(完整版)石油炼制技术进展

1、石油炼制技术进展昆明理工大学化学工程学院二一三年五月-石油炼制是国民经济的支柱产业和基础产业，资源、资金、技术密集，产业关联度高，经济总量大，产品应用范围广，在国民经济中占有十分重要的地位。石油炼制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、沥青等石油产品或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲苯等）的工艺过程。石油炼制技术大致经历了如下阶段：第一阶段：20 世纪初，热裂化重油生产汽油；第二阶段： 3040 年代，催化裂化（ SiO2-Al 2O3）；第三阶段： 50 年代，铂重整（促进加氢技术发展）；第四阶段：60 年代，分子筛裂化催化剂；第五阶段：7080 年代，

2、重质油轻质化；第六阶段：90 年代，清洁油品的生产。目前石油炼制工艺及相互关系如图1。催化对石油炼制技术的发展贡献巨大，如图2。图 1 石油炼制工艺及其相互关系图 2 催化对石油炼制技术发展的重要作用示意图1、常减压蒸馏技术常减压蒸馏是原油加工的第一道工序，将原油进行初步的处理、分离，为二次加工装置提供合格的原料，其流程简图如图3。常减压蒸馏装置的构成：一般包括：电脱盐、常压蒸馏、减压蒸馏三部分，有些装置还有：航煤脱硫醇、初馏塔等部分。常减压蒸馏主要产品：常压系统，石脑油、重整原料、煤油、柴油等产品。减压系统： 润滑油馏分、催化裂化原料、加氢裂化原料、焦化原料、沥青原料、燃料油等。常减压蒸馏发

3、展的趋势：总体原油加工能力不会有大的增长；装置数目不断减少；装置能力不断扩大 。图 3 常减压蒸馏流程简图2、催化裂化技术催化裂化是在酸性催化剂作用下，通过裂化反应将重质油转化为轻质油的加工工艺。其操作条件： 460570 、 12 大气压。催化裂化的化学反应包括，裂解、异构化、烷基转移、歧化、氢转移、环化、缩合、叠合、烷基化等反应是主要过程。也含有非催化反应（热裂化），是次要过程。催化裂化技术的变化和未来趋势：五十年代引进前苏联移动床催化裂化（小球催化剂）。 1965 年五朵金花之一流化催化裂化在抚顺石油二厂建成投产。五朵金花：催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、微球催化剂与添加剂。七十

4、年代分子筛催化剂的出现， 带动了提升管催化裂化技术的发展。 1984 年石家庄炼油厂大庆全常渣催化裂化的工业运行，翻开了我国重油催化裂化的新篇章。九十年代初，前郭炼油厂实现了吉林原油全减压渣油催化裂化； 1998 年大庆全减渣在燕化炼油厂实行了工业化。九十年代，催化裂化家族技术生产低烯烃成为催化裂化技术的又一新领域。 DCC（CRP-1）最大量生产丙烯， 丙烯 12-18%；丁烯 11-14% 。 MGG（ARGG ）最大量生产 LPG 与优质汽油。丙烯、丁烯 10-11%；汽油 49-50%。 MIO 最大量生产异丁烯、异戊烯与优质汽油。 HCC、 CPP最大量生产乙烯。新世纪初，两段提升管

5、催化裂化技术工业化，是提升管催化裂化技术的又一新里程碑。多种汽油降烯烃技术与催化剂的开发， 提高了产品质量， 满足环保法规要求。 MGD 、MIP 、FDFCC、 ARFCC( 辅助提升管 )。 DOCO、LBO 、 GOR 等系列降烯烃催化剂。3、 加氢裂化、加氢精制技术在催化剂作用下，存在于石油馏分中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，通过加氢反应分别转化成H2S、 NH3、H2O、金属硫化物沉积物，以改善石油馏分的品质。原料：重整原料、汽油、煤油、柴油重油、渣油操作条件：随原料而定，200420 ，220 MPa，空速 0.210 h-1。加氢精制流程简图如图5。加氢工艺是现代炼油工艺中最重要

