炼油厂化工工艺简介

1、1 炼油厂化工工艺简介炼油厂化工工艺简介 2 目目 录录 一、前言一、前言 二、分离工艺二、分离工艺 三、转化工艺三、转化工艺 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 五、炼厂气加工工艺五、炼厂气加工工艺 六、润滑油生产工艺六、润滑油生产工艺 3 一、前言一、前言 v炼油工艺一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、炼油工艺一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、 煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品 或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲 苯等）的工艺过程。苯等）的工艺过程。 v石油炼制一般的过程是先将原油切割

2、成各种不同石油炼制一般的过程是先将原油切割成各种不同 沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格 要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者 经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产 品。品。 4 一、前言一、前言 v石油炼制的主要工艺过程大致可分为五类：石油炼制的主要工艺过程大致可分为五类： 分离过程电脱盐、常减压蒸馏 转化过程催化裂化、加氢裂化、渣油加氢 处理、延迟焦化、减粘裂化等 精制和改质过程加氢精制、催化重整等 炼厂气加工过程烷基化、醚化等 润滑油生产过程

3、5 常 压 蒸 馏 氢气制造 石脑油加 氢脱硫 加氢 精制 轻油加 氢脱硫 煤油加 氢脱硫 减 压 蒸 馏 废气 热裂化 焦化 分 馏 气体回收 H2S回收硫回收 催化重整 芳烃抽提 正烷烃 抽 提 减压轻油 加氢脱硫 加氢裂 化(中间 馏分型) 加氢裂化 (汽油型) 芳烃精馏 烷基化 脱烷 基化 歧化 乙烯 制造 加氢 流化床 催化裂化 润滑油 制 造 丁二烯 抽 提 燃 料 油 调 配 汽 油 调 配 燃料气 硫 LPG 汽油 苯 二甲苯 乙烯 丙稀 丁二烯 正烷烃 煤油 轻油 润滑油 燃料油 (沥青) 焦炭 炼油化工型炼厂流程炼油化工型炼厂流程 6 二、分离工艺二、分离工艺 v原油分离工

4、艺一般包括原油脱盐脱水和原油蒸馏原油分离工艺一般包括原油脱盐脱水和原油蒸馏 两个过程两个过程 原油脱盐脱水 从油藏中采出的原油都含有水和盐，原油中的盐一 般为Na、Ca、Mg的氯化物或盐酸盐。原油虽然在 油田经过脱盐脱水，但不能满足炼厂加工的要求， 需要在炼厂进一步脱除。 7 二、分离工艺二、分离工艺 目前炼厂原油脱盐脱水几乎多采用二级电脱盐法 注水 破乳剂 原油 一级电脱盐罐 污水 注水 二级电脱盐罐 二级排出水 脱盐原油 8 二、分离工艺二、分离工艺 在原油中加入一定量的水和破乳剂并经混合设 施充分混合后进入脱盐罐，在高压电场作用下， 使小水滴聚合成大水滴，然后借助重力作用沉 降分离。 进

5、入脱盐罐的原油需先加热至90130，以降 低原油黏度，脱盐罐要保持一定压力以防止原 油汽化。 9 二、分离工艺二、分离工艺 v原油蒸馏原油蒸馏 蒸馏是石油炼制必须的第一道工序。借助于蒸 馏过程将原油按炼厂所要求的产品方案切割成各 种馏分，然后再去加工成各种石油产品。蒸馏装 置设计和操作的好坏，对整个炼厂有着十分重要 的影响。 原油蒸馏一般采用三级蒸馏（初馏塔或蒸发塔、 常压塔、减压塔），轻馏分少的原油也可只用二 级蒸馏（常压塔、减压塔）。 10 二、分离工艺二、分离工艺 原油 脱盐罐 水 含盐水 初馏塔 常压炉 常压塔 蒸汽 减压炉 蒸汽 减压塔 减压二线 减压一线 凝缩油及水 减压渣油 重柴

