炼油装置工艺技术特点介绍

炼油装置工艺技术特点 汤杰国1383889921566997363 技术质量处 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 2 目录 我厂炼油发展史综述 特点 近年加工量 技术指标 原油蒸馏装置催化裂化装置连续重整装置加氢精制装置 汽 煤 柴 蜡 重油加工装置 焦化 沥青 硫磺回收及污水汽提装置 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 3 我厂炼油发展史 厂志 洛阳石化的发展史 是一部艰苦创业的历史 也是一部奋发自强的历史 分四个阶段 第一个发展阶段 1976 1984年 100万吨 年炼油工程建成投产 是起步 奠基阶段 1976年 国家计委批准了建设河南炼油厂的计划任务书 确定为 自己设计 自己制造设备 自己建设的第一座500万吨 年系列的大型战备炼油厂 1978年1月1日 零点起步 拉开了工程建设序幕 1980年底正式决定缓建 1981年缓建维护方案得到批复 开始了100万吨 年规模工程建设 使炼油项目起死回生 1984年100万吨 年缓建维护工程建成投产 这是洛阳石化发展史上的一个重要节点 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 4 第二个发展阶段 1985 1993年 全面建成500万吨 年炼油工程 是全面巩固阶段 100万吨 年炼油工程建设投产 开启了洛阳石化边生产边建设 滚动渐进发展的艰难历程 1984年11月 国家计委批准洛阳炼油厂按500万吨 年规模恢复建设 1986年列入国家重点建设项目 1987年12月 500万吨 年常减压蒸馏 200万吨 年催化裂化装置建成 具备了300万吨 年原油加工能力 到1993年 包括80万吨 年溶液脱沥青 70万吨 年催化重整 30万吨 年气体分馏 10万吨 年烷基化 80万吨 年加氢精制等21套主体生产装置 86项生产配套工程及生活设施 103个单项工程在内的500万吨 年炼油工程全部建成 并于当年12月29日通过国家竣工验收 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 5 第三个发展阶段 1994 2000年 建成油化纤生产基地 这一阶段的突出特点 是延伸产业链条 壮大经济规模 二次创业 中洛第二条输油管线 426管线 1988年批准开工 1992年10月建设 140万吨 年催化装置 二催化 1995年12月18日奠基 1997年10月17日建成投产 5万吨 年聚丙烯装置 1990年8月8日开工建设 1993年1月16日建成投产 二次创业的重头戏 是化纤工程 包括从芳烃抽提到长短丝多套主装置和热电站 污水处理 空分空压等系统配套工程 共计59个单项 1992年批准立项 1997年12月30日批准开工 2000年8月底 全部装置开车成功 2003年通过了国家竣工验收 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 6 第四个发展阶段 2001 2010年 炼油化纤双扩能 形成800万吨 年炼油加工能力 这一阶段的突出特点 是调整与改革同步 做大与提高并重 第三次大发展 这种叫法的来源 在于前面提到的 二次创业 有了 二次创业 顺理成章就有了 第三次大发展 的提法 2005年第五次党代会 落实科学发展观 实施 三步走 战略 为全面实现第三次大发展目标而努力奋斗 但从发展历程上看 自2001年至2010年 属于第四个发展阶段 换一种分段方法 如果我们把500万吨 年炼油从启动 缓建到恢复建设 全面建成 即从1976 1993年视为一个发展阶段 那么 二次创业 第三次大发展 顺理成章 就成为第二 第三个发展阶段 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 7 炼油扩能前后经历了两个阶段 2005年12月1日 油品质量升级改造第一阶段实施工程可研报告获准批复 主要内容包括改造减压蒸馏装置 新建140 年延迟焦化装置 新建220万吨 年蜡油加氢处理装置 新建4万标立 小时的干气制氢装置 4万吨 年硫磺回收及尾气处理 公用工程及储运配套 2008年9月 220万吨 年蜡油加氢装置和4万标立 小时制氢装置建成中交 油品质量升级改造项目一期工程全面建成 2009年6月29日 油品质量升级改造二期工程开工奠基 主要建设内容包括260万吨 年柴油加氢精制装置和相应的配套工程 2010年10月16日 260万吨 年柴油加氢精制装置实现开工投产一次成功 原油综合加工能力达到800万吨 年 与此同时 化纤扩能 化工也得到发展 2004年4月 精对苯二甲酸 PTA 装置扩能改造项目通过竣工验收 扩能改造后生产能力由原设计的22 5万吨 年提高到32 5万吨 年 同年12月17日 2万吨 年双向拉伸薄膜装置建成投产 2005年 18万吨 年聚酯 合纤公司 建成投产 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 8 为什么要建炼油厂 原油 煤 天然气原油 一种极为复杂的混合物 主要是烃类 杂质硫 氮 氧等化合物各少量金属有机化合物 汽 煤 柴等产品 不同馏份的烃类混合物 综述 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 9 原油性质及分类原油性质极其复杂 人们通过对原油性质及其分类工作的多年研究 提出多种分类描述方法 包括特性因数分类法 馏分特性分类法 硫含量分类法 比重指数 分类法 酸值分类法等 每一种分类描述方法针对原油某一个方面的具体性质 要描述某种原油性质需要同时使用多个性质指标 尽管如此仍难以完全表述原油的复杂性质 下面以硫含量分布和 分类方法为例说明原油的性质和分类 按硫含量分类 通常将原油硫质量分数小于0 5 的原油称为低硫原油 将硫质量分数介于0 5 1 5 之间的原油称为含硫原油 将硫含量大于1 