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原油加工方案及流程资料”
2019-07-25 14:13

  原油加工方案及流程资料_中职中专_职业教育_教育专区。原油加工方案及流程资料

  《现代石油加工技术》教学课件 第2章 原油加工方案 及流程 孟祥海 本章主要内容 第一节 石油的化学组成及石油产品的质量要求 第二节 炼油工艺过程简介 第三节 原油的加工方案 第四节 世界炼油技术发展趋势 2 第一节 石油的化学组成及石油产品的质量要求 元素组成 C、H 、S、N 、O、微量元素 石油的化学组成 烃类组成 烷烃、环烷烃、芳香烃 非烃类组成 含S、N、O化合物 单体烃 烃类组成表示方法 族组成 结构族组成 3 一、石油中的非烃化合物 1、含硫化合物 硫在石油中的存在形态 ? ? ? ? 元素硫--极少 酸性硫:H2S、硫醇(RSH) 中性硫:硫醚(RSR’)、二硫化物(RSSR’) 热稳定性硫:噻吩、苯硫酚 4 1、含硫化合物 分布规律 ? 硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高 而增加,大部分硫均集中在重馏分和渣油中 直馏汽油中,以硫醇和硫醚为主,少量二硫化物和噻吩 ? ? ? ? 中间馏分中,主要是硫醚和噻吩类 高沸点馏分中,主要是硫醚、噻吩及其同系物 除上述含硫化合物外,原油中还有相当大一部分硫存在 于胶质、沥青质中;这部分含硫化合物的分子量更大、 结构也复杂得多 5 1、含硫化合物 含硫化合物对加工过程及产品的危害 ? ? ? ? 对石油产品质量影响——催化裂化、焦化产品 对加工过程的影响——催化剂污染、加快失活 设备腐蚀——硫化氢腐蚀、硫醇腐蚀、元素硫腐蚀 对环境污染——硫氧化物 对策:产品精制、气体脱硫、废水处理 6 2、含氮化合物 氮在石油中的存在形态 碱性氮:吡啶 N 、喹啉、 N 六员环 氮杂蒽、氮杂菲 含氮 化合物 非碱性氮:吡咯 咔唑 、吲哚 N CH3 N H N H 五员环 、卟啉类化合物 7 2、含氮化合物 分布规律 ? 与硫在原油中的分布一样,石油中的氮含量也是随馏分 沸程的升高而增加的,但其分布比硫更不均匀 石油中的硫约有 70%是集中在其减压渣油中,而石油中 的氮则更集中,约有90%集中于其减压渣油中 对多数原油而言,其碱性氮含量约占总氮含量的 1/4~1/3 一般来说,在较轻馏分中的氮主要是碱性氮;而在较重 的馏分及渣油中的氮则主要是非碱性氮 ? ? ? 8 2、含氮化合物 含氮化合物的危害 ? 导致催化剂中毒 ? 催化裂化催化剂 ? ? 油品中的氮易生成胶状沉淀,影响油品的安定性 油品燃烧生成NOX,造成环境污染 9 3、含氧化合物 氧在石油中的存在形态 ? 石油中的氧元素是以有机含氧化合物的形式存在的 酸性氧化物:环烷酸、芳香酸、脂肪酸 含氧 化合物 中性氧化物:酮、醛、酯,含量极少 和酚类,总称石油酸 10 3、含氧化合物 分布规律 ? ? 与硫、氮在原油中的分布不同 特殊:中间馏分分布较多 特点 ? ? 石油酸中90%为环烷酸 我国只有克拉玛依原油含酸较多(0.48%) 11 3、含氧化合物 含氧化合物的影响 ? ? 