石油加工常识课件

1、Petroleum Refining,石油加工常识,石油是由多种有机化合物组成的混合物，直接利用的途径很少，直接用来作为燃料，也只能用来烧锅炉。这样使用石油，是很大的浪费。将石油加工成不同的产品（也就是炼油厂进行的各种石油加工过程）则能物尽其用，充分发挥石油的效能，也为其他化工行业提供原料。为此我们得学点石油加工常识。,原油通过原油蒸馏得到直馏产品,轻质馏分油 (沸点370) 粗汽油 粗煤油 粗柴油,重质馏分油 (沸点：370 540) 重柴油 润滑油馏分 裂化原料,渣油,直馏汽油 直馏柴油 润滑油,轻质油 汽油 煤油 柴油,重整汽油 苯、甲苯 二甲苯,产品精制,热裂化 催化裂化,加氢裂化,催

2、化重整,乙烯、 芳烃等 化工 原料,一次加工过程,二次加工过程,三次加工过程,石油炼制过程,产量低 质量差,产量低 质量好,原油加工的法宝,进入现代化的炼油厂，一般首先引入我们眼帘的是林立的高塔。其中有一个高瘦和一个矮胖，这样的两个直立着的设备，这就叫蒸馏塔。高瘦者叫常压分馏塔(简称常压塔);矮胖者叫减压分馏塔(简称减压塔)。石油经过加热炉加热后，先送到常压塔，再将常压塔塔底的产物，经加热炉再加热后送入减压塔。这个过程在炼油厂就叫蒸馏过程。,蒸馏可是炼油厂的“法宝”，不管加工何种原油，不管生产什么产品，都要先经过蒸馏这道关。蒸馏被称为炼油厂的“龙头”。 石油没有固定的沸点。一般石油的沸点范围在

3、30到600左右。它是不同沸点的、大大小小的烃混合在一起的混合物，烃的沸点随碳数增加而增高。例如，含有5个碳的烃(叫戌烷)，只要加热到36就沸腾;而含有十二个碳的烃(叫十二烷)，则要加热到216才能沸腾。这样，把石油加热后，就能按各类烃沸点高低不同依次蒸发出来。加工石油的炼油厂，就是利用石油的这个特点，而使大量石油去经历不同温度的过程，便就能得到不同的产品了。,常压蒸馏是指将经过预先处理（一般要经过电脱盐脱水，去除原油中混杂的盐分和水分）后的原油在接近大气压下进行蒸馏。所谓蒸馏，就是将原油或其他液体混合物加热使之气化，气化了的各种不同沸点的组分先后分别冷凝下来，从而分离成为各个不同沸点范围的馏

4、分（因为此时产物还达不到国家标准规定的油品性能指标，所以只能叫做“馏分”），达到使原油分成各种馏分已利于后续加工的目的。,减压蒸馏也称真空蒸馏，是在接近真空状态下进行蒸馏的过程。这是应用了“物质的沸点随外界压力的减小而降低”的原理，把在常压下难于蒸馏的常压底分出的重质油在抽真空的条件下降低其沸点进行蒸馏，可以把沸点高达500以上的馏分“深拔”出来。,炼油厂的“手术刀”,把预处理后的原油送到炼油厂进行加工，生产出汽油、煤油、柴油、润滑油及沥青等。各炼油厂的总流程不尽相同，有的简单些，有的复杂些，生产燃料用油的石油炼制流程中有三个装置，即蒸馏、裂化、焦化的装置。,通过前面介绍的常减压蒸馏所得到的产

5、物，通常称做直馏产品，这是人们促使石油大家庭在第一次分家中所获得的第一代产品。这些产品的数量有限。从我国的石油组分来说，一般可获得25-40%的直馏轻质油品和20%-30%的蜡油。也就是说炼制一百吨石油，只能拿到二十五到四十吨的轻质油品和二、三十吨的蜡油。蒸馏剩下的比重大、沸点高的残渣我们叫它渣油。渣油虽然可供锅炉、电站等当燃料，但显然没有合理充分地利用宝贵的石油资源。我们有没有办法让渣油充分利用呢？,我们用“重整”和“裂化” ： 为了从石油中获取更多的轻质油;也为了提高油品质量、增加产品的品种，人们就想了许多改造原有烃的办法，使石油“大家庭”的烃，按人们对产品产量、质量、品种的要求，改变其原

