從原油到化學(xué)品七大工藝全解-視頻
從原油到石油的基本途徑一般為:
① 將原油先按不同產(chǎn)品的沸點要求,分割成不同的直餾餾分油,然后按照產(chǎn)品的質(zhì)量標準要求,除去這些餾分油中的非理想組分;
② 通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化,生成所需要的組分,進而得到一系列合格的石油產(chǎn)品。
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本視頻形象生動,主要描述了油田板塊,即原油部分(來源:西安創(chuàng)夢)
下文是七大工藝詳解~
1.常減壓蒸餾
1.原料:原油等。
2.產(chǎn)品:石腦油、粗柴油(瓦斯油)、渣油、瀝青、減一線。
3.基本概念
常減壓蒸餾是常壓蒸餾和減壓蒸餾的合稱,基本屬物理過程:原料油在蒸餾塔里按蒸發(fā)能力分成沸點范圍不同的油品(稱為餾分),這些油有的經(jīng)調(diào)合、加添加劑后以產(chǎn)品形式出廠,相當大的部分是后續(xù)加工裝置的原料。
常減壓蒸餾是煉油廠石油加工的第一道工序,稱為原油的一次加工,包括三個工序:a.原油的脫鹽、脫水;b.常壓蒸餾;c.減壓蒸餾。
4.生產(chǎn)工藝
原油一般是帶有鹽份和水,能導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕,因此原油在進入常減壓之前首先進行脫鹽脫水預(yù)處理,通常是加入破乳劑和水。
原油經(jīng)過流量計、換熱部分、沏餾塔形成兩部分,一部分形成塔頂油,經(jīng)過冷卻器、流量計,最后進入罐區(qū),這一部分是化工輕油(即所謂的石腦油);一部分形成塔底油,再經(jīng)過換熱部分,進入常壓爐、常壓塔,形成三部分,一部分柴油,一部分蠟油,一部分塔底油;剩余的塔底油在經(jīng)過減壓爐,減壓塔,進一步加工,生成減一線、蠟油、渣油和瀝青。
各自的收率:石腦油(輕汽油或化工輕油)占1%左右,柴油占20%左右,蠟油占30%左右,渣油和瀝青約占42%左右,減一線約占5%左右。
常減壓工序是不生產(chǎn)汽油產(chǎn)品的,其中蠟油和渣油進入催化裂化環(huán)節(jié),生產(chǎn)汽油、柴油、煤油等成品油;石腦油直接出售由其他小企業(yè)生產(chǎn)溶劑油或者進入下一步的深加工,一般是催化重整生產(chǎn)溶劑油或提取萃類化合物;減一線可以直接進行調(diào)劑潤滑油。
2.催化裂化
一般原油經(jīng)過常減壓蒸餾后可得到的汽油,煤油及柴油等輕質(zhì)油品僅有10~40% ,其余的是重質(zhì)餾分油和殘渣油。如果想得到更多輕質(zhì)油品,就必須對重質(zhì)餾分和殘渣油進行二次加工。催化裂化是最常用的生產(chǎn)汽油、柴油生產(chǎn)工序,汽油柴油主要是通過該工藝生產(chǎn)出來。這也是一般石油煉化企業(yè)最重要的生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。
1.原料
渣油和蠟油70%左右,催化裂化一般是以減壓餾分油和焦化蠟油為原料,但是隨著原油日益加重以及對輕質(zhì)油越來越高的需求,大部分石煉化企業(yè)開始在原料中攙加減壓渣油,甚至直接以常壓渣油作為原料進行煉制。
2.產(chǎn)品
汽油、柴油、油漿(重質(zhì)餾分油)、液體丙烯、液化氣;各自占比汽油占42%,柴油占21.5%,丙烯占5.8%,液化氣占8%,油漿占12%。
