石化炼油简述

石化炼油简述 目 录

第一章 原油基础知识............................................................................................................................................. 3 1 原油 ............................................................................................................................................................................ 3 2 原油的分类 ................................................................................................................................................................ 3 第二章 原油加工流程 ............................................................................................................................................... 4 1 一次加工过程 ............................................................................................................................................................ 4 2 二次加工过程 ............................................................................................................................................................ 5 3 三次加工过程 ............................................................................................................................................................ 5 第三章 炼油主要装置简介........................................................................................................................................ 5 1 原油储运系统 ............................................................................................................................................................ 5 1.1 储罐 .................................................................................................................................................................... 5 1.2 物料调和 ............................................................................................................................................................ 6 2 常减压装置 ................................................................................................................................................................ 6 3 催化裂化装置 ............................................................................................................................................................ 8 4 加氢裂化装置 .......................................................................................................................................................... 10 5 延迟焦化装置 .......................................................................................................................................................... 13 6 连续重整装置 .......................................................................................................................................................... 15 7 蜡油加氢装置 .......................................................................................................................................................... 17 8 渣油加氢装置 .......................................................................................................................................................... 18 9 加氢精制装置 .......................................................................................................................................................... 18 10 液化气加工装置 .................................................................................................................................................... 19 10.1 气体分馏装置 ................................................................................................................................................ 19 10.2 MTBE装置 ..................................................................................................................................................... 19 10.3 烷基化装置 .................................................................................................................................................... 20 11 制氢装置 ................................................................................................................................................................ 20 11.1 干气 / 天然气制氢装置 ............................................................................................................................... 20 11.2 煤制气装置 .................................................................................................................................................... 20 12 环保装置 ................................................................................................................................................................ 20 12.1 硫磺回收 ........................................................................................................................................................ 20 12.2 污水汽提 ........................................................................................................................................................ 21 12.3 污水处理 ........................................................................................................................................................ 21 13 公用工程装置 ........................................................................................................................................................ 21

第四章 常见名词解释 ............................................................................................................................................. 22 1 传质过程 .................................................................................................................................................................. 22 2 反应床层 .................................................................................................................................................................. 22 2.1 固定床 .............................................................................................................................................................. 22 2.2 流化床 .............................................................................................................................................................. 22 2.3 沸腾床 .............................................................................................................................................................. 23

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第一章 原油基础知识

1 原油

原油是从陆上或海底开采的未经加工处理的石油；是一种可燃性粘稠液体，多为黑褐色或暗绿色；由各种烃（碳氢化合物）类（烷烃、环烷烃、芳香烃等）组成的复杂混和物；含有少量硫、氮、氧等有机化合物和微量金属。硫、氮、氧为杂原子，含量虽不高，但对产品性质影响较大，加工过程中大部分要被脱除（预处理）。 元素 m% C 83.0-87.0 H 10.0-14.0 S 0.05-8.00 原油元素组成 N 0.02-2.00 O 0.05-2.00 2 原油的分类

最常见的分类方法是API度，是美国石油学会(简称 API)制订的用以表示石油及石油产品密度的一种量度。国际上把 API度作为决定原油价格的主要标准之一。它的数值愈大，表示原油愈轻，价格愈高。

分类方法 按API划分 标准 API≥34，<0.83 20

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第二章 原油加工流程

原油加工流程是各种加工过程的组合，也称为炼油厂总流程，按原油性质和市场需求不同，组成炼油厂的加工过程有不同形式，可以很复杂，也可能很简单。如西欧各国加工的原油含轻组分多,而煤的资源不多,重质燃料不足，有时只采用原油常压蒸馏和催化重整两种过程，得到高辛烷值汽油和重质油（常压渣油），后者作为燃料油。这种加工流程称为浅度加工。为了充分利用原油资源和加工重质原油，各国有向深度加工方向发展的趋势，即采用催化裂化、加氢裂化、石油焦化等过程，以从原油得到更多的轻质油品。

