1、炼油工艺综述徐承恩2009.11.111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2一、前言一、前言l 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。l 石油炼制一般的过程是先将原油切割成各种不同石油炼制一般的过程
2、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。3一、前言一、前言l 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：分离过程分离过程电脱盐、常减压蒸馏电脱盐、常减压蒸馏转化过程转化过程催化裂化、加氢裂化、渣油加氢处理、延催化裂化、加氢裂化、渣油加氢处理、延迟焦化、减粘裂化等迟焦化、减粘裂化等精制和改质过程精制和改质过程加氢精制、催化
3、重整、中压加氢改加氢精制、催化重整、中压加氢改质、质、S-Zorb等等炼厂气加工过程炼厂气加工过程烷基化、醚化、苯与乙烯烃化等烷基化、醚化、苯与乙烯烃化等润滑油生产过程润滑油生产过程l 各种炼油工艺过程的组合，举例如下各种炼油工艺过程的组合，举例如下4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
4、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5二、分离工艺二、分离工艺l 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原油脱盐脱水原油脱盐脱水u从油藏中采出的原油都含有水和盐，原油中的盐一般从油藏中采出的原油都含有水和盐，原油中的盐一般为为Na、Ca、Mg的氯化物或盐酸盐。原油虽然在油田的氯化物或盐酸盐。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。炼厂进一步脱除。u水和盐的存在对炼油带来的危害主要表现在：使原油水和盐的存在对炼油带来的危害主要表现在：
5、使原油蒸馏操作不稳定，对设备和管线的腐蚀；对换热器等蒸馏操作不稳定，对设备和管线的腐蚀；对换热器等设备造成结垢使换热效率下降，使催化剂污染或中毒。设备造成结垢使换热效率下降，使催化剂污染或中毒。因此炼厂一般要求将原油的盐脱至因此炼厂一般要求将原油的盐脱至3mg/L6二、分离工艺二、分离工艺u目前炼厂原油脱盐脱水几乎多采用二级电脱盐法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7二、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
6、水滴聚合成合后进入脱盐罐，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，破乳剂的选用对大水滴，然后借助重力作用沉降分离，破乳剂的选用对脱盐效果影响很大，不同原油所用的破乳剂类型和使用脱盐效果影响很大，不同原油所用的破乳剂类型和使用量须经过试验来确定。量须经过试验来确定。进入脱盐罐的原油需先加热至进入脱盐罐的原油需先加热至90130，以降低原油黏，以降低原油黏度，脱盐罐要保持一定压力以防止原油汽化。度，脱盐罐要保持一定压力以防止原油汽化。电脱盐罐一般为卧式，内设电脱盐罐一般为卧式，内设23层电极板，极板间距层电极板，极板间距200300mm，电场强度一般为，电场强度一般为80
7、0900V/cm。为了合理利用蒸馏装置的余热，电脱盐过程常与蒸馏过为了合理利用蒸馏装置的余热，电脱盐过程常与蒸馏过程组合在一起。程组合在一起。8二、分离工艺二、分离工艺l 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。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。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