3.基本概念
催化裂化是在有催化劑存在的條件下,將重質(zhì)油(例如渣油)加工成輕質(zhì)油(汽油、煤油、柴油)的主要工藝,是煉油過程主要的二次加工手段。屬于化學(xué)加工過程。
4.生產(chǎn)工藝
常渣和臘油經(jīng)過原料油緩沖罐進入提升管、沉降器、再生器形成油氣,進入分餾塔。
一部分油氣進入粗汽油塔、吸收塔、空壓機進入凝縮油罐,經(jīng)過再吸收塔、穩(wěn)定塔、最后進行汽油精制,生產(chǎn)出汽油。
一部分油氣經(jīng)過分餾塔進入柴油汽提塔,然后進行柴油精制,生產(chǎn)出柴油。一部分油氣經(jīng)過分餾塔進入油漿循環(huán),最后生產(chǎn)出油漿。
一部分油氣經(jīng)分餾塔進入液態(tài)烴緩沖罐,經(jīng)過脫硫吸附罐、砂濾塔、水洗罐、脫硫醇抽提塔、預(yù)堿洗罐、胺液回收器、脫硫抽提塔、緩沖塔,最后進入液態(tài)烴罐,形成液化氣。
一部分油氣經(jīng)過液態(tài)烴緩沖罐進入脫丙烷塔、回流塔、脫乙烷塔、精丙稀塔、回流罐,最后進入丙稀區(qū)球罐,形成液體丙稀。液體丙稀再經(jīng)過聚丙稀車間的進一步加工生產(chǎn)出聚丙稀。
3. 延遲焦化
焦炭化(簡稱焦化)是深度熱裂化過程,也是處理渣油的手段之一。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程,是任何其他過程所無法代替的。尤其是某些行業(yè)對優(yōu)質(zhì)石油焦的特殊需求,致使焦化過程在煉油工業(yè)中一直占據(jù)著重要地位。
1.原料
延遲焦化與催化裂化類似的脫碳工藝以改變石油的碳氫比,延遲焦化的原料可以是重油、渣油甚至是瀝青,對原料的品質(zhì)要求比較低。渣油主要的轉(zhuǎn)化工藝是延遲焦化和加氫裂化。
2.產(chǎn)品
主要產(chǎn)品是蠟油、柴油、焦碳、粗汽油和部分氣體,各自比重分別是:蠟油占23-33%,柴油22-29%,焦碳15-25%,粗汽油8-16%,氣體7-10%,外甩油1-3%。
3.基本概念
焦化是以貧氫重質(zhì)殘油(如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等)為原料,在高溫(400~500℃)下進行深度熱裂化反應(yīng)。通過裂解反應(yīng),使渣油的一部分轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品;由于縮合反應(yīng),使渣油的另一部分轉(zhuǎn)化為焦炭。一方面由于原料重,含相當數(shù)量的芳烴,另一方面焦化的反應(yīng)條件更加苛刻,因此縮合反應(yīng)占很大比重,生成焦炭多。
4.生產(chǎn)工藝
延遲焦化裝置的生產(chǎn)工藝分為焦化和除焦兩部分,焦化為連續(xù)操作,除焦為間隙操作。由于工業(yè)裝置一般設(shè)有兩個或四個焦炭塔,所以整個生產(chǎn)過程仍為連續(xù)操作。
原油預(yù)熱,焦化原料(減壓渣油)先進入原料緩沖罐,再用泵送入加熱爐對流段升溫至340~350 ℃ 左右。
經(jīng)預(yù)熱后的原油進入分餾塔底,與焦炭塔產(chǎn)出的油氣在分餾塔內(nèi)(塔底溫度不超過400℃)換熱。
原料油和循環(huán)油一起從分餾塔底抽出,用熱油泵打進加熱爐輻射段,加熱到焦化反應(yīng)所需的溫度(500 ℃ 左右),再通過四通閥由下部進入焦炭塔,進行焦化反應(yīng)。
