原油分离过程的分析与研究.

12016.3.25原油分离过程的分析与研究2一、研究背景二、催化裂化工艺简介三、主要测量仪表原油分离过程的分析与研究3研究背景1.1一、研究背景—石油组成及应用83%11%5%4研究背景1.1一、研究背景—石油组成及应用83%石油烃类烷烃环烷烃芳烃非烃类含硫化合物含氧化合物含氮化合物5研究背景1.1一、研究背景—石油主要产品•1.汽油•主要用于点燃式活塞汽油发动机，是汽车和飞机的燃料•2.柴油•柴油主要用于内燃式发动机（柴油机），可分为轻柴油和重柴油•3.喷气燃料•喷气燃料也叫航空煤油，用于涡轮喷气式飞机•4.灯用煤油•通常的煤油指照明用煤油，包括灯用煤油与信号灯煤油•5.重油•重油作为燃料油，主要用作加热炉、锅炉的燃料等主要产品6主要内容一、研究背景——分离工艺1.常减压蒸馏2.催化裂化3.催化重整4.加氢精制5.延迟焦化分离工艺7常减压蒸馏一、研究背景—石油分离工艺概念：常减压蒸馏是原油进入炼油厂后必须经过的第一道工序。原油的第一个加工装置就是蒸馏装置。借助于蒸馏过程，可以将原油分割成相应的汽油、煤油、柴油等燃料，还可以得到供其它炼油装置加工的原料。常减压蒸馏也称为原油的一次加工。常减压蒸馏得到的成品和半成品叫做直馏产品。原油脱盐脱水初溜常压蒸馏减压蒸馏8催化裂化概念：催化裂化是指高分子烃类在高温且采用催化剂的条件下裂解的化学反应。催化裂化装置的原料通常是常压馏分、减压馏分或焦化蜡油等重质馏分油。对燃料-滑油型炼油厂还可用丙烷脱沥青油、润滑油脱蜡得到的蜡膏作原料。通过催化裂化，这些重质油裂解为轻质油晶。特点：汽油产率高（占30%-60%）辛烷值高(可达到80)主要作用：重质油晶转化成高质量的汽油一、研究背景—石油分离工艺9催化重整在有催化剂存在的条件下，对直馏汽油馏分进行重整叫催化重整。重整汽油的辛烷值很高（一般在90以上），烯烃含量少，安定性好，同时也是生产芳烃的重要手段。此外，重整还副产纯度很高的氢气（含氢75%-90%），可直接用于加氢精制和加氢裂化。催化重整广泛采用以铂作为主要活性组分的催化剂，这种催化剂可分为铂催化剂和双金属(或多金属)催化剂。双金属(或多金属)催化剂也是以铂作为主要活性成分，另加入一种或几种其它金属(如铼、铱、锡等)，以改进催化剂的性能。一、研究背景—石油分离工艺10加氢精制加氢精制是催化加氢工艺中的一种。催化加氢过程是石油馏分在有氢气存在的条件下催化加工过程的通称。它包括加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、润滑油加氢等，其主要目的是提高原油的加工深度、充分利用石油资源、改善产品质量，提高轻油收率及减少环境污染。在石油炼制工业中，它是除催化裂化、催化重整以外应用最广泛的催化加工过程。一、研究背景—石油分离工艺11延迟焦化延迟焦化是一种热破坏加工方法。它主要以贫氢的重质油如减压渣油为原料，在高温下进行深度热裂化和缩合反应，加工生产出轻质燃料油，同时得到大量石油焦（也称焦炭）供冶金工业作电极或石墨制品。目前，生产优质石油焦已成为焦化过程的重要目的之一。延迟焦化约生成70%的液体产品，其中汽油10%-20%，柴油25%-35%，裂化原料（或称含蜡油）25%-35%，此外还生成6%-8%的石油气和15%-20%的焦炭。焦化所得的气体烃和液体油品中含较多的烯烃，安定性较差，故往往作为其它装置的原料或经加氢精制等处理后成为产品。一、研究背景—石油分离工艺12研究背景1.1一、研究背景—石油分离工艺13催化裂化二、催化裂化工艺概念：催化裂化是指高分子烃类在高温且采用催化剂的条件下裂解的化学反应。催化裂化装置的原料通常是常压馏分、减压馏分或焦化蜡油等重质馏分油。对燃料-滑油型炼油厂还可用丙烷脱沥青油、润滑油脱蜡得到的蜡膏作原料。通过催化裂化，这些重质油裂解为轻质油晶。催化裂化是炼油工业中最重要的一种二次加工工艺，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。