各种不同加工过程在生产上还组成了生产不同类型产品的流程，包括燃料、燃料-润滑油和燃料-化工等类产品的典型流程。

复杂加工路线图

1 一次加工过程

是将原油用蒸馏的方法分离成轻重不同馏分的过程，常称为原油蒸馏，它包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏。一次加工产品可以粗略地分为：①轻质馏分油（见轻质油）,指沸点在约370℃以下的馏出油,如粗汽油、粗煤油、粗柴油等。②重质馏分油(见重质油)，指沸点在370～540℃左右的重质馏出油,如重柴油、各种润滑油馏分、裂化原料等。③渣油（又称残油）。习惯上将原油经常压蒸馏所得的塔底油称为重油（也称常压渣油、半残油、拔头油等）。

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2 二次加工过程

一次加工过程产物的再加工。主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产轻质油的过程，包括催化裂化、热裂化、石油焦化、加氢裂化等。其中石油焦化本质上也是热裂化，但它是一种完全转化的热裂化，产品除轻质油外还有石油焦。二次加工过程有时还包括催化重整和石油产品精制。前者是使汽油分子结构发生改变，用于提高汽油辛烷值或制取轻质芳烃（苯、甲苯、二甲苯）；后者是对各种汽油、柴油等轻质油品进行精制，或从重质馏分油制取馏分润滑油，或从渣油制取残渣润滑油等。

3 三次加工过程

主要指将二次加工产生的各种气体进一步加工(即炼厂气加工)以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等。

第三章 炼油主要装置简介

1 原油储运系统

储运系统是炼厂的重要组成部分，担负着原油进厂及存储、中间产品与最终产品的存储及输转。储运系统一般包括原油罐区、中间原料罐区、成品罐区、污油管区、泵房、低压燃料气回收设施、火炬设施、罐车洗涤设施、铁路装车设施及洗涤设施、化学药剂系统等。

1.1 储罐

现代储罐，不在单一只有储油设备，同时也包涵氮气密封，轻烃回收设施。安全生产上应该配备防火、防静电、防雷击、防自燃、视屏监控设施。所以，炼厂罐区是一律严禁使用明火的（如动火需申请特级火票电票，在特定时间内由安全总监以上领导签字并现场监护），进出车辆配备阻火器，进出罐区路口配备静电释放装置，整个罐区配备防雷设备，设避雷针塔并有效接地，有条件安装监控设备。

罐体上，顶部设液位、界位测量设备，上部和下部分别安装液位开关，中间位置安装测温元件，下部配备进出料切断阀，一般为单气缸双电磁阀互锁，设高液位联锁。旋梯入口处设有防静电球。

整个罐区配备可燃气体检测系统，视存放物料安装有毒有害气体检测系统。消防水系统、雨污分流系统等。

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敞口储罐

内浮顶储罐

1.2 物料调和

对于生产装置较多且加工量较大的炼油厂来说，原油调和是非常有必要的。炼油厂所加工的原油，多是若干个油田提供的混合原油，即便是同一采油厂的原油，各个采油队的原油性质也不尽相同，还要考虑装运过程中的“水分”，而炼油厂需要组成和性质均一、稳定的原油，因为炼油厂的原油加工流程很复杂，原油性质有微小的变化，都会引起后续生产加工装置运行的波动。

原油进厂调和

随着企业生产优化和管理精细化方面的要求不断提高，尤其是在原油进厂的调度、调和安排以及原油和汽柴油等产品出厂的在线调和方面，逐渐采取了一些相应的技术手段予以优化。包括有计划的全国原油调度平台，相应的在线密度分析、成分分析仪表，精密的流量测量和控制设备。

