儲運油料學04課件

第四章石油的煉制方法第一節(jié)液體燃料的生產(chǎn)第二節(jié)潤滑油的生產(chǎn)一、核心知識點液體燃料的生產(chǎn)過程；潤滑油的生產(chǎn)過程；不同生產(chǎn)過程對產(chǎn)品性質的影響。二、教學基本要求【了解】了解液體燃料的生產(chǎn)；潤滑油的生產(chǎn)過程?！局攸c掌握】重點掌握不同生產(chǎn)過程對產(chǎn)品性質的影響。儲運油料學04第一節(jié)液體燃料的生產(chǎn)常壓蒸餾和減壓蒸餾習慣上合稱為常減壓蒸餾，被稱為煉油工藝的“龍頭”。常減壓蒸餾直接加工原油．它的加工能力被稱為原油加工能力或煉油廠生產(chǎn)規(guī)模。大型煉油廠的常減壓能力巳超過每年107噸，主要設備直徑10m以上。常減壓蒸餾通常包括3個工序：原油的脫鹽、脫水；常壓蒸餾；減壓蒸餾。一、原油的常減壓蒸餾儲運油料學04儲運油料學04

通常原油先經(jīng)過蒸餾過程，根據(jù)已制定的加工方案，將其按沸程分割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油、各種潤滑油餾分和渣油，此即所謂的原油一次加工。蒸餾所得到的各種餾分油稱為直餾油，基本不含瀝青質和膠質。為提高產(chǎn)品質量和輕油收率，相當多的直餾餾分油作為二次加工過程的原料，如催化裂化原料、催化重整原料和加氫裂化原料等。潤滑油餾分可通過溶劑精制、溶劑脫蠟、溶劑脫瀝青及補充精制等加工過程得到各種潤滑油基礎油。各種加工過程得到的不同產(chǎn)物，最后大都需要通過精制和調合，加入必要的添加劑，才能成為合乎各種質量標準的石油產(chǎn)品。

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從原油蒸餾得到的直餾輕餾分（汽油、煤油和輕柴油等）數(shù)量有限，即使產(chǎn)量不多的輕質原油，其含<300℃餾分也只有50%～60%，其它原油含<300℃餾分僅20%～30%或更少。我國主要原油大都含輕餾分較少，含<300℃餾分約<27%。因此必須將原油中重質餾分油甚至渣油轉化成輕質燃料，這就需要進行二次加工；同時還需將所得到的輕質油品進行精制和用氣體烴合成高辛烷值汽油組分，這些過程絕大部分為化學反應過程，主要過程有催化裂化、催化重整、催化加氫、熱裂化、減粘裂化、焦炭化、疊合、烷基化、異構化等過程。

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潤滑油生產(chǎn)過程主要是脫除潤滑油餾分和渣油中的膠質、瀝青質、多環(huán)短側鏈芳烴、非烴化合物及石蠟等，以改善潤滑油的粘溫性質、氧化安定性和低溫性能等。加工過程以物理過程為主，如渣油溶劑脫瀝青，溶劑精制、溶劑脫蠟等。

原油在蒸餾前，必須先進行脫鹽脫水預處理，以滿足蒸餾裝置對原油含鹽含水量的要求。

儲運油料學04一、原油脫鹽脫水的目的

從地層中開采出來的原油中均含有數(shù)量不一的機械雜質、C1～C2輕烴氣體、水以及NaCl、MgCl2、CaCl2等無機鹽類。原油先經(jīng)過油田的脫水裝置處理，要求將含水量降到<0.5%，含鹽量降至<50mg/l。但由于油田脫鹽脫水設施不完善或原油輸送中混入水分，進入煉油廠的原油仍含有不等量的鹽和水分，鹽類除小部分呈結晶狀懸浮在原油中外，大部分溶于水中。水分大都以微粒狀分散在油中，形成較穩(wěn)定的油包水型乳狀液。原油含鹽含水對原油儲運、加工、產(chǎn)品質量及設備等均造成很大危害，主要為：儲運油料學04（1）增加儲運、加工設備（如油罐、油罐車或輸油管線、機泵、蒸餾塔、加熱爐、冷換設備等）的負荷，增加動力、熱能和冷卻水等的消耗。例如一座年處理量為250萬噸的常減壓蒸餾裝置，如果原油含水量增加1%，熱能耗將增加約7000MJ/h。

