工艺技术_油品加工工艺简介

油品加工工艺 煤制油间接液化 郭徽 油品加工的目的意义及过程 目的 对合成装置过来的烃类产品 重质油 蜡 轻油 和合成水进行加工处理 得到合格的成品油和脱醇后的合成水 意义 提高产品质量 合理利用资源 减少环境污染 满足市场需求 过程 加氢精制 加氢裂化和临氢降凝 加氢工艺技术 加氢精制和加氢裂化 加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的石油产品通过加氢工艺进行再加工 使之达到规定的性能指标 加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段 它是以重油或渣油为原料 在一定的温度 压力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应 获得最大数量 转化率可达90 以上 和较高质量的轻质油品 油品加工装置单元 本项目的油品加工装置分为四个单元 分别是加氢精制单元 加氢裂化单元 低温油洗单元 合成水处理单元 处理的原料主要是是来自费脱合成装置的轻油 重质油和重质蜡 经加工以后的产品有液化石油气 石脑油 重柴油及合成水处理的混醇 一 加氢精制 加氢精制工艺是各种油品在氢压力下进行催化改质的一个统称 加氢精制是指在高温 高压 高的氢油比及催化剂的条件下 脱除原料油中的硫氮氧等杂原子和金属杂质 同时使烯烃和芳香烃饱和 费脱合成油中的硫含量很少 大部分是不饱和烃类 有部分含氧化合物 所以此套加氢装置主要的作用是使烯烃饱和和脱除含氧化合物 加氢精制的优点是 1 原料的范围广 产品灵活性大 2 液体产品收率高 质量好 安定性好 无腐蚀性 目前我国加氢精制技术主要用于 1 二次加工汽油和柴油的精制 2 某些原油直馏产品的改质和劣质渣油的预处理 加氢精制的主要化学反应加氢精制的作用 使原料油品中烯烃饱和 并脱除其中硫 氧 氮及金属杂质等有害组分 其主要反应包括 1 脱硫生成硫化氢 如 RSR 2H2 2RH H2S2 脱氮 生成氨 NH3 如 3 脱氧 生成H2O 如 4 烯烃加氢饱和 在各类烃中 烷烃和环烷烃很少发生反应 而烯烃 二烯烃加氢后生成烷烃 5 加氢脱金属 几乎所有的金属有机化合物在加氢精制条件下都被加氢和分解 生成的金属沉积在催化剂表面上 会造成催化剂的活性下降 并导致床层压降升高 所以加氢精制催化剂要周期性地进行更换 六年一换 三年再生一次 一 反应操作温度 加氢反应是放热反应 需通过限制最高反应温度以限制催化剂上的结焦量和防止产生裂化反应 在正常情况下为 加氢精制反应器平均反应温度为300 350 二 反应操作压力 根据原料油性质 催化剂性能和对生成油的要求不同 压力可在很大范围内变动 三 氢气的来源与质量要求 氢气来源一般采用尾气制氢装置生产的氢气 加氢精制工艺耗氢量要比同样规模的加氢裂化少 在加氢精制装置中有大量的氢气进行循环使用 叫做循环氢 氢气中常含有少量的杂质气体 如氧 氯 一氧化碳 二氧化碳以及甲烷等 它们对加氢精制反应和催化剂是不利的 必须限制其含量 氢的纯度越高 对加氢反应越有利 同时可减少催化剂上的积炭 延长催化剂的使用期限 因此 一般要求循环氢的纯度不小于85 新氢的纯度不小于99 9 四 加氢精制工艺流程 加氢精制的工艺过程多种多样 按加工原料的轻重和目的产品的不同 可分为汽油 煤油 柴油和润滑油等馏分油的加氢精制 其中包括直馏馏分和二次加工产物 此外 还有渣油的加氢脱硫 加氢精制的工艺流程虽因原料不同和加工目的不同而有所区别 但其化学反应的基本原理是相同的 因此 各种石油馏分加氢精制的原理 工艺流程原则上没有明显的区别 如图所示 加氢精制的工艺流程一般包括反应系统 生成油换热 冷却 分离系统 压缩系统和分馏系统四部分 反应系统原料油与新氢 循环氢混合 并与反应产物换热后 以气液混相状态进入加热炉 这种方式称炉前混氢 加热至反应温度进入反应器 加氢反应部分的换热流程通常有两种 一种为单相换热 炉后混油 另一种为混相换热 炉前混氢 