石油化工生产流程工艺简介.ppt

石油化工工艺流程介绍,主要内容,一。石油化工行业分析和现状二。当今石油发展趋势【液化气深加工煤炼油异丁烷开发】三。石油炼制工艺【常减压催化裂化催化重整气体分离焦化】流程工艺,1石油化工行业分析和现状,化学工业是国民经济的基础产业之一，与国民经济各领域及人民生活密切相关，我国化学工业一直受到国家的高度重视。经过50多年的发展，我国已形成门类齐全、基本能适应国民经济和相关工业发展的化学工业体系。改革开放以来，我国化学工业不仅在总量上迅速发展，而且在产品结构、技术结构、投资结构、组织结构、工艺装备水平等方面取得了长足进步，已进入世界化工大国的行列。,2、化工行业发展现状,（1）全行业进入产业转型期改革开放以来，包括石油和化学工业在内的原材料工业在我国发展迅速，目前主要产品都已经达到很大的规模，多种产品产能位居世界首位，在国际上占据了举足轻重的地位。原材料工业的发展取决于国家所处工业化阶段，以及由工业化阶段所决定的需求、供给条件和比较优势的变化。“十二五”期间，我国经济发展处在工业化中期向工业化后期转变的过渡时期。根据国际经验，随着我国工业化的阶段性变化，原材料工业的内部结构特征也将相应发生变化，主要是传统产业比重下降，而高端和新型产业将得到较快发展。,（2）石化产品结构性短缺现象仍将持续我国石油和化学工业经过多年迅速发展，大多数产品产能快速增加，产品供应已由“整体数量短缺”转变为“结构性短缺”。在传统大宗石化产品领域，结构性短缺主要体现为：产品总产能已超过国内市场需求量，但与此同时装置开工负荷较低，仍有大量产品进口。例如2009年我国有甲醇年产能2,200万吨，（不包括联醇）装置开工负荷仅50%，而同期甲醇进口量达到529万吨，聚乙烯和聚丙烯、乙二醇、聚苯乙烯、ABS、合成橡胶等石化下游产品2009年的进口量均超过2008年，其中竞争力不强的因素较突出。在下游新型化工材料和精细化学品领域，结构性短缺主要体现为：高端品种短缺，产品差异化程度较低，进口依赖程度高，部分科技含量高的产品目前尚处于空白。,（3）资源短缺长期制约产业发展,我国原油资源短缺，人均占有储量只有世界平均水平的11%，并且产量难以在短期内大幅提升。随着国内炼油能力的快速提高，以及交通运输等下游产业的快速发展，原油缺口逐年扩大。2009年我国原油缺口高达2.1亿吨，预计2015年将进一步达到2.62亿吨，原油进口依存度达到55%，同时还将面临着国际原油价格巨幅波动的影响。原油资源的短缺，不仅对我国石化产业的发展产生重大制约，而且是关乎国家能源安全以及社会稳定的重大问题。,受轻烃资源限制，国内乙烯裂解原料以石脑油为主，与中东以乙烷为主的原料路线相比竞争力较弱。而且，我国原油重质化趋势明显，化工轻油收率有限，还要考虑油品、乙烯与芳烃之间的平衡，从而直接影响到我国乙烯工业总体竞争力和发展规模，进而影响到了下游合成材料、有机原料的生产成本和竞争力。,天然气作为清洁能源，供需矛盾十分突出，价格不断上涨。根据我国天然气利用政策和天然气的价格，天然气的化工利用已受到制约。并且，我国天然气资源主要在中西部地区，远离化肥消费市场；东部地区天然气供应紧张，价格偏高，生产化肥经济性较差。,煤炭是我国的优势资源，煤炭产量约占世界总产量的40%，储量丰富，煤种齐全。同时，我国煤炭资源地域分布差异较大，主要特点是“北多南少、西多东少”。丰富的煤炭资源为发展煤化工行业提供了良好的支撑条件，但煤化工生产普遍具有耗水量大的特点，而我国水资源缺乏，并且和煤炭资源呈现明显的“逆向分布”大量淡水资源集中在南方，煤炭资源则主要分布在水资源匮乏和生态环境比较脆弱的中西部地区。水资源已经成为西北地区发展煤化工产业的重要制约因素,目前我国的石油和化学工业系统使用的技术大多数仍处于追随和仿制阶段，自主创新能力不足。媲如，在成套技术方面，许多先进技术仍需要系统地进行集成和优化；已经国产化成功的大型设备，在质量和运行稳定性上与国外先进水平相比还有较大的差距；在新技术和新产品应用开发方面，相当一部分尚停留在试验阶段，尤其在中下游产品领域，产业化推进速度较慢,目前世界化工新材料产业发展现状，主要呈现以下特点：一是国际新材料产业组织呈现集团化、规模化、国际化发展趋势。