5 2 0 的原油称为高硫原油 我厂常减压装置设防值1 5 闪蒸0 5 即使对硫含量相近的原油 硫元素在其各个馏分中的分布也并不一致 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 10 在API分类方法 API AmericaPetroleumInstitute 美国石油协会 美制密度 其定义为API 141 5 密度 15 5 131 5 美制密度与一般密度呈反比关系 将API 大于38的原油称为轻质原油 将API 在22 38之间的原油称为中质原油 将API 小于22的原油称为重质原油 API 相近的原油其各馏分收率往往相差很大 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 11 不同炼油企业对原油性质的需求是不同的由于原油性质不同 其深加工流程也不同 不同性质原油所需炼油二次 三次等后加工装置能力不同 各炼油企业由于后加工装置能力配置不同 其对原油性质的需求也不同 相对原油的两端馏分 由于原油中间馏分可加工性强 且其继续加工产品多为市场容量大的成品油等 因此很多炼化企业对中间馏分收率高的原油更感兴趣 对我厂炼油装置而言 催化装置能力占常减压加工能力的40 以上 不仅超过一般炼化企业比例值 也超过一般原油的蜡油收率水平 因此希望蜡油收率高的原油品种 蜡油能力不能满足催化需要 闪蒸装置作补充 另外制硫装置能力相对不足 对原油的硫含量及其硫分布也比较关注 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 12 炼油厂分类按装置规模 一次加工能力 大小分大于或等于 万吨 年 万吨 年 万吨 年小于 万吨 年按产品类型分燃料型炼油厂润滑油型炼油厂燃料化工型炼油厂精细溶剂型炼油厂按地区分沿海炼油厂沿江炼油厂内陆炼油厂 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 13 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 14 我厂炼油特点 蜡油加氢系列和渣油加氢系列单系列800万吨 年原油加工能力和150万吨 年轻质原油闪蒸装置两套催化配制 催化加工能力大焦化和溶液脱沥青重油加工装置贮运配套能力强 火车 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 15 在石油加工工序中 常减压装置是第一道工序 是炼厂的 龙头 装置 从地下开采出来的石油送到炼厂后首先进入常减压装置 在这里 原油被初步加工 分离出各种轻 重的中间产品 作为下游装置的加工原料 常减压装置 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 16 基本原理 根据原油中各组分沸点的不同 利用蒸馏的方法将原油切割成石脑油 航煤 柴油 蜡油以及减压渣油馏分 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 17 蒸馏 是将液体混合物加热 使它全部或部分地汽化 并将形成的蒸汽部分地或全部冷凝 这样得到的凝液其组成会与原始混合物有一定的甚至相当大的差别 从而使原始物料中有关的组成部分得到一定程度的分离或提纯 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 18 蒸馏的三种形式闪蒸 平衡汽化简单蒸馏 渐次汽化精馏 分馏 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 19 闪蒸 平衡汽化 进料以某种方式被加热至部分汽化 经过减压设施 在一个容器的空间内 于一定的温度和压力下 汽液两相迅即分离 得到相应的汽相和液相产物 此过程称为闪蒸 如果在加热汽化过程中 汽液两相有足够的时间密切接触 汽液两相产物在分离时达到了平衡状态 则这种汽化称为平衡汽化 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 20 简单蒸馏 渐次汽化 原料混合物在蒸馏釜中加热 在一定的压力下 当加热到某一温度时 液体开始汽化 生成了微量蒸汽 生成的气体当即被引出 并继续加热液体 则其温度不断上升 蒸汽不断的形成并迅即被引出 冷凝冷却并收集其液体 一直蒸到所需的程度为止 假设每次微量蒸汽与全部残存的液体达到相平衡状态 这种汽化方式称为渐次汽化 或者叫微分汽化 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 21 精馏 分馏 是蒸馏的最高级形式 它的特点就在于 在提供回流的条件下 汽液相多次逆流接触 进行相间扩散传质传热 使挥发性混合物中各组分有效的分离 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 22 常减压装置的类型常减压装置的加工流程主要决定于整个炼厂的配置和原油的性质 还有市场的需求 根据目的产品的不同 常减压装置可分为燃料型 燃料 润滑油型和燃料 化工型三种类型 三者在工艺过程上并无本质区别 只是在侧线数目和分馏精度上有些差异 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 23 燃料型 此类型装置的最终产品主要是液化气 汽油 柴油等燃料 常压塔顶生产重整原料或石脑油组份 常压塔的侧线生产溶剂油 柴油 且各侧线都设有汽提塔以保证产品的闪点合格 减压塔设2 3个侧线 生产催化裂化原料或加氢裂化原料 分馏精度要求不高 一般不设汽提塔 塔底产品作为延迟焦化 渣油加氢或沥青装置的原料 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 24 燃料 润滑油型此类型装置的常压塔的型式和燃料型基本相同 主要差别在减压塔 减压塔一般设4 5个侧线 每个侧线作为一种润滑油基础油 