8、线 减压一线凝缩油及水 减压渣油重柴油轻柴油煤油汽油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9二、分离工艺二、分离工艺原油蒸馏一般采用三级蒸馏（初馏塔或蒸发塔、常压塔、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），轻馏分少的原油也可只用二级蒸馏（常压塔、减压塔）。减压塔）。初馏塔一般分出原油的汽油组分，以减少换热系统和加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热炉压降，常压塔一般将原油中沸点360馏分切割馏分切割成汽油（或石脑油）、煤油（喷气燃料或灯用煤油）、成汽油（或石脑油）、
9、煤油（喷气燃料或灯用煤油）、柴油馏分。各侧线抽出馏分一般都经过汽提塔以脱除轻柴油馏分。各侧线抽出馏分一般都经过汽提塔以脱除轻质组分，保证产品合格。质组分，保证产品合格。减压塔则将沸点减压塔则将沸点360的常压重油切割成制取各种润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。减压馏分油和减压渣油。10二、分离工艺二、分离工艺l 蒸馏塔内件蒸馏塔内件常压塔一般用板式塔盘。如各种浮阀塔盘、常压塔一般用板式塔盘。如各种浮阀塔盘、网孔塔盘；减压塔则常用压降小的各种填料，或填料与塔网孔塔盘；减压塔则常用压降小
10、的各种填料，或填料与塔盘混用。盘混用。l 减压塔的操作可分为减压塔的操作可分为“干干”式和式和“湿湿”式两种：式两种：“干干”式减压在减压炉炉管和减压塔底均不吹蒸汽，全式减压在减压炉炉管和减压塔底均不吹蒸汽，全塔压降和减压抽空负荷小，有助于提高减压塔拔出率，塔压降和减压抽空负荷小，有助于提高减压塔拔出率，适用于燃料型减压塔。适用于燃料型减压塔。对于生产润滑油原料的减压塔一般采用对于生产润滑油原料的减压塔一般采用“湿湿”式操作。式操作。11二、分离工艺二、分离工艺l 由于蒸馏装置的大型化，进口原油中含轻烃较多，新建的由于蒸馏装置的大型化，进口原油中含轻烃较多，新建的大型蒸馏装置中都增设轻烃回收设
11、施。大型蒸馏装置中都增设轻烃回收设施。l 蒸馏装置是炼厂中能耗最大的装置，提高热回收率，降低蒸馏装置是炼厂中能耗最大的装置，提高热回收率，降低能耗对蒸馏装置十分重要。应用窄点技术优化换热网络，能耗对蒸馏装置十分重要。应用窄点技术优化换热网络，已可使原油换热终温已可使原油换热终温300。l 为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如折为了提高换热效率，我国也开发了多种高效换热器，如折流杆换热器、螺纹管换热器、内波纹外螺纹换热器、双壳流杆换热器、螺纹管换热器、内波纹外螺纹换热器、双壳层换热器等。层换热器等。12三、转化工艺三、转化工艺l 从原油蒸馏得到的直馏轻馏分，由于数量有限远不能满足从原
12、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，转化工艺的作用就是将重质馏分或渣对轻质燃料的要求，转化工艺的作用就是将重质馏分或渣油转化成轻质产品。油转化成轻质产品。l 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：重质馏分油的热转化（热裂化）已基本不用，全部被催重质馏分油的热转化（热裂化）已基本不用，全部被催化转化（催化裂化、加氢裂化）所取代化转化（催化裂化、加氢裂化）所取代渣油的转化则热转化（焦化、减粘裂化）与催化转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）并存。处理金属含量和残碳高的渣油，目（渣油加氢）并存。处理金属含量和残
13、碳高的渣油，目前还是以热转化为主前还是以热转化为主13三、转化工艺三、转化工艺l 催化裂化催化裂化催化裂化是当前炼厂中最重要的转化工艺。自催化裂化是当前炼厂中最重要的转化工艺。自1942年第一年第一套流化催化裂化开发以来，由于其独特优越性得到了飞快套流化催化裂化开发以来，由于其独特优越性得到了飞快地发展。到地发展。到2008年，全世界流化催化裂化加工能力已超过年，全世界流化催化裂化加工能力已超过7亿吨亿吨/年。年。与热裂化相比，催化裂化具有下列明显优点：与热裂化相比，催化裂化具有下列明显优点：汽油产品的辛烷值高（汽油产品的辛烷值高（RON8892），氧化安定性好），氧化安定性好反应速度快反应速