世界著名材料企业纷纷结成战略联盟展开全球化合作。如杜邦、道康宁等具有规模大、研发能力强、产业链完善等特点，在新材料产业中占有较高地位；信越、瓦克、住友、MEMC和三菱材料五家企业就占据了国际半导体硅材料市场销售额的79%；半绝缘砷化镓市场90%以上被日本的日立电工、住友电工、三菱化学所占,石油现状,随着世界经济发展，石油消费量一直在逐年增加。美国、欧洲和日本的石油消费量以年均1.10%的速度递增。中国、印度、巴西等发展中国家的石油消费量以年均3.50%的速度递增。,液化气深加工,随着目前世界石油紧缺，石油低碳组分研究尤其以C1C4组分为代表的开发创新掀起了新的浪潮。国内液化气深加工技术可以说是一片空白，目前开车比较成功的仅有山东菏泽玉皇化工。C4深加工主要是从液化石油气中分离出C4以上组分经过重整可以生产芳烃，C4以下组分首先脱出C4主要成分为异丁烷然后经过脱氢,生成异丁烯作为生产MTBE的原料，其余的C3以下组分主要通过气体分离装置分离出C3H6作为重要的化工原料C3H8以及C2,C1组分作为民用液化气外售当然其中的C2可以作为乙烯生产装置的原料用于合成其他的化工原料C1可以作为C1化学的研究合成原料,异丁烷的开发,国际对于异丁烷的研究与生产主要集中在俄罗斯，目前俄罗斯的异丁烷技术已经相当成熟并且非常先进。国内四川的异丁烷开发较快异丁烷一方面经过脱氢可以生成异丁烯作为甲基叔丁基醚的原料另一方面它通过催化重整也可生成芳烃,1.石油炼制以石油为原料，采用物理分离和化学反应的方法，得到各种石油产品和化工原料的过程。常见石油炼制厂中的加工过程有：(1)常压分馏，生产汽油、煤油、轻柴油、重柴油。(2)减压分馏，以常压蒸馏所得的重油（塔底油）为原料生产多种润滑油，如锭子油、机器油、气缸油，并在精制和处理过程中出产凡士林和石油蜡。(3)延迟焦化，使减压渣油发生深度裂化反应，以生产焦化汽油、焦化柴油、石油焦，并经脱沥青工序获得沥青。,（4）催化裂化，把常压分馏的一部分重馏分和减压渣油中的重馏分经化学裂化生产汽油、柴油等；从裂化气中可分离出甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等炼厂气，且可经“叠合”使小分子烃变大，生产叠合汽油等。（5）催化重整，使分馏出的汽油在铂、铼等催化剂作用下发生异构化、脱氢、芳香化。,石油的组成与性质简介,石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体，是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物。石油的性质因产地而异，密度一般为0.81.0克/厘米3，凝固点-6030，沸点范围从常温至500以上，可溶于有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。,17,石油的组成与性质简介,石油组成：C（8387）、H（1114）、S（0.060.8）、N（0.021.7）、O（0.081.82）、Ni、V、Fe。碳氢化合物（烃类）是石油的主要成分，约占95%99%。烃类中主要包括烷烃、环烷烃、芳香烃。以烷烃为主的石油-石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的石油-环烃基石油；介于二者之间的称为中间基石油。,18,炼油厂的分类,1）燃料油型炼厂生产汽油、煤油、轻重柴油和各类工业燃料油。2）燃料-润滑油型炼厂除生产各种燃料油外，还生产各种润滑油。3）燃料-化工型炼厂以生产燃料油和化工产品为主。4）燃料-润滑油-化工型炼厂是综合型炼厂，既生产各种燃料、化工原料或产品同时又生产润滑油。,19,20,炼厂的一、二、三次加工装置,把原油蒸馏分为几个不同的沸点范围(即馏分)叫一次加工；一次加工装置；常压蒸馏或常减压蒸馏。将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工；二次加工装置：催化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烷基化、加氢精制等。