； 塔顶回流采用循环回流

14、而不用冷回流。,进入分馏塔的油气含有大量的不凝气和惰性气体，它们会影响塔顶冷凝冷却器的效果。,50,3吸收稳定系统,由吸收塔、解吸塔、再吸收塔及稳定塔组成 吸收稳定系统的作用：利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气(C2) 、液化气(C3-4)和蒸汽压合格的稳定汽油( C4）。 吸收塔和解吸塔的操作压力为1.0-2.0MPa。 稳定塔实质上是个精馏塔，操作压力为1.0-1.5MPa,来自分馏塔顶,51,提高C4回收率的关键,吸收C3、C4和部分C2,回收汽油组分,C3、C4、 轻汽油组分,提高C3回收率的关键,52,5.3.4 催化裂化工艺参数,1、原料油性质 环烷烃多为好，吸附力强、反

15、应快、选择性好、气体和汽油产率高、焦炭少。含重金属应尽可能少，以减少对催化剂的污染。,2、反应温度 温度升高，反应速度快，转化率上升。(注意不是平衡转化率！) 460470C，柴油；500530 C，汽油； 温度更高，可多得气体。根据油品需要，调节温度可调节产品结构。,53,3、反应压力 提高压力相当于延长反应时间，可以提高转化率。但焦炭生成多，汽油产率略降。通常压力为0.170.02MPa，提升管催化裂化可提高压力到0.20.3MPa。,4、反应时间：2-3 秒 5、剂油比：单位时间进入反应器的催化剂量与原油量之比。提高剂油比，减少积炭量，增加活性，可提高转化率。剂油比=10,54,反 应 器 类 型,固定床,移动床,流化床,床层裂化反应装置,提升管裂化反应装置,高低并列式流化床,等高并列式流化床,同轴式流化床,5.3.5 催化裂化装置,55,提升管反应器 直径由进料量确定。工业上一般采用的线速是入口处为4-7m/s、出口处为12-18m/s。 随着反应深度的增大，油气体积流量增大，因此有的提升管由不同直径的两段(上粗下细)组成。 过长的反应时间使二次裂化反应增多，反而使目的产物的收率下降。,56,（1）反应器位置较高，两器压力不同，一般再生