（2）影響常減壓蒸餾的正常操作。含水過多的原油，水分氣化，氣相體積大增，造成蒸餾塔內壓降增加，氣速過大，易引起沖塔等操作事故。（3）原油中的鹽類，隨著水分蒸發(fā)，鹽分在換熱器和加熱爐管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動阻力，嚴重時導至堵塞管路，燒穿客壁、造成事故。

儲運油料學04（4）腐蝕設備，縮短開工周期。CaCl2和MgCl2能水解生成具有強腐蝕性的HCl，特別是在低溫設備部分存在水分時，形成鹽酸，腐蝕更為嚴重。

CaCl2+2H2O→Ca(OH)2+2HClMgCl2+2H2O→Mg(OH)2+2HCl

加工含硫原油時，會產(chǎn)生H2S腐蝕設備，其生成的FeS附于金屬表面，形成一層保護膜，保護下部金屬不再被腐蝕。但如同時存在HCl，HCl能與FeS反應，破壞保護膜，反應生成物為H2S，會進一步腐蝕金屬，從而極大地加劇了設備腐蝕。其反應為：

Fe+H2S→FeS+H2FeS+2HCl→FeCl2+H2S儲運油料學04（5）鹽類中的金屬進入重餾分油或渣油中，毒害催化劑、影響二次加工原料質量及產(chǎn)品質量。

因此原油進入煉油廠后，必須先進行脫鹽脫水，使含水量達到0.1%～0.2%。含鹽量<5mg/l，對于有渣油加氫或重油催化裂化過程的煉油廠，要求原油含鹽量<3mg/l。

儲運油料學04二、典型的三段原油常減壓蒸餾工藝流程汽化段數(shù)：在原油蒸餾流程中，原油經(jīng)歷的加熱汽化蒸餾的次數(shù)汽化段數(shù)的確定一段蒸餾：原油蒸餾流程是拔頭蒸餾，只有一個精餾塔，僅經(jīng)過一次汽化，則就是一段蒸餾；二段蒸餾：原油的蒸餾流程是常減壓蒸餾，有兩個精餾塔，經(jīng)過了兩次汽化，就稱為二段精餾；三段蒸餾：在常減壓蒸餾塔的最前面再設一個初餾塔，原油加工流程方案中就有了三個精餾塔，則稱為三段蒸餾儲運油料學04

原油的脫鹽脫水系統(tǒng)原油的精餾系統(tǒng)，如初餾塔、常壓塔、汽提塔等加熱、換熱系統(tǒng)，如換熱器、加熱爐等產(chǎn)品的冷凝冷卻系統(tǒng)自動檢測和控制系統(tǒng)儲運油料學04拔頭原油220～２４０℃370℃常壓渣油，AR400℃減壓渣油，VR儲運油料學04大港300萬噸年常減壓蒸餾裝置儲運油料學04初餾塔

初餾塔進料吹汽初底油冷回流初頂油原油經(jīng)換熱至220-240℃左右,進入初餾塔或閃蒸塔,流入塔底的液相部分送至常壓爐,氣相上升至塔頂,在初餾塔頂分餾出重整原料或輕汽油(也稱作石腦油)儲運油料學04常壓塔

常壓塔蠟油(常三線)煤油(常一線)柴油(常二線)常壓塔的作用是在接近常壓狀態(tài)下分離出原油中的部分組分,獲得汽油煤油柴油,為了使產(chǎn)品初餾點和閃點合格,在常壓塔側還設有一汽提塔,采用水蒸汽蒸餾的方式分離出常壓側線產(chǎn)品中的部分組分,一般常一線常結線需設汽提塔,常壓汽提塔是各側線汽提塔連接起來的組合塔.冷回流初頂油常底油進料常二中線常一中線頂循儲運油料學04汽提蒸汽的作用由塔底通入少量的過熱水蒸氣，以降低油氣分壓，有利于輕組分的汽化；側線汽提的目的是使混入產(chǎn)品中的較輕組分汽化再返回常壓塔，即保證了輕質產(chǎn)品的收率，又保證了本產(chǎn)品的質量儲運油料學04減壓塔