将二次加工得到的商品油制取基本有机化工原料的工艺叫三次加工。三次加工装置：裂解工艺制取乙烯、芳烃等化工原料。,石油产品简介,石油产品根据生产方法和最终用途可分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青、石油焦等几大类。这里简要介绍石油产品中的燃料类。,21,液化石油气简介,石油炼制过程中产生的石油气的统称，在常温下，加压就容易液化，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、少量戊烷、戊烯和微量硫化物。炼油-化工型炼厂中生产的液化气不含丙烯、丁烯。液化气可作为石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸汽转化制合成气，可作为工业、民用和内燃机燃料。,22,汽油简介,一般来说，汽油按马达法辛烷值分为70号和85号二个牌号，按研究法辛烷值分为90号、93号、95号和97号车用汽油四个牌号，目前日常生活中大家习惯的汽油牌号就是按研究法辛烷值分类的。汽油通常用作汽油发动机的燃料。车用汽油根据发动机压缩比的高低选用不同牌号的汽油；压缩比较高的，可选用较高牌的汽油；反之，则选用较低牌号的汽油。,23,煤油简介,煤油旧称灯油，因为煤油一开始主要用于照明。煤油按质量分为优质品、一级品和合格品三个等级，主要用于点灯照明、各种喷灯、汽灯、汽化炉和煤油炉等的燃料；也可用作机械零部件的洗涤剂、橡胶和制药工业溶剂、油墨稀释剂、有机化工裂解原料；玻璃陶瓷工业、铝板辗轧、金属表面化学热处理等工艺用油。航空煤油则主要用作喷气式发动机燃料，目前大型客机均使用航空煤油。航空煤油分为1号、2号、3号三个等级，只有3号航空煤油被广泛使用。,24,柴油简介,轻柴油按质量分为优质品、一级品和合格品三个等级，按凝点分为10号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号六个牌号，10号轻柴油表示其凝点不高于10，其余类推。轻柴油用作柴油汽车、拖拉机和各种高速（1000r/min以上）柴油机的燃料。根据不同气温、地区和季节，选用不同牌号的轻柴油。气温低，选用凝点较低的轻柴油，反之，则选用凝点较高的轻柴油。重柴油是中、低速（1000r/min以下）柴油机的燃料，一般按凝点分为10号、20号和30号三个牌号，转速越低，选用的重柴油凝点越高。,25,燃料油简介,燃料油是成品油的一种，是石油加工过程中产生的较重的剩余产物,广泛用于船舶锅炉燃料、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料。燃料油主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成的，其特点是粘度大，含非烃化合物、胶质、沥青质多。燃料油的分类根据不同的标准，燃料油可以进行以下分类：1）根据出厂时是否形成商品量，燃料油可以分为商品燃料油和自用燃料油。2）根据加工工艺流程，燃料油可以分为常压燃料油、减压燃料油、催化燃料油和混合燃料油。3）根据用途，燃料油可以分为船用燃料油和炉用燃料油及其他燃料油。,26,常减压,炼油厂燃料油系统,重整,焦化,加氢裂化,催化,加氢精制,汽油,柴油,原油,炼油生产主要装置介绍,常减压蒸馏装置。每个炼油厂必须有的炼油加工的第一道工序，也是最基本的石油炼制过程。它采用蒸馏的方法反复地通过冷凝与汽化将原油分割成不同沸点范围的油品或半成品，得到各种燃料和润滑油馏分，有的可直接作为产品调和出厂，但大部是为下一道工序提供原料。该装置通常由电脱盐，初馏、常压和减压蒸馏等工序组成。,28,主要炼油工艺简介,从油田里开采出来没有经过加工处理的石油叫原油。原油成分很复杂，还含有水和氯化钙、氯化镁等盐类。含水多，在炼制时要浪费燃料，含盐多会腐蚀设备。所以，原油要先经过脱水、脱盐等处理过程，才能进行炼制。石油的炼制一般包括石油的分馏、石油的裂化和石油的催化重整。