两种流程特点如下 炉后混油其特点是加热炉只走氢气 不用担心炉管结焦 工程设计简单容易 换热器冷流走壳程时 在某些情况下选材要求略低等 但炉后混油的缺点是 油 氢气单独与反应产物换热 传热系数小 换热流程复杂 换热器传热温差小 造成高压换热器需要的传热面积大 投资高 炉后混油炉管中只走单相氢气 介质出口温度高 炉管表面温度也高 相应烟气温度高 由于炉管中只走氢气 一旦循环氢压缩机故障而会出现 断流 现象 炉前混氢不仅解决了炉后混油的缺点 而且简化了流程 减少了换热面积 节省投资 国内已经完全掌握了加热炉两路两相流的分配问题 加氢精制单元采用炉前混氢 反应器内的催化剂一般是分层填装 以利于注冷氢来控制反应温度 循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应 生成油换热 冷却 分离系统从反应器出来的反应产物进入热高压分离器 热低压分离器 冷高压分离器 冷低压分离器构成的分离系统 从冷高压分离器顶部出来的为循环氢 从冷低压分离器顶部气体去加氢裂化单元膜分离部分回收氢气 冷高分 冷低分油进入分馏系统 压缩系统循环氢一部分作为加氢裂化和柴油降凝的循环氢使用 另一部分作为加氢裂化反应器R101和柴油降凝反应器R102的急冷氢使用 其余作为防喘振量返回热高分空冷器A101前 分馏系统 概念 分馏是利用混合溶液中组分之间的沸点或者饱和蒸汽压的差别 即挥发度不同 在受热时 低沸点组分优先汽化 在冷凝时 高沸点组分优先冷凝 汽提塔的目的是对侧线产品用蒸汽汽提的办法 以除去侧线产品中的低沸点组分 使产品的闪点和馏程符合质量要求 减压塔的作用是分离沸点较高的柴油及循环油 在常压条件下 只有提高温度才会汽化 而过高的温度会引起组分裂解 降低产品质量 为避免此现象的出现 减压塔设计在真空度600mmHg左右 温度为370 的条件下操作 所以减压塔在一定真空度下操作 分馏部分设置分馏塔 减压塔 分馏塔顶气体与稳定塔顶气混合后去加氢裂化单元吸收稳定部分 分馏塔顶油进入稳定塔 常一线柴油送至罐区 常二线柴油送至罐区或去加氢裂化降凝单元 分馏塔底油进入减压塔 减压塔顶设抽真空系统 减一线油去加氢裂化降凝单元或送至罐区 减二线柴油去加氢裂化降凝单元或者送至中间罐区 减压塔底油送至加氢裂化单元 全厂生产0 柴油时 常一线柴油 常二线柴油和减一线柴油在空冷后混合 经柴油脱水罐 27100 CL208 脱水后送至成品罐区 精制减二线油进加氢裂化单元降凝部分 减底油进加氢裂化单元裂化部分 全厂生产 20 柴油时 常一线柴油控制凝点 20 经空冷后直接去成品罐区 常二线 减一线 减二线混合后进加氢裂化单元降凝部分 减底油进加氢裂化单元裂化部分 稳定石脑油系统分馏塔顶粗石脑油进入稳定塔 塔顶油气进入稳定塔顶回流罐 稳定塔顶回流罐气体与分馏塔顶气混合去加氢裂化单元吸收稳定部分 稳定塔底油送至成品罐区 稳定塔就是一个典型的精馏塔 是多组分精馏过程 包含精馏段和提馏段 塔底设置重沸器 塔顶设置冷凝器 产品质量是根据塔顶回流的温度流量来调节塔顶的温度 重沸器的返塔温度控制塔底的温度以调节石脑油的初馏点 精制单元石脑油是富含烷烃的馏分油 芳含较低 不适合做石化芳烃的用料 但却是优等的乙烯原料 比原油产出的石脑油有更高的乙烯收率 是优质的乙烯装置裂解原料 分馏塔 减压塔 二 加氢裂化 加氢裂化是指在高温高压氢气催化剂的条件下同时发生加氢饱和和裂解反应 与加氢精制相比它处理的原料油范围更宽 加氢裂化主要的反应过程以十六烷为例 C16H34C8H18 C8H162C8H18反应通式 CnH2n 2 H2CmH2m 2 Cn mH2 n m 2 H2 加氢裂化原料适应性强 可用范围宽 产品方案灵活 质量好 液收高能生产液化石油气 石脑油 喷气燃料 柴油等多种优质产品 以及蒸汽裂解 润滑油基础油等石油化工原料 加氢裂化是从VGO 减压柴油 直接制取清洁燃料的加工技术 为炼油企业主要支柱技术之一 临氢降凝 临氢降凝是指在临氢的状态下催化脱蜡的一个过程 也是选择性裂解 不同于加氢裂化 