石油炼制教案

石油炼制教案

石油炼制是以原油为基本原料，通过一系列炼制工艺（或过程），例如常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、延迟焦化及产品精制等，把原油加工成各种石油产品，如各种牌号的汽油、煤油、柴油、润滑油、溶剂油、重油、沥青和石油焦，以及生产各种石油化工基本原料。

原油通过常减压蒸馏可分割成汽油、煤油、柴油等轻质馏分油，各种润滑油馏分、裂化原料等重质馏分油及减压渣油。其中除渣油外其余又叫直馏馏分油。从我国主要油田的原油中可获得20~30%的轻质馏分油，40~60%的直馏馏分油，个别原油可达80~90%。

从原油中直接得到的轻馏分是有限的，是满足不了国民经济对轻质油品的需求的。因此，实际中是将重馏分和渣油进行进一步的加工，即重质油的轻质化，以得到更多的轻质油品。通常将常减压蒸馏称为原油的一次加工过程，而将以轻馏分改质与重馏分和渣油的轻质化为主的加工过程称为二次加工过程。

原油的二次加工根据生产目的的不同有许多种过程，如以重质馏分油和渣油为原料的催化裂化和加氢裂化，以直馏汽油为主要原料生产高辛烷值汽油或轻质芳烃等的催化重整、以渣油为原料生产石油焦或燃料油的焦化或减粘裂化等。

1 常减压工艺

常减压工艺一般分为原油脱盐脱水、原油初馏、常压蒸馏、减压蒸馏等四个部分。

1.1原油脱盐脱水

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原油含水、含盐给加工过程带来不利的影响，加工之前必须脱盐脱水。炼油厂广泛采用的工艺是电脱盐脱水。原油自油罐抽出与破乳剂、洗涤水按比例混合，经换热达到一定温度，再经过一个混合阀充分混合后送入电脱盐罐内，在破乳剂和高压电场的共同作用下，乳化液被破坏，小水滴聚结成大水滴，通过沉降分离，排出污水。

原油电脱盐的主要设备是电脱盐罐，变压器、混合设施等。

1.2原油初馏

主要作用是拔出原油中的轻汽油馏分。脱后原油经换热，温度达到210~250℃，这时较轻的组分已经气化，气液混合物一起进入初馏塔，塔顶出轻汽油馏分，是良好的催化重整原料，塔底为拔头原油。

1.3常压蒸馏

原油经过常压蒸馏得到的是汽油、煤油、柴油、等轻质馏分油和常压重油，这些产品不同于一般精馏塔的产品，它们是复杂的混合物，其质量是靠一些质量标准来控制的，如汽油馏程的干点不能高于205℃，柴油馏程的95%馏出温度不高于365℃等，所以对各产品的分馏精确度要求不是很高，既不要求把原油这一复杂的混合物精确分开。

常压蒸馏的主要作用是分出原油中沸点低于350℃的轻质馏分油。

拔头原油经换热、常压炉加热至360~370℃，形成的气液混合物进入常压塔，塔顶压力一般为130~170千帕。塔顶出汽油（常顶油），经冷凝冷却至40℃左右，一部分作塔顶回流，一部分作汽油馏分。各侧线即溶剂油、煤油（或喷气燃料）、轻柴油、重柴油等馏

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分，经汽提塔汽提、换热、冷却后出装置。塔底是沸点高于350℃的常压重油。

1.4减压蒸馏

减压蒸馏的主要作用是从常压重油（沸点高于350℃）中分出沸点低于500℃的高沸点馏分油和渣油。

常压重油（也叫常压渣油）的温度为350℃左右，用热油泵从常压塔底部抽出送到件压炉加热。温度达390~400℃进入减压精馏塔。减压塔顶的压力一般是1~5千帕。为了减小管线压力降和提高减压塔顶的真空度，减压塔顶一般不出产品或出少量产品，直接与抽真空设备连接，并采用顶循环回流方式。侧线馏分油经换热、冷却后出装置，作为二次加工如催化裂化或加氢裂化原料。塔底减压渣油经换热、冷却后出装置，也可稍经换热或直接送至下道工序如焦化、溶剂脱沥青等，作为热进料。

2 催化裂化

催化裂化过程是使原料在有催化剂存在下，在一定的温度和压力条件下，发生一系列化学反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程，原料一般是重质馏分油，例如减压馏分油和、焦化馏分油、部分或全部渣油。

催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展。例如有了微球催化剂，才出现了流化床催化裂化装置；沸石催化剂的诞生，才发展了提升管催化裂化；CO助燃催化剂使高效再生技术得到普遍推广；抗重金属污染催化剂使用后，渣油催化裂化技术的发展才有了可靠的基础。

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催化裂化装置通常由三大部分组成，即反应-再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。其中，反应-再生系统是全装置的核心部分，不同的装置类型，反应-再生系统的工艺流程会略有差异，但原理都是一样的。

反应-再生系统

原料油进入提升管反应器与再生催化剂接触进行反应，油剂混合物进入沉降器进行油剂分离，油气去分馏系统，结焦催化剂经汽提后去再生器烧焦再生。

分馏系统

油气经分馏得到的副气和粗汽油去吸收稳定系统；轻、重柴油作为产品出装置；回炼油返回反应-再生系统。

吸收稳定系统

通过吸收、解吸、稳定过程，将副气和粗汽油分成干气、液化石油气和产品汽油。

除以上三大系统外，还设有能量回收系统最大限度地回收能量，降低能耗。

3 加氢精制

加氢精制工艺是在一定的温度和压力、有精制催化剂和氢气存在的条件下，使油品中的各类非烃化合物发生氢解反应，进而从油品中脱出，以达到精制油品的目的。

加氢精制主要用于一次加工或二次加工得到的汽油、柴油等油品的精制，也可用于二

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次加工原料的预处理。

加氢精制的工艺流程因原料而异，但基本原理是相同的，包括反应系统、分离系统和循环氢系统三部分。

反应系统

原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进入加热炉，加热至反应温度进入反应器。反应器内的催化剂一般是分层填装，以利于注冷氢来控制反应温度。循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应。