2 常减压装置

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常减压装置是利用常、减压分馏方法将原油按目的产品进行切割的工艺过程。常减压工艺通常包括电脱盐系统、闪蒸系统、常压系统、减压系统、轻烃回收系统等五个部分，原油通过电脱盐脱除盐类、水、泥沙等杂质，脱盐后原油经过换热、加热炉进行加热，通过初馏、常压分馏、减压分馏，把原油切割分出液化气、石脑油、煤油、柴油、蜡油和渣油。

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常减压工艺：塔是整个装置的工艺过程的核心，原油在分馏塔中通过传质传热实现分馏作用，最终将原油分离成不同组分的产品。最常见的常减压装置流程为三段气化流程或称为“两炉三塔流程”，常减压中的塔包括：初馏塔或闪蒸塔、常压塔、减压塔。操作中重点控制各塔低温温升。

电脱盐工艺：从油田开采出来的石油通常伴有水和泥沙，水中溶解有无机盐，如NaCl、MgCl2、CaCl2等，这些物质的存在对加工过程危害很大，因此要通过电脱盐将其除去。由于无机盐大部分溶于水，故而脱盐与脱水同时进行。为脱除悬浮在原油中的盐粒，在原油中注入一定量的新鲜淡水（注入量一般为5%），同时加入破乳剂，这样有助于对乳化剂中乳化膜的破除和无机盐的脱除；充分混合后，在电场的作用下，使微小水滴聚结成大水滴，在重力作用下，使油水分离的工艺流程称为电脱盐。

3 催化裂化装置

工艺原理：精制直馏和焦化蜡油、减压渣油（或常渣）与高温催化剂接触，发生裂化、异构化、氢转移、脱氢、缩合等反应生成气体、汽油、柴油及焦炭，反应机理是正碳离子反应，气体是液化气组分。与热裂化反应完全不同，热裂化是自由基反应，气体主要是甲烷。催化裂化是最重要的重质油轻质化过程之一，在汽油和柴油等轻质油品的生产中占有很重要的地位。

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主要工艺指标 提升管出口温度 再生器密相床温度：不完全再生型式 再生器密相床温度：完全再生型式 烟气轮机进口温度 烟机入口浓度 烟机入口催化剂粒（＞10μ） 油浆固体含量 油浆密度 分馏塔底温度 平衡催化剂系统活性 平衡催化剂比表面 平衡催化剂定碳（完全再生） 平衡催化剂定碳(单段再生器) 一氧化碳锅炉或余热锅炉排烟温度 锅炉排烟中氧含量 指标单位 ℃ ℃ ℃ ℃ mg/Nm3 ％(m) g/l g/cm3 ℃ Ma cm2/g % % ℃ %(v) 指标范围 ≮495(重油) 640～710 ≯730 ≯700 ≯200 ≯5 ≯6 ≯1.05 <365 ≮60 ≮95 ≯0.1 ≯0.15 备注 ≮485(蜡油) 下限：露点温度＋20℃ 3～5(油);2～3(气) 4 加氢裂化装置

工艺原理：加氢裂化工艺是在高温、高压、临氢和双功能催化剂的加氢活性与酸性活性作用下，使馏份油（减压蜡油、焦化蜡油、裂化循环油等）中烷烃断键裂化、环烷烃断环、烷基芳烃断链、芳烃异构化与断环，使大分子烃变成小分子烃，主要生产高质量的轻质油品（石脑油、航煤、柴油等）。

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二段加氢原则图

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主要工艺指标 提升管出口温度 再生器密相床温度：不完全再生型式 再生器密相床温度：完全再生型式 烟气轮机进口温度 烟机入口浓度 烟机入口催化剂粒（＞10μ） 油浆固体含量 油浆密度 分馏塔底温度 平衡催化剂系统活性 平衡催化剂比表面 平衡催化剂定碳（完全再生） 平衡催化剂定碳(单段再生器) 一氧化碳锅炉或余热锅炉排烟温度 锅炉排烟中氧含量 指标单位 ℃ ℃ ℃ ℃ mg/Nm3 ％(m) g/l g/cm3 ℃ Ma cm2/g % % ℃ %(v) 指标范围 ≮495(重油) 640～710 ≯730 ≯700 ≯200 ≯5 ≯6 ≯1.05 <365 ≮60 ≮95 ≯0.1 ≯0.15 备注 ≮485(蜡油) 下限：露点温度＋20℃ 3～5(油);2～3(气) 5 延迟焦化装置

