石油加工(课程)课件

第一章单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,石油加工,第八章 石油加工,石油直接利用的途径很少，只能用作燃料来烧锅炉。将石油加工成不同的产品，则能物尽其用，可以充分发挥其效能。,加工过程分一次加工、二次加工、三次加工三个层次。,一次加工指的是蒸馏，用的是物理的方法，得到的是直馏汽油等初步产品。,二次加工是对一次加工所得的产物用热加工和催化加工的方法再次加工。其主要作用是精制轻质油品和使重质油变为价值更高的轻质油。,三次加工是用石油的一次或二次加工后得到的一些成品或半成品制取基本有机原料。,人们通过三次加工，就可以充分利用石油资源。石油的深度加工是世界炼油工业的发展趋势。按国内现行的销售价格计算，若以1吨原油的产值为100，加工成油品总值约500，进一步加工成化工产品，价值可增加到800，如再加工成纺织工业品，其总价值可达4000。,将原油或人造石油加工为汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青，石油焦等各种石油产品和化工原料的方法和过程叫石油炼制或炼油工艺。,第八章 石油加工 石油直接利用的途径很少，只,1,石油加工(课程)课件,2,8.1 原油的预处理,8.1.1 原油预处理的目的,脱盐、脱水。,原油中均含有泥砂、铁锈等固体杂质，水、钠、钙、镁等盐类（如NaCl，MgCl,2 ，,CaCl,2,）。,一般规定经过脱盐脱水装置处理后,油田外输原油含水0.5%,含盐量50mg/L。存在盐、水的危害：,（1）增加储运、加工设备的负荷，增加动力消耗。,（2）影响常减压蒸馏的正常操作。,（3）结垢堵塞管道，降低传热速率。,（4）腐蚀设备，缩短开工周期。,原油中氯化物（氯化镁、氯化钙）：,MgCl,2,+2H,2,O=Mg(OH),2,+2HCl,CaCl,2,+2H,2,O=Ca(OH),2,+2HCl,Fe+2HCl=FeCl,2,+H,2,8.1 原油的预处理,3,原油中存在含硫化合物也会分解出硫化氢对设备腐蚀,但生成的硫化亚铁附着金属表面起部分保护作用。可是当同时有HCl存在时即能与FeS起反应而破坏保护层并放出H,2,S。,Fe+H,2,S=FeS+H,2,FeS+HCl=FeCl,2,+H,2,S FeCl,2,+H2O=FeCl,2,+H,2,S,生成的FeCl,2,能水解放出HCl使上述两个反应反复进行就会引起严重的循环腐蚀。鉴于上述的反应机理,加工低硫原油时往往需要更深度脱盐。因为高浓度的H,2,S作用下,硫化亚铁薄膜较为牢固,允许在低pH值下操作,即氯化物的影响较轻。,(5)毒害催化剂，影响二次加工原料质量及产品质量。,原油脱盐也是对后续加工工艺所用催化剂免受污染的一种保护手段。实际数据证明,脱除氯化物的同时还能脱除如,镍、钒、砷,(包括其中的钠)等对裂化、加氢、重整等催化剂的有害毒物,而且一般是脱盐深度越深,残存的有害物质越少。现在的深度脱盐已经要求脱后原油达到含盐3mg/L或Na1mg/L。,原油中存在含硫化合物也会分解出硫,4,8.1.2 原油脱水、脱盐原理,95%的原油属于稳定的油包水型乳化液。原油中含的盐类除少量以晶体状态悬浮在油中以外,大部分的盐溶于水中,形成盐水为分散相、油为连续相的油包水型乳化液。,（1）油水两相的自油沉降,重力沉降是分离油、水的基本方法。原油中的水滴(或含盐水滴)与油的密度不同,可以通过加热、静置使之沉降分离。,（2）原油乳状液的破乳化,化学破乳,电场对原油破乳的作用,对于含盐较多的原油,或原油中有固体结晶盐存在,在实行脱水时要在原油中加入清水把结晶盐冲洗掉,同时加入破乳剂以提高脱水效果。,8.1.2 原油脱水、脱盐原理,5,8.1.3 原油电脱盐脱水工艺流程,原油脱盐脱水工艺目前常采用二级电脱盐工艺流程。,一级电脱盐罐,二级电脱盐罐,原油,破乳剂,注水,含盐污水,注水,混合阀,脱盐脱水原油,二,级,排,出,水,原油电脱盐（二级）原理流程,8.1.3 原油电脱盐脱水工艺流程一级电脱盐罐二级电脱盐罐原,6,8.2原油的蒸馏,蒸馏是炼油厂的“龙头”，是石油炼制的第一步。