14、度快气体产品中气体产品中C1、C2烃类少，烃类少，C3、C4产率高，可作为烷产率高，可作为烷基化、醚化和化工产品的原料多，全球约有基化、醚化和化工产品的原料多，全球约有1/3的丙烯的丙烯来自催化裂化装置。来自催化裂化装置。14三、转化工艺三、转化工艺l 催化裂化催化裂化催化剂使催化裂化工艺过程的核心。催化剂的发展促催化剂使催化裂化工艺过程的核心。催化剂的发展促进了催化裂化技术的发展。我国在上世纪进了催化裂化技术的发展。我国在上世纪60年代研制年代研制成功无定型硅铝催化剂；成功无定型硅铝催化剂；70年代开发了稀土年代开发了稀土-Y型沸石型沸石催化剂；催化剂；80年代开发了超稳年代开发了超稳Y型沸
15、石催化剂；型沸石催化剂；90年代又年代又研制了一系列多种改性的沸石复合催化剂。现在基本研制了一系列多种改性的沸石复合催化剂。现在基本上可以做到根据不同原料和不同产品方案，配制出合上可以做到根据不同原料和不同产品方案，配制出合适的催化剂。适的催化剂。沸石催化剂的活性高，反应速度快，因此从沸石催化沸石催化剂的活性高，反应速度快，因此从沸石催化剂问世后，催化裂化从床层反应转变为提升管反应，剂问世后，催化裂化从床层反应转变为提升管反应，原有的床层反应器变为催化剂沉降器。原有的床层反应器变为催化剂沉降器。15三、转化工艺三、转化工艺l 反应器和再生器的布置，国外许多专利公司都有自己可形反应器和再生器的布
16、置，国外许多专利公司都有自己可形成专利的特点。成专利的特点。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 气凯洛格正流凯洛格正流F型型16三、转化工艺三、转化工艺l 我国早期所建成的为同高并列式，催化剂用我国早期所建成的为同高并列式，催化剂用U型管型管相输送。在采用提升管反应器后，则采用高低并相输送。在采用提
17、升管反应器后，则采用高低并列式和同轴式两种。列式和同轴式两种。l 在发展二段烧焦采用两个再生器后，则有三器并在发展二段烧焦采用两个再生器后，则有三器并列、反再同轴与另一再生器并立和二再同轴与反列、反再同轴与另一再生器并立和二再同轴与反应器并立等形式。应器并立等形式。l 这些不同类型的布置对反应条件并无明显区别。这些不同类型的布置对反应条件并无明显区别。17 高低并列式催化裂化反应再生系统高低并列式催化裂化反应再生系统回 炼 油 加 热 炉雾 化 蒸 汽原 料 油 加 热 炉原 料 油回 炼 油油 浆反 应 器 沉 降 器催 化 剂 罐再 生 器空 气 入 口烟 气去 分 馏 塔反 应 油 气汽
18、 提 蒸 汽提 升 蒸 汽事 故 蒸 汽催 化 剂18l 催化裂化主要操作参数有：催化裂化主要操作参数有：反应温度反应温度反应温度是调节催化裂化转化率的主要变反应温度是调节催化裂化转化率的主要变量，常用的反应温度为量，常用的反应温度为480510。反应压力反应压力提高反应压力，增加了反应时间，从而可提高反应压力，增加了反应时间，从而可提高转化率，但压力过高，会导致焦炭产率增加，汽油提高转化率，但压力过高，会导致焦炭产率增加，汽油和烯烃产率下降。对于反应压力要结合原料的生焦趋势和烯烃产率下降。对于反应压力要结合原料的生焦趋势和烟气能量回收的经济效益综合考虑，有烟气能量回收和烟气能量回收的经济效益
19、综合考虑，有烟气能量回收设施的反应压力一般为设施的反应压力一般为0.250.3MPa，无烟气能量回收，无烟气能量回收的则为的则为0.090.27MPa。反应时间反应时间反应时间过长，会增加二次裂化反应，使反应时间过长，会增加二次裂化反应，使汽、柴油收率下降。在按汽油方案操作时，一般采用高汽、柴油收率下降。在按汽油方案操作时，一般采用高反应温度和短反应时间（反应温度和短反应时间（23秒）；在按柴油方案操作秒）；在按柴油方案操作时，则采用较低反应温度和较长反应时间，（时，则采用较低反应温度和较长反应时间，（34秒）；秒）；渣油催化裂化一般控制在渣油催化裂化一般控制在2秒左右。秒左右。三、转化工艺三