減壓塔減壓渣油減二線進料去抽真空減一線減三線減四線減壓塔的作用是在減壓狀態(tài)下,對經(jīng)常壓塔分餾后的常底油繼續(xù)進行分餾獲得重柴蠟油潤滑油基礎油等產(chǎn)品儲運油料學04常減塔實圖--天津100萬噸乙烯和千萬噸煉油工程儲運油料學04常減塔實圖--天津100萬噸乙烯和千萬噸煉油工程儲運油料學04乙炔轉化器---天津100萬噸乙烯和千萬噸煉油工程儲運油料學04(二)加熱爐煙囪煙道擋板對流管輻射管爐膛爐墻回彎頭殼體煙囪為碳鋼對流室內爐管為20＃優(yōu)質碳鋼管加熱爐幅射室為Cr5Mo合金鋼管儲運油料學04原油經(jīng)常減壓蒸餾的產(chǎn)率主要取決于原油的性質。如大慶原油屬于石蠟基石油，130℃以前汽油餾分的收率為4.2％。130～240℃的噴氣燃料餾分為9．9％，240～350℃的輕柴油的餾分約14．5％，三者合計只有28．6％。350～500℃的餾分約29.7％，減壓渣油為41.7％。勝利油田原油屬干中間基石油，200℃以前餾分為7％，200～350℃餾分約18％．350～525℃餾分約30％，減壓渣油約45％。這表明單靠常減壓蒸餾無法滿足對汽油、柴油的需求，需對350℃以上的餾分繼續(xù)加工，來增加汽油、柴油的供應，同時合理利用該餾分生產(chǎn)潤滑油、石蠟、石油焦。這些加工稱為原油的二次加工。儲運油料學04二、二次加工方法一、熱裂化（ThermalCracking)以常壓重油、減壓餾分油、焦化蠟油等為原料，在高溫(450～550℃)和高壓(20～50atm)下裂化成裂化汽油、裂化氣、裂化柴油和燃料油主要目的產(chǎn)物是裂化汽油，但質量差（安定性、抗爆性等）熱裂化過程目前已經(jīng)被催化裂化過程所取代儲運油料學04催化裂化是目前石油煉制工業(yè)中最重要的二次加工過程，也是重油輕質化的核心工藝催化裂化是提高原油加工深度、增加輕質油收率的重要手段催化裂化于1936年實現(xiàn)工業(yè)化

催化裂化原料：重質餾分油(減壓餾分油、焦化餾分油)、常壓重油、減渣(摻一部分餾分油)、脫瀝青油

二、催化裂化儲運油料學04反應條件：溫度為460～530℃，壓力2～4atm，有催化劑存在產(chǎn)品分布及特點：氣體:10～20%，氣體中主要是C3、C4，烯烴含量很高汽油:產(chǎn)率在30～60%之間，ON高，可達80左右柴油:產(chǎn)率在0～40%，CN較低，需調和或精制油漿：產(chǎn)率在0～10%油漿是通過裂化裝置分餾出來的重油

焦炭:產(chǎn)率在5%～10%，原子比大約是C:H=1:0.3～1

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儲運油料學04三、催化重整“重整”是指烴類分子重新排列成新的分子結構