分离精度相对要求较高 各侧线设有汽提塔以保证闪点和初馏点的要求 燃料 化工型此类型装置的常压塔也设有2 3个侧线 但侧线不设汽提塔 对分离精度要求不高 塔盘的数目较其他两种类型的常压塔要少一些 侧线产品做裂解原料 减压塔的配置和燃料型类似 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 25 初馏塔 闪蒸塔 1 初馏塔的工艺特点原油经过电脱盐脱水脱盐后 继续换热至220 240 进入初馏塔 在这样低的温度下设置初馏塔的目的是 1 可以提高装置处理量 原油进入初馏塔后 部分气化的轻组份可以分离出来 降低了原油换热系统和常压炉的负荷 2 转移塔顶低温腐蚀 设置初馏塔可以将一部分 HCl H2O H2S 腐蚀转移到初馏塔顶 减轻常压塔顶的腐蚀 3 增加产品品种 可以将较轻的石脑油组份从初馏塔顶分离出来作为乙烯原料或重整原料 4 缓解原油带水对常压塔的影响 稳定常压塔操作 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 26 虽然初馏塔吸收了部分属于常压塔的低温腐蚀 但由于原油温度低 盐类水解少 腐蚀产物HCl不多 所以 初馏塔顶的腐蚀并不严重 比较容易控制 在实际生产装置中有时使用闪蒸塔代替初馏塔 但使用闪蒸塔不出产品 不会提高处理量 但能降低常压炉的负荷 同时它的油气返回常压塔中部 会随着原油轻重变化影响常压塔侧线馏出温度的平稳 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 27 常压塔1 常压塔的工艺特点常压塔是常减压装置的核心设备 常减压装置的产品主要是从常压塔获得的 常压塔顶可分离出较轻的石脑油组份 塔底生产重油 侧线生产介乎这两者之间的柴油等组份 常压塔一般设3 5个侧线 侧线的多少主要取决于产品的种类 实际上 为尽可能的均匀分布全塔汽液相负荷 需将一种产品从两个或三个侧线中抽出 以减小塔径 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 28 2 常压塔的操作要点常压塔的操作是常减压装置最核心的操作环节 掌握着主要产品的质量控制 对全装置的平稳操作起着重要作用 同时其他单元的操作波动都会影响常压塔的平稳操作 保证常压塔的操作平稳 质量合格 需做到以下几点 1 稳定进料量和进料性质 当进料发生变化时 及时调整中段回流量和侧线抽出量 2 稳定塔顶温度 当塔顶温度发生变化时 侧线抽出温度会呈放大效果 很容易造成产品不合格 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 29 3 稳定塔顶压力 当塔顶压力发生变化时 各组份的挥发度发生变化 改变了产品性质 要调整各侧线的抽出温度 以保证产品质量 4 稳定塔底液位 稳定塔底吹汽和汽提塔吹汽量 5 稳定各回流流量和温度 保持好热量的平衡 中段回流调整原则是适当增加高中温位的中段回流量 稳定塔顶回流量 中段回流量是否恰当则以产品质量合格 轻油收率高 塔顶温度稳定且调节灵敏为原则 对常压塔 中段回流取热量一般以占全塔回流热的40 60 为宜 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 30 3 优化常压塔操作 提高装置拔出率装置轻油收率和总拔出率是装置技术 操作水平的重要标志 它的高低跟装置原油性质 装置配置 产品结构 设备技术水平及操作水平等因素有关 轻油收率是指装置所加工的各类原油的柴油及以前的馏分的含量 总拔出率是指装置所加工的各类原油的蜡油及以前的馏分的含量 主要和原油的性质有关系 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 31 1 优化产品结构不同的常减压装置的工艺设备状况不同 都有适合于本装置的生产方案和产品结构 生产方案选择的好 产品结构比较合理 产品收率就高 不能局限于当初设计所定的产品结构 要进行不断的摸索和总结 优化产品的结构 根据装置的工艺和设备特点进行筛选适宜的加工方案 2 合理分配中段回流合理分配中段回流量可以平衡塔内负荷和提高塔的分馏精度 调整回流的原则一个是提高高温位的回流取热比 另一个就是要使塔内汽液相分布的较为均匀 这样有利于提高的处理能力和分离精度 提高塔的轻油收率 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 32 3 优化塔底吹汽量汽提蒸汽的作用主要是降低分馏塔内油气分压 在一定的温度 压力下尽量提高进料的汽化分率 在常压塔底注入汽提蒸汽 可以使石油馏分在较低温度下汽化 提高进料汽化率 还可以使进料段以下液相中的轻组份汽化 降低塔底重油中轻组份含量 提高拔出率和轻油收率 常压塔底汽提蒸汽量是否合适可以从以下几点判断 根据常压塔的进料温度和塔底温差来判断 如果温差在5 以下下 则可以适当提高塔底吹汽量 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 33 如果常压塔最后一个侧线量较原油评价数据计算量少 而减压塔上部侧线量较多 则可适当提高塔底吹汽量 如果减压塔进料段真空度下降 减压炉比以往相同条件下 炉膛温度升高 柴油汽化 也有可能是常压塔底吹气量小 根据侧线馏程数据 如果石脑油干点低 而各侧线产品的馏程重叠度较大 则应当适当提高塔底吹汽量 根据常渣的分析数据 如其350 前馏分大于5 或比装置正常情况时要大 则可以确定常底吹汽量偏小 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 34 减压塔1 减压塔的工艺特点与初馏塔 常压塔相比 减压塔在工艺上有明显的不同 1 减压塔对分馏精度的要求比常压塔粗略 2 减压塔的结构和工艺要求尽量提高收率的同时还要避免发生裂化反应 减压塔进料段真空度是提高收率和避免裂化的关键 3 在减压下 油气比容大 4 减压塔处理的油料比较重 粘度比较高 5 