20、、转化工艺19三、转化工艺三、转化工艺l 剂油比剂油比为单位时间内催化剂循环量与反应器总进料量为单位时间内催化剂循环量与反应器总进料量的比值，它与反应时间对催化裂化反应在一定范围内有相的比值，它与反应时间对催化裂化反应在一定范围内有相似影响。剂油比受装置总热平衡所控制，一般当反应温度似影响。剂油比受装置总热平衡所控制，一般当反应温度和再生温度不变时，剂油比也基本不变。和再生温度不变时，剂油比也基本不变。l 再生温度再生温度无论是增加烧焦强度还是降低再生催化剂的无论是增加烧焦强度还是降低再生催化剂的含炭量，都必须提高再生温度。但再生温度也不能过高，含炭量，都必须提高再生温度。但再生温度也不能过高
21、，除了受再生器的材料限制外，还会引起催化剂水热失活，除了受再生器的材料限制外，还会引起催化剂水热失活，一般再生温度不超过一般再生温度不超过730，也不宜低于，也不宜低于650。l 再生催化剂炭含量再生催化剂炭含量对沸石催化剂来说，催化焦炭主要对沸石催化剂来说，催化焦炭主要沉积在沸石的活性中心上。因此再生催化剂炭含量对催化沉积在沸石的活性中心上。因此再生催化剂炭含量对催化剂的活性影响很大，一般沸石催化剂的炭含量应保持在剂的活性影响很大，一般沸石催化剂的炭含量应保持在0.2以下，最好在以下，最好在0.1以下。以下。20三、转化工艺三、转化工艺l 我国已开发了多种再生器型式，主要有单器再生、双器再我
22、国已开发了多种再生器型式，主要有单器再生、双器再生、逆流两段再生、外循环前置烧焦罐再生、烟气串联高生、逆流两段再生、外循环前置烧焦罐再生、烟气串联高速床再生等。速床再生等。l 为了满足生产低碳烯烃的需要，我国开发了催化裂化家族为了满足生产低碳烯烃的需要，我国开发了催化裂化家族技术，主要有技术，主要有DCC型型最大量生产丙烯技术、丙烯收率可达最大量生产丙烯技术、丙烯收率可达20%左右左右DCC型型即生产低碳烯烃又兼顾汽油质量即生产低碳烯烃又兼顾汽油质量MGG最大量生产液化气和汽油最大量生产液化气和汽油MIO最大量生产异构最大量生产异构C4、C5烯烃烯烃CPP用石蜡基常压渣油生产低炭烯烃用石蜡基常
23、压渣油生产低炭烯烃l 为了降低催化裂化汽油中的烯烃含量，我国还开发了为了降低催化裂化汽油中的烯烃含量，我国还开发了MIP，双提升管催化裂化等技术。双提升管催化裂化等技术。21三、转化工艺三、转化工艺l 值得一提的是我国的渣油催化裂化技术。渣油中的残碳、值得一提的是我国的渣油催化裂化技术。渣油中的残碳、金属、硫、氮等杂质含量高，作为催化裂化原料，需要解金属、硫、氮等杂质含量高，作为催化裂化原料，需要解决一系列技术问题。例如：决一系列技术问题。例如：要开发抗金属污染、低焦炭产率的催化剂要开发抗金属污染、低焦炭产率的催化剂再生器必须有取热设施再生器必须有取热设施要有雾化良好的进料喷嘴要有雾化良好的进
24、料喷嘴要有油、剂快分设施要有油、剂快分设施要开发降低污染金属活性的钝化剂等要开发降低污染金属活性的钝化剂等l 在这些问题解决后，我国已成为催化裂化原料中掺渣油最在这些问题解决后，我国已成为催化裂化原料中掺渣油最多的国家，取得了良好的经济效益。多的国家，取得了良好的经济效益。l 催化裂化除反催化裂化除反再系统外，还有产品分馏和吸收稳定系再系统外，还有产品分馏和吸收稳定系统，气体和液态烃脱硫系统以及能量回收系统。统，气体和液态烃脱硫系统以及能量回收系统。22三、转化工艺三、转化工艺l 加氢裂化加氢裂化加氢裂化实质上是催化加氢和催化裂化两种反应的综加氢裂化实质上是催化加氢和催化裂化两种反应的综合，这
25、种工艺可以用不同原料，有选择性的生产液化石油合，这种工艺可以用不同原料，有选择性的生产液化石油气、石脑油、柴油、喷气燃料等多种优质产品。气、石脑油、柴油、喷气燃料等多种优质产品。加氢裂化尾油又是生产优质润滑油和乙烯的原料，是加氢裂化尾油又是生产优质润滑油和乙烯的原料，是炼厂中提高轻质油收率和提高产品质量的重要手段。炼厂中提高轻质油收率和提高产品质量的重要手段。加氢裂化的主要反应有：加氢裂化的主要反应有：l 烷烃和烯烃的裂化，异构化和环化反应烷烃和烯烃的裂化，异构化和环化反应l 烯烃的饱和反应烯烃的饱和反应l 单环化合物的侧链断裂化或生成异构体单环化合物的侧链断裂化或生成异构体l 双环以上环烷烃
26、发生异构裂环反应双环以上环烷烃发生异构裂环反应l 稠环芳烃通过逐环加氢，裂化生成较小分子的芳烃及芳香稠环芳烃通过逐环加氢，裂化生成较小分子的芳烃及芳香环烷烃环烷烃23三、转化工艺三、转化工艺l 加氢裂化催化剂是具有加（脱）氢功能和裂化功能的双功加氢裂化催化剂是具有加（脱）氢功能和裂化功能的双功能催化剂。加（脱）氢功能由金属组分提供，常用的金属能催化剂。加（脱）氢功能由金属组分提供，常用的金属组分为组分为Mo、W、Ni、Co，这些金属组分常组合使用。酸性，这些金属组分常组合使用。酸性功能由载体提供，常用的载体有无定型硅铝和沸石，二者功能由载体提供，常用的载体有无定型硅铝和沸石，二者可以单独使用，