6、油 轻柴油 煤油 汽油 v 三段汽化常减压蒸馏工艺流程三段汽化常减压蒸馏工艺流程 11 二、分离工艺二、分离工艺 初馏塔一般分出原油的汽油组分，以减少换热 系统和加热炉压降。 常压塔一般将原油中沸点360馏分切割成 汽油（或石脑油）、煤油（喷气燃料或灯用煤 油）、柴油馏分。 减压塔则将沸点360的常压重油切割成制 取各种润滑油和石蜡的原料，或作为催化裂化、 加氢裂化原料的减压馏分油和减压渣油。 温度：原油经换热后达到300左右，进入常压加 热炉（atmospheric heater) ，原油被加热到 360380进入常压塔进行蒸馏。塔顶100 130 ，常一线（煤油）200 左右，常二线 （柴

7、油）280 左右，常三线（重柴油）340 左右。 压力：塔顶在0.10.16MPa下操作。 温度：常压塔底油 350左右进入减压加热 炉（vacuum heater) ，被加热到380 400进入减压塔进行蒸馏。 压力：减压塔顶残压一般在2060mmHg。 二、常减压工艺换热装备二、常减压工艺换热装备 v 从常减压装置出来的产品都具有较高的温度需冷却至安全从常减压装置出来的产品都具有较高的温度需冷却至安全 温度才能出装置温度才能出装置,同时从罐区出来同时从罐区出来 的原油需加热才能进入的原油需加热才能进入 塔和加热炉塔和加热炉,这些过程就需要换热装备这些过程就需要换热装备. v 常减压蒸馏装置

8、的换热器是炼油厂所有装置上最多的常减压蒸馏装置的换热器是炼油厂所有装置上最多的,一一 般有四五十台般有四五十台,最多的可达七八十台最多的可达七八十台,对于合理的换热流程对于合理的换热流程 设计能达到设计能达到300以上的换热终温就是比较好的设计以上的换热终温就是比较好的设计. v 该工艺点常见换热设备：该工艺点常见换热设备： (1)浮头式换热浮头式换热(2)U型管式换型管式换 热器热器(3)其它换热装备其它换热装备,空冷器空冷器、冷却水槽冷却水槽、蒸气发生器蒸气发生器. v 为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如螺为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如螺 纹管换热器、内波纹

9、外螺纹换热器、双壳层换热器等。纹管换热器、内波纹外螺纹换热器、双壳层换热器等。 常减塔实图常减塔实图-天津千万吨炼油工程天津千万吨炼油工程 16 三、转化工艺三、转化工艺 v从原油蒸馏得到的直馏轻馏分，由于数量有限远从原油蒸馏得到的直馏轻馏分，由于数量有限远 不能满足对轻质燃料的要求，转化工艺的作用就不能满足对轻质燃料的要求，转化工艺的作用就 是将重质馏分或渣油转化成轻质产品。是将重质馏分或渣油转化成轻质产品。 v炼厂的转化工艺分热转化和催化转化两类：炼厂的转化工艺分热转化和催化转化两类： 重质馏分油的催化转化（催化裂化、加氢裂化） 渣油的转化则热转化（焦化、减粘裂化）与催 化转化（渣油加氢）

10、并存。处理金属含量和残 碳高的渣油，目前还是以热转化为主 17 三、转化工艺三、转化工艺 1. 催化裂化催化裂化 催化裂化是重质油在催化裂化是重质油在存在下，在存在下，在 左右、左右、下发生裂解，下发生裂解， 生成生成的过程。的过程。 v 催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加催化裂化是目前石油炼制工业中最重要的二次加 工过程，也是工过程，也是重油轻质化重油轻质化的核心工艺。的核心工艺。 v 催化裂化原料：重质馏分油催化裂化原料：重质馏分油( (减压馏分油、焦化减压馏分油、焦化 馏分油馏分油) )、常压重油、减渣、脱沥青油、常压重油、减渣、脱沥青油 2、催化裂化的发展过程、催化裂化的发展过