,它是利用石油中各组分沸点的不同，使其分离的方法。,石油是多种烃混合物，虽然每一种液态烃都有它自己的沸点，但是石油没有。石油中的液态烃有的容易挥发，有的不容易挥发，它们的沸点是各不相同的。含碳原子数越少的烃分子，沸点越低；含碳原子数越多的，沸点越高。,加热石油时，温度逐步升高，容易沸腾的、沸点低的烃就率先变成蒸汽，从石油中跑出来。沸点次高、沸点更高、沸点最高的一些烃，就会一个一个地挨次沸腾起来，陆续蒸出。把这些油气挨次分别冷凝下来，就可以把石油分成沸点不同的几个部分（“馏分”）。这种加工方法叫蒸馏或分馏。通过蒸馏装置一次加工直接得到的产品，叫做直馏产品（如直馏汽油、直馏煤油等）。,蒸馏的形式：,简单蒸馏（一切石油加工的基础）、精馏。,8.2原油的蒸馏,7,蒸馏釜,原料一次加入,冷凝冷却器,储罐,简单蒸馏的示意图,蒸馏釜原料一次加入冷凝冷却器储罐简单蒸馏的示意图,8,原油常减压蒸馏：,在炼油厂中，都有一个高瘦和矮胖这样直立着的设备，就叫蒸馏塔。高瘦者叫常压分馏塔（简称常压塔），矮胖者叫减压分馏塔（简称减压塔）。常减压蒸馏（现代化的原油蒸馏装置，一般同时采用常压蒸馏和减压蒸馏，通称为常减压蒸馏）原理流程如图所示。,汽油,回流,煤油,轻柴油,重柴油,抽真空系统,减一线,减二线,减三线,减压炉,常压炉,原油,常,压,塔,减,压,塔,减压渣油,原油常减压蒸馏示意图,蜡油,原油常减压蒸馏：汽油回流煤油轻柴油重柴油抽真空系统,9,蒸馏过程得到的产物：,通常称做,直馏产品,，这是人们促使石油“大家庭”在第一次“分家”中所获得的第一代产品。这些产品的数量有限。从我国的石油组分来说，一般可获得2540%的直馏轻质油品和20%30%的蜡油。也就是说炼制一百吨石油，只能拿到二十五到四十吨的轻质油品和二、三十吨的蜡油。蒸馏剩下的渣油，虽然可供锅炉、电站等当燃料;但显然没有合理充分地利用宝贵的石油资源。,石油“大家庭”的变更,为了从石油中获取更多的轻质油;也为了提高油品质量、增加产品的品种，人们就想了许多改造原有烃的办法，使石油“大家庭”的烃，按人们对产品产量、质量、品种的要求，改变其原来“面貌”，变成新的烃或做重新的组合。也就是说，通过实行新办法之后，可从石油“大家庭”中获得第二代石油产品。如裂化、重整、精制等。,蒸馏过程得到的产物：通常称做直馏产品，这是人们促使,10,8.3裂化,裂化 的作用主要是通过加热升温，使具有 长链的烃类（重质油）断链裂成短链的烃类（轻质油）。裂 化有三种不同的类型，即热裂化、催化裂化 和加氢裂化,。,8.3.1 热裂化,热裂化就是完全依靠加热进行裂化。分三种形式：减粘裂化、裂化、焦化。,一、减粘裂化,是裂化程度较轻的一种热裂化。原油一次加工所得的渣油经过减粘裂化后所得的渣油，比原来的渣油粘度降低，故名减粘裂化。,二、裂化。指的是中等程度的裂化。,三、焦化,热裂化程度最高的一种工艺。工艺上采用较广的方法是“延迟焦化。焦化的原料：重残油。,热裂化的设备比较简单，成本比较低，裂化用的主要原料是减压塔生产中得到的含蜡油。通过热裂化，又可取得汽油、煤油、柴油等轻质油。但是，热裂化所得到的产品，其质量不够好。,8.3裂化,11,闪,蒸,塔,分,馏,塔,减压渣油,减,粘,炉,气体,汽油,粗柴油,燃料油,减粘裂化工艺原理示意图,闪分减压渣油减气体汽油粗柴油燃料油减粘裂化工艺原理示意图,12,反,应,塔,高,压,蒸,发,塔,低,压,蒸,发,塔,分,馏,塔,原料,吸收油,裂化气,粗汽油,轻柴油,残油,急,冷,油,加,热,炉,单炉裂化工艺原理示意图,反高低分原料吸收油裂化气粗汽油轻柴油残油急加单炉裂化工艺原理,13,焦,炭,塔,焦,炭,塔,分,馏,塔,气体、汽油,轻柴油,重质馏分油,延迟焦化原理流程图,焦焦分气体、汽油轻柴油重质馏分油延迟焦化原理流程图,14,8.3.2 催化裂化,定义：,催化裂化是原料在催化剂存在条件下，在470530和0.10.3MPa的条件下，发生裂解等一系列化学反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的工艺过程。