原油乳化,不利加工 设备腐蚀 需要脱除 环烷酸的利用 ? ? ? 是一种高附加值的产品 木材防腐、表面活性剂、燃料和润滑油添加剂 钠盐为植物生长素、钙盐是杀虫剂 12 4、石油中的微量元素 微量元素的分类 ? 变价金属,如 V 、 Ni 、 Fe 、 Mo 、 Co 、 W 、 Cr 、 Cu 、 Mn、Pb、Hg等 碱金属和碱土金属:如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等 ? ? 卤素和其它元素:如Cl、Br、Si、Al、As等 13 4、石油中的微量元素 微量元素的存在形态 ? 一是以乳化状态分散于原油的水中所含的盐类,如 K 、 Na、Ca、Mg的氯化物 二是结合于有机化合物或络合物中, 如V、Ni、Fe、Cu 等 三是悬浮于原油中的极细的矿物质微粒 ? ? 14 4、石油中的微量元素 从世界范围来看,石油中含量最高的微量元素是钒 ,最高可达1000 ppm以上;其次是镍,最高可达 100 ppm以上 微量元素的分布规律与 S 、 N 相似,即随沸点升高 含量增加,而且主要浓集在渣油中 15 4、石油中的微量元素 微量元素的危害 ? 从目前来看,对石油加工影响最大的微量元素有钒(v)、 镍 (Ni) 、铁 (Fe) 、铜 (Cu) ,它们是催化裂化催化剂的毒 物,而且在重油固定床加氢裂化过程中也能造成催化剂 的失活和床层的堵塞 砷(As)是催化重整催化剂的毒物;钠(Na)和钾(K)也会使 催化剂减活 ? 16 5、渣油中的胶质和沥青质 石油中所包含的胶状、沥青状物质,是一大类非烃 化合物,它们在组成中除含 C、H外,还有 S、N、 O及金属元素 17 5、渣油中的胶质和沥青质 胶质 ? 胶质是深棕色至深褐色的,极为粘稠不易流动的液体或 无定形固体 其相对密度略小于1.0 ? ? ? ? 有很强的着色能力 H/C:1.4~1.5 受热时熔化,对热不稳定,能转化成沥青质 18 5、渣油中的胶质和沥青质 沥青质 ? ? ? ? 黑色至深褐色的无定形固体 其相对密度略大于1.0 全部集中在渣油中,一般不挥发 H/C原子比:1.1~1.3 19 5、渣油中的胶质和沥青质 胶质和沥青质存在差别,但没有截然的不同,从胶 质到沥青质是一个渐变的过程 20 二、石油产品基本性质要求 汽油:低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值 柴油:低硫、低芳烃、低凝点、高十六烷值 润滑油:粘温性能好、低温流动性能好、抗氧化性 能好 沥青:延伸度好、软化点与针入度适宜 固体蜡:滴点高、含油量低 21 第二节 炼油工艺过程简介 脱 盐 脱 水 常 压 蒸 馏 常压馏分:汽油(石脑油)、煤油、柴油 原 油 石脑油作为催化重整、蒸汽裂解原料 AR 减 压 蒸 馏 减压馏分:VGO 润滑油基础油、催化裂化、加氢裂化 的原料 焦化、减粘裂化、催化裂化、加氢转 化、溶剂脱沥青、气化的原料 VR 22 常 燃料 原 油 减 压 蒸 馏 化工原料 延迟焦化 催化裂化 加氢裂化 加氢精制 溶剂精制 异构化 烷基化 醚化 齐聚 催化重整 催化重整 催化裂解 蒸汽裂解 溶剂脱沥青 溶剂精制 溶剂脱蜡 补充精制 重油轻质化工艺 油品精制工艺 高辛烷值汽 油生产工艺 化工原料生产工艺 润滑油 润滑油老三套工艺 23 炼油工艺过程 原油分离-常减压蒸馏 ? ? ? 