加氢反应器可以是一个，也可以是两个。前者叫一段加氢法，后者叫两段加氢法。

分离系统

反应产物经过换热、冷却后，进入高压分离器。在冷却器前要向产物中注入高压洗涤水，以溶解反应生成的氨和部分硫化氢。反应产物在高精制分离器中进行油气分离，分出的气体是循环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢，生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等组分，产品去分馏系统分离成合格产品。

循环氢系统

从高压分离器分出的循环氢经储罐及循环氢压缩机后，少部分直接进入反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混合，在装置中循环使用。为了保证循环氢的纯度，避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统净化后的氢循环使用。

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4加氢裂化

重油轻质化基本原理是改变油品的分子量和氢碳比，而分子量和氢碳比往往是同时进行的。改变油品的氢碳比有两条途径，一是脱碳，二是加氢。热加工过程，如焦化和催化裂化都属于脱碳过程，它们的共同特点是要减少一部分油料的氢碳比，因此不可避免地要产生一部分气体烃和氢碳比较少的缩合产物——焦炭和渣油，从而使脱碳过程的轻质油收率不能太高。

加氢裂化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、柴油、等轻质油品，另一方面又可以防止象催化裂化那样生成大量焦炭，而且还可将原料中的硫、氮、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、产品质量高的突出优点。

加氢裂化反应

石油烃类在高温、高压及催化剂存在条件下，可通过一系列化学反应，使重质油品转化为轻质油品，主要反应包括：裂化、加氢、异构化、环化以及脱硫、脱氮和脱金属等。

加氢裂化工艺

加氢裂化的工艺又多种类型，按反应器中催化剂所处的状态不同，可分为固定床、沸腾床和悬浮床等几种形式；根据原料和产品目的的不同，还可细分出很多种形式，例如：馏分油加氢裂化、渣油加氢裂化以及一段流程和二段流程加氢裂化等等。

固定床加氢裂化

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固定床是指将颗粒状的催化剂放置在反应器内，形成静态催化剂床层。原料油和氢气经升温、升压达到反应条件后进入反应系统，先进行加氢精制以除去硫、氮、氧杂质和二烯烃，再进行加氢裂化反应。反应产物经降温、分离、降压和分馏后，目的产品送出装置，分离出含氢较高的气体，作为循环氢使用。根据原料及目的产品的不同，固定床加氢裂化大致分为一段加氢裂化流程、两段加氢裂化流程、串联加氢裂化流程等。

一段加氢裂化流程

一段加氢裂化流中只有一个反应器，原料油加氢精制和加强裂化在同一反应器内进行，反右倾上部为精制段，下部为裂化段，所以催化剂具有较好的异构裂化、；中间馏分油选择性和一定抗氮能力。

两段加氢裂化流程

两段加氢裂化流程中有两个反应器，分别装有不同性能的催化剂。第一个反应器中主要进行原料油的精制，第二个反应器中主要进行加氢裂化反应，形成独立的两段流程体系。

串联加氢裂化流程

串联流程是两段流程的发展，其主要特点在于使用抗硫化氢抗氨催化剂，因而取消了两段流程的脱氨塔，使加氢精制和加氢裂化两个反应器直接串联起来，省掉了一整套换热、加热、加压、冷却、减压和分离设备。

延迟焦化

焦化是深度热裂化过程，也是处理渣油的手段之一。它又是唯一能生产石油焦的工艺

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过程，是任何其他过程所无法代替的。尤其是某些行业对优质石油焦的特殊需求，致使焦化过程在炼油工业中一直占据着重要地位。

焦化是以贫氢重质油如减压渣油、裂化渣油以及沥青等为原料，在高温下进行深度热裂化反应。通过裂解反应，使渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品；由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。

炼油工业中曾经用过的教化方法主要是釜式焦化、平炉焦化、接触焦化、流化焦化和延迟焦化等。

釜式及平炉焦化均为间歇式操作，由于技术落后，劳动强度大，早已被淘汰。

接触焦化也叫移动床焦化，以颗粒状焦炭为热载体，使原料油在灼热的焦炭表面结焦。接触焦化设备复杂，维修费用高，工业上没得到发展。

流化焦化的特点是采用流化床进行反应，生产连续性强，效率高。目前西方国家采用较多。

延迟焦化应用最广泛，是炼油厂提供轻质油收率的手段之一，在我国炼油工业中将继续发挥重要作用。

延迟焦化的特点是，原料油在管式加热炉中被急速加热，达到约500℃高温后迅速进入焦炭塔内，停留足够的时间进行深度裂化反应，使得原料的生焦过程不在炉管内而延迟到塔内进行。这样可避免炉管内结焦，延长运转周期。

延迟焦化工艺

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延迟焦化工艺分焦化和除焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间歇操作。

原料经加热进入焦炭塔，在塔内停留足够时间，以便充分进行反应。反应生成的油气从焦炭塔顶引出进分馏塔，分出焦化气体、汽油、柴油和蜡油，塔底循环油与原料一起再进行焦化反应。焦化生成的焦炭留在焦炭塔内，通过水力除焦从塔内排出。

焦炭塔采用间歇式操作，至少要有两个塔切换使用，以保证装置连续操作。每个塔的切换周期，包括生焦、除焦及各辅助操作过程所需的全部时间。生焦时间的长短取决于原料性质以及对焦炭质量的要求。

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