6、来“面貌”，作个“手术”，变成新的烃或做重新的组合。也就是说，通过实行新办法之后，可从石油大家庭中获得第二代石油产品。那末，现在有哪些办法呢?,第一个办法是裂化,裂化，顾名思义地可以理解为分裂石油中的长链烃类物质(重油主要成分)，使它成为短链烃类物质(轻油主要成分);就象把一条很长的链子被手术刀剪断，变成几段较短的链子一样。采用这种办法，会使石油“大家庭”增加许多低分子烃的新成员，这不仅可增加轻质油产量，而且是当今石油化工业制取烯烃的重要途径，例如，辛烷裂化断链就可得到乙烯和己烷。对炼油厂来说，裂化有三种不同的类型:,一是热裂化。就是完全依靠加热进行裂化。热裂化的设备比较简单，成本比较低，早在

7、20世纪初美国就有石油热裂化装置投入使用。裂化用的主要原料是减压塔生产中得到的含蜡油。通过热裂化，又可取得汽油、煤油、柴油等轻质油。但是，热裂化所得到的产品，其质量不够好。 二是催化裂化。就是在裂化时不仅加热而且加入催化剂。由于催化剂就像人们蒸制馒头时加入酵母一样，能大大加快反应速度，所以，催化裂化比热裂化获得的轻质油多(汽油产率可达60%左右)，而且产品的质量也比较好。,克拉玛依石化的催化裂化装置,三是加氢裂化。就是在加入氢气的情况下进行催化裂化。加氢裂化工艺是使重质油轻质化的又一种方法。重质油的轻质化一是指烃类的分子量由大变小，二是指碳氢比有所增加（烃类裂解时要增加氢原子），这就需要添入氢

8、或减少碳。加氢裂化与催化裂化不同之处即在于裂化过程加入氢气，而催化裂化则是在裂化过程减少碳（游离出来生成焦炭和油浆）。因此这两种裂化可以说是异曲同工，采取不同工艺方法达到同一目的，所以炼油厂的二次加工往往是催化裂化与加氢裂化相辅相成同时采用。加氢裂化不仅防止焦炭的产生，还可以将原料油中的氧、氮、硫等杂质转化为水、氨、硫化氢，易于脱除。这种方法的优点是使所得到的轻质油收率更高，质量更好，而且原料没有严格的要求，原油以至渣油都可以用;缺点是设备要用特种钢来制造，投资大。,克拉玛依石化的加氢裂化装置,第二个办法是改变石油大家庭中三大家族(烷烃、环烷烃、芳烃)在产品中的组合情况;以提高产品质量。如:在

9、石油第一次分家中获得的直馏汽油含直链烷烃多，性能不能满足开飞机、汽车的要求, 人们就采用重整的办法来解决。“重整”的意思是对分子结构进行重新整理，因为异构烷烃比同样碳原子数的正构烷烃的辛烷值高很多，而芳香烃的辛烷值更高。催化重整工艺就是在催化剂存在条件下，将正构烷烃和环烷烃进行芳构化、异构化和脱氢反应，转化为芳香烃和异构烷烃，得到高辛烷值汽油和苯类产品。而且从重整油的芳香烃中还可获取苯、甲苯及二甲苯等重要化工原料。重整还可以产生氢气作为加氢裂化和加氢精制装置的原料。,克拉玛依石化催化重整装置,神通广大的“媒人”,催化剂工业在19世纪末到20世纪初逐渐形成，人类生产制造出了硫酸、 油脂加氢、 合

