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加氢裂化工艺概况 2011-8-29 1.基本概念 炼油的概念 炼油各工艺过程简介 中国炼油化工工业现状 1.1 炼油的概念 炼油指石油的炼制，是将原油首先通过蒸馏 的方法分离生产符合内燃机使用的汽油、煤油、 柴油等燃料油，副产石油气和渣油；比燃料油重 的组份，又通过热裂化、加氢裂化、催化裂化等 工艺化学转化为燃料油，这些燃料油有的要采用 加氢等工艺进行精制。最重的减压渣油则经溶剂 脱沥青过程生产出脱沥青油和石油沥青，或经过 延迟焦化工艺使重油裂化为燃料油组份，并副产 石油焦。炼油厂分炼油型、炼油化工型和润滑油 型三类。目前国内绝大多数炼厂都是炼油化工型 。 1.2 炼油各工艺过程简介 1 常减压 常压蒸馏和减压蒸馏习惯上称为常减压蒸馏，常减压 蒸馏基本属物理过程。常减压装置往往被称为炼油厂的“ 龙头”装置，是因为原油进厂加工的第一道工序就是常减 压。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油 品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品 形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料。因此， 常减压蒸馏又被称为原油的一次加工，我们日常所说的一 次加工能力就是指常减压装置的加工能力。常减压装置包 括三个工序：原油的脱盐、脱水 ；常压蒸馏；减压蒸馏 。 2 催化裂化 催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的，是提高原油 加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料 主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350540馏分 的重质油。催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化 裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分 馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。部分重质油 返回反应器继续加工称为回炼油。催化裂化操作条件的改 变或原料波动，可使产品组成出现变化。 3 催化重整 催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将 常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的 过程。如果以80180馏分为原料，产品为高辛烷值汽 油；如果以60165馏分为原料油，产品主要是苯、甲 苯、二甲苯等芳烃， 重整过程副产氢气，可作为炼油厂 加氢操作的氢源。重整的反应条件是：反应温度为490 525，反应压力为12兆帕。重整的工艺过程可分为原 料预处理和重整两部分。 4 加氢裂化 加氢裂化过程是在高压、氢气存在下进行，需要催化 剂，把重质原料转化成液化气、汽油、煤油、柴油、 润滑油和尾油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭 少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可 按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。 本节课重点讲的 内容 5 延迟焦化 延迟焦化是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生 产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。 延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的 主要操作条件是：原料加热后温度约500， 焦炭塔在稍 许正压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油 、裂化原料油、焦炭的比例。 6 炼厂气加工 原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出 ，总称为炼厂气，就组成而言，主要有氢、甲烷、由2个 碳原子组成的乙烷和乙烯、由3个碳原子组成的丙烷和丙 烯、由4个碳原子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途 是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨 。发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。 炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的乙烯 可作乙苯； 分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。 1.3 中国炼油化工的工业现状 炼油能力是一个国家工业化水平与能源保障水平的重 要衡量标志。截至2012年底，我国的原油一次加工能力达 5.3亿吨，居世界第二。其中，两大集团拥有全国27%的炼 厂数量，占据全国76%的炼油能力。2000年至2009年过去 十年是中国炼油能力增长量最大、增速最快的十年，炼油 能力增加了72.8%，年均增长率达6.3%。作为中国最大的 石化企业，中石化目前已成为仅次于埃克森美孚和壳牌的 世界第三大炼油商，中国第二大炼油企业中石油也已发展 为世界第八大炼油商。目前，我国已形成20个千万吨级炼 油基地，1000万吨/年以上的炼油厂原油一次加工能力已 接近全国总加工能力的65%。在这20个基地中，大连石化 和镇海炼化两家炼油企业炼能达到2000万吨/年。其中镇 海炼化以2300万吨/年的加工能力排在中国首位，大连石 化以2050万吨/年的加工能力排名中石油炼厂首位。 2.加氢裂化工艺和加氢裂化装置 加氢裂化的概念 加氢裂化装置的化学反应 加氢裂化装置的作用、原料和产品 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 加氢裂化装置的主要设备 加氢裂化，是石油炼制过程中在较高的压力的 温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂 化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴 油或催化裂化、裂解制烯烃的原料）的加工过程。 它在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反 应。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机 结合，能够使重质油品通过催化裂化反应生成汽油 、煤油和柴油等轻质油品，又可以防止生成大量的 焦炭，还可以将原料中的硫、氮、氧等杂质脱除， 并使烯烃饱和。加氢裂化具有轻质油收率高、产品 质量好的突出特点。 2.1 加氢裂化的概念 2.2 加氢裂化装置的化学反应 烃类在加氢裂化条件下的反应方向和深度，取决于烃 的组成、催化剂性能以及操作条件，主要发生的反应类型 包括裂化、加氢、异构化、环化、脱硫、脱氮、脱氧以及 脱金属等。 u烷烃的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，烷烃主要发生 C-C键的断裂反应，以及生成的不饱和分子碎片的加氢反 应，此外还可以发生异构化反应。(大分子变小分子） u环烷烃的加氢裂化反应。加氢裂化过程中，环烷烃发生的 反应受环数的多少、侧链的长度以及催化剂性质等因素的 影响。单环环烷烃一般发生异构化、断链和脱烷基侧链等 反应；双环环烷烃和多环环烷烃首先异构化成五元环衍生 物，然后再断链。 （断环） 2.2 加氢裂化装置的化学反应 u烯烃的加氢裂化反应。加氢裂化条件下，烯烃很容易加氢 变成饱和烃，此外还会进行聚合和环化等反应。（饱和） u芳香烃的加氢裂化反应。对于侧链有三个以上碳原子的芳 香烃，首先会发生断侧链生成相应的芳香烃和烷烃，少部 分芳香烃也可能加氢饱和生成环烷烃。双环、多环芳香烃 加氢裂化是分步进行的，首先是一个芳香环加氢成为环烷 芳香烃，接着环烷环断裂生成烷基芳香烃，然后再继续反 应。 （加氢断环） u非烃化合物的加氢裂化反应。在加氢裂化条件下，含硫、 氮、氧杂原子的非烃化合物进行加氢反应生成相应的烃类 以及硫化氢、氨和水。 2.3 加氢裂化装置的作用、原料和产品 随着环保要求的日益严格，对油品的要求越来越高。 对于炼油企业来说，常规的炼油技术已经不能满足环保的 要求，迫切需要一种生产清洁燃料的工艺。在这种背景下 ，加氢工艺得到了快速的发展，加氢后的产品能够完全满 足生产清洁燃料的要求。同时，由于各炼油企业为降低成 本，采购的原油不断劣质化，硫含量等不断上升，而常规 的二次加工装置收到硫含量的制约而无法加工，加氢裂化 技术的快速发展解决了以上难题。 而且，加氢裂化装置的流程灵活，可以为催化重整、 乙烯、催化裂化等装置提供优质的原料，因此加氢裂化装 置在炼油厂炼油和化工中起到了之间重要的纽带作用。正 是由于这种纽带作用，在炼化一体化企业中，加氢裂化装 置是不可或缺的。 2.3 加氢裂化装置的作用、原料和产品 加氢裂化装置的原料来源广泛，包括减压蜡油、焦化 蜡油、脱沥青油以及催化重柴油组分等。镇海炼化套加 氢裂化装置的主要原料为减压蜡油和焦化蜡油。 加氢裂化的产品组分由轻到重主要有干气、液化气、 石脑油、航空煤油、优质（军用、民用）柴油、轻质润滑 油原料、加氢尾油等。 