6、的技术之一，世界各国的炼油厂加氢装置加工能力占其原料油加工能力的比例达到 50.11% ，它不仅是炼油工业生产清洁燃料的主要手段，而且也成为石油化工企业的关键技术，发挥着不可替代的作用。国民经济持续、高速、健康的发展带动了汽车工业的快速发展，我国汽车的社会保有量逐年增加，致使汽车尾气排放的有害物质已成为城市（特别是大中城市）空气严重污染的最大公害。据环保部门测报，城市空气污染的 60%70%来自汽车尾气的污染。大幅度改善空气质量。图 4 催化裂化装置工艺流程实践证明，减少汽车尾气污染除了采取改进汽车设计、设置汽车尾气转化器等措施外，最重要而有效的是使用清洁燃料。通过降低燃料中能造成尾气污染的组

7、分（如硫、氮、芳烃、烯烃等）含量，提高有利于燃料燃烧的指标，可以显著减少空气污染。中国大多数原油较重, 减压渣油的含量一般在40%-50% 。随着原油需求量的增加 , 更多的稠油被开采出来。原油总的趋势是变重、质量变差。因此催化、焦化等二次加工油品占总量的比例增加。大量加工进口高硫原油， 使得各馏分的硫含量大幅度上升。 2000 年进口原油量 6880 万吨。2004 年进口原油量达1 亿吨以上，占原油消费量的40以上。进口原油主要是来自中东地区的含硫原油。世界炼油工业的发展趋势是： 继续扩大馏分油和重油加氢处理装置的加工能力，以改进油品质量的适应环保要求；加氢装置的加工能力将大幅度增加，年均

8、增长 8.3%，以满足增产清洁燃料生产的需要。我国炼油装置构成不尽合理, 催化裂化比例过高 , 加氢裂化、加氢精制、催化重整、烷基化和醚化装置比例过低。加氢总能力占原油一次加工能力的17.82%，低于 50.11%的世界平均水平。由于更加严厉的硫排放标准， 汽油和柴油的超深度加氢脱硫是目前本领域的挑战及研究核心。图 5 加氢精制流程简图4、 催化重整技术催化重整是在催化剂存在下， 将直链烷烃或环烷烃转化为芳烃的过程。它是炼厂生产高辛烷值汽油组分的重要过程，也是为石油化工生产芳烃的主要过程。此外，它还富产廉价的氢气成为炼厂用氢的主要来源。催化重整包含氢化、 异构化、芳基化、裂化等反应。催化重整技

9、术经历了三个阶段的发展。第一阶段：19401949 年，临氢重整，辛烷值 80。缺点：催化剂活性低、寿命短（几个小时），辛烷值低，二战后停止发展。第二阶段：19491967年，铂重整。美国UOP，第一套铂重整装置Platfroming。优点：催化剂活性高、稳定性好、选择性好等。第三阶段： 1967 年，铂铼重整。 1967 年， Chevron 开发 PtRe/Cl-Al 2O3。石油炼制是国民经济的支柱产业，在社会经济发展过程中发挥重要作用，其技术的发展日新月异， 对环境的危害受到越来越重视，相信我们一定会协调好与环境的关系。下面以某地区800 万吨 /年炼油厂工艺流程、 用水、用电、用地及

10、环境保护等方面的要求为例，说明石油炼制的详细工艺及过程。1炼油厂工艺流程介绍炼油厂主要包括常减压、催化裂化、延迟焦化、催化重整等典型装置。1）常减压流程原油在蒸馏前必须严格进行脱盐脱水，其目的是降低换热器或常压炉的热负荷和压力降，稳定常压分馏的操作以及减轻设备的腐蚀和结垢，一般要求原油含水 < 0.5%，含盐 < 20 毫克 /升。脱盐、脱水后的原油换热到230240，进入预汽化塔（也称初馏塔），从预汽化塔顶抽出轻汽油或重整原料油，其中一部分返回塔顶作塔顶回流。 侧线一般不出产品， 也可抽出组成似重汽油的馏分， 经换热后，一部分打入常压塔中段回流入口处（在常压塔侧一、二线之间），这