为了降低馏出油的残炭值和重金属含量 在汽化段上面设有洗涤段 6 填料型减压塔的内回流不是从塔顶流到进料段 是分段的 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 35 2 减压深拔技术减压深拔的定义是原油切割至560 以上 并且所拔出的重质蜡油与塔底渣油的质量满足下游二次加工装置对原料的质量要求 同时减压渣油中 538 的轻组份含量不超过5 影响减压深拔的因素有 1 常压拔出深度 2 抽真空系统能力 3 塔底渣油停留时间 4 转油线压降 进料段雾沫夹带程度等 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 36 原油是由不同烃类化合物组成的混合物 其中还含有少量其他物质 主要是少量金属 如钠 镁 钙等 盐类 微量重金属 如镍 钒 铜铁及砷等 固体杂质 如泥沙 铁锈等 及一定量的水 所含的盐类除少量以晶体状态悬浮于油中之外 大部分溶于原油所含水中 形成含盐水并与原油形成乳化液 电脱盐 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 37 电脱盐的原理原油电脱盐就是在电场 破乳剂 温度 注水 混合强度等因素的综合作用下 破坏原油乳化状态 实现油水分离的过程 由于原油中的大多数盐溶于水 这样盐类就会随水一起脱掉 首先是打破原油的乳化状态 利用破乳剂相对于原油中的乳化剂的表面活性更强 表面张力更小的特点 使其能够破坏原有乳化液牢固的吸附膜 将水分夺过来 形成新的 不稳定乳化液 其次是在电场作用下进行油水分离 原油中的微小水滴在电场的作用下产生电荷 相邻水滴之间异性相吸 同性相斥 水滴产生运行而碰撞积聚 最后小水滴成为大水滴 由于水的密度比原油密度大 水滴逐渐沉降到脱盐罐底部 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 38 电脱盐的作用1 脱水原油中含水对常减压装置有极大的影响 1 影响常减压装置的平稳操作 原油中的少量水被加热汽化 会造成蒸馏塔内气体速度增加 导致操作过程波动 严重时还会引起塔内超压和冲塔事故 2 增加蒸馏过程中的能耗 原油的汽化热约为350kJ kg 水的汽化热为2600kJ kg 如果原油含水量较高 势必增加燃料和冷却水的消耗量 原油经过电脱盐后 其中的水份大部分被脱除 降低了原油含水对常减压装置造成的操作波动 降低了装置的能耗 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 39 2 脱盐原油中含盐 对常减压装置及下游装置有极大的危害 1 在蒸馏过程中 盐类沉积在炉管 换热管等设备中 高温下将造成管壁结垢 2 在塔顶的低温部位水解生成氯化氢 氯化氢在少量水存在时形成浓盐酸 会对设备产生严重的腐蚀 3 造成后续加工过程中催化剂中毒 4 原油中的盐类经过蒸馏后主要集中在重馏分和渣油中 影响下游装置产品质量 原油经过电脱盐脱除水份的同时 原油中的无机盐类也溶解在水中被脱除 减缓了常减压装置设备的腐蚀 有利于装置长周期安全平稳运行 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 40 炼油装置竞赛 常减压蒸馏装置 同类装置竞赛方面情况 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 41 炼油装置竞赛 常减压蒸馏装置 2012年5月份累计第39名 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 42 燃料生产中一个重要的问题 重质油轻质化 如何将原油中的重质馏分油甚至渣油转化成轻质燃料产品 从大分子分解为较小的分子主要依靠分解反应 热加工和催化反应 从低H C的组成转化成较高H C的组成脱碳 溶剂脱沥青 催化裂化 焦炭化等 加氢 加氢裂化 催化裂化装置 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 43 催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加工过程 也是重油轻质化的核心工艺 是提高原油加工深度 增加轻质油收率的重要手段催化裂化以各种重质油 VGO CGO AR VR等 为原料 在500 左右 0 2 0 4MPa及催化剂的作用下 通过催化裂化反应得到气体 干气和LPG 高辛烷值汽油 催化柴油 LCO 油浆及焦炭主要控制指标 金属含量和残碳值 催化裂化的原料 Ni V 不大于20PPm残碳 不大于6 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 44 产品组成特点m H 干气C1 C2 519 23LPGC3 C410 1614 9 15 5稳定汽油RON 88 9330 6013 2 14 0催化柴油CN 4020 4010 12 5外甩油浆稠环芳烃多0 58 5 10焦炭只利用烧焦热5 106 8 催化裂化的产品 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 45 催化裂化过程的特点 催化裂化 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 46 反应吸热 再生放热 催化剂作为热载体再生烟气温度很高 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是催化裂化装置的技术关键 1 由吸收稳定系统的富气压缩机入口压力调节转速控制富气流量以维持沉降器顶压力恒定 2 以两器差压作为调节信号 由双动滑阀的开度控制再生器顶的压力 3 由提升管反应器出口温度控制再生滑阀开度来调节再生剂的循环量 4 一套较为复杂的自动保护系统 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 