,3.1常压蒸馏和减压蒸馏常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。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。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。,(2)常压蒸馏石油是由相对分子质量不同、沸点不同的烃组成的粘稠状混和物，它没有固定的沸点。利用石油各成分的沸点不同，通过加热，将它们分离开来的方法，就叫石油的分馏。分馏出来的各种成分叫做馏分。常压分馏也称常压蒸馏；在接近常压下蒸馏出汽油、煤油（或喷气燃料）、柴油等馏分，塔底残余为常压渣油（即重油）。,（3）减压蒸馏以常压蒸馏所得的重油（塔底油）为原料生产多种润滑油，如锭子油、机器油、气缸油，并在精制和处理过程中出产凡士林和石油蜡。,2)催化裂化直接从石油中分馏出汽油，产量不高，仅占石油总质量的25%左右。为了提高汽油的产量，而采用裂化的方法将分子量大、沸点高的烃断裂成分子量小，沸点低的烃。为了克服热裂化的温度过高会结焦以及产量不高的缺点，在使用催化剂的情况下，进行的裂化叫做催化裂化。,35,常减压装置工艺流程简图,初馏塔,常减压装置,常压塔,减渣(催化、焦化),减压塔,煤油,柴油,加氢裂化,原油,根据原油中各组份的沸点不同，将混合物切割成不同沸点的“馏份”。,根据压力越低油品沸点就越低的特性，采用抽真空的方法，使加热后的常压重油在负压条件下进行分馏。,附页1,附页2,附页3,催化裂化,附页1,附2页,附页3,42,常减压装置工艺简介,首先将原油换热至90130加入精制水和破乳剂，经混合后进入电脱盐脱水器，在高压交流电场作用下使混悬在原油中的微小液滴逐步扩大成较大液滴，借助重力合并成水层，将水及溶解在水中的盐、杂质等脱除。经脱盐脱水后的原油换热至220250，进入初馏塔，塔顶拔出轻汽油，塔底拔顶原油经换热和常压炉加热到360370进入常压分馏塔，分出汽油、煤油、轻柴油、重柴油馏分，经电化学精制后作成品出厂。常压塔底重油经减压炉加热至380400进入减压分馏塔，在残压为28kPa下，分馏出各种减压馏分，作催化或润滑油原料。减压渣油经换热冷却后作燃料油或经换热后作焦化、催化裂化，氧化沥青原料。,43,加氢裂化装置,加氢裂化加氢裂化是重质油轻质化的一种工艺方法。以减压馏分油为原料，与氢气混合在温度400左右，压力约17MPa和催化剂作用下进行裂化反应，生产出干气、液化石油气、轻石脑油、重石脑油、航空煤油、轻柴油等产品。其生产方案灵活性大，产品质量稳定性好，但由于该装置对设备要求高，工艺条件苛刻，投资高，因而加氢裂化总加工量远不如催化裂化装置。,加氢裂化是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。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。,加氢裂化装置工艺流程简图,45,加氢精制装置工艺流程简图,46,换热统统,加氢裂化、加氢精制装置,反应器,煤油,柴油,低分,高分,分馏塔,汽油去重整,尾油,加氢裂化原理：在催化剂作用下，烃类和非烃化合物加氢转化。烷烃、烯烃进行裂化、异构化和少量环化反应；多环化物最终转化为单环化物。,加氢精制原理：对馏份油进行脱硫、脱氮、脱氧、脱金属和沥青等杂质及对烯烃、芳烃的加氢饱和，从而来改善油品的气味、颜色和安定性，提高油品的质量。,附页4,附页5,附页6,附页4-1,附页4-2,附页4-3,附页4-4,附页5,附页6-1,附页6-2,催化裂化装置,催化裂化装置催化裂化是重质油轻质化的最重要的二次加工生产装置。它以常压重油或减压馏分油掺入减压渣油为原料，与再生催化剂接触在480500的条件下进行裂化、异构化、芳构化等反应，生产出优质汽油、轻柴油、液化石油气及干气(作炼油厂自用燃料)。使用催化剂的主要成分是硅酸铝，现大都为高活性的分子筛催化剂。反应后的催化剂经700左右高温烧焦再生后循环使用。,55,催化裂化装置工艺流程简图,56,催化裂化工艺流程,催化裂化工艺现场图,石油重质馏分经过催化裂化可得质量比较高的汽油。