11、样可以减轻常压炉和常压塔的负荷，另一部分则送回初馏塔侧作本塔的循环回流。塔底拔头原油，经常压炉加热到 360370，进入常压塔，塔顶部打入冷回流，使塔顶温度约为 90100左右，由于塔顶到进料段温度逐渐上升，利用汽油、煤油、柴油等馏分的沸点范围不同，塔顶蒸出汽油蒸汽，煤油、轻柴油则呈液相依次从侧一线、侧二线、侧三线蒸出，这些侧线馏分经汽提塔、吹出重迭的轻组分后，与原油换热， 回收一部分热量， 然后分别经冷却到一定温度后送出装置。塔底则为未汽化的重油，经过热水蒸汽汽提，吹出未被蒸出的轻组分后，作减压塔进料油。为了使塔内上、下段汽液相负荷比较均匀，并充分利用回流热，一般在塔各侧线抽出口之间，打入

12、12 个中段循环回流。常压塔底重油，用泵送入减压炉，加热到 410左右送入减压塔。塔顶分出不凝汽和水蒸汽， 进入大气冷凝器， 经冷凝冷却后， 用二至三级蒸汽抽空器抽出不凝气，维持塔内残压 2080 毫米汞柱，以利于油品充分蒸出，塔侧从第一、二、三侧线，抽出轻重不同的润滑油馏分或催化裂化原料油，它们分别经汽提、换热、冷却后，一部分可以返回塔侧作循环回流，一部分送出装置。塔底渣油经水蒸汽汽提提高拔出率， 然后用泵抽出经换热、 冷却出装置， 渣油用作丙烷脱沥青、氧化沥青或作为焦化原料时， 也可以经换热， 不经冷却，直接送入下一工序。2）催化裂化流程催化裂化装置一般由三个部分组成，即：反应再生系统、分

13、馏系统和吸收 稳定系统。反应再生部分：由反应器、再生器、空气输送设备等组成。原料油通过反应器与催化剂接触并反应， 不断导出反应产物， 催化剂则在反应器和再生器之间不断循环，在再生器中通空气烧去催化剂上积炭， 恢复催化剂活性， 烧焦放出的热量又以催化剂为热载体，不断带回反应器供给反应消耗的热量。分镏部分：从反应器不断导出的反应产物一油气混合物，通过分镏塔等设备分离出裂化富气、粗气油、轻柴油、重柴油等产物，还有一部分回炼油、渣油可以送回反应器重新裂化（回炼）。吸收稳定部分：由压缩机、吸收塔、解吸塔、稳定塔、汽油碱洗等设备组成。目的是从裂化富气、粗汽油中进一步分离出干气、液化气和合格的稳定汽油。3）

14、延迟焦化流程原料油经换热及加热炉对流段升温到 350左右，进入分馏塔下部蒸发段与焦炭塔来的焦化油气直接换热， 将原料油中轻组分油分出， 同时又加热了原料油。蒸发段温度调节在 360380，蒸发段温度低，冷凝下来的循环油量就大，循环比（即回炼比：循环油量 /新鲜原料油量）就大，蒸发段温度高，则循环油量小，循环比（回炼比）就小。分馏塔底温度控制在 390 395，并且有塔底循环油泵保持油料的不断循环， 以尽量减少塔底结焦的机会。 经过换热的塔底原料油和循环油经过粗细过滤器，送入加热炉辐射段，辐射入口压力为3040 大气压，快速升温到500505。为减少加热炉管结焦，入口处注入约为原料油量的 2（重

15、）、 300的软化水，使油品以强烈湍流状态通过油品的临界反应区，气液混合物流速提高到 3045 米/秒，达到延迟焦化反应的目的。炉出口油料通过四通阀进入焦炭塔，依靠本身降温放出的显热进行反应（绝热条件下），分解生成的油气约 430440，从焦炭塔顶挥发线引出，主要进入分馏塔进行产品分离， 缩合生成的焦炭层从下至上逐渐集结在焦炭内， 焦层上部有泡沫层，是反应中的中间产物在高温中起泡所致， 泡沫层应该低于焦炭塔的安全高度。焦炭塔为低压操作，一般不超过 3.5 大气压，塔内线速不超过 0.15/ 秒，油气停留时间为 1.56.5 分钟。焦炭塔是间歇操作，一般有 24 个焦炭塔切换使用。切换周期一般为