27、也可组合使用。可以单独使用，也可组合使用。l 加氢裂化可以使用各种不同原料，但对原料中的杂质含量加氢裂化可以使用各种不同原料，但对原料中的杂质含量有要求。有要求。原料中的有机氮化合物对沸石载体有明显的中毒作用。原料中的有机氮化合物对沸石载体有明显的中毒作用。一般要求进加氢裂化反应器的进料氮含量一般要求进加氢裂化反应器的进料氮含量10ppm，为，为了保证达到这一要求，一般在加氢裂化反应器前设精制了保证达到这一要求，一般在加氢裂化反应器前设精制反应器，或者在裂化反应器中设精制段；反应器，或者在裂化反应器中设精制段；砷、铅等杂质也会使催化剂中毒，一般要求裂化反应器砷、铅等杂质也会使催化剂中毒，一般要
28、求裂化反应器的进料中砷铅含量不超过的进料中砷铅含量不超过500ppm；铁虽然对催化剂的活性影响不大，但铁盐沉积在催化剂铁虽然对催化剂的活性影响不大，但铁盐沉积在催化剂上会使床层压降增大，所以要控制原料油铁含量上会使床层压降增大，所以要控制原料油铁含量2ppm。24三、转化工艺三、转化工艺l 加氢裂化的工艺类型，根据反应特点可分为单段和两段二加氢裂化的工艺类型，根据反应特点可分为单段和两段二种工艺过程：种工艺过程：单段工艺过程中又分为在一个反应器中装一个或组合催单段工艺过程中又分为在一个反应器中装一个或组合催化剂的工艺和使用二个反应器的单段串联馏程，其中第化剂的工艺和使用二个反应器的单段串联馏程
29、，其中第一个反应器为精制反应器，第二个为裂化反应器。一个反应器为精制反应器，第二个为裂化反应器。两段工艺过程则在一组反应器之间，反应产物要经气液两段工艺过程则在一组反应器之间，反应产物要经气液分离和分馏，将气体及轻质产品进行分离，重质反应产分离和分馏，将气体及轻质产品进行分离，重质反应产物和未转化油再进入另一个裂化反应器。物和未转化油再进入另一个裂化反应器。l 如果按转化深度分，又可分为尾油循环和单程一次通过流如果按转化深度分，又可分为尾油循环和单程一次通过流程。程。l 如果按反应压力分，可分为高压加氢裂化（反应压力在如果按反应压力分，可分为高压加氢裂化（反应压力在15MPa左右）和中压加氢裂
30、化（反应压力在左右）和中压加氢裂化（反应压力在10MPa左右）。左右）。反应压力的选择主要决定于原料质量、转化深度及目的产反应压力的选择主要决定于原料质量、转化深度及目的产品质量要求等。品质量要求等。l 根据目的产品不同又可分为中馏分油（喷气燃料、柴油）根据目的产品不同又可分为中馏分油（喷气燃料、柴油）型和轻油型（重石脑油）。型和轻油型（重石脑油）。25一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26二段加氢裂化工艺流程示意图二段加氢裂化工艺流程示意图27三、转化工艺三、
31、转化工艺l 加氢裂化的主要操作参数有：加氢裂化的主要操作参数有：反应压力反应压力原料越重所需反应压力越高，提高反应压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，也有利于减缓催化剂表面积力，有利于转化率的提高，也有利于减缓催化剂表面积炭速度，延长催化剂寿命，但投资增加，常用的反应压炭速度，延长催化剂寿命，但投资增加，常用的反应压力为力为1020MPa。反应温度反应温度反应温度是加氢裂化工艺需要严格控制的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
32、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，常用的反应温度为制，常用的反应温度为370440。氢油比氢油比提高氢油比，可以增加氢分压，有利于提高提高氢油比，可以增加氢分压，有利于提高原料气化率，降低催化剂积炭速度，还可以有效地取出原料气化率，降低催化剂积炭速度，还可以有效地取出反应热，对重油加氢裂化氢油比一般为反应热，对重油加氢裂化氢油比一般为10001500（体（体积比）。积比）。空速空速调节空