原料在焦炭塔內(nèi)反應(yīng)生成焦炭聚積在焦炭塔內(nèi),油氣從焦炭塔頂出來進入分餾塔,與原料油換熱后,經(jīng)過分餾得到氣體、汽油、柴油和蠟油。塔底循環(huán)油和原料一起再進行焦化反應(yīng)。
4.加氫裂化
重油輕質(zhì)化基本原理是改變油品的相對分子質(zhì)量和氫碳比,而改變相對分子質(zhì)量和氫碳比往往是同時進行的。改變油品的氫碳比有兩條途徑,一是脫碳,二是加氫。
1.原料:重質(zhì)油等
2.產(chǎn)品:輕質(zhì)油(汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原料)
3.基本概念
加氫裂化屬于石油加工過程的加氫路線,是在催化劑存在下從外界補入氫氣以提高油品的氫碳比。
加氫裂化實質(zhì)上是加氫和催化裂化過程的有機結(jié)合,一方面能使重質(zhì)油品通過裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品,另一方面又可防止像催化裂化那樣生成大量焦炭,而且還可將原料中的硫、氯、氧化合物雜質(zhì)通過加氫除去,使烯烴飽和。
4.生產(chǎn)流程
按反應(yīng)器中催化劑所處的狀態(tài)不同,可分為固定床、沸騰床和懸浮床等幾種型式。
(1)固定床加氫裂化
固定床是指將顆粒狀的催化劑放置在反應(yīng)器內(nèi),形成靜態(tài)催化劑床層。原料油和氫氣經(jīng)升溫、升壓達到反應(yīng)條件后進入反應(yīng)系統(tǒng),先進行加氫精制以除去硫、氮、氧雜質(zhì)和二烯烴,再進行加氫裂化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)降溫、分離、降壓和分餾后,目的產(chǎn)品送出裝置,分離出含氫較高 (80%,90%)的氣體,作為循環(huán)氫使用。
未轉(zhuǎn)化油(稱尾油)可以部分循環(huán)、全部循環(huán)或不循環(huán)一次通過。
(2)沸騰床加氫裂化
沸騰床(又稱膨脹床)工藝是借助于流體流速帶動具有一定顆粒度的催化劑運動,形成氣、液、固三相床層,從而使氫氣、原料油和催化劑充分接觸而完成加氫反應(yīng)過程。
沸騰床工藝可以處理金屬含量和殘?zhí)恐递^高的原料(如減壓渣油).并可使重油深度轉(zhuǎn)化;但反應(yīng)溫度較高,一般在400~450℃范圍內(nèi)。
此種工藝比較復(fù)雜,國內(nèi)尚未工業(yè)化。
(3)懸浮床(漿液床)加氫工藝
懸浮床工藝是為了適應(yīng)非常劣質(zhì)的原料而重新得到重視的一種加氫工藝。其原理與沸騰床相類似,其基本流程是以細粉狀催化劑與原料預(yù)先混合,再與氫氣一向進入反應(yīng)器自下而上流動,催化劑懸浮于液相中,進行加氫裂化反應(yīng),催化劑隨著反應(yīng)產(chǎn)物一起從反應(yīng)器頂部流出。
該裝置能加工各種重質(zhì)原油和普通原油渣油,但裝置投資大。該工藝目前在國內(nèi)尚屬研究開發(fā)階段。
5.溶劑脫瀝青
溶劑脫瀝青是一個劣質(zhì)渣油的預(yù)處理過程。用萃取的方法,從原油蒸餾所得的減壓渣油(有時也從常壓渣油)中,除去膠質(zhì)和瀝青,以制取脫瀝青油同時生產(chǎn)石油瀝青的一種石油產(chǎn)品精制過程。
1.原料:減壓渣油或者常壓渣油等重質(zhì)油
2.產(chǎn)品:脫瀝青油等
3.基本概念