16、 48 小时，其中结焦 24 小时，除焦等其它操作时间 24 小时。在生产中，焦炭塔焦炭及泡沫层料位逐步增高达到全塔高度的 2/3 3/4 即停止进料，炉出口油料切换到另一个焦炭塔。老塔停止进进料后，必须立即吹汽，赶走残余油气，减少焦炭塔的挥发分，吹汽后进行水冷，最后进行除焦。新塔在切换进料前就要进行试压、油气预热，预热过程中塔底有部分油气冷凝下来的凝缩油， 在进料前通过油泵将其抽出。4）催化重整流程预处理合格的原料油与循环氢气混合后，与重整生成油换热，然后进入加热炉加热至规定温度， 进入第一反应器， 进行重整反应。 由于芳构化等反应为强吸热反应，反应器床层温度随之下降，为了保持较高的反应温度

17、，以保持较高的反应速度，需要不断地在反应过程中补充热量。因此，流程中三个反应器之间都有加热炉，重整反应物每进入下一个反应器之前，都先加热到指定的反应温度，再进入到下一个反应器。 如此，可维持较高的平均反应温度。自反应器出来的重整生成油，温度仍很高，为了回收热量，该反应产物分二路去进行换热，然后进入后加氢反应器。 后加氢目的是将重整生成油中少量的烯烃加氢饱和， 以利于芳香烃抽提操作和保证取得芳香烃产品的酸洗颜色合格。 经后加氢反应器的重整生成油再经换热、冷却后，送入高压分离器进行油气分离，分出的富氢气体，小部分作原料预处理使用。 大部分氢气，则经循环氢压缩机升压后送回反应系统循环使用。高压分离器

18、顶还有少量剩余氢排出，以平衡系统压力。高压分离器出来的重整生成油溶有少量的C1 4组分和硫化氢气体，进入稳C定塔分出不凝气和液态烃，塔底取得蒸汽压合格的重整产品。如果生产芳香烃，稳定塔顶将 C5 组分一并蒸出，塔底取得C6 以上的脱戊烷油，作为芳香烃抽提进料油。具体典型装置详见表1。表 1炼油厂典型装置序号装置名称规模设计1常减压蒸馏104 t/a800/2502催化原料预处理104 t/a3103重油催化裂化104 t/a2804脱硫脱硫醇104 t/a相应5气体分馏104 t/a606连续重整（含苯抽提）104 t/a1207异构化104 t/a208甲基叔丁基醚104 t/a109制氢N

19、m3/h6000010柴油加氢精制104 t/a20011航煤加氢精制104 t/a3012蜡油加氢裂化104 t/a12013硫磺回收和溶剂再生104 t/a814酸性水汽提t/h18015聚丙烯104 t/a202炼油厂用水分析炼油厂用水涉及范围有：常减压蒸馏装置、重油催化裂化装置、重整装置、加氢裂化，以及其他生产及公用辅助设施（氧站、油站、风机房、消防等）。全厂设置一座循环水场， 供给装置及相应的配套系统工程用水。空压站、空分站自建附有小型玻璃钢凉水塔的循环水冷却设施。循环水用量分析见表2：表 2新鲜水和循环水量 单位 m3/h序号装置或单元名称新鲜水循环水1常减压蒸馏装置13022催化

20、裂化原料预处理加氢裂化 1013023重油催化裂化装置19314制氢装置/5煤油加氢精制装置1506柴油加氢精制装置607气体分馏装置2498MTBE 装置62349连续重整装置72610C5/C6 异构化装置572411酸性水汽提装置14112硫磺回收装置105213溶剂再生29014聚丙烯装置5015脱硫脱硫醇95416热工系统（除盐水系统）568空压 752，锅炉 1217储运系统2525818循环水场 +污水处理场44219厂内生活用水1520化验、中控、仓库、总变1521码头用水60小计34073（炼油 25973 化工11358100）22未预见用水255合计1390炼油 3827