11、程 催化裂化反应催化裂化反应 分解等反应生成气体、汽油等小分子产物分解等反应生成气体、汽油等小分子产物 缩合反应生成焦炭缩合反应生成焦炭 三、转化工艺三、转化工艺 v 反应器和再生器的布置反应器和再生器的布置 再 生 器 烟 气 反 应 产 物 开 工 加 热 炉 反 应 器 汽 提 蒸 汽 原 料 油 催 化 剂 循 环 控 制 提 升 管 美孚石油开发公司美孚石油开发公司IV型型 提 升 管 反 应 器 二 级 再 生 器 旋 风 分 离 器 进 料 喷 嘴 再 生 剂 塞 阀待 生 剂 塞 阀 主 风 待 生 剂 主 管 再 生 器 汽 提 段 分 离 器 反 应 产 物 烟 气 凯洛格

12、正流凯洛格正流F型型 催化裂化装置的组成单元催化裂化装置的组成单元 按照工艺流程，整个装置可以分为四个单元按照工艺流程，整个装置可以分为四个单元 (1)包括原料油的裂化反应和催化包括原料油的裂化反应和催化 剂的再生两个工艺过程。剂的再生两个工艺过程。 (2)根据裂化产品的沸程不同，将其分根据裂化产品的沸程不同，将其分 割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。割成气体、汽油、柴油、回炼油和油浆。 (3)（用稳定汽油将裂化气体中的（用稳定汽油将裂化气体中的 C3和和C4组分组分(液化石油气主要成分液化石油气主要成分)吸收下来，吸收下来， 把乙烷及其以下的轻组分汽提出去。把乙烷及其以下的轻组分汽提出去。

13、 (4)回收催化剂再生时产生的烟气回收催化剂再生时产生的烟气 热能。热能。 200300 600750 490510 2 3s 分馏系统分馏系统 分馏系统流程图分馏系统流程图 图图1 分馏系统典型流程示意图分馏系统典型流程示意图 催化裂化装置主要设备表：催化裂化装置主要设备表： 主要工艺设备台数台（套）299 1反应器台（套）5 2塔类个12 3容器类个25 4换热类台（套）66 5空冷类台（套）37 6机泵类台（套）144 7压缩机类台（套）6 8加热炉类台（套）4 催化裂化工艺换热装备催化裂化工艺换热装备 设备名称介质名称 操 作 条 件 温度 压力 MPa(g) 原料油轻循环油换热器 轻

14、循环油208-1830.881 原料油161-1831.25 轻柴油冷却器 中压蒸汽104-1546.882 轻柴油201-1240.978 重循环油蒸汽发生器 重循环油304-2740.392 脱氧水104-2534.114 轻循环油-热水换热器 热水75-1101.0 轻柴油205-1100.479 贫吸收油富吸收油换热器 轻柴油163-930.76 富吸收油54-1210.492 2、加氢裂化、加氢裂化 v加氢裂化属于石油加工过程的加氢路线，是在催 化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的氢碳比。 v加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结 合，一方面能使重质油品通过裂化反应转化为汽油、

15、煤油和柴油等轻质油品，另一方面又可防止像催化 裂化那样生成大量焦炭，而且还可将原料中的硫、 氯、氧化合物杂质通过加氢除去，使烯烃饱和。因 此，加氢裂化具有轻质油收率高、产品质量好的突 出优点。 三、转化工艺三、转化工艺 27 一段加氢裂化工艺流程示意图一段加氢裂化工艺流程示意图 软 化 水 原 料 油 新 鲜 氢 气 循 环 氢 污 水 稳 定 塔 液 化 气 燃 料 气 轻 汽 油 煤 油 柴 油 尾 油 冷 氢 分 馏 塔 28 三、转化工艺三、转化工艺 v加氢裂化的主要操作参数有：加氢裂化的主要操作参数有： 反应压力原料越重所需反应压力越高，提 高反应压力，有利于转化率的提高，也有利于