溶劑脫瀝青是加工重質(zhì)油的一種石油煉制工藝,其過程是以減壓渣油等重質(zhì)油為原料,利用丙烷、丁烷等烴類作為溶劑進行萃取,萃取物即脫瀝青油可做重質(zhì)潤滑油原料或裂化原料,萃余物脫油瀝青可做道路瀝青或其他用途。
4.生產(chǎn)流程
包括萃取和溶劑回收。萃取部分一般采取一段萃取流程,也可采取二段萃取流程。
瀝青與重脫瀝青油溶液中含丙烷少,采用一次蒸發(fā)及汽提回收丙烷,輕脫瀝青油溶液中含丙烷較多,采用多效蒸發(fā)及汽提或臨界回收及汽提回收丙烷,以減少能耗。
臨界回收過程,是利用丙烷在接近臨界溫度和稍高于臨界壓力(丙烷的臨界溫度96.8℃、臨界壓力4.2MPa)的條件下,對油的溶解度接近于最小以及其密度也接近于最小的性質(zhì),使輕脫瀝青油與大部分丙烷在臨界塔內(nèi)沉降、分離,從而避免了丙烷的蒸發(fā)冷凝過程,因而可較多地減少能耗。
國內(nèi)的溶劑脫瀝青工藝流程主要有沉降法二段脫瀝青工藝、臨界回收脫瀝青工藝、超臨界抽提溶劑脫瀝青工藝。
(1)沉降法二段脫瀝青工藝
沉降法兩段脫瀝青是在常規(guī)一段脫瀝青基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在研究大慶減壓渣油的特有性質(zhì)的基礎(chǔ)上,注意到常規(guī)的丙烷脫瀝青不能充分利用好該資源,而開發(fā)出的一種新脫瀝青工藝
(2)臨界回收脫瀝青工藝
溶劑對油的溶解能力隨溫度的升高而降低,當溫度和壓力接近到臨界條件時,溶劑對油的溶解能力已降到很低,這時,該丙烷溶劑經(jīng)冷卻后可直接循環(huán)使用,不必經(jīng)過蒸發(fā)回收。
(3)超臨界抽提溶劑脫瀝青工藝
超臨界流體抽提是利用抽提體系在臨界區(qū)附近具有反常的相平衡特性及異常的熱力學(xué)性質(zhì),通過改變溫度、壓力等參數(shù),使體系內(nèi)組分間的相互溶解度發(fā)生劇烈變化,從而實現(xiàn)組分分離的技術(shù)。
6.加氫精制
加氫精制一般是指對某些不能滿足使用要求的石油產(chǎn)品通過加氫工藝進行再加工,使之達到規(guī)定的性能指標。
1.精制原料:含硫、氧、氮等有害雜質(zhì)較多的汽油、柴油、煤油、潤滑油、石油蠟等。
2.精制產(chǎn)品:精制改質(zhì)后的汽油、柴油、煤油、潤滑油、石油蠟等產(chǎn)品。
3.基本概念
加氫精制工藝是各種油品在氫壓力下進行催化改質(zhì)的一個統(tǒng)稱。它是指在一定的溫度和壓力、有催化劑和氫氣存在的條件下,使油品中的各類非烴化合物發(fā)生氫解反應(yīng),進而從油品中脫除,以達到精制油品的目的。
加氫精制主要用于油品的精制,其主要目的是通過精制來改善油品的使用性能。
4.生產(chǎn)流程
加氫精制的工藝流程一般包括反應(yīng)系統(tǒng)、生成油換熱、冷卻、分離系統(tǒng)和循環(huán)氫系統(tǒng)三部分。
反應(yīng)系統(tǒng)
原料油與新氫、循環(huán)氫混合,并與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后,以氣液混相狀態(tài)進入加熱爐(這種方式稱爐前混氫),加熱至反應(yīng)溫度進入反應(yīng)器。
反應(yīng)器進料可以是氣相(精制汽油時),也可以是氣液混相(精制柴油或比柴油更重的油品時)。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑一般是分層填裝,以利于注冷氫來控制反應(yīng)溫度。循環(huán)氫與油料混合物通過每段催化劑床層進行加氫反應(yīng)。