10、成氨、合成甲醇、费托合成、煤焦油高压加氢等过程用的催化剂。 催化剂种类繁多，主要有金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸碱催化剂、络合催化剂、生物催化剂等。催化剂工业中的主要产品种类有：石油炼制催化剂、石油化工催化剂（包括高分子合成中用的聚合催化剂）、无机化工催化剂(主要是制造氮肥和硫酸的催化剂)、环境保护催化剂等。,石油炼制催化剂是催化剂工业中一类重要产品，包括催化裂化、催化重整、加氢精制、加氢裂化、异构化、烷基化、叠合等过程中所用的催化剂。 石油炼制所用的催化剂多以氧化铝为载体，采用一些重金属或其氧化物为活性成分，此外还有起辅助作用的助催化剂组分。石油炼制所用的催化剂其形状一般为小

11、条或小球，也有三叶草、四叶形等异形催化剂。,催化剂的催化活性是指能最大程度地提高石油化工反应的速度。石油馏分的反应很复杂，同样的原料、相同的反应条件往往可能发生几十甚至几百种反应，我们希望反应按我们的需要方向发展，这就要求催化剂有较高的选择性，只加速我们需要的，对于副反应则不加速。好的石油炼制催化剂具有活性高、选择性好、强度好、压力降小、稳定性好等特点。但是催化剂中成分众多，其某一个成分的性质及含量和存在方式稍有不同都会对催化剂性能产生极大的影响，所以催化剂的研制是一项技术性很强的工作。,讨人喜爱的“小精灵”润滑油,汽车是工业时代的标志，这个钢铁巨人每天载着我们去工作、学习。打开汽车引擎，你会

12、发现一个秘密发动机可以不停歇地长途奔袭靠的是一个讨人喜爱的“小精灵”润滑油。 润滑油是指成品润滑油。它是由润滑油基础油加入适当的添加剂调配而成。润滑油基础油是从原油中提炼出来的。要得到品质好的润滑油基础油，必须除去润滑油中的非理想组分（如胶质、沥青质、硫、氮、氯化合物），保留润滑油中的理想组分（如少环长侧链的烃类），此外，还要进行脱蜡以改善润滑油的凝固点。,生产润滑油的装置主要有四个，即丙烷脱沥青、溶剂脱蜡、溶剂精制和白土精制。 高粘度的润滑油主要由减压蒸馏的残渣油制取。残渣油中集中了原油所含的胶质、沥青质的绝大部分，这些物质在溶剂精制时难以完全除去，同时还影响了脱蜡工序的进行，因此，工业上常

13、用液体丙烷作溶剂来脱除残渣油中的胶质、沥青质，然后进行精制和脱蜡。 润滑油料除了精制除去非理想组分外，还必须除去其中的高凝固点组分（即石蜡和地蜡），以降低油品的凝固点，同时还可以得到蜡，这个过程称为脱蜡。工业上采用的方法有：冷榨脱蜡、分子筛脱蜡、尿素脱蜡、溶剂脱蜡等。,溶剂脱蜡是在润滑油料中加入溶剂稀释，使油的粘度降低，然后冷至低温，再将油蜡分离。溶剂脱蜡适用性很广，能处理各种馏分润滑油和残渣润滑油。 为提高润滑油的质量，使润滑油的抗氧化安定性、粘温特性、残炭值、颜色等符合产品的规格标准，要除去润滑油原料中大部分多环短侧链芳烃和胶质，这个过程称溶剂精制。润滑油原料中的含硫、含氧、含氮化合物，也

14、可在精制过程中大部分除去。常用溶剂为酚、糠醛。 白土精制是油品与白土在比较高的温度下混合，使油品中含有的少量未分离掉的溶剂及回收溶剂被加热生成的大分子缩合物、胶质等吸附在白土的表面上，从而改善油品的颜色，降低残炭，提高抗氧化安定性和抗腐性。,润滑油加工中的白土精致,炼油厂的“调酒师”,炼油厂有一名调酒师这就是油品调和。 石油经过一次加工和二次加工所得到的油品-“馏分油”，还不能完全符合市场上的使用要求，因为在油品中还含有各种杂质，如含有硫、氮、氧等化合物、胶质以及某些影响使用的不饱和烃和芳烃。油品的质量标准并不像一般化学品追求其纯度级别，而是完全根据使用要求，对于燃料油品要求其燃烧性能、对设备

