從原油到化學(xué)品七大工藝全解

從原油到化學(xué)品七大工藝全解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(biāo)準(zhǔn)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。一、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(dāng)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。二、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。三、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(dāng)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)。四、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。五、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(dāng)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)。六、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(biāo)。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。七、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