47 提升管催化裂化装置的类型 催化裂化的反应 再生系统有多种形式 如高低并列式 同轴式 同高并列式等至于分馏系统和吸收 稳定系统 在各催化裂化装置中一般并无很大差别 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 48 三种典型催化裂化反再构型 高低并列式 同轴紧凑式 IV型同高并列式 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 49 高低并列式 一催化 反应器位置较高 两器压力不同 一般再生器比反应器的压力高0 02 0 04MPa 催化剂在两器中循环 用斜管输送 并由滑阀调节 滑阀的材质要满足耐磨要求 同轴式 二催化 沉降器和再生器同轴叠置 采用塞阀 plugvalve 调节催化剂循环量 由于阀头和催化剂均匀接触 阀头磨蚀轻 布置紧凑 占地面积小 同高并列式 三种反再系统构型的特点对比 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 50 复杂的平行 顺序反应 石油馏分的催化裂化反应是一种复杂的平行 顺序反应 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 51 催化裂化反应的特点 随反应时间的延长 转化率增加 气体和焦碳产率增加 而汽油收率和柴油是先增加后下降 在提升管油剂混合处 产物收率和转化率增加很快 因此这个区域为快速反应区 以一次反应为主 占整个反应的50 70 提升管的中下部一般称为主要反应区 而上部称为二次反应区和汽油改质区 初次反应产物再继续进行的反应叫做二次反应 二次反应多种多样 但并非对我们的生产都有利 应适当加以控制 提升管反应深度控制技术 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 52 催化裂化的反应热 强吸热反应 分解 脱氢反应 热效应很大放热反应 氢转移 缩合 异构化是放热反应 但其热效应很小催化裂化反应总是表现为吸热反应 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 53 催化裂化反应的主要影响因素 1 催化剂活性提高催化剂活性 反应速度提高提高催化剂的活性还有利于促进氢转移反应和异构化反应 对提高产品质量有利催化剂的活性取决于它的结构和组成 提高转化率 其它条件不变 提高处理能力 转化率提高 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 54 活性和催化剂表面上的积炭有关催化剂表面积炭量 活性 单位催化剂上焦炭沉积量主要与催化剂在反应器内的停留时间有关 催化剂上的焦炭含量还与剂油比有关 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 55 剂油比 C O C O反映了单位催化剂上有多少原料进行了反应并在其上沉积焦炭C O上升 单位催化剂上积炭下降 催化剂活性下降慢C O大 原料与催化剂接触更充分 有利于提高反应速度 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 56 2 反应温度 反应温度提高 在其他条件不变的情况下 转化率提高 对于床层反应器 反应温度用反应器床层温度表示对于提升管反应器 用提升管出口温度表示 反应温度的改变可改变热裂化和催化裂化反应的比例 反应温度对各类反应的影响不同 影响产品分布 催化裂化是平行 顺序反应 可简化为 一般情况下 kt2 kt1 kt3 故提高反应温度 反应速度增大的程度为 V2 V1 V3 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 57 3 原料性质 沸点范围相似时 含芳烃多的原料则较难裂化 碱性氮化物会引起催化剂中毒而使其活性下降 裂化原料中的含硫化合物 0 3 1 6 对催化裂化反应速度影响不大 但使产品质量下降 原料中的有机金属化合物在高温下发生分解而使金属沉积在催化剂表面 造成催化剂污染 使催化剂的活性下降和催化剂的选择性变差 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 58 4 反应压力准确地说 是反应器中油气分压对反应速度的影响油气分压升高 反应物浓度升高 反应速度升高 同时生焦速度升高 而且对生焦的影响比较明显 而工业装置的处理能力是由再生系统决定的 因此在工业上一般不采用较高的反应压力 一般为1 4atm 表 0 16MPa 0 18MPa 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 59 炼油装置竞赛 催化装置 1 同类装置竞赛方面情况 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 60 炼油装置竞赛 催化装置 2 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 61 炼油装置竞赛 催化装置 1 催化2012年5月份累计第19名 与上月退步1名 2 催化2012年5月份累计第17名 与上月退步3名 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 62 连续重整装置 工艺原理重整装置主要以石脑油 初馏点 175 为原料 生产富含芳烃的重整生成油 作为芳烃原料和汽油调合组分 同时富产氢气和少量的液化气 预处理单元主要为重整装置提供适宜馏分范围和最低杂质含量的原料 以确保重整催化剂不受毒害 使重整最大效率地将原料转化为目的产品 催化剂再生的任务是将重整反应部分的催化剂 待生剂 通过烧焦除去积炭 然后对其进行氯化 焙烧等工序处理 以恢复活性 最后将再生剂输送回反应部位循环使用 从而使重整反应始终能在高苛刻度下进行 