目的：催化重整是生產(chǎn)高辛烷值汽油及輕芳烴(苯、甲苯、二甲苯，簡稱BTX)的重要石油加工過程，同時也生產(chǎn)相當數(shù)量的副產(chǎn)氫氣催化重整原料：直餾汽油餾分（石腦油）、目前為了擴大原料來源，也有用焦化汽油、加氫汽油產(chǎn)品：高辛烷值汽油、輕芳烴(BTX)、副產(chǎn)氫氣和液化氣儲運油料學04催化重整的原料主要是直餾汽油餾分，即石腦油(Naphtha)。根據(jù)生產(chǎn)任務的不同，所用原料的餾程也不同：①在生產(chǎn)高辛烷值汽油時，一般用80～180℃的餾分(寬餾分）；②當以生產(chǎn)BTX為主時，則宜用60～145℃的餾分作原料(窄餾分）。生產(chǎn)實際中常用60～130℃餾分作原料重整的反應條件：反應溫度為480—520℃，反應壓力為1.5—2MPa，以鉑或鉑錸為催化劑。儲運油料學044、加氫裂化指在氫氣和催化劑存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害雜質轉變?yōu)橄鄳牧蚧瘹?、水、氨而除去，并使烯烴和二烯烴加氫飽和、芳烴部分加氫飽和，以改善油品的質量。加氫精制指輕質油品的精制改質，而加氫處理指重質油品的精制脫硫。加氫裂化和催化裂化不同之處在于過程是在高壓、氫氣存在下進行．相同之處是都需要催化劑，把重質原料轉化成汽油、煤油、柴油和潤滑油。加氫裂化的催化劑主要成分為鎢、鉑、鉆、鎳的硫化物，反應壓強力10～20MPa，溫度為370～450℃。儲運油料學04加氫裂化由于有氫存在原料轉化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作靈活可按產(chǎn)品需求調整，產(chǎn)品收率較高，而且質量好。但是由于操作壓強高（l0一20MPa）。設備要求高。還需配置氫裝置，應用不如催化裂化廣泛。但從提高油品質量考慮．應當加以發(fā)展。儲運油料學04儲運油料學045、焦炭化焦炭化過程(簡稱焦化)是以貧氫的重油，如減渣、裂化渣油等為原料，在高溫(500～550℃)下進行深度的熱裂化和縮合反應的熱加工過程焦化過程的產(chǎn)物有氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭(現(xiàn)主要用于生產(chǎn)優(yōu)質石油焦)，減渣經(jīng)焦化過程可得到70%～80%的餾分油焦化汽油和焦化柴油中不飽和烴的含量高，而且含硫、氮等非烴類化合物也高，因此，它們的安定性很差儲運油料學04目前世界上焦化的主要形式是延遲焦化和流化焦化延遲焦化，是指控制原料油在焦化加熱爐管內的反應深度、盡量減少爐管內的結焦，使反應主要在焦炭塔內進行焦化過程是一種渣油輕質化過程，它的優(yōu)點是可以加工殘?zhí)恐导敖饘俸亢芨叩牧淤|渣油，主要缺點是焦炭產(chǎn)率高及液體產(chǎn)物的質量差儲運油料學04儲運油料學04影響焦化的主要因素有：原料性質、加熱爐出口溫度、反應壓力加熱爐出口溫度的變化直接影響到爐管內和焦炭塔內的反應深度，加熱爐出口溫度升高，反應速度和反應深度增大，氣體、汽油和柴油的產(chǎn)率增大，蠟油的產(chǎn)率減小，焦炭產(chǎn)率也會由于所含揮發(fā)性組分的減小而降低系統(tǒng)壓力直接影響到焦炭塔的操作壓力，一般來說，壓力降低會使蠟油產(chǎn)率增大而使柴油產(chǎn)率降低