16、减缓催化剂表面积炭速度，延长催化剂寿命， 但投资增加，常用的反应压力为1020MPa。 反应温度反应温度是加氢裂化工艺需要严 格控制的操作参数。因为加氢裂化过程是强放 热反应，反应温度增加，则反应速度加快，放 出的热量也相应增加。如不及时从系统是将热 量取出，势必引起床层温度骤升，导致催化剂 超温升活，因此在各床层间要注入冷氢进行控 制，常用的反应温度为370440。 29 三、转化工艺三、转化工艺 v高压换热器：加氢装置都设有高压换热器，用于 反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压 换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器 可以实现纯逆流换热，提高换热效率，减小高压 换热器的面积。管箱

17、多用螺纹锁紧式端盖，其优 点是结构紧凑、密封性好、便于拆装。 v 高压换热器的操作条件为高温、高压、临氢，静 密封点较多，易出现泄漏，是加氢装置的重要设 备。 v高压空冷：高压空冷的操作条件为高压、临氢， 是加氢装置的重要设备， 30 三、转化工艺三、转化工艺 4. 延迟焦化延迟焦化 焦化是以贫氢的渣油为原料，在高温下进行焦化是以贫氢的渣油为原料，在高温下进行 深度热裂化和缩合反应的热转化过程，其目的是深度热裂化和缩合反应的热转化过程，其目的是 为了提高轻质油收率和生产优质石油焦。为了提高轻质油收率和生产优质石油焦。 延迟焦化操作的关键是要控制原料油在加热延迟焦化操作的关键是要控制原料油在加热

18、 炉管中基本上不发生结焦反应，而延缓至专设的炉管中基本上不发生结焦反应，而延缓至专设的 焦炭塔中进行裂化、缩合反应。为了做到这一点，焦炭塔中进行裂化、缩合反应。为了做到这一点， 加热炉的设计是关键。加热炉的设计是关键。 31 常规延迟焦化流程示意图常规延迟焦化流程示意图 加热炉 焦炭塔 原料 分馏塔 馏出油 柴油 汽油 气体 中段回流 锅炉用水 原料油 焦炭 340350500左右 32 三、转化工艺三、转化工艺 v影响延迟焦化操作的主要工艺参数有：影响延迟焦化操作的主要工艺参数有： 反应温度一般是指加热炉出口温度，反应温度常限制在495 505。 反应压力一般指焦炭塔顶压力，反应压力对焦化的

19、产品分布有 一定影响，压力高，气体和焦炭产率增加，液收下降,焦炭的挥发分 也会增加，因此在压力足以克服后部系统压力的前提下，尽量采用 低的压力，通常为0.160.17MPa（表），但在生产针状焦时，反应 压力要适当提高一些。 延迟焦化装置的主要矛盾在于：使用的原料为重 质油，容易结焦，但希望它在焦炭塔中结焦，而 不希望它在加热炉、转油线、焦炭塔馏出线和分 馏塔底等处结焦。这个矛盾解决了，就可以操作 平稳，延长开工周期。 为了解决这个矛盾，在流程设计上就要考虑采取 措施。如： 在原料油进加热炉辐射管之前，注入蒸汽或 软化水，以加大原料油在炉管中的流速； 在分馏塔底设循环油泵，并在泵入口加过滤 器

20、，滤掉焦炭塔油气带来的粉焦。 34 三、转化工艺三、转化工艺 5. 减粘裂化减粘裂化 v 减粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以减粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以 节省燃料油调合时所需掺入的轻质油品，从而增节省燃料油调合时所需掺入的轻质油品，从而增 加炼厂的轻质油收率。加炼厂的轻质油收率。 v 减粘裂化是一种轻度热裂化的热转化工艺，早期减粘裂化是一种轻度热裂化的热转化工艺，早期 的减粘裂化工艺流程与热裂化相似，反应物料在的减粘裂化工艺流程与热裂化相似，反应物料在 反应器内由上向下流动，反应温度高，停留时间反应器内由上向下流动，反应温度高，停留时间 长，开工周期短。长，开工周期短。