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 63 反应机理或原理预加氢反应机理 预加氢是在一定温度和压力条件下 通过催化剂的作用 除去原料中能使重整催化剂中毒的毒物 如砷 铅 铜 汞 铁和氮 硫 氧等 使这些毒物的含量降至允许的范围内 同时还使烯烃饱和以减少重整催化剂的积炭从而延长操作周期 脱硫反应 对于双金属重整催化剂而言 进料中的硫含量要求小于0 5PPm wt 才能保证重整催化剂具有良好的选择性和稳定性 预加氢催化剂的最佳操作温度为280 340 脱氮反应 重整进料中对氮含量的要求低于0 5ppm wt 脱氧反应 烯烃饱和 脱卤素反应 脱金属反应 原料中金属杂质的脱除 主要依靠催化剂床层的吸附作用 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 64 重整反应机理 重整反应主要是在一定的操作条件和催化剂的作用下 通过脱氢 异构化及裂化反应 让原料石脑油 C6 C11烃 的烃分子发生重新排列 使其中的环烷烃和烷烃转化成芳烃或异构烷烃 同时副产部分氢气的过程 主要化学反应如下 六元环烷烃的脱氢反应 在催化剂金属功能作用下进行 是速度最快的高吸热反应 也是生产芳烃大幅度提高汽油辛烷值的主要反应 高温和低压有利于反应的进行 同时产生大量的氢气产品 其液收几乎是100 是催化重整的理想原料 异构化反应 五元环烷烃异构化脱氢 在催化剂酸性中心作用下进行 先通过异构化反应转化为六元环烷烃 再脱氢反应转化为芳烃 在适当的条件下 能大部分完成 反应速度较快 吸热反应 也能产生氢气 烷烃异构化反应 在催化剂酸性中心作用下进行 反应速度较快 是微放热反应 当分子量增加时 分支对烷烃的转化率在平衡的状况下增加 该类反应对生产高辛烷值汽油的宽馏分重整过程有着特殊的作用 液收可达100 不产生氢气 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 65 烷烃的脱氢环化反应在催化剂酸性中心作用下重新排列成环烷烃 然后在金属中心作用下脱氢或异构脱氢转化为芳烃 反应速度很慢 是吸热反应 需要在较苛刻的条件下才能进行 且受动力学的限制 该类反应的体积液收仅为70 80 但它可以大幅度地增加辛烷值 是生产芳烃的重要反应 而且 每一个摩尔的烷烃转化 可得到4个摩尔的氢气产品 是重整催化剂开发的重要目标之一 低压和高温有利于反应的进行 加氢裂化反应和氢解反应这两种反应都是发生碳链断裂的大分子变成小分子的反应 但两者的催化作用中心不同 产物组成也不同 前者在酸性中心进行 主要在分子的中间位置发生碳链断裂 主要生成C3 C4 后者在金属活性中心上进行 主要发生分子末端碳链断裂 生成甲烷 使液收下降 消耗氢气 积炭反应和岐化反应 烃类深度脱氢 生成烯烃和二烯烃 进一步聚合及环化 生成稠环重芳烃 吸附沉积在催化剂上 形成积炭 岐化反应把甲苯转变成为苯和二甲苯 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 66 催化剂再生原理 重整催化剂双功能作用 催化剂再生是在一定压力下用含有少量氧气的惰性气体缓慢烧去烧去沉积在催化剂多孔结构表面上的焦炭 同时添加由于烧焦过程和反应过程中失去的部分氯化物 达到恢复催化剂活性 选择性 稳定性的目的 主要包括 烧焦 氯氧化 干燥 还原等四个步骤 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 67 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 68 闭锁料斗示意图 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 69 重整装置类型固定床半再生 固定床反应器 催化剂不动 每个运转周期进行一次催化剂再生 周期短 苛刻度低 产品芳含低 装置操作弹性小 对催化剂水氯平衡要求高 投资省 组合床工艺连续重整 催化剂流动 3 10天再生一遍 运转周期长 苛刻度高 产品质量高 生产管理难度相对较大 UOP工艺 重叠式反应器 再生湿热回路IFP Axens 工艺 并列式反应器 再生干冷回路国内技术 两两重叠并列式反应器 再生干冷回路 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 70 我厂重整装置特点 1 预处理部分为 先分馏后加氢 和 全馏分加氢 二种流程模式并存的工艺流程 操作灵活方便 现采用的是 先分馏后加氢 模式流程 2 进装置石脑油先与预分馏塔顶物流换热 回收了预分馏塔顶冷凝热的50 实现了节能 3 预加氢单元设有循环氢压缩机 氢气自身循环 不足部分由重整高纯氢补充 为使反应压力平稳 采取了氢气少量排放的措施 4 预加氢催化剂采用抚研院开发的轻质油加氢专用催化剂FH 40C 其反应器为热壁式 设计空速 体 为4 0时 1 5 反应系统为 四炉四反 工艺 重整反应可以在高苛刻度的条件下进行 即低压 0 6MPa 低空速 体h 11 15 低氢油比 分子比2 5 高温509 540 6 采用了氢气与重整生成油在3 9MPa 表 再接触流程 使外送重整氢气纯度达到90 以上 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 71 7 催化剂再生部分采用洛阳院自主研发的国产化 LPEC连续重整成套技术 再生能力达500公斤 小时 催化剂循环和催化剂再生回路及相应的辅助系统 均采用计算机自动控制 使催化剂自动再生 8 重整反应加热炉采用 3 1 箱式炉 对流段为蒸汽发生系统 用来产生3 5MPa 表 蒸汽 供重整循环氢压缩机透平使用 多余蒸汽送至管网 炉子总热效率为90 9 重整进料混合换热器采用国产单台立式全焊接板壳式换热器 热端温差仅为34 冷 热两侧总压降不大于0 08MPa 具有压降小 换热效率高的特点 10 循环氢压缩机组采用BCL527型多级离心机 汽轮机采用NG25 20型背压式汽轮机 背压蒸汽后路为1 