特点：汽油产率高（占30%-60%）辛烷值高(可达到80)主要作用：重质油晶转化成高质量的汽油14催化裂化具体工艺流程提升管催化裂化工艺流程15主要内容二、催化裂化工艺简介1.流化原理与催化剂2.反应再生系统3.分馏系统4.吸收稳定系统5.能量回收系统催化裂化16催化裂化2.1流化催化裂化与催化剂1、流化原理由气固两相流动理论可知，当气体垂直向上通过由细小固体颗粒堆积而成的床层时，若气速很低，则气体不能将固体颗粒带起，床层内的颗粒基本固定不动。这种床层称为固定床。当气速增大到一定值后，床层内固体颗粒会被气流带动，并能像液体一样自由流动，即产生“流化”。若气流只是使固体颗粒活动加剧，固体颗粒始终悬浮于气流中，这种床层称为流化床。当气速继续增大至某一值后，固体颗粒就会被气流带走。气速越大，被带走的颗粒越多，甚至可将颗粒全部带走。提升管催化裂化反应器是一根直立管，叫提升管。由于分子筛催化剂活性高，所以采用稀相输送方式，使油气和催化剂高速通过提升管。17催化裂化2.1流化催化裂化与催化剂2、催化剂催化剂在催化裂化中起着十分重要的作用。在流化床反应器中，使用人工合成的硅酸铝作催化剂。颗粒直径大约有20-100μm。每颗催化剂中微孔体积约占颗粒体积的1/2。分子筛催化剂是60年代发展起来的一种新型催化剂，也叫结晶型泡沸石，是一种具有晶格结构的硅铝酸盐。这种催化剂是一种多孔颗粒，具有很大的比表面积(新鲜分子筛催化剂一般在600-800m2/g)，而且这种孔穴排列规则，大小均匀，只允许大小相当的分子进入而不允许更大的分子进入。分子筛催化剂的活性要比无定型硅酸铝高100多倍。18主要内容二、催化裂化工艺简介1.流化原理与催化剂2.反应再生系统3.分馏系统4.吸收稳定系统5.能量回收系统催化裂化19催化裂化2.22.2反应—再生系统反应系统原料油经加热炉加热到约400℃左右进入提升管反应器，与回炼油混合并与高温再生催化剂相遇，迅速汽化并发生反应。提升管底部吹入水蒸气起预提升作用。催化裂化反应在提升管内发生，经过几秒钟的反应后油气与催化剂由提升管顶部离开反应器。反应器内的温度约500℃；上部的沉降器起气固分离作用。在沉降器内，反应产物经旋风分离器分离出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。而积有焦炭的催化剂（称待生催化剂）被旋风分离器捕集后由沉降器落人下面的汽提段。汽提段装有多层人字形挡板并在底部通人过热水蒸气，用水蒸气将吸附在催化剂上的油气吹回沉降器。经汽提后的待生催化剂则经待生斜管进入再生器。20催化裂化2.22.2反应—再生系统再生系统分子筛催化剂要求再生后的含炭量很低，故需采用高效再生技术。再生器的主要作用是烧去催化剂上的积炭，使其活性得以恢复。再生器下部为一烧焦罐，从其底部送人空气使待生催化剂处于流化床状态。催化剂上的绝大部分积炭在罐内烧去，然后再生烟气和催化剂一起以高速通过输送管。烧焦罐中流出的烟气中所含的CO在管中完全燃烧成CO2。由输送管出来的催化剂和烟气经过分离后，催化剂落在上部再生器的流化床层，再经汽提后通过再生斜管送回反应器循环使用，再生烟气则从再生器顶部排出。21催化裂化2.22.2反应—再生系统设备1、三器：提升管反应器、沉降器及再生器2、三阀：单动滑阀、双动滑阀、塞阀3、三机：主风机、气压机和增压机22催化裂化2.22.2反应—再生系统提升管反应器提升管反应器是一根长30-40m的管道，介质是油气和催化剂，提升管下端油气速度一般为6-l0m/s，出口油气速度为16-30m/s，操作温度，500-550℃。油气停留时间2-4s提升管的上端出口处设有气-固快速分离机构，用于使催化剂与油气快速分离以及抑制反应的继续进行23催化裂化2.22.2反应—再生系统沉降器沉降器的作用是使来自提升管的油气和催化剂分离，油气经旋风分离器分出所夹带的催化剂后经集气室去分馏系统；由提升管快速分离器出来的催化剂靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。2425催化裂化2.22.2反应—再生系统再生器主要作用是烧去结焦剂上的焦炭以恢复其活性，同时也提供裂化反应所需的热量。