21、35 减粘裂化工艺流程示意图减粘裂化工艺流程示意图 裂化气 减粘汽油 水 减粘柴油 减粘渣油 汽水 原料 加热炉 反 应 塔 分 馏 塔 36 1. 加氢精制（加氢处理）加氢精制（加氢处理） v 加氢精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烃加氢精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烃 化合物氢解，使烯烃、芳烃选择性加氢饱和，并化合物氢解，使烯烃、芳烃选择性加氢饱和，并 能脱除金属和沥青等杂质，具有处理原料范围广、能脱除金属和沥青等杂质，具有处理原料范围广、 液体收率高、产品质量好等优点，是炼厂中最普液体收率高、产品质量好等优点，是炼厂中最普 遍使用的精制工艺。遍使用的精制工艺。 v 由于含硫原油加

22、工量愈来愈大，需要对从含硫原由于含硫原油加工量愈来愈大，需要对从含硫原 油得到的催化裂化原料加氢处理，以改善裂化产油得到的催化裂化原料加氢处理，以改善裂化产 品的分布和减少品的分布和减少SO2向大气排放。向大气排放。 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 37 v 加氢精制的主要反应如下：加氢精制的主要反应如下： 加氢脱硫如RSHH2RHH2S 加氢脱氮如RCH2NH2H2RCH3NH3 加氢脱氧如 OH H2O 烯烃加氢饱和如RCHCH2H2RCH2CH3 芳烃加氢饱和如 4H2 v 在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较 容易进行，烯烃饱和容易

23、进行，而芳烃饱和相对容易进行，烯烃饱和容易进行，而芳烃饱和相对 较难。较难。 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 38 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 v 加氢精制的操作参数主要有：加氢精制的操作参数主要有： 反应压力提高反应压力，对轻质油加氢精制来说，有利于提 高反应速度，但对重质油加氢精制来说，增加了催化剂表面液膜 对反应物的扩散阻力，从而降低了反应速度。 加氢精制压力（氢分压）一般为： 直馏石脑油1.52.5MPa 直馏柴油2.53.5MPa 二次加工汽油2.53.5MPa 二次加工柴油3.56.5MPa 减压馏分油6.58.0MPa 39 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺

24、反应温度硫、氮化合物的氢解反应，反应速度随温度增加而 增加，不受热力学平衡控制。而对硫、氮的杂环化合物以及芳烃 的加氢饱和，为可逆反应，反应受平衡控制，因此有一极限温度， 常用的加氢精制温度范围为250420。 40 加氢精制工艺流程示意图加氢精制工艺流程示意图 原料 间断水洗 燃料 加热炉 反应器 放空 分离器 酸性水 产品 蒸汽（或加热炉） 新鲜氢气 汽提塔 循环氢压缩机 原料泵 41 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 2. 催化重整催化重整 v 催化重整是以催化重整是以C6C11石脑油馏分为原料，在一石脑油馏分为原料，在一 定操作条件和催化剂的作用下，使烃分子发生重定操作条件和催化剂

25、的作用下，使烃分子发生重 新排列，使环烷和烷烃转化成芳烃和异构烷烃并新排列，使环烷和烷烃转化成芳烃和异构烷烃并 副产氢气的工艺过程，也可以说是一个石脑油改副产氢气的工艺过程，也可以说是一个石脑油改 质的过程。质的过程。 v 催化重整是炼油厂生产高辛烷值汽油，芳烃和氢催化重整是炼油厂生产高辛烷值汽油，芳烃和氢 气的主要工艺过程，在炼厂中占有十分重要的地气的主要工艺过程，在炼厂中占有十分重要的地 位，对清洁汽油的生产，具有无法替代的作用。位，对清洁汽油的生产，具有无法替代的作用。 42 UOP连续重整催化剂再生流程示意图连续重整催化剂再生流程示意图 电 加 热 器 电 加 热 器 流 量 控 制