21、，化工 9100注：循环冷水温度33；循环热水温度43；浓缩倍数 453、炼油厂用电分析全厂电力负荷正常值为 104.9MW ，最大值为 135.5MW ，由两回路外供电源供电。4、炼油厂用地分析厂区范围南北总约 980m，东西方向北边界长约 3050m，南边界长约 1900m，总占地面积 116 公顷，火炬设备区及管带占地约 2 公顷。总平面布置格局：厂区内由北向南依次布置管理区、辅助设施区、装置区、油品储运区、装卸设施区和污水处理场。根据风向条件，人员集中的管理区、消防站和对空气质量要求较高的空分设施布置在厂区的上风向， 而相对污染较重的污水汽提、 硫磺联合装置和污水处理场等则位于厂区的边

22、缘和下风向。根据外部运输条件，汽车装卸设施布置在直接与外部道路相通，方便其产品由西侧的疏港公路外运。根据地形条件和排水方向，污水处理场布置在厂区最低处。考虑未来发展，炼油工程应预留发展端，装置区、辅助设施区、油品储运区，使近远期有较好的衔接。 同时在污水处理场和汽车装卸设施内部也应预留远期发展的用地。厂区总平面可划分为如下功能区：管理区 包括综合办公楼、化验楼、小车库、停车场等；装置区 包括三套炼油联合装置、聚丙烯装置；辅助设施区 包括给水泵站、循环水场、水处理设施、变配电设施、空分空压站、仓库、污水处理场等；油品储运区 包括原油罐区、原料油罐区、成品油罐区、液化气罐区等；汽车装卸区；火炬区。

23、5、污染治理若采用较低硫含量原油，中间馏分全加氢流程，对加工中产生的酸性水进行按加氢和非加氢型分别进行处理和利用， 对产生的酸性气进行硫磺回收及对硫回收排出的尾气进行加氢和焚烧等从整个生产过程实施了污染控制， 在此基础上对生产中产生的 “三废 ”进行了有效治理，使排入环境的污染物大大减少。（ 1）废气治理： 严格控制轻烃的损失， 储罐采用浮顶罐、 球罐、做到有组织排放和密闭排放。如污水处理系统废气收集处理， 取样采用密闭式取样等， 对汽车装卸采用密闭、抽气、回收做燃料气，减少无组织排放； 火炬系统加气柜、压缩机回收设施，回收大部分烃类气体，回用做燃料； 燃料气全部进行脱硫， 全厂加热炉、 锅炉

24、均采用净化的燃料气， 大大减少燃料燃烧废气中 SO2 排放； 催化裂化原料预加氢处理，清洁了催化原料同时减少了再生烟气中 SO2 的排放； 催化再生烟气采用四旋分离，使烟气中粉尘达标排放； 合理设置选择排气筒高度， 使烟气、工艺废气提高烟气的抬升， 利于扩散和稀释，使排出的污染物浓度达标； 污水处理场在处理污水时产生的恶臭气体， 通过密闭收集处理， 大大减少污水处理时产生的恶臭。（ 2）废水治理：对生产中产生的废水进行清 污分流、污 污分治，部分废水处理后回用。 污水与假定净水分流，生产中的含盐、含油及含硫污水分开收集处理。 污水进行分别治理， 含盐、含油较高的废水与一般含油废水分开， 分别进入污水处理场中含盐污水系列和含油污水系列分别处理。 含盐污水处理达到排放标准后深海排放，含油污水处理达到回用标准后全部回用，大大减少废水外排，提高水回用率。含硫废水经酸性水汽提除去的H2S、NH 3 气送硫回收外，净化水大部分送回装置回用，少量送含油污水系列处理，处理后同样回用。 提高循环水浓缩倍数（ >4.4），减少循环水合格排污水量，提高水重复利用率达 96.7%，同时减少补水量，降低水耗。（ 3）固体废物处理： 废吸附剂、 催化剂除部分回收贵金属外大部分送厂固废中