15、的腐蚀磨损、储存与输送安全、对环境影响以及需要脱除颜色和臭味等等。因此对油品中含有影响使用的杂质必须加以处理，使油品完全符合质量标准，这就是油品的精制。,同时，每种油品有不同的质量档次与牌号，价格高低不同，石油产品出厂不仅要保证符合质量标准，还要本着优质优价的原则，追求最高的经济效益，这就需要发挥每种油品在某种性能上的优势，相互调和匹配，使之既达到了质量标准，又能取得最大的经济效益，因此，油品调和也是炼厂生产经营上一项十分重要的措施。 对于润滑油，为了满足各方面的使用要求，还需要在润滑油基础油中加入各种添加剂调配成成品润滑油。润滑油经调合后，可制得车辆润滑油及工业润滑油，即汽油机油、柴油机油、

16、全损耗系统用油、工业齿轮油、导轨油、汽轮机油等。,炼油厂的七种武器,在化工生产中，为了将原料加工成一定规格的产品，往往需要经过原料预处理、化学反应以及反应产物的分离和精制等一系列化工过程。实现这些过程，所借助的机器和设备，常常都被划归为化工机械。炼油厂加工石油的化工机械有七种：,第一件武器“纵横四海”的化工管道。走进化工管道林立的炼油厂，一根根粗细不同、四通八达的管道连接各种设备，仿佛热带雨林中独木成林的榕树气根，将各种养分（石油原料、半成品）源源不断地运送，又把成熟的果实（石油产品）输送到需要的地方。是的，正是化工管道为我们肩负起输送石油天然气原料以及产品的艰巨任务。这些钢铁巨龙小至几厘米，

17、大至西气东输的近两米直径，是石油化工企业的主力军。管道内可以输送气体、液体甚至流动的固体粉末，有了这件武器，石油化工产品才可以纵横四海，大显身手。,第二件武器“澎湃不息”的机泵。流淌在化工管道中的“工业的血液”石油及石油产品要有“心脏搏动”来驱动，我们石油化工企业拥有各种各样的机泵驱动油品流动。机泵是输送液体或气体或使其增压的机械。机泵把原动机的机械能或其他能源的能量传给液体，使液体的能量增加。 机泵对于人类生活和生产都十分重要。古代已有各种类似机泵的器具，如埃及的链泵（前17世纪）、中国的桔槔（前17世纪）、辘轳（前11世纪）、水车（公元1世纪），以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等

18、。泵的种类繁多，按工作原理可分为：有离心泵、往复泵、喷射泵驱动液体，有离心式压缩机、往复式压缩机、鼓风机驱动气体流动,化工管道、机泵和储罐,第三件武器“膀大腰圆”的储罐。石油化工厂经常见到一些静止的膀大腰圆的机械，有的形如圆罐原油储罐，有的形如大皮球球罐，有的方不伦墩储槽或气柜。这些大家伙担负着承载石油化工厂的原料、产品储存的重任，一般被人们统一称作储罐。 第四件武器“热情如火”的加热炉。我们生活中用加热水用锅炉可以实现;石油化工产品生产过程中,为了生产工艺的需要,也经常需要被加热到不同的温度, 这就需要有加热设备-炼油厂用的最多的加热设备是加热炉。,管式加热炉,卧式转化炉,釜式反应器,第五件

19、武器“节约能源”的换热器 炼油是高能耗工业，为了响应国家“节能减排”的国策，石化设计师为炼油装置设计了“节约能源”的机器-换热器。换热器可以让温度高的与温度低的气体液体分别在金属管壁两侧流过，热流体被冷流体冷却，冷流体被热流体加热，但不需要另外消耗能量。有了这件秘密武器，炼油厂的能量消耗下降了50%。这样我们宝贵的原油更多地变成油品而不是作为炼油厂石油加工能耗被浪费。,管壳式换热器,螺旋板式换热器,第六件武器“只分不合”的塔设备 炼油厂里最多的就是一个个的高塔，这些我们可以统一称为塔设备。塔设备一般有圆筒状的塔身和中间的多层塔板（如同多层蒸馒头蒸锅中的屉子一样起到支撑作用的塔设备零件）构成。进