一次加工,炼厂的龙头 脱盐、脱水、脱机械杂质 获得直馏产品、二次加工的原料 重油轻质化 ? ? ? 二次加工、化学加工 催化裂化、加氢裂化、焦化 提高轻质油收率 24 炼油工艺过程 油品精制 ? ? ? 二次加工、化学-物理加工 脱硫氮、提高辛烷值和十六烷值 生产清洁油品调和组分 高辛烷值汽油组分的生产 ? ? ? ? 二次加工、化学加工 轻烃异构化,提高汽油前端组分的辛烷值 C4烷基化,生产高辛烷值的汽油调和组分-理想组分 醚化-高ON的含氧化合物,环境污染?美国加州 ? 烯烃叠合-烯烃,但是汽油标准对烯烃含量有限制 25 炼油工艺过程 化工原料生产 ? ? ? 二次加工、化学加工 催化重整-苯、甲苯、二甲苯 催化裂解、蒸汽裂解-乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯 润滑油生产 ? 二次加工、物理加工、化学加工 26 炼油工艺过程 常减压蒸馏:炼油厂的龙头 催化裂化:中国炼油界的立足之本 加氢精制:中国炼油界的未来 加氢裂化:中国炼油界的未来 催化裂解:炼油与化工的桥梁 延迟焦化:劣质原料加工的有效途径 溶剂脱沥青:劣质原料预处理的方式 27 第三节 原油加工方案 ?生产哪些产品 ?采用何种加工过程 内容 ? 燃料型 基本类型 原油综 合评价 确定依据 加工方案 因素 ? 燃料-润滑油型 ? 燃料-化工型 ?市场需求 ?经济效益 ?投资力度 ?原油特性 28 一、大庆原油的燃料-润滑油加工方案 1、原油特点 ? ? ? 低硫石蜡基原油 含蜡量高、凝点高 沥青质含量低、重金属含量低、硫含量低 2、直馏产品的性质特点 ? 直馏汽油馏分的辛烷值低,仅有 37,需通过催化重整来 提高辛烷值 直馏航煤馏分的密度较小,结晶点高,只能符合2号航煤 的规格指标 29 ? 一、大庆原油的燃料-润滑油加工方案 ? ? 直馏柴油的十六烷值高,但收率受凝点的限制 减压馏分的润滑油潜含量约占原油的 15%,而且粘度指 数达90~120,是生产润滑油的良好原料 渣油硫含量低、沥青质和重金属含量低,饱和分含量高 ,可以掺入减压馏分油作催化裂化原料,也可经丙烷脱 沥青生产残渣润滑油原料 渣油含胶质和沥青质少、蜡含量高,难以生产高质量的 沥青产品 ? ? 30 一、大庆原油的燃料-润滑油加工方案 液化气 催化重整 芳烃分离 精制 脱蜡、精制 VGO 芳烃(BTX) 航煤 馏分润滑油 汽油 柴油 原 油 常 减 压 蒸 馏 催 化 裂 化 溶剂脱沥青 精制 精制 VR 脱蜡、精制 沥青氧化 减粘裂化 残渣润滑油 石油沥青 燃料油 31 二、胜利原油的燃料加工方案 1、原油特点 ? ? 含硫中间基原油 硫含量1% 2、直馏产品的性质特点 ? ? 直馏汽油辛烷值47,芳烃潜含量高,是良好的重整原料 直馏航煤的密度大,结晶点低,符合1号航煤的规格指标 ,但必须脱硫醇 直馏柴油的柴油指数高,凝点不高,可以生产 -20、-10 、0号柴油,但产品需精制 32 ? 二、胜利原油的燃料加工方案 ? 