它是使重柴油中的正构烷烃和类正构烷烃等高凝点的组分选择性的裂解成为小分子 从而达到降低柴油凝点的目的 一般都要在降凝反应器催化剂床层下加装精制催化剂 为的是饱和降凝过程中产生的不饱和烃类 生产低凝柴油的加氢降凝技术 1 70年代使用临氢降凝技术 可有效降低柴油凝点 但生成油S N高 安定性差 2 临氢降凝原理 采用中孔ZSM 5沸石载体 其孔道直径0 55nm 0 56nm 只允许正构烷烃及少量侧链烷烃进入 进行择型裂解 只允许分子直径小于0 55nm的链烷烃 带短侧链烷烃和带长侧链的环烷烃等高凝点组分选择性地裂解成小分子 从而降低油品的凝固点 其余的大分子异构烷烃 环烷烃 芳烃因不能进入孔道内从而不发生反应 3 遵循正碳离子反应机理 裂解产物中C1 C2干气很少 最小烃分子为C3 C4 加氢裂化装置正常运转及工艺参数影响1 加氢裂化装置正常运转通常加氢裂化装置都是在固定或比较固定的压力 体积空速和氢油体比的条件下操作 在这种情况下 可根据原料油的性质和产品质量要求控制其反应温度 反应温度可通过控制反应器入口温度及床层之间的冷氢量来加以调节 在操作过程中 必须严格遵守 先提量后提温和先降温后降量 的操作原则 为保持催化剂的活性稳定性 其循环氢中的H2S浓度应维持在0 03 以上 加氢裂化装置操作技术 2 工艺参数的影响 反应压力 氢油体积比 反应温度和体积空速 是加氢裂化的4大工艺参数 这些工艺参数须根据原料油的性质 目的产品收率及质量要求 催化剂的活性 稳定性 操作运转周期等因素的技术经济性 综合分析 考虑来加以确定 加氢裂化系强放热反应 一般说来 加氢裂化的反应热和反应物流从催化剂床层上所携带走的热量 两者是平衡的 即在正常情况下 加氢裂化催化剂床层的温度是稳定的 但是 如果由于某些原因导致反应物流从催化剂床层携带出的热量少于加氢裂化的反应热时 这种不平衡一旦出现 若发现不及时或处理不妥当 就可能会发生温度升高一急剧放热 温度飞升的链锁反应 对人身 设备和催化剂构成严重的威协 因此 技术管理负责人和操作人员必须事先认真研究加氢裂化装置可能发生的紧急事故 并采取相应的有效技术措施加以妥善处理 3 加氢裂化装置的紧急停工 紧急停工泄压系统 为满足特殊紧急情况的要求 加氢裂化装置的反应系统设有两套0 7MPa min紧急泄压系统 两套0 7MPa min可以同时使用 形成1 4MPa min的泄压 4 加氢裂化工艺流程简述 加氢裂化单元主要包括反应部分 分馏部分 吸收脱吸部分 稳定部分 膜分离部分以及公用工程及辅助系统 三 低温油洗装置概况 本装置主要包括五个部分原料预处理部分 脱水 增压 原料预处理制冷部分 降温 吸收部分 脱除C3 以上组分 脱丁烷部分 脱除C4 以下组分 脱乙烷部分 脱除C2组分 装置的介绍 1 采用低温吸收工艺 与深冷分离工艺相比 低温吸收工艺操作温度为零度 比深冷工艺要求低 低温吸收工艺不需要深度脱二氧化碳 工艺过程简单 大大节约了生产成本 同时可以保证较高的液化气回收率 提高了经济效益 低温吸收与常温吸收相比 从吸收原理来说 低温的吸收效果高于常温吸收效果 全厂系统有为低温甲醇洗单元提供冷量的制冷单元 同事为低温油洗提供冷量 在提高经济效益的同时并不会对总投资有多大影响 2 为了提高吸收效果 并结合全厂流程 采用高压吸收 首先从吸收的原理来看 高压是有利于吸收的 此外 结合全厂流程 尾气转化装置膜分离单元也是高压操作 油洗单元原料气升压进行高压吸收的经济效益显然是高于低压吸收后油洗干气再升压工艺的 3 所需冷量来自制冷单元 制冷剂为丙烯 原料预处理部分采用逐级冷却利用冷量的方式 大大节约了冷量 4 采用脱丁烷 脱乙烷流程 对比脱吸塔 稳定塔流程 先脱丁烷流程先将吸收剂和轻烃进行分离 符合塔优化的原则 减小了后续塔系设备规模 能够降低投资 同时减小蒸汽消耗 降低运行成本 5 脱丁烷塔设置了侧线采出 主要目的是脱除吸收剂中部分C5 C6 减少干气中携带C5 C6的量 从相似相溶原理来说 吸收剂越轻吸收效果越好 但是吸收剂越轻干气中夹带的C5 量就越大 