工艺原理：以渣油为原料，在高温（500～550℃）下进行深度热裂化反应的一种热加工过程，主要发生裂解反应（生成小分子烃）和缩合反应（生成芳烃、焦炭），反应产物有气体、汽油、柴油、蜡油、和焦炭。尽管焦化尚不是一个很理想的渣油轻质化过程，但在现代炼油工业中，它仍然是一个十分重要的提高轻质油收率的途径。

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指标名称 加热炉出口温度(分支) 加热炉炉膛温度 加热炉炉管壁温（Cr9Mo） 联合循环比 分馏塔底温度(对流段--辐射段--分馏塔 分馏塔底温度(对流段--分馏塔--辐射段 分馏塔液面 焦碳塔顶压力 加热炉排烟温度 加热炉排烟中氧含量

指标单位 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ % MPa ℃ %(v) 指标范围 491～500 ≯800 ≯650 1.0～1.4 ≯360 ≯385 50±10 0.1—0.24 备注 下限：露点温度＋20℃ 3～5(油);2～3(气) 6 连续重整装置

工艺原理：催化重整是炼油化工中最重要的生产工艺之一，其化学反应原理是在贵金属（铂、铼）催化剂作用下，对汽油馏份（也称石脑油）中烃类分子进行重新排列整合成新的分子结构，其化学反应主要为芳构化，也包括脱氢、裂化、异构化反应，目的产品苯类、氢气、高辛烷值汽油。用环丁砜溶剂抽提出

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苯、甲苯，用精馏分离出邻、间、对二甲苯。

指标名称 预加氢反应器进口温度 指标单位 ℃ 指标范围 280～350 16

预加氢高分压力 重整反应器进口温度 MPa ℃ 1.75～3.2 480～550 ≮1.8 ≯1.3 下限：露点温度＋20℃ 3～5(油);2～3(气) 重整反应氢油比(分子比) 再生烧焦区氧含量 ％(v) 加热炉排烟温度 加热炉排烟中氧含量 ℃ %(v) 催化重整中主要的化学反应是环烷烃和烷烃脱氢芳构化而形成芳烃，正构烷烃异构化生成异构烷烃。由于产物中芳烃和异构烷烃多，所以汽油的辛烷值很高，研究法辛烷值（RON）达95~102。

7 蜡油加氢装置

工艺原理：蜡油加氢主要是对常减压、焦化生产的蜡油进行改质，在高压、高温和固定床精制催化剂作用下，蜡油与氢气发生脱硫脱氮脱氧反应，除去原料油中的硫、氮、氧等，另外发生烯烃芳烃加氢饱和反应、脱金属反应以及加氢裂化等反应，从而使蜡油含硫量大大降低，烷烃含量上升，与催化裂化装置工艺联合，可大大提高轻质油收率。

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8 渣油加氢装置

渣油加氢处理的主要目的是降低原料油中的杂质含量，改善其质量和可裂化性。其原理是重油（渣油和蜡油的混合物）在高温、高压和催化剂存在的条件下，使渣油和氢气进行催化反应，发生的化学反应主要有脱金属、脱残炭、脱硫、脱氮和芳烃饱和等，还会发生烃类分子的C-C键断裂的加氢裂化反应，包括烷烃加氢裂化、烷基芳烃和环烷烃的加氢脱烷基、环烷烃开环等。反应生成金属的硫化物以及焦炭沉积在催化剂上，生成油经过分馏、脱硫得到清洁产品，精制渣油去催化装置做原料。渣油加氢工艺分固定床、沸腾床、浆态床等加氢工艺，目前成熟的是固定床加氢。