26、料 斗 缓 冲 罐 放 空 2号 闭 锁 料 斗 2号 提 升 器 分 离 料 斗 过 滤 器 空 气 冷 却 器 除 尘 鼓 风 机 再 生 鼓 风 机 提 升 鼓 风 机 干 燥 器 分 液 器 空 气 氯 化 鼓 风 机 N2 H2 N2 H2 反 应 器 催 化 剂 收 集 料 斗 1号 闭 锁 料 斗 1号 提 升 器 再 生 器 电 加 热 器 43 四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺 v催化重整的主要操作参数有：催化重整的主要操作参数有： 反应压力反应压力低，液收，芳烃和氢产 率都增加。自出现连续重整后，操作压力已降 至3.5kg/cm2，但压力降低，会使催化剂失活加 快。因此

27、，半再生式重整的操作压力不能过低。 反应温度重整反应总的热效应是吸热反应， 因此高温有利于提高反应速率，但高温也会使 催化剂积炭速率加快，因此对反应温度的选择 要全面衡量，一般反应温度控制在480520。 44 五、炼厂气体加工工艺五、炼厂气体加工工艺 1. 烷基化工艺烷基化工艺 v 异丁烷和烯烃（异丁烷和烯烃（C3=、C4= 、C5= ）在酸催化剂）在酸催化剂 作用下生成的烷基化油。烷基化工艺采用酸强度作用下生成的烷基化油。烷基化工艺采用酸强度 高，酸中心多的硫酸或氢氟酸作催化剂。高，酸中心多的硫酸或氢氟酸作催化剂。 v 硫酸法烷基化与氢氟酸法烷基化在装置投资，操硫酸法烷基化与氢氟酸法烷基化

28、在装置投资，操 作费用，产品质量和产品收率等方面都十分接近，作费用，产品质量和产品收率等方面都十分接近， 因此两种方法能长期共存，都被广泛采用。但这因此两种方法能长期共存，都被广泛采用。但这 两种方法都有其独特的缺点，硫酸法烷基化存在两种方法都有其独特的缺点，硫酸法烷基化存在 稀硫酸难以处理，而氢氟酸则有剧毒的危险。稀硫酸难以处理，而氢氟酸则有剧毒的危险。 v 酸耗在烷基化的操作成本中占的很大比重。原料酸耗在烷基化的操作成本中占的很大比重。原料 中的水和二烯烃都会使酸耗增加。因此原须经过中的水和二烯烃都会使酸耗增加。因此原须经过 脱水和选择加氢性。脱水和选择加氢性。 45 五、炼厂气体加工工艺

29、五、炼厂气体加工工艺 v烷基化的主要工艺参数有：烷基化的主要工艺参数有： 反应温度烷其化反应是放热反应低温有利 于反应的进行，但温度过低，酸的粘度上升， 影响烷基化油质量。通常硫酸法烷基化的反应 温度为410，氢氟酸法为2140。 反应压力压力在烷基化反应过程中的唯一 作用就是保证反应物料处于液相，一般为0.3 0.8MPa。 酸浓度硫酸法烷基化所用的新酸浓度一般 为98，排出废酸的浓度为8890。当酸浓 度为9596时，烷基化油的辛烷最高。氢氟 酸烷基化酸浓度一般控制在8590。 46 常规法合成常规法合成MTBE流程示意图流程示意图 去水处理 原 料 预 洗 塔 甲 基 叔 丁 基 醚 分 离 塔 脱 甲 醇 塔 甲 醇 水 分 离 塔 脱 二 甲 醚 塔 富含异丁烯原料 甲基叔丁基醚 未反应 C4 轻组分甲醇 甲基叔丁基醚 反应