生成油換熱、冷卻、分離系統(tǒng)
反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器的底部出來,經(jīng)過換熱、冷卻后,進入高壓分離器。
在冷卻器前要向產(chǎn)物中注入高壓洗滌水,以溶解反應(yīng)生成的氨和部分硫化氫。
反應(yīng)產(chǎn)物在高壓分離器中進行油氣分離,分出的氣體是循環(huán)氫,其中除了主要成分氫外,還有少量的氣態(tài)烴(不凝氣)和未溶于水的硫化氫;分出的液體產(chǎn)物是加氫生成油,其中也溶解有少量的氣態(tài)烴和硫化氫;
生成油經(jīng)過減壓再進入低壓分離器進一步分離出氣態(tài)烴等組分,產(chǎn)品去分餾系統(tǒng)分離成合格產(chǎn)品。
循環(huán)氫系統(tǒng)
從高壓分離器分出的循環(huán)氫經(jīng)儲罐及循環(huán)氫壓縮機后,小部分(約30%)直接進入反應(yīng)器作冷氫,其余大部分送去與原料油混合,在裝置中循環(huán)使用。為了保證循環(huán)氫的純度,避免硫化氫在系統(tǒng)中積累,常用硫化氫回收系統(tǒng)。一般用乙醇胺吸收除去硫化氫,富液(吸收液)再生循環(huán)使用,解吸出來的硫化氫送到制硫裝置回收硫磺,凈化后的氫氣循環(huán)使用。
7.催化重整
1.主要原料
石腦油(輕汽油、化工輕油、穩(wěn)定輕油),其一般在煉油廠進行生產(chǎn),有時在采油廠的穩(wěn)定站也能產(chǎn)出該項產(chǎn)品。質(zhì)量好的石腦油含硫低,顏色接近于無色。
2.主要產(chǎn)品
高辛烷值的汽油、苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品(這些產(chǎn)品是生產(chǎn)合成塑料、合成橡膠、合成纖維等的主要原料)、還有大量副產(chǎn)品氫氣。
3.基本概念
重整:烴類分子重新排列成新的分子結(jié)構(gòu)。
催化重整裝置:用直餾汽油(即石腦油)或二次加工汽油的混合油作原料,在催化劑(鉑或多金屬)的作用下,經(jīng)過脫氫環(huán)化、加氫裂化和異構(gòu)化等反應(yīng),使烴類分子重新排列成新的分子結(jié)構(gòu),以生產(chǎn)C6~C9芳烴產(chǎn)品或高辛烷值汽油為主要目的,并利用重整副產(chǎn)氫氣供二次加工的熱裂化、延遲焦化的汽油或柴油加氫精制。
4.生產(chǎn)流程
根據(jù)催化重整的基本原理,一套完整的重整工業(yè)裝置大都包括原料預(yù)處理和催化重整兩部分。以生產(chǎn)芳烴為目的的重整裝置還包括芳烴抽提和芳烴精餾兩部分。
原料預(yù)處理
將原料切割成適合重整要求的餾程范圍和脫去對催化劑有害的雜質(zhì)。
預(yù)處理包括:預(yù)脫砷、預(yù)分餾、預(yù)加氫三部分。
催化重整
催化重整是將預(yù)處理后的精制油采用多金屬(鉑錸、鉑銥、鉑錫)催化劑在一定的溫度、壓力條件下,將原料油分子進行重新排列,產(chǎn)生環(huán)烷脫氫、芳構(gòu)化、異構(gòu)化等主要反應(yīng),以增產(chǎn)芳烴或提高汽油辛烷值為目的。
工業(yè)重整裝置廣泛采用的反應(yīng)系統(tǒng)流程可分為兩大類:固定床反應(yīng)器半再生式工藝流程和移動床反應(yīng)器連續(xù)再生式工藝流程。