33、速可以控制加氢裂化反应深度，空速低，调节空速可以控制加氢裂化反应深度，空速低，反应时间增加，反应深度提高，常用的空速范围为反应时间增加，反应深度提高，常用的空速范围为1.02.0h-1。28三、转化工艺三、转化工艺l 渣油加氢渣油加氢早期的渣油加氢是为了生产低硫燃料油，自上世纪早期的渣油加氢是为了生产低硫燃料油，自上世纪90年代以来，燃料油需求减少，需要将渣油进一步轻质化。年代以来，燃料油需求减少，需要将渣油进一步轻质化。为此渣油加氢主要用来为重油催化裂化提供原料，同时发为此渣油加氢主要用来为重油催化裂化提供原料，同时发生一定的裂化反应以获取部分柴油和石脑油。生一定的裂化反应以获取部分柴油和石
34、脑油。l 渣油加氢按反应器的型式不同，可分为四类：渣油加氢按反应器的型式不同，可分为四类：固定床渣油加氢固定床渣油加氢 例如谢弗龙公司的例如谢弗龙公司的RDS、VRDS工艺、工艺、UOP公司的公司的RCD Unibon工艺。工艺。沸腾床渣油加氢沸腾床渣油加氢 例如鲁姆斯公司的例如鲁姆斯公司的LC-fining工艺、工艺、IFP的的H-oil工艺工艺移动床渣油加氢移动床渣油加氢 例如壳牌公司的例如壳牌公司的Hycon工艺工艺浆态床工艺浆态床工艺29三、转化工艺三、转化工艺l 我国自行设计和引进的渣油加氢都是固定床加氢工艺，这我国自行设计和引进的渣油加氢都是固定床加氢工艺，这种工艺操作比较简单，其
35、缺点是生产周期比较短，一般不种工艺操作比较简单，其缺点是生产周期比较短，一般不超过超过1年。为维持适当的运转周期，将渣油原料的年。为维持适当的运转周期，将渣油原料的Ni+V含含量控制在量控制在100ppm为宜。为宜。固定床渣油加氢的工艺流程与一般加氢工艺相似，由于固定床渣油加氢的工艺流程与一般加氢工艺相似，由于催化剂品种多，装填量大，一般都采用多个反应器，同催化剂品种多，装填量大，一般都采用多个反应器，同时为了弥补操作周期短的缺点，一般采用二系列并联操时为了弥补操作周期短的缺点，一般采用二系列并联操作。作。由于渣油中的杂质较多，所以须有多种催化剂复合使用，由于渣油中的杂质较多，所以须有多种催化
36、剂复合使用，反应器一般装有支撑保护剂，脱金属剂，脱硫剂，脱氮反应器一般装有支撑保护剂，脱金属剂，脱硫剂，脱氮剂四大类多种牌号的催化剂。剂四大类多种牌号的催化剂。为了提高转化率，有时还装有裂化催化剂；为了降低床为了提高转化率，有时还装有裂化催化剂；为了降低床层压降，催化剂采用级配装填。层压降，催化剂采用级配装填。30三、转化工艺三、转化工艺l 谢弗龙公司为了改进脱金属催化剂寿命短，影响整个操作谢弗龙公司为了改进脱金属催化剂寿命短，影响整个操作周期短的缺点，开发了周期短的缺点，开发了OCR工艺，即将脱金属反应器采用工艺，即将脱金属反应器采用上流式反应器，催化剂由顶部加入，反应物料下进上出，上流式反
37、应器，催化剂由顶部加入，反应物料下进上出，与催化剂呈逆流移动，催化剂可连续或间断加入和排出。与催化剂呈逆流移动，催化剂可连续或间断加入和排出。这种工艺投资很大，我国目前只引进了上流式反应器，还这种工艺投资很大，我国目前只引进了上流式反应器，还没有引进催化剂卸出设施。没有引进催化剂卸出设施。l 根据我国实际运转经验，固定床渣油加氢工艺的脱硫率根据我国实际运转经验，固定床渣油加氢工艺的脱硫率 85，脱氮率，脱氮率 55，脱金属（，脱金属（Ni+V）率）率75，脱残炭，脱残炭率率55。31三、转化工艺三、转化工艺l 延迟焦化延迟焦化焦化是以贫氢的渣油为原料，在高温下进行深度热裂焦化是以贫氢的渣油为原
38、料，在高温下进行深度热裂化和缩合反应的热转化过程，其目的是为了提高轻质油收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。率和生产优质石油焦。在炼油厂中采用的焦化工艺目前有延迟焦化，流化焦在炼油厂中采用的焦化工艺目前有延迟焦化，流化焦化和灵活焦化三种，但占主要地位的是延迟焦化，到化和灵活焦化三种，但占主要地位的是延迟焦化，到2008年，我国炼厂只有延迟焦化工艺，其产能已达年，我国炼厂只有延迟焦化工艺，其产能已达4800万吨万吨年，最大的装置规模已达年，最大的装置规模已达420万吨年。万吨年。l 延迟焦化操作的关键是要控制原料油在加热炉管中基本上延迟焦化操作的关键是要控制原