20、入塔设备的内部，可以看到不同类型的塔板上排列着不同的传质零件-有筛板、浮阀、填料等。 这些塔设备可以起到不同的作用，有用于分离气体液体混合物的分离设备（如蒸馏塔和吸收塔），有浓缩产品的蒸发塔和结晶塔，有采用吸附原理分离原料的吸附塔，这些形形色色的“只分不合”的塔设备是炼油厂分离操作的绝对秘密武器，将化工原料中的杂质分离出去、将反应混合物中的有用产品提炼出来，为石油化工生产起到决定性的作用。,塔设备中的塔板及不同的塔板部件,石油化工生产过程由一系列不同的工艺步骤组成，有不发生化学反应的物理工艺过程（一般我们称做化工单元操作），也有发生化学反应的工艺过程。前面六种武器一般用于化工单元操作，这些操作

21、有气体液体管路流动、机泵输送，加热冷却和换热等，以及蒸发、干燥、结晶、蒸馏、吸收等。化工生产过程就是由许多个化工单元操作串联而成的。 根据化工单元操作所遵循的基本规律， 我们可将单元操作划分为三大类，即：遵循流体动力基本规律的单元操作（包括流体输送、沉降、过滤、固体流态化等）；遵循传热基本规律的单元操作（包括加热、 冷却、冷凝、蒸发等）；遵循传质基本规律的单元操作（包括蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥、膜分离等。）,第七件武器“千奇百怪”的反应器 在石油化工企业中除了单元操作外可以发生化学反应的操作设备就称做反应器（反应器是化工原料发生剧烈化学反应的场所，也是反应物生成的场所，一般多承受巨大的压力

22、和高温，必须用耐高压耐腐蚀的钢材制造。 由于石化企业化学反应类型十分复杂，而且反应物形态多样-有液体之间的反应，有气液之间的反应，还有固体参与化学反应的。为了适应不同的石油化学反应，炼油厂的反应器也做的“千奇百怪”，有外型釜式的高压反应釜，有裂解轻油生成乙烯气体的双环裂解反应器，有锅炉与反应器一体貌似大锅炉的合成气转化炉，有貌似如大漏洞的原油催化裂化用反再系统这些形状各异的反应器构成了炼油企业一道奇妙的风景。,炼油装置的眼睛与大脑（自控装置）,石油化工生产过程自动化就是在生产设备上配备一些自动化仪表，来检测、显示、记录和控制化工生产过程中的重要工艺参数，使整个化工生产过程中的工艺参数都能自动地

23、保持在工艺要求的正常范围。这些仪表就是生产的“眼睛”。 各种仪表通过电缆将信号传输到炼油厂中心的中央控制室（简称中控室），计算机采集仪表信号集中显示在DCS操作站的计算机屏幕上。中控室和这些称作集散控制系统的DCS就是炼油厂生产装置的“大脑”。,液位变送器,气动控制阀,流量计,炼油企业中心控制室操作人员在操纵DCS,石油产品生产方法都是一样的吗？,从地下开采出来的原油，不能直接拿来使用，必须经过一系列加工，才能获得供各种运载工具和机械设备应用的多样石油产品。石油按其加工与用途来划分有两大分支：一是经过炼制生产燃料油、润滑油、石蜡、沥青、焦炭等石油产品；二是把经蒸馏得到的馏分油进行热裂解，分离出基本原料，再合成生产各种石油化学制品。前一分支形成石油炼制工业体系，后一分支构成石油化工体系。因此，通常把以石油、天然气为基础的有机合成工业，即石油和天然气为起始原料的有机化学工业称为石油化学工业，简称石油化工。,炼制和化工二者是相互依存、相互联系的，是一个庞大而复杂的工业部门，其产品有数千种之多。他们的相互结合和渗透，不但推动了石油化