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 加氢裂化工艺流程按照流程划分一般可以分为3类： 两段法加氢裂化工艺、单段加氢裂化工艺和一段串联加氢 裂化工艺。其中一段串联加氢裂化工艺应用最为普遍。 加氢裂化按照操作压力可分为高压加氢裂化和中压加 氢裂化工艺，镇海套加氢裂化属于高压加氢裂化。 加氢裂化其实是分为加氢反应和裂化反应，其中加氢 是强放热反应，裂化是吸热反应，但是总体上加氢裂化属 于强放热反应。 镇海套加氢裂化装置（以下简称加裂）建成后先 后经历了4次大规模改造，最近的一次是2010年6月，改造 后装置成为生产能力为120万吨/年加氢裂化和120万吨/年 加氢精制的联合装置。加裂装置分为3个系统，分别为 反应系统、分馏系统和脱硫再生系统。其中反应系统操作 压力为16MPa,操作温度400，流程简图如下： 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 套常减压装置减二线热直供加裂，剩余部分物料 由轻蜡油罐供给（源于常），经原料油自动反冲洗过滤 器FI301C分别除去原料中大于50及25微米的颗粒后，与加 氢尾油在E337中换热，之后进入原料油缓冲罐V302。V302 出来的原料油经进料泵升压后，与裂化反应流出物换热， 之后与加热后的氢气混合进入精制反应器R301进行加氢脱 硫、脱氮反应，精制反应流出物进入裂化反应器R302。裂 化反应器流出物经高压换热器、高压空冷冷却后进入冷高 压分离器V303进行气、油、水三相分离。油相进入冷低压 分离器V304。冷低压分离器液体经换热后进入脱丁烷塔 T301第28层塔盘。 T301共有44层浮阀塔盘，设计操作压力1.55MPa，塔 顶气体经塔顶空冷器A302及分馏塔顶后冷器E308冷凝冷却 后进入脱丁烷塔顶回流罐V308，回流罐液相经脱丁烷塔顶 回流泵P305升压后大部分作为脱丁烷塔回流，另一部分液 体去液化气脱硫塔。脱丁烷塔底循环油经塔底重沸炉泵 P304升压后进入脱丁烷塔底重沸炉F303加热，而后返回脱 丁烷塔T301底部，炉出口温度通过调节加热炉燃料量控制 。 脱丁烷塔底油在液位和流量串级控制下，进入第一分 馏塔T302第32层塔盘，该塔设置40层浮阀塔盘，塔顶气相 经冷凝冷却后进入分馏塔顶回流罐V309，分馏塔的操作压 力恒定在0.08MPa。回流罐底部抽出的塔顶液经分馏塔顶 回流泵P309升压后分两路，一路在流量和塔顶温度串级控 制下作为塔顶回流，另一路在罐液面控制下作为轻石脑油 产品送出装置。 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 重石脑油馏份自分馏塔T302第十块板抽出，自流进入 有10块浮阀塔板的第一侧线汽提塔T303，汽提后的重石脑 油产品由塔底抽出经泵P307升压后再经冷却出装置。 航煤馏份自分馏塔T302第20块板抽出，自流进入有10 块浮阀塔板的航煤侧线汽提塔T304，汽提后的航煤产品由 塔底P308抽出经泵升压，经冷却后出装置。 第一分馏塔T302热量由塔底重沸炉F304提供，塔底油 经泵P306升压后分为两路，一部分作为塔底重沸炉F304进 料，另一部分作为第二分馏塔T305进料。第二分馏塔共有 四层规整填料5块浮阀塔盘，塔顶操作压力为-0.075MPa。 塔顶负压由塔顶机械抽空系统保持。 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 T305第一侧线（减一线）由第二分馏塔T305第一段填 料集液箱抽出，经减一线泵P311升压后，经冷却后，一部 分作为T305塔顶回流，另一部分可作为柴油产品出装置。 白油由第二分馏塔T305第二段填料集液箱抽出，经减 一线泵P371升压后，经换热，冷却后作为轻润滑油原料或 柴油产品出装置。 第二分馏塔底循环油经泵P310AB升压后为重沸炉进料 ，加热后返回第二分馏塔。第二分馏塔底尾油产品经新增 尾油泵P310升压、换热后作为优质的乙烯原料货或催化裂 化的原料出装置。第二分馏塔底热量由塔底重沸炉F305提 供。 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 来自反应部分的干气，与外来的、套加氢精制、 焦化干气等富气混合在一起，经冷却、气液分离罐进入干 气脱硫吸收塔T306的底部，自下而上，浓度为25%30%高 效脱硫剂MDEA溶液从塔顶部自上而下逆流接触，干气中的 硫化氢被溶剂吸收，塔顶净化干气送制氢装置或排放至高 压瓦斯系统。 来自分馏部分的液化石油气进入液化气脱硫抽提塔 T308底部，与进入塔顶浓度为25%30%高效脱硫剂MDEA溶 液进行液液抽提，脱除硫化氢后的液化石油气从塔顶出来 ，进行沉降、精脱硫后作为液化气产品出装置。 2.4 镇海炼化套加氢裂化装置工艺简介 干气脱硫吸收塔底富液、液化气脱硫抽提塔底富液、 循环氢脱硫塔T313底富液经换热后，进入闪蒸罐V314将溶 液中溶解的部分轻烃分离出来。闪蒸后的富液进入溶剂再 生塔T307。溶剂再生塔T307热量由溶剂再