儲運油料學04延遲焦化產(chǎn)品的特點焦化氣體含有較多的甲烷、乙烷以及少量的丙烯、丁烯，可用作燃料或制氫原料；焦化汽油和柴油中不飽和烴含量高，且硫、氮等非烴化合物的含量也高，所以安定性很差，必須經(jīng)過加氫精制后才能得到合格產(chǎn)品。焦化蠟油主要是作為催化裂化或加氫裂化裝置的原料。焦炭（石油焦）是焦化裝置的獨有產(chǎn)品。除可用作燃料外，還可用于制造煉鋁、煉鋼的電極等。冶金工業(yè)需要大量的優(yōu)質石油焦（針狀焦）。儲運油料學046、煉廠氣加工原油一次加工和二次加工的各生產(chǎn)裝置都有氣體產(chǎn)出、總稱為煉廠氣，各裝置的產(chǎn)氣量和組成并不相同。就組成而言，主要有氫、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等。如不加以分離僅作為優(yōu)質氣體燃料用十分可惜。它們的主要用途是作為生產(chǎn)汽油的原料和石油化工原料以及用于生產(chǎn)氫氣和氨。儲運油料學041.烯烴疊合烯烴疊合又稱齊聚，是用兩個或兩個以上的較小分子的烯烴集聚成一個較大分子的烯烴、反應產(chǎn)物是高辛烷值汽油組分或洗滌劑原料。在煉油廠以煉廠氣中的丙烯和丁烯混合物作原．主產(chǎn)汽油組分。疊合工藝是在30年代隨著熱裂化工藝的工業(yè)化而發(fā)展起來的，第一套工業(yè)裝置建于1935年。其后，隨著石油烴烷基化和其他烯烴利用新工藝的出現(xiàn)，已逐漸失去競爭力。但近年來發(fā)展了利用鎳鉻催化劑（見金屬催化劑）將丙烯轉化成以異己烯為主的二聚工藝，選擇性達85％以上；二聚汽油的研究法辛烷值為96.5，為這一工藝開辟了新的領域。儲運油料學042.烷基化烷基化過程是在催化劑氫氟酸的存在下，使異丁烷和丁烯或混合烯烴（丙烯、丁烯等）反應，生成高辛烷值汽袖組分，用于調制航空汽油和高標號車用汽袖。從化學反應看，烷基化僅是由兩個不同的分子加合成一個分子，分子含碳原子數(shù)增多，分子量增加，沸點也提高，由常溫下呈氣態(tài)的原料轉化成呈液體的產(chǎn)物，對綜合利用煉廠氣生產(chǎn)汽油有重要意義。根據(jù)環(huán)保要求，今后車用汽油要限制芳烴含量．烷基化汽油不含芳烴使用性能好，會有較大的發(fā)展。烷基化使用氫氟酸時，反應溫度為20～40℃，壓力為0.7～1.2MPa。硫酸法與此法相似，但耗酸量大，副產(chǎn)大量稀酸，要求回收。儲運油料學043.異構化煉油和化工裝置采用異構化反應的目的是調整產(chǎn)品結構．把資源多、需求少的物質轉化成資源少、需求量大的物質，如把間二甲苯轉化成對二甲苯，滿足制取滌綸的需求；另一個目的是充分利用現(xiàn)有資源．多生產(chǎn)優(yōu)質產(chǎn)品、煉油廠的烷基化就是很好的說明，如把丁烷轉化成異丁烷，可作烷基化原料生產(chǎn)優(yōu)質汽油：再如正戊烷異構化，可使產(chǎn)品辛烷值大幅度提高。儲運油料學04

異構化反應是原料分子內部結構發(fā)生變異．由一種結構型式轉變成另一種結構型式，除產(chǎn)物外，反應過程中沒有新物種生成。受化學反應規(guī)律限制，原料不能完全轉化成產(chǎn)品。異構化采用鉑或鈀／分子篩催化劑，如丁烷異構化的反應壓力力2.1～2.8MPa，反應溫度為145～205℃，反應物料中加有氫氣，以保護催化劑，防止結焦。儲運油料學04三、輕質油品的精制常見的雜質是含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蠟、焦和膠質等不理想成分。它們可使油品有臭味，色澤深，腐蝕機械設備．不易保存。除去雜質常用的方法有酸堿精制、脫臭、加氫、溶劑精制、白土精制、脫蠟等。1、酸堿精制酸精制是用硫酸處理油品，可除去某些含硫化合物、含氮混合物和膠質。堿精制是用燒堿水溶液處理油品．如汽油、柴油、潤滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制時殘留的硫酸。酸精制與堿精制常聯(lián)合應用，故稱酸堿精制。儲運油料學042、加氫精制加氫是在催化劑存在下，于300～425℃、1.5MPa壓力下加氫，可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質，改進油品的儲存性能和腐蝕性、燃燒性，可用于各種油品。脫臭是針對含硫高的原油制成的汽油、煤油、柴油，因含硫醇而產(chǎn)生惡臭。硫醇含量高時會引起油品產(chǎn)生膠質．不易保存?？刹扇〈呋瘎┐嬖谙?，先用堿液處理．再用空氣氧化。脫蠟主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蠟，在低溫下形成蠟的結晶，影響流動性能，并易干堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。儲運油料學04儲運油料學04第二節(jié)潤滑油的生產(chǎn)生產(chǎn)潤滑油的原料生要來自原油的蒸餾，由于組成復雜，產(chǎn)品性能要求不一．需經(jīng)過多步分離精制工序才能得到具有不同性質的潤滑油基礎油，再經(jīng)添加各種添加劑才能得到商品潤