0MPa蒸汽 除装置自用外 多余蒸汽送至管网 实现节能 11 第二重整加热炉辐射管采用68根倒U形炉管 出入口集合管位于辐射室底部 设3排燃烧器 两侧16台为扁平附墙式 中间8台为扁平低焰式 设计热效率达91 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 72 12 再生器中心筒外网与内筒为 分体结构 中心筒内筒及丝网采用国产316H钢 内部增加环向加强圈 外网采用无纵焊缝条筛网 缝隙平均在0 45mm 孔隙率达12 顶部600mm高度增加了加固冲孔网 抗温度波动和抗冲击能力较高 13 再生器床层温度采用8支柔性热电偶 直接伸进中心筒外网和内筒之间 测量准确度较高 14 再生高温脱氯罐为两罐串联 在第一个罐顶部和上部1 3位置装填了新型的 鸟巢 瓷球 增加了脱氯罐的容垢能力 改善了气流的分布 延长了脱氯剂使用周期 15 设四台重整氢气增压机 一大三小 将重整氢增压后送至管网 可以回收芳烃尾氢 提高氢气利用率 16 C4 C5分离塔经异戊烷项目改造 流程灵活 切换方便 既可以C201无硫液化气和轻石脑油为原料生产戊烷油和车用液化气 也可以化工轻油为原料 分离回收高辛烷值的异戊烷组分 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 73 同类装置竞赛方面情况 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 74 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 75 加氢精制装置 汽 煤 柴 蜡 一 加氢技术加氢技术包括加氢处理和加氢裂化两大类 加氢处理 Hydrotreating 是指通过加氢反应原料油的分子大小没有变化以及有10 或 10 的分子变小的那些加氢工艺 它包括传统意义上的加氢精制和加氢处理 就其加工原料而言 有重整原料预处理 石脑油加氢 焦化汽 柴油加氢 煤油加氢 直馏柴油加氢 催化柴油加氢 催柴 直柴 焦柴混合加氢 VGO加氢精制 焦化蜡油加氢精制 白油加氢 凡士林加氢 石蜡加氢 食品蜡 润滑油低压加氢补充精制 柴油临氢降凝等 加氢裂化 HydroCracking 是指加氢反应原料中有10 以上的分子变小的那些加氢工艺 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 76 二 工艺原理加氢处理 精制 是在一定的温度 压力条件下 原料油 氢气通过反应器内催化剂床层 在加氢精制催化剂的作用下 将油品中所含的硫 氮 氧等非烃类化合物转化成为相应的烃类及易于除去的硫化氢 氨和水 同时发生部分烯烃 芳烃饱和等反应 从而使油品的安定性 腐蚀性 燃烧性等性能得到改善的工艺过程 加氢处理的目的是为了满足产品质量指标要求和下游装置对进料的需要 三 反应机理其主要反应包括加氢脱硫反应 加氢脱氮反应 加氢脱氧反应 加氢脱金属反应及烯烃和芳烃的加氢饱和反应 在加氢精制过程中有一定的轻质化率 还会发生烃类分子C C键断裂的加氢裂化反应 包括烷烃加氢裂化 烷基芳烃和环烷烃的加氢脱烷基和环烷烃开环等反应 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 77 1 脱硫反应轻馏分中的硫化物如硫醚 硫醇 二硫醇是非常容易被脱除转化为H2S的 原料重馏份中的硫化物如杂环含硫化物及多苯并噻吩类硫化物较难被脱除 噻吩加氢时 首先是杂环上的双键加氢饱和 然后再开环 C S键断裂 脱硫生成硫醇 最后生成烷烃和硫化氢 硫化物的加氢反应活性按如下顺序递减 硫醇 二硫化物 硫醚 噻吩类 苯并噻吩 二苯并噻吩2 脱氮反应加氢脱氮反应较加氢脱硫要更加困难 原料中的氮化物可以分为碱性氮和非碱性氮化合物两类 非碱性化合物是指五员氮杂环的化合物 吡咯及其衍生物 其余的氮化物均为碱性氮化物 原料中的氮化物的存在形式分为苯胺类 吡咯类 吡啶类 喹啉类 加氢脱氮反应一般是先进行加氢饱和 然后再进行氢解断键 3 加氢脱氧反应加氢原料中的含氧化合物含量远低于硫 氮化合物 氧化物的存在形式包括苯酚类 呋喃类 醚类 羧酸类 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 78 4 烯烃 芳烃饱和反应烯烃在加氢精制催化剂上的反应是很容易发生的 其反应速率很快 并且是一个强放热反应 5 其它反应如脱金属 裂化 缩合等在加氢精制反应中 各类型反应的活性为 烯烃饱和 脱硫反应 脱氮反应 芳烃饱和反应 四 影响加氢过程的主要因素反应压力 反应温度 空速 氢油比 原料性质和催化剂性能等 五 装置构成 一般由反应系统 分馏系统 压缩机系统及公用工程系统组成 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 79 六 装置的技术特点 1 对原料油罐采用氮气或其它不含氧和硫的惰性气体进行气封 避免原料油与空气接触生成聚合物和胶质 有效防止结垢 2 设置原料油自动反冲洗过滤器 脱除原料中大于25微米的固体颗粒 防止反应器因进料中的固体颗粒堵塞导致压降过大 3 反应部分采用热高分工艺流程 减少反应流出物冷却负荷 优化换热流程 充分回收热量 降低能耗 260柴油加氢及蜡油加氢新装置采用热高分流程 老装置仍为冷高分流程 4 采用炉前混氢方案 提高换热器效率和减缓结焦程度 5 反应器入口温度通过调节加热炉燃料来控制 床层入口温度通过调节急冷氢量来控制 6 高压换热器采用螺纹锁紧环式结构 不易泄漏 260柴油加氢及蜡油加氢 7 反应器为热壁板焊结构 反应器内设两个催化剂床层 床层间注冷氢 8 设置循环氢脱硫系统以提高循环氢纯度 同时降低反应部分设备腐蚀 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 80 9 为充分回收能量 在热高压分离器和热低压分离器之间设置液力透平 用于驱动加氢进料泵 260柴油加氢及蜡油加氢 10 