减压馏分的粘温性能不好,不宜生产润滑油,可作为催 化裂化或加氢裂化的原料 渣油的胶质、沥青质含量高,可以生产沥青产品 渣油的残炭和金属含量高,只能部分掺入减压馏分油作 催化裂化原料,且最好先经加氢处理 渣油多用作延迟焦化的原料,由于硫含量高,石油焦的 品级不高 ? ? ? 33 二、胜利原油的燃料加工方案 液化气 催化重整 汽油 精制 航煤 柴油 原 油 常 减 压 蒸 馏 VGO 加 氢 裂 化 催 化 裂 化 加氢处理 VR 延 迟 焦 化 加氢精制 蜡油 加氢精制 汽油 柴油 石油焦 石油沥青 燃料油 34 沥青氧化 减粘裂化 三、原油的燃料-化工加工方案 为了合理利用石油资源和提高经济效益,许多炼油 厂的加工方案都考虑同时生产化工产品,只是其程 度因原油性质和其他具体条件不同而异 有的是最大量地生产化工产品,有的则只是予以兼 顾 关于化工产品的种类,多数炼油厂主要是生产化工 原料和聚合物的单体,有的也生产少量的化工产品 35 三、原油的燃料-化工加工方案 催化重整 芳 烃 分 离 乙苯合成 VGO 加氢精制 裂解原料 液化气 苯 甲苯 二甲苯 汽油 裂解原料 干气 乙苯 气体 原 油 常 减 压 蒸 馏 AGO 催 化 裂 化 LPG 分离 加氢精制 加氢精制 丙烯 丁烯 汽油 柴油 石油焦 燃料油 36 VR 延 迟 焦 化 蜡油 减粘裂化 四、稠油的加工方案 如何合理加工稠油是炼油技术发展中的一个难题 稠油的特点是密度和粘度大、胶质及沥青质含量高 、凝点低,多数稠油的硫含量较高,其渣油的残炭 值高、重金属含量高 稠油的轻质油含量很低,减压渣油一般占原油的 60%以上 稠油的加工方案问题主要是如何合理加工其渣油的 问题 37 四、稠油的加工方案 稠油的渣油中蜡含量低、胶质及沥青质含量高,是 生产优质沥青的原料 例如单家寺稠油的减压渣油不需复杂的加工就可以 生产出高等级道路沥青 因此,对稠油的加工应优先考虑生产优质沥青 由于受沥青市场的限制,除了生产沥青外,还须考 虑渣油的轻质化问题 38 四、稠油的加工方案 稠油渣油的残炭值高、重金属含量高,不宜直接用 作催化裂化的原料 较好的办法是先经加氢处理后再送去催化裂化,但 是渣油加氢处理的投资和操作费用高 采用溶剂脱沥青过程可以抽出渣油中的较轻部分作 为催化裂化的原料,但须解决抽提残渣的加工利用 问题 39 四、稠油的加工方案 采用延迟焦化过程可以得到部分馏分油,经加氢和 催化裂化可得到轻质油品,但同时得到相当多的含 硫石油焦 稠油的凝点低,在制定加工方案时应考虑如何利用 这个特点。例如,考虑生产低凝点柴油、对粘温性 质要求不高的较低凝点润滑油产品等 40 四、稠油的加工方案 液化气 催化重整 汽油 精制 航煤 柴油 VGO 加氢处理 原 油 常 减 压 蒸 馏 加 氢 裂 化 加氢精制 蜡油 溶剂脱沥青 加氢精制 催 化 裂 化 汽油 柴油 石油焦 VR 延 迟 焦 化 沥青氧化 减粘裂化 石油沥青 燃料油 41 第四节 世界炼油技术发展趋势 一、世界炼厂装置构成及加工趋向 ? ? 加工重质、含硫原油——适应原料劣质化的趋势 深度加工,提高轻质油收率 —— 提高资源利用效率和经 济效益 ? ? 