油的损失就越大 经济效益就越低 所以吸收剂的组成需要控制在一个合适的组成范围内 侧线采出的设置就是用来实现这一的 原料预处理流程介绍 来自脱碳单元的脱碳净化气与脱乙烷塔顶气释放气经循环气压缩机升压后 来自吸收塔底的富吸收剂以及吸收塔进料油气分离器底部的凝缩油进入脱丁烷塔顶油气分离器 在脱丁烷塔顶油气分离器进行气液水三相分离 液相为脱丁烷塔进料 气体进入压缩机入口分液罐 经过原料气压缩机升压 5 8Mpa 后再经空冷 水冷 换热冷却后送到原料预处理冷却部分 原料预处理冷却部分 从E104换热过来的气体经过吸收塔进料急冷器再次降温冷却 设计值零下20度 送至吸收塔进料油气分离器 分离出来的液相 凝缩油 返回脱丁烷塔顶油气分离器气相为吸收塔进料 进入吸收塔底部 制冷是指用人工的方法在一定时间和空间内将某物体冷却 使其温度降低到环境温度以下 并保持这个温度 丙烯制冷是利用丙烯液体汽化时的吸热效应实现制冷 将液体丙烯置于密闭容器中 液体和蒸气会在某一压力和温度下将达到平衡 此时的气体称为饱和蒸气 它的压力称为该温度下的饱和压力 饱和压力随温度的升高而升高 如果将一部分饱和蒸气从容器中抽出 液体中就会再气化一部分蒸汽来维持平衡 液体气化需要吸收热量 此热量称为气化潜热 而气化潜热则来自被冷却对象 它使被冷却对象维持在低于环境温度的某一低温 为使上述过程持续进行 必须不断从容器中抽出蒸气 再不断地将液体补充进去 丙烯制冷系统利用压缩机把蒸汽抽出压缩 然后将其冷却凝结成液体返回到容器中 完成一个制冷循环 从容器中抽出的蒸汽如果不被压缩直接凝结成液体 则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低 而现实生产中希望蒸气的冷凝过程在常温下实现 因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力 这样 制冷介质就在低温低压下蒸发 向环境吸收热量 在高温高压下冷凝 向环境放出热量 丙烯制冷原理 吸收部分 由吸收剂泵从吸收剂缓冲罐抽出的贫吸收剂与吸收塔底的富吸收剂换热后进入吸收剂急冷器进一步冷却 设计值 20 后进入吸收塔顶部贫吸收剂和原料气在高压低温条件下 在吸收塔中进行逆向吸收 将原料气中的C3 脱除 吸收塔顶部干气与原料气换热后出装置去制氢单元 吸收塔底富吸收剂减压后经E102和贫吸收剂换热后返回V101 脱丁烷部分 从脱丁烷塔顶气油气分离器分离出的油相经E202与脱丁烷塔底油换热后进入脱丁烷塔中部 塔底重沸器采用5 4Mpa饱和蒸汽作为重沸器热源 富吸收剂与重沸器产生的气体在脱丁烷塔中逆向逐级接触传质后 将吸收剂中从C4 脱吸出去 脱丁烷塔顶部气体经空冷 水冷逐级冷却后在回流罐中进行分离 释放气经循环气压缩机升压后返回脱丁烷塔顶气油气分离器 油相做为脱乙烷塔进料 脱丁烷塔中上部采出液相进入汽提塔顶部 汽提塔底重沸器采用1 0Mpa过热蒸汽作为热源 汽提塔顶气返回脱丁烷塔 塔底C5 C6馏分经水冷后与脱丁烷塔底石脑油混合后去加氢精制单元 脱丁烷塔底石脑油经空冷 水冷逐级冷却 再经吸收剂过滤器过滤后的一部分石脑油去加氢精制单元 其余石脑油作为贫吸收剂去吸收剂缓冲罐 作为吸收剂循环使用 脱乙烷部分 脱丁烷塔顶油相进入脱乙烷塔顶部 塔底重沸器采用0 5Mpa饱和蒸汽作为热源 含有C2组分的液化气与重沸器产生的气体在脱乙烷塔中逆向逐级接触传质后 将液化气中C2组分脱除 脱乙烷塔顶释放气返回脱丁烷塔顶油气分离器 塔底液化石脑油气产品经冷却后去成品罐区 低温油洗单元的目的 是将合成装置的脱碳净化气 汽提塔顶石脑油 压缩机凝液以及加氢装置的富气及低分气通过吸收 脱吸 稳定和再生四个过程分离出其中的液化石油气组分送至罐区 油洗干气送至尾气制氢装置 石脑油一部分做吸收剂一部分送至加氢精制单元 操作参数1 吸收塔 操作压力塔顶 2500KPa 绝压 进料 不高于2600KPa 绝压 操作温度进料温度 40 C塔顶温度 30 C塔底温度 29 9 C 2 解吸塔 操作压力塔顶 2600KPa 绝