9 加氢精制装置

加氢精制是指油品在催化剂、氢气和一定的压力、温度条件下，含硫、氮、氧的有机化合物分子发生

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氢解反应，烯烃和芳烃分子发生加氢饱和反应的过程。产品精制主要包括汽油加氢精制、汽油吸附脱硫（S Zorb）、柴油加氢精制、航煤加氢精制等。除了汽油吸附脱硫（S Zorb）外，其它三类加氢精制在工艺上大同小异，装置构成基本由反应部分，分馏部分、氢气压缩机、循环氢脱硫及公用工程部分组成。产品为精制后的汽油、柴油及航煤。

10 液化气加工装置

10.1 气体分馏装置

气体分馏是利用各组分之间相对挥发度的不同而将不同组分分开的精馏过程，主要与催化裂化装置相匹配。装置主要包括脱丙烷部分、脱乙烷部分、精丙烯部分和公用工程部分，主要产品有精丙烯、丙烷馏分、混合碳四馏分和乙烷气。

10.2 MTBE装置

MTBE作为一种非常好的高辛烷值汽油组份得到充分应用，主要由催化及焦化装置的液化气混合碳四组份与甲醇为原料进行生产。MTBE生产工艺主要是醚化工艺，根据醚化反应器的不同，MTBE合成工艺

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主要有： 固定床反应技术、 膨胀床反应技术、 催化蒸馏反应技术、 膨胀床－催化蒸馏反应技术、 混相反应技术和混相反应蒸馏技术等。

10.3 烷基化装置

烷基化油是一种优质汽油组分，辛烷值高，蒸汽压低，含硫少，不含芳烃。为顺利完成国六汽油的升级任务，目前各厂大面积开展烷基化装置的建设，烷基化技术按催化剂相态可分为液体酸烷基化和固体酸烷基化。

11 制氢装置

目前炼厂在产氢方面，基本的来源为催化重整、干气 / 天然气制氢和煤制氢。

11.1 干气 / 天然气制氢装置

干气及天然气的制氢路线，主要采用轻烃蒸汽转化技术和变压吸附（PSA）净化技术。轻烃蒸汽转化工艺具有投资省、能耗低、操作可靠性、灵活性高等优点，并且具有许多成功的工业案例。主要包括：原料预处理、烃类水蒸气转化、余热回收、一氧化碳变换、氢气提纯五部分组成。

11.2 煤制气装置

煤制氢装置的生产过程为通过将煤浆和纯氢，经气化、净化单元后生成纯度达到97.5%左右的氢气、酸性气。国内外主要有代表性的先进煤气化技术包括煤干粉进料、水煤浆气化、块（碎）煤气化等。

12 环保装置

12.1 硫磺回收

硫磺回收装置是解决炼厂硫平衡的关键一环。原油中带入的硫，除了出极少量由产品带出或是经由加工过程中排放掉外，绝大部分硫磺被硫磺回收装置捕获，因此，硫磺装置的规模与炼厂所设计加工的原油硫含量和加工过程息息相关。硫磺回收装置包括：酸性水汽提、溶剂再生、硫磺回收、尾气处理、溶剂再生、液硫成型包装等单元。目前主要的硫磺回收和尾气处理工艺主要有：Super克劳斯、SCOT 、MCRC、RAR、HCR、LS-SCOT及Super-SCOT等。

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12.2 污水汽提

污水汽提装置是以炼油装置排放的含硫污水为原料，通过加热汽提和精馏，以解吸出硫化氢和高浓度的氨，含氨酸性气直接去硫磺进行回收。

12.3 污水处理

炼油装置污水的主要来源有四大部分：含油污水、净化水、含碱污水、含盐污水，另外还有中和水、循环水场排污以及生活污水。根据炼油污水中所含有害物质的特点，主要采用隔油--浮选--生化曝气的工艺方法进行处理，对生化过的含油污水采用膜过滤方法进行处理，处理后的水回用到焦化装置，对假定净水采用隔油、溶气气浮、流沙过滤等工序进行处理后回用到循环水场。