采用清洁生产工艺,生产清洁燃料——环境保护 实现炼油化工一体化 —— 为下游化工行业提供原料,提 高炼油企业经济效益 42 一、世界炼厂装置构成趋向 21世纪的炼油厂将由生产常规石油产品的传统炼油 厂转变为生产超低排放 / 超清洁燃料的智能化无渣 油炼油厂 这样的炼油厂能够加工高硫、高金属含量的重质原 油,生产符合更加清洁的车用汽油和车用柴油规格 要求的油品,少生产重燃料油品 这要求未来炼厂的炼油技术需要有更大的灵活性 43 二、新世纪炼油厂的潜在特点 采用生物技术降低原油的硫、氮、重金属含量,为 下游加工装置提供质量较好的原料 对传统炼油技术进行升级换代,提高目的产品的质 量和收率 采用绿色技术,改善生产环境,生产绿色的油品调 和组分 采用加氢裂化-异构脱蜡 / 加氢处理技术,生产新 一代润滑油基础油 44 二、新世纪炼油厂的潜在特点 采用纳米催化剂和纳米添加剂技术,提高催化剂的 活性、选择性、稳定性和油品的使用性能 采用反应蒸馏和膜分离 / 反应技术,降低装置的投 资和消耗 采用气化联合一体化技术,把渣油、沥青和石油焦 全部转化为氢气、蒸汽、电力、甲醇或羰基合成醇 采用电子 / 信息技术对各装置和全厂进行优化控制 和管理,实现效益最大化 45 二、新世纪炼油厂的潜在特点 采用天然气合成液体烃技术,以天然气为原料,生 产清洁燃料、高档润滑油基础油和专用化工原料, 为炼油工业的发展提供后劲 46 三、新世纪炼油厂的生产模式 1、清洁燃料型 ? 燃料的清洁化 ? 低硫氮、低烯烃、低芳香烃、符合未来的标准 ? 生产清洁的油品调和组分 ? 对部分调和组分进行改质处理 ——催化裂化汽油降烯烃、汽柴油 的加氢精制等 ? 生产过程的清洁化 ? 降低生产过程的潜在危害 ——更换强毒性、腐蚀性的催化剂-碳 四烷基化 ? 减少污染物的排放 ——催化裂化再生器,采用 CO 助燃剂、 SOx 转移剂、降低再生烟气NOx助剂 47 商品汽油的调和组分 直馏汽油 催化裂化汽油 催化重整汽油 加氢裂化汽油 焦化汽油 异构化汽油 烷基化汽油 醚化汽油 齐聚汽油 裂解汽油 辛烷值低,硫含量偏高 烯烃、硫氮含量高,辛烷值高 芳烃、苯含量高,辛烷值高 辛烷值不高,硫氮含量很低 商 品 汽 油 硫氮含量高,辛烷值不高 辛烷值较高,烯烃、硫氮含量很低 辛烷值高,烯烃、硫氮含量很低 辛烷值高,氧含量高 辛烷值高,烯烃含量高 芳烃含量高,辛烷值高 48 生产低硫清洁汽油的方案 理 想 调 和 组 分 生产低硫清洁汽油需要用到的几个工艺过程: 催化重整、轻烃异构化、烷基化、醚化、齐聚-加氢、加氢精制等 49 商品柴油的调和组分 直馏柴油 商 品 柴 油 十六烷值高,硫氮含量高 芳烃、硫氮含量高,十六烷值低 十六烷值高,硫氮含量低 十六烷值中等,硫氮含量高 芳烃含量高,十六烷值低 催化裂化柴油 加氢裂化柴油 焦化柴油 裂解柴油 50 生产低硫清洁柴油的方案 生产低硫清洁柴油需要用到的几个工艺过程: 加氢精制-脱硫、脱芳、加氢裂化 51 清洁燃料型炼厂加工流程模式 52 三、新世纪炼油厂的生产模式 2、油化结合型(燃料-化工型) ? ? ? 