39、料油在加热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，加热炉的设计是关键，加热炉合反应。为了做到这一点，加热炉的设计是关键，加热炉的设计需要考虑：的设计需要考虑：要使原料油快速升温到要使原料油快速升温到500左右，必须提高炉管热强度，一般采左右，必须提高炉管热强度，一般采用双面辐射炉。用双面辐射炉。为了尽量缩短油料在炉管内的停留时间，常采用较高的冷油流速为了尽量缩短油料在炉管内的停留时间，常采用较高的冷油流速（1.42.0m/s），并在适当位置向炉管内注水蒸汽。），并在适当位置向炉管内注水蒸汽。加热炉管
40、的在线清焦措施加热炉管的在线清焦措施32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33三、转化工艺三、转化工艺l 延迟焦化的化学反应，主要在焦炭塔内进行，随着油料的延迟焦化的化学反应，主要在焦炭塔内进行，随着油料的不断进入，塔内焦层逐渐升高。为了防止泡沫层冲出焦炭不断进入，塔内焦层逐渐升高。为了防止泡沫层冲出焦炭塔顶引起塔顶油气管线和分馏塔结焦，焦炭塔层上面应留塔顶引起塔顶油气管线和分馏塔结焦，焦炭塔层上面应留有一定的空高，在有中子料位计监测时，空高可留有一定的空高，在有中子料位计监测时，空高可留3m左右，左右，无料位计时则需
41、无料位计时则需56米。为了降低泡沫层高度，也可采取米。为了降低泡沫层高度，也可采取焦炭塔顶注入消泡剂的方法，但消泡剂大多为含硅化合物。焦炭塔顶注入消泡剂的方法，但消泡剂大多为含硅化合物。硅对焦化馏出油后续加工装置的催化剂有不良影响。硅对焦化馏出油后续加工装置的催化剂有不良影响。l 焦炭塔为两个塔轮换操作当一个塔在进行反应充焦时，另焦炭塔为两个塔轮换操作当一个塔在进行反应充焦时，另一个塔在进行冷焦、除焦、预热等操作。切换周期，已从一个塔在进行冷焦、除焦、预热等操作。切换周期，已从过去的过去的24小时，缩短至小时，缩短至1618小时。焦炭塔的除焦，采用小时。焦炭塔的除焦，采用1012MPa的高压水
42、切割。冷焦水、除焦水现在可做到全的高压水切割。冷焦水、除焦水现在可做到全部回用。部回用。l 焦化轻质产品的质量比较差。焦化石脑油的辛烷值低，仅焦化轻质产品的质量比较差。焦化石脑油的辛烷值低，仅60左右，溴值高，安定性差；焦化柴油十六烷值较高，在左右，溴值高，安定性差；焦化柴油十六烷值较高，在5060之间，氮含量高，因此都必须经过加氢精制。之间，氮含量高，因此都必须经过加氢精制。l 焦化气体中，烯烃含量较少，经脱硫后可作制氢原料。焦化气体中，烯烃含量较少，经脱硫后可作制氢原料。34三、转化工艺三、转化工艺l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：反应温度反应温度一般是
43、指加热炉出口温度，反应温度太低，则焦化反一般是指加热炉出口温度，反应温度太低，则焦化反应不足，易生成软焦、焦炭挥发分高，除焦困难。反应温度过高，焦应不足，易生成软焦、焦炭挥发分高，除焦困难。反应温度过高，焦化反应过深，会使汽柴油收率下降，焦炭变硬也会造成除焦困难，而化反应过深，会使汽柴油收率下降，焦炭变硬也会造成除焦困难，而且还使加热炉管易于结焦。因此反应温度常限制在且还使加热炉管易于结焦。因此反应温度常限制在495505，在生，在生产针状焦时，要采用变温操作，变化范围为产针状焦时，要采用变温操作，变化范围为460510。反应压力反应压力一般指焦炭塔顶压力，反应压力对焦化的产品分布有一般指焦炭
44、塔顶压力，反应压力对焦化的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，通常为压力，通常为0.160.17MPa（表），但在生产针状焦时，反应压力（表），但在生产针状焦时，反应压力要适当提高一些。要适当提高一些。循环比循环比循环比对焦化产品的分布和装置处理量有影响，循环比循环比对焦化产品的分布和装置处理量有影响，循环比大，焦化汽、柴油的收率增加，焦化馏出油收率减少。气体、焦炭产大，焦化