反应进料加热炉 分馏塔底重沸炉分别设置烟气余热回收系统 充分回收烟气热量 降低排烟温度 提高加热炉效率 11 在原料油换热系统注阻垢剂 防止换热器结垢 以保证换热器的换热效率 反应空冷前注水 防止铵盐析出堵塞管道 确保装置长周期生产 260柴油加氢及蜡油加氢 12 设置0 7MPa min的紧急泄压系统 13 分馏部分采用双塔汽提流程 脱硫化氢汽提塔采用过热蒸气汽提 产品分馏塔采用重沸炉汽提 塔顶油气加热低温热水 充分回收分馏塔顶油气的热量 同时把富裕热量集中在温位较高的精制柴油产品 发生1 0MPa蒸汽 并加热冷低分油 汽油 航煤用氢气气提 多采用单塔流程 14 在脱硫化氢汽提塔顶设注缓蚀剂设施 以减轻塔顶流出物中硫化氢对塔顶系统的腐蚀 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 81 汽油加氢精制 一 生产清洁汽油的技术难点是既要降低硫含量和烯烃含量 又要保持汽油辛烷值和收率不降低 而烯烃和芳烃是高辛烷值组份 在加氢处理过程中由于烯烃反应性能强 容易加氢饱和成相应的烷烃 从而导致汽油辛烷值显著降低 汽油加氢脱硫技术的关键是在降低硫含量的同时 避免烯烃饱和而造成汽油辛烷值显著降低 而烯烃 硫醇性硫主要集中在轻馏分中 芳烃 硫主要集中在重馏分中 且硫以噻吩为主 二 催化汽油选择性加氢脱硫技术 国内石科院的RSDS 抚研的OCT M 中石化引进的S ZORB等 以及其他脱硫降烯技术 三 我们厂的汽油加氢装置主要目的是脱硫 降低硫含量 采用抚顺石油化工研究院 FRIPP 开发的汽油选择性加氢技术 OCT M技术 OCT M技术特点 能够处理高硫高烯烃含量的FCC汽油 根据脱硫深度要求 选择适宜的FCC汽油轻重馏分切割点温度 催化剂脱硫选择性高 重馏分加氢工艺条件缓和 从而达到降硫 尽右能减少辛烷值损失的目的 产品液收高 99m 氢耗低 0 2 0 3m 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 82 汽油加氢精制 2005年为满足汽油新标准要求 对原80万吨 年直柴加氢装置进行了加工催化重汽油适应性改造 设计为50万吨 年采用OCT M技术 以两套催化汽油为主要原料 选择适宜的切割点温度 90 将全馏分FCC汽油切割为轻馏分 LCN 和重馏分 HCN 对重馏分采用专门开发催化剂体系 FGH 20 FGH 11 进行选择性加氢脱硫处理 在高分压力2 0MPa 体积空速3 0h 1 氢油体积比300 初期平均反应温度235 等条件下 经过处理后的重汽油馏份 进料硫含量1132PPm 硫含量可降至210PPm 切割出的FCC轻汽油LCN送至常减压脱硫醇装置处理 重汽油组分加氢后至二催化装置脱臭 之后进入油品罐区调合设施 从而得到低硫低烯烃的清洁汽油产品 RON总损失小于1 5个单位 2009年5月份蜡油加氢开工后催化汽油质量满足国 汽油标准要求 S 150PPm 停开汽油加氢 改开航煤加氢 目前原80万吨 年催柴加氢装置做为汽油加氢装置备用 2013年将增上一套催化汽油加氢装置 采用S ZORB技术 超深度脱硫 S 10PPm 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 83 煤油加氢精制 原料航煤硫含量小于2000ppm 一般在1200ppm左右 硫醇60ppm左右 直馏航煤精制主要目的 脱硫醇 降酸值 改善颜色 精制航煤硫醇小于20ppm 传统的非临氢航煤精制方法对原料的适应性较差 并存在不同程度的环境污染问题 加氢工艺对原料适应性强 通过调整操作 能够达到直馏航煤精制所需目的 需要时还能降低硫含量 提高烟点 但深度加氢后油品中天然的抗氧 抗磨等极性物质被脱除 油品安定性 润滑性变差 需在产品出口加添加剂 以保证质量 航煤加氢精制反应条件可根据原料性质 产品要求及现实条件来确定 一般在氢分压0 5 4 0MPa 体积空速2 6h 1 氢油比50 200 反应温度200 320 之间 工艺流程有氢气一次通过流程及氢气循环流程 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 84 煤油加氢精制 2009年5月20日蜡油加氢装置开工 随着蜡油加氢开工 催化原料性质得到大幅改善 汽油质量满足国 汽油标准要求 于6月2日汽油加氢停工 随着原油性质变劣 尤其是加工杰诺油 采用传统的非临氢航煤精制工艺 常压蒸馏 脱硫醇 补充精制工艺 航煤产品质量控制困难 于是将汽油加氢装置改为航煤加氢 7月10日开工 由于催化剂没更换 汽油加氢催化剂为缓和选择性加氢 脱氮效果不佳 导致精制航煤的颜色不稳定 且反应压力 温度高 装置氢耗 能耗高 于是2011年11月更换了加氢性能好的催化剂 即采用抚研院开发的轻质馏分油加氢精制催化剂FH 40C 以常压直馏煤油为原料 根据市场需求 生产满足军航或民航质量标准的航空煤油 同时副产少量的高芳潜石脑油 可做重整原料 和含硫干气 正常操作条件 压力2 5MPa 反应温度250 空速2 7h 1 氢气循环流程 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 85 柴油加氢装置 一 国内外清洁柴油规格主要指标 二 柴油质量规格发展趋势低硫 低芳烃 低密度 高十六烷值是柴油产品质量规格发展趋势 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 86 三 降低柴油硫含量的途径 原料 原油选择降低原料终馏点调入煤油组分换用高活性催化剂增加反应器新建加氢装置最经济和简便的方法是采用更高活性的加氢脱硫催化剂 2020 4 16 工艺类专业技术人员研修班 87 四 柴油深度加氢脱硫技术及脱芳技术 不同的原料性质及产品的目标不同 将决定采取不同的催化剂及技术 石科院的RTS技术 以高硫直馏柴油为原料 超深度脱硫 SSTHR技术 以各种柴油馏分为原料 超深度脱硫脱芳 MHUG技术 以柴油馏分为原料 生产低硫低芳烃