13 公用工程装置

公用工程系统中的水、电、汽、风，是维持炼厂正常运转的重要脉络。

除盐水、除氧水、凝结水主要供给动力站和各装置的锅炉、产汽设备使用，也有一部分用于工艺过程。生产给水系统负责供给全厂生产用水、循环水用水、消防用水、化验室用水、绿化用水及冲洗地面用水等。循环水由循环水场进行管理，负责为大部分炼油装置及动力系统提供循环冷却水，各装置使用过的循环热水，直接返回循环水场冷却塔进行冷却再使用。

为保证装置安全运行在供电方面，一般会采用两个独立的电源进行供电，同时每一个独立电源都能保证负担起炼厂主要装置、主要设备的用电，部分企业具备自有发电功能，以确保企业在异常情况下的应急用电。

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炼厂在生产过程中需要用到大量不同等级的蒸汽，因此一般在炼厂的蒸汽管网中均规划了3.5MPa、1.0MPa、0.5MPa的蒸汽等级，部分企业也有更高的9.8MPa级别的高压蒸汽。炼厂蒸汽的来源是多方面的，包括动力站生产的蒸汽和部分装置余热锅炉、蒸汽发生器生产的不同等级蒸汽。

生产装置使用的净化风和非净化风主要由空压站提供，一般用于装置生产过程和仪表用风、吹扫用风等。生产及检修用的氧气和氮气则由空分站提供。

第四章 常见名词解释

1 传质过程

传质：物质以扩散方式从一处转移至另一处的过程，称为质量传递过程，简称传质。通过相界面的传递过程为相间传质。气相—液相传质，包括气体的吸收，液体的分馏是化工中常见的传质过程。

2 反应床层

2.1 固定床

在进行多相过程的设备中，若有固相参与，且处于静止状态时，则设备内的固体颗粒物料层（催化剂），称为固定床。

固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。

固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。

2.2 流化床

流化床是指将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征。这种流固接触状态称为固体流态化，即流化床。其具有散式流化态与聚式流化态两类流化状态。

与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是： ①可以实现固体物料的连续输入和输出；

②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；

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③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。

然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又存在很明显的局限性：

①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，降低了目标产物的收率；

②反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；

③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；

④床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验操作。

2.3 沸腾床

沸腾床又称流化床（是流化床的一种）。状如沸腾液体的流态化固体颗粒层（见固体流态化）。一般，具有液体的一些特性，如对器壁有流体压力的作用、能溢流和具有粘度等。由于工作的固体物的颗粒比较小，且在流体作用下处于剧烈运动的状态，对于许多化学反应（如焙烧、催化、催化裂化等）和许多化工过程（如干燥、吸附等）的进行有利。

优点：（1）流体与颗粒状固体物料之间的接触面积增加，促进传质传热的进行，大大提高了生产强度；（2）床层外于运动的状态，可保持温度均匀，避免局部过热；（3）反应后的颗粒，可以从床中移出以加热其他物料，再重返床中，既能控制床的温度，又能更好地利用热量；（4）流动的颗粒，容易加入或取出而不致影响反应的进行，可使过程连续化，或使催化反应和催化剂再生连续进行；（5）床内可不用或少用热交换装置，使设备结构简化，流体阻力和压力降减小。

缺点：（1）颗粒与流体同向流动时，过程的推动力不均匀；逆向流动时，需要比较复杂的设备；（2）操作条件要求比较严格，掌握和控制也较困难；（3）床不能太高，限制接触时间，影响转化率；（4）颗粒在运动中互相碰击，容易粉碎，同时对器壁摩擦，容易使器壁磨损；（5）反应后出口的气体含有粉尘，需要净制设备，同时难免有部分粉尘损失。

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