再生器内安装有旋风分离器，用来回收烟气中的的催化剂细粉。2627催化裂化2.22.2反应—再生系统阀门单动滑阀用于床层反应器催化裂化和高低并列式提升管催化裂化装置。其作用是：正常操作时用来调节催化剂在两器间的循环量，出现重大事故时用以切断再生器与反应沉降器之间的联系，以防造成更大事故。28催化裂化2.22.2反应—再生系统三机主风机承担着向再生器提供烧焦用风的重要任务。气压机的作用是将分馏部分来的富气压力提升到吸收稳定部分操作所需的压力。增压机为外取热器提供提升风和流化风以及为待生套筒提供流化风。29主要内容二、催化裂化工艺简介1.流化原理与催化剂2.反应再生系统3.分馏系统4.吸收稳定系统5.能量回收系统催化裂化30催化裂化2.32.3分馏系统分馏系统分馏系统的作用是将反应¾再生系统的产物进行分离，得到部分产品和半成品。由反应¾再生系统来的高温油气进入催化分馏塔下部，经装有挡板的脱过热段脱热后进入分馏段，经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆。富气和粗汽油去吸收稳定系统；轻、重柴油经汽提换热或冷却后出装置，回炼油返回反应––再生系统进行回炼。油浆的一部分送反应再生系统回炼，另一部分经换热后循环回分馏塔。为了取走分馏塔的过剩热量以使塔内气液相负荷分布均匀，在塔的不同位置分别设有4个循环回流：顶循环回流，一中段回流、二中段回流和油浆循环回流。31主要内容二、催化裂化工艺简介1.流化原理与催化剂2.反应再生系统3.分馏系统4.吸收稳定系统5.能量回收系统催化裂化32催化裂化2.42.4吸收—稳定系统吸收—稳定系统从分馏塔顶油气分离器出来的富气带有汽油组分，而粗汽油中则溶有C4、C3甚至C2组分。吸收—稳定系统的作用就是利用吸收和精溜方法将富气和粗汽油分离成干汽（C≤C2）、液化气（C3、C4）和稳定汽油。富气经气压机升压、冷却并分出凝缩油后，由底部进入吸收塔；稳定汽油和粗气油则作为吸收液由塔顶进入，将富气中的C2、C3、C4等吸收后得到富吸收油。富吸收油则和凝缩油一起进入解吸塔顶部。吸收塔顶出来的贫气中夹带有汽油，可经再吸收塔用轻柴油回收。33催化裂化2.42.4吸收—稳定系统吸收—稳定系统富吸收油中含有的C2组分不利于稳定塔操作，所以需在解吸塔中先将C2解吸出来。脱去C2的油送人稳定塔（实质上是精馏塔），通过精馏作用把液化气和稳定汽油分开。有时，塔顶要排出部分不凝气(也称气态烃)，它主要是C2，并夹带有C3和C4。排出不凝气的目的是为了控制稳定塔的操作压力。主要由吸收塔、解吸塔、再吸收塔及稳定塔组成。吸收塔和解吸塔的操作压力为1.0～2.0MPa。稳定塔实质上是个精馏塔，操作压力为1.0-1.5MPa34催化裂化2.4吸收稳定系统具体工艺流程吸收—稳定系统工艺流程35主要内容二、催化裂化工艺简介1.流化原理与催化剂2.反应再生系统3.分馏系统4.吸收稳定系统5.能量回收系统催化裂化36催化裂化2.52.5能量回收系统由于催化剂再生时产生的烟气携带有大量热能和压力能，回收这部分能量，可以降低生产成本和能耗，提高经济效益。对于大型装置，一般都是采用烟气轮机回收压力能，用作驱动主风机的动力和带动薄电机发电；用余热锅炉进行热能回收，以产生蒸汽，供汽轮机使用或外输。由再生器来的烟气，含有微量的催化剂粉尘，它将会造成烟气轮机叶片的磨损，所以在烟气进入烟气轮机前，需要经过三级旋风分离器再次净化。净化分离下来的催化剂粉尘，排出装置；输送粉尘的泄料烟气(约占烟气总量的2～3％)，经四级旋风分离器和临界流量孔板通过烟道进人烟囱放空。37主要内容三、主要测量仪表1.温度测量仪表2.压力测量仪表3.液位测量仪表4.流量测量仪表催化裂化38参数调节三、主要测量仪表在实际生产过程中，参数调节尤为重要。尤其是温度、压力、流量、液位等参数。控制好工艺参数是安全高效生产的必要条件。因此测量仪表必不可少。39三、主要测量仪表反应系统参数调节(一)反应压力反应压力是指沉降器顶压力，是生产中主要控制参数。重油催