若将石油分馏产品采用更高的温度（700）进行深度裂化，可使烃分子中的碳链断裂成各种气态烃（如乙烯、丙烯、丁二烯、甲烷、乙烷等）和少量液态烃，这种深度裂化称为裂解。“裂化”和“裂解”虽属同一种反应，但在石油工业中具有不同的意义。裂化是为了提高汽油的产量和质量，副产品是裂化气。裂解是将裂解气进行分离得到各种低级烯烃；成为合成纤维、合成塑料、合成橡胶的原料，副产品是液态烃。,分馏系统,稳定系统,取热器,催化裂化装置,油浆(焦化),烟机,在催化剂的作用下，大分子变成小分子，一部分缩合成焦炭。催化剂上的焦炭经烧焦恢复活性，在系统内循环使用。,附页7,主风,原料,液化气,汽油,柴油去加氢精制,附页7,延迟焦化,延迟焦化装置以减压渣油为原料，经加热至500左右，进入焦炭塔底部，在塔内进行较长时间的深度分解和缩合等反应。反应后的油气自焦炭塔顶逸出，经分馏得到气体、汽油、柴油、蜡油、重质馏分油等产品。焦化反应生成的焦炭则聚集在焦炭塔内，经大量吹入蒸汽和水冷后，用高压水(压力1315MPa，流量140m3/h)进行水力切割，变为块状石油焦成品。焦化所产汽油、柴油很不稳定，含胶质高、颜色易变深并且含杂质多，必须进一步精制才能作为成品出厂。焦化重质馏分油作为催化裂化原料。石油焦可广泛用于冶金或作为化工生产的原料。,62,5)延迟焦化它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。,64,延迟焦化装置工艺流程简图,柴油（去精制）,焦化装置,分馏塔,渣油,石油焦,原料油加热到一定温度后可进行裂解和缩合反应，生成气体、汽油、柴油、蜡油和循环油等，反应生成的固体产品石油焦沉积在焦炭塔底部。,附页8,附页9,附页10,汽油（去精制）,蜡油（去加氢裂化）,附页8,附页9,附页10,催化重整装置,催化重整装置由常减压蒸馏初馏塔、常压塔顶来的直馏轻汽油馏分，经预分馏切出肋以前的馏分，将60180轻烃组分与氢气混合后，加热至280340进行预加氢，以去除硫、氮、氧等杂质，再与氢气混合加热至490510进入重整反应器，在铂催化剂的作用下，进行脱氢芳构化反应和其他反应生成含芳烃量较高的高辛烷值汽油(重整汽油)，可直接用作汽油的调和组分，也可经芳烃抽提，分离提取苯，甲苯、二甲苯等化工产品。副产品有液化石油气和氢气。氢气可作为加氢精制和氢裂化装置用氢的主要来源。因而加氢精制往往与重整组成联合生产装置催化重整加氢精制。,69,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490525，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,催化重整装置工艺流程简图,71,催化重整装置,预分馏塔,预脱砷,预加氢,分离器,脱水塔,一二反应器,三四反应器,稳定塔,加氢石脑油,在一定温度、压力、氢气条件下通过催化剂的作用，将正构烷烃和环烷烃分子中的原子重新调整排列转化生成分子量相近或相等的芳香烃和异构烷烃，从而获得高辛烷值汽油和各种轻质芳香烃。,进入常减压,附页11,附页12,芳烃抽提,重整汽油,初顶汽油,附页11,附页12,气体分馏装置,以脱硫后的液化石油气为原料，用精馏的方法分离制取丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组分，为石油化工生产提供原料的生产过程。其工艺大都采用五塔流程。精馏塔在122MPa的压力和稍高于常温条件下操作。,75,气体分馏装置工艺流程简图,76,气体分离装置,化工厂大型储罐,焦炉煤气用于制氢氢气是化学工业合成的重要原料气,氢气是化学工业中常用的还原剂和氢化剂氢气是制取半导体材料硅的重要原料氢气已成为运载火箭航天器的重要燃料之一焦炉煤气是制氢的理想原料,其所含的55%60%的氢气可通过变压吸附法生产纯度为99.9%或更高的氢气。,煤炭的气化,煤气化技术是煤化工产业发展最重要的单元技术,煤,合成气,醇醚类（甲醇、DME、乙醇）,碳氧化合物类（醋酸、酸酐）,其他（H2）,下游产品,烃类（油品、烷烃、乙烯）,按煤在气化炉中的流体力学行为分为：,固定床