,催化裂化是一个重要石油加工过程：,石油炼制工艺的目的：提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油产品；增加品种，提高产品质量。,原油一次加工（常减压蒸馏)：得到1040的汽油、煤油、柴油等轻质油品，其余是只能作为润滑油原料的重馏分和残渣油。,社会对轻质油品的需求量却占石油产品的90左右，同时直馏汽油辛烷值很低，约为4060。因此只靠常减压蒸馏无法满足市场对轻质油品在数量和质量上的要求。这种供求矛盾促进了炼油工艺的发展。催化裂化技术是重油轻质化和改质的重要手段之一，已成为当今石油炼制的核心工艺之一。,8.3.2 催化裂化,15,石油加工(课程)课件,16,催化裂化过程原料：,减压馏分油、焦化柴油和蜡油等重质馏分油或渣油。,催化裂化过程的主要目的：,生产汽油。我国发展在大量生产汽油的同时，提高柴油的产率。,催化裂化过程具有以下几个特点：,(1)轻质油收率高，可达7080；,(2)催化裂化汽油的辛烷值高，马达法辛烷值可达7880，汽油的安定性也较好；,(3)催化裂化柴油十六烷值较低，常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值，以满足规格要求；,(4)催化裂化气体，C,3,和C,4,气体占80，其中C,3,丙烯又占70，C,4,中各种丁烯可占55，是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料。,根据所用原料，催化剂和操作条件的不同，催化裂化各产品的产率和组成略有不同，大体上，气体产率为1020，汽油产率为3050，柴油产率不超过40，焦炭产率57左右。,催化裂化过程原料：减压馏分油、焦化柴油和蜡油等重质馏分,17,催化裂化催化剂：,能够改变化学反应速度而本身不发生化学反应的物质称为催化剂。,这种改变化学反应速度的作用叫做催化作用（正催化作用和负催化作用。,广泛应用的裂化催化剂可分为两大类：一类是无定形的硅酸铝，其中包括天然活性白土、合成普通(低铝)硅酸铝和高铝硅酸铝；另一类是结晶型硅酸铝，又称沸石催化剂或分子筛催化剂。,催化剂的催化作用具有如下特征：,(1)催化剂参与化学反应，改变化学反应速度(加快或减慢)，但反应前后本身并不发生化学变化；,(2)催化剂不能促进那些从热力学判断不可能进行的反应；对可逆反,应，能同时促进正反应和逆反应，即不改变化学平衡；,（3）催化剂能有选择性地加速某些化学反应，从而改变产品的分布；,(4)在化学反应过程中，催化剂基本上不消耗。,催化裂化催化剂：,18,催化裂化的化学原理,催化裂化条件下各族烃类的主要反应：,1烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃，如：,C,16,H,34,C,8,H,16,十C,8,H,18,2烯烃裂化为较小分子的烯烃。,3异构化反应 正构烷烃异构烷烃；烯烃异构烯烃：,4氢转移反应 环烷烃烯烃芳烃烷烃,5芳构化反应。,6环烷烃裂化为烯烃。,7烷基芳烃脱烷基反应 烷基芳烃芳烃十烯烃,8缩合反应 单环芳烃可缩合成稠环芳烃，最后缩合成焦炭，并放出氢气，使烯烃饱和。,催化裂化反应过程中，裂化反应使大分子分解为小分子的烃类，这是催化裂化工艺成为重质油轻质化重要手段的根本依据。而氢转移反应使催化汽油饱和度提高，安定性好。异构化、芳构化反应是催化汽油辛烷值提高的重要原因。,催化裂化的化学原理,19,催化裂化工业装置：,早期：固定床和移动床催化裂化工业装置；随着微球硅铝催化剂和沸石催化剂的出现，流化床和提升管催化裂化相继问世。1965年我国建成了第一套同高并列式流化床催化裂化工业装置，1974年我国建成投产了第一套提升管催化裂化工业装置。,催化裂化装置由三大部分组成，即,反应再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。,(一)反应再生系统,反应再生系统是催化裂化装置的核心部分，不同类型的催化裂化装置，主要区别就在于它们反应再生部分的型式不同。,(二)分馏系统,由沉降器顶部出来的高温反应油气进入催化分馏塔下部，经装有挡板的脱过热段后进