重油转化为清洁燃料 多产化工原料,三烯、三苯 与现有乙烯厂和芳烃厂结合 53 常规独立的炼厂与裂解装置的示意流程 54 炼油-化工一体化模式 芳香基石脑油 重整生成油 催化重整 原油 芳烃抽提 馏分油加工与调和 BTX 常减压 蒸馏 石 蜡 基 石 脑 油 航煤 加氢精制 催化 裂化 柴油 汽油 汽油加工与调和 芳香基石脑油 凝析油 凝析油 分馏 石蜡基石脑油 喷 气 燃 料 催 化 裂 化 气 体 氢 气 裂 解 燃 料 油 C4 C8 抽 余 油 馏 分 石脑油 蒸汽 裂解 Atofina-BASF公司的Port Arthur 炼厂 三烯 BTX 55 石油化工联合装置的示意流程 56 三、新世纪炼油厂的生产模式 3、化工型 ? ? ? ? ? 重质原料转化为化工原料 生产乙丙烯,联产芳烃 轻烃、石脑油-蒸汽裂解 VGO-催化裂解 VGO-加氢裂化-蒸汽裂解 ? ? VR-加氢处理-催化裂解 VR-焦化-加氢-蒸汽/催化裂解 57 化工型炼厂的生产模式 石脑油 蒸汽裂解 气体 分离 AGO 石脑油+尾 油+LPG 加氢裂化 轻烃 气体 裂解汽油 芳烃 抽提 BTX 燃料气 乙烯 丙烯 丁烯 原 油 常 减 压 蒸 馏 VGO 汽油 柴油 VR 加 氢 处 理 减粘裂化 催 化 裂 解 汽油 加氢精制 柴油 燃料油 58 三、新世纪炼油厂的生产模式 4、气电一体化模式 59 5种汽电一体化方案 减渣不加工,直接用作燃料油 减渣全部气化 ? 德国BASF公司 荷兰Shell公司Peris炼厂 减渣减粘裂化-渣油气化 ? 减渣超临界溶剂脱沥青-脱油沥青气化 ? 美国Exxen公司-Battown炼厂 Motiva公司-Delaware炼厂 60 减渣延迟焦化-焦炭气化 ? 61 炼厂5种渣油加工方案的产品产量 62 炼厂5种渣油加工方案的相对经济性 ?脱沥青油价格较高,可通过催化裂化生产汽柴油组分 ?气化原料-脱油沥青-的价格最低 ?气化装置的规模小,降低了装置的成本 63 理想的气电一体化模式 加氢汽、煤、柴油 AR VGO 减压蒸馏 中压加氢裂化 尾油 焦化蜡油 VR DAO 脱油沥青 部分 延迟焦化 焦炭 氧化 焦化汽柴油 电 氢气 高压蒸汽 催化裂化 催化汽柴油 溶剂脱沥青 制氢 气电 联产 中压蒸汽 氧气 氮气 硫磺 炼厂气 裂解尾气 64 燃料-化工与气电一体化炼厂模式 原油 石脑油 常压蒸馏 柴油 加氢精制 AR VGO 减压蒸馏 VR 溶剂脱沥青 DAO DOA 加氢处理 气化 发电 合成气加工 加氢裂化 柴油 尾油 DCC CPP 气体加工 催化重整 汽油 柴油 乙烯 丙烯 BTX 热、蒸汽 电 氢气 化工产品 氢气 65 化工与气电一体化炼厂模式 原油 石脑油 常压蒸馏 AGO 蒸汽 裂解 轻烃 AR 减压蒸馏 VGO 气体 石脑油 尾油 中压加氢裂化 DCC CPP 气体 回收 裂解汽油 芳 烃 抽 提 燃料气 乙烯 丙烯 BTX 汽油 柴油 VR DAO DOA 热、蒸汽 溶剂脱沥青 加氢处理 气化 发电 合成气加工 电 氢气 化工产品 66 问题与思考 石油中包含哪些非烃化合物,各包括哪些化合物类 型?在石油中的分布情况如何? 如何确定原油的加工方案? 原油加工方案的基本类型有哪些?它们之间有什么 区别? 新世纪炼油厂的生产模式有哪些?各有什么特点? 清洁汽油的调和组分有哪些,各有什么特点? 清洁柴油的调和组分有哪些,各有什么特点? 67

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