45、汽、柴油的收率增加，焦化馏出油收率减少。气体、焦炭产率上升，装置处理量减少，对一般焦化原料，循环比通常为率上升，装置处理量减少，对一般焦化原料，循环比通常为0.050.5，为了提高焦化馏出油的产量以增加催化裂化或加氢裂化的原料，有采为了提高焦化馏出油的产量以增加催化裂化或加氢裂化的原料，有采用小循环比的趋向。用小循环比的趋向。35三、转化工艺三、转化工艺l 减粘裂化减粘裂化l 减粘裂化的目的是最大限度地降低渣油粘度，以节省燃料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，从而增加炼厂的轻质油收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。率。l 减粘裂化
46、是一种轻度热裂化的热转化工艺，早期的减粘裂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，反应物料在反应器内由上向下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，停留时间长，开工周期短。上世纪流动，反应温度高，停留时间长，开工周期短。上世纪70年代，开发成功上流式反应器，反应物料在反应器内由下年代，开发成功上流式反应器，反应物料在反应器内由下向上移动，是一种低温（向上移动，是一种低温（420450），长停留时间的液），长停留时间的液相反应，反应器内设有筛板以减少返混。相反应，反应器内设有筛板以减少返混。l 减粘裂化汽、柴油的产率很低，而且质量较差
47、，都必需经减粘裂化汽、柴油的产率很低，而且质量较差，都必需经过加氢精制。过加氢精制。l 由于燃料油的需求减少，新建的减粘裂化装置很少，只有由于燃料油的需求减少，新建的减粘裂化装置很少，只有欧洲的炼厂，减粘裂化装置的加工量较大。欧洲的炼厂，减粘裂化装置的加工量较大。36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37l 加氢精制（加氢处理）加氢精制（加氢处理）l 加氢精制能有效地使原料中的硫、氮、氧等非烃化合物氢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，并能脱除金属和沥青解，使烯烃、芳烃选择性加氢
48、饱和，并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，是炼厂中最普遍使用的精制工艺。等优点，是炼厂中最普遍使用的精制工艺。l 由于含硫原油加工量愈来愈大，环境保护法规对油品质量由于含硫原油加工量愈来愈大，环境保护法规对油品质量要求和环境污染控制越来越严，加氢精制过程得到飞速发要求和环境污染控制越来越严，加氢精制过程得到飞速发展，不仅汽、煤、柴等轻质油品需要进行加氢精制，对从展，不仅汽、煤、柴等轻质油品需要进行加氢精制，对从含硫原油得到的催化裂化原料，也要经过加氢处理，以改含硫原油得到的催化裂化原料，也要经过加氢处理，
49、以改善裂化产品的分布和减少善裂化产品的分布和减少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38l 加氢精制的主要反应如下：加氢精制的主要反应如下：加氢脱硫加氢脱硫如如RSHH2RHH2S加氢脱氮加氢脱氮如如RCH2NH2H2RCH3NH3加氢脱氧加氢脱氧如如 OH H2O烯烃加氢饱和烯烃加氢饱和如如RCHCH2H2RCH2CH3芳烃加氢饱和芳烃加氢饱和如如 4H2 l 在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较容易进行，在上述反应中，脱硫反应比脱氮、脱氧反应比较容易进行，烯烃饱和容易进行，而芳烃饱和相对较难。烯烃饱和容易进行，而芳烃饱和相对较难。l 由于原料来源不同，杂
50、质含量有很大判别，要达到相同精由于原料来源不同，杂质含量有很大判别，要达到相同精制深度，在操作条件和催化剂的选择上，会有显著不同。制深度，在操作条件和催化剂的选择上，会有显著不同。四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺39四、精制和改质工艺四、精制和改质工艺l 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，一方面有利于提高反应速度，反应速度，但对重质油加氢精制来说，一方面有利于提高反应速度，另一方面又增加了混合组分中的液相比例，相应增加催化剂表面液另
