【正文】 根據(jù)產(chǎn)品的用途不同，可將原油蒸餾工藝流程分為以下三種類型： 燃料型 這類加工方案的目的產(chǎn)品基本上都是燃料，從罐區(qū)來的原油經(jīng)過換熱，溫度達(dá)到 80℃ ～ 120℃左右進(jìn)電脫鹽脫水罐進(jìn)行脫鹽、脫水。經(jīng)這樣預(yù)處理后的原油再經(jīng)換熱到 210℃ ～ 250℃ 進(jìn)入初餾塔，塔頂出輕汽油餾分，塔底為拔頭原油，拔頭原油經(jīng)換熱進(jìn)常壓加熱爐至 360℃ ～ 370℃ ，形成的氣液混合物進(jìn)入常壓塔，塔頂出汽油餾分，經(jīng)冷凝冷卻至 40℃ 左右，一部分作塔頂回流，一部分作汽油餾分。各側(cè)線餾分油經(jīng)汽提塔汽提出裝置，塔底是沸點高于 350℃ 的常壓重油。用熱油泵從常壓塔底部抽出送到減壓爐加熱，溫度達(dá)到 390℃ ～400℃ 進(jìn)入減壓精餾塔，減壓塔頂一般不出產(chǎn)品，直接與抽真空設(shè)備連接。側(cè)線各餾分油經(jīng)換熱冷卻后出裝置作為二次加工的原料。塔底減壓渣油經(jīng)換熱、冷卻后出裝置作為下道工序如焦化、溶劑脫 瀝青 等的進(jìn)料。 燃料 潤滑油型 ⑴ 常壓系統(tǒng)在原油和產(chǎn)品要求與燃料型相同時，其流程亦相同。 ⑵ 減壓系統(tǒng)流程較燃料型復(fù)雜，減壓塔要出各種潤滑油原料組分，故一般設(shè) 4～ 5 個側(cè)線，而且要有側(cè)線汽提塔以滿足對潤滑油原料餾分的閃點要求，并改善各餾分的餾程范圍。 ⑶ 控制減壓爐出口最高油溫不大于 395℃ ，以免油料因局部過熱而裂解，進(jìn)而影響潤滑油質(zhì)量。 ⑷ 減壓蒸餾系統(tǒng)一般采用在減壓爐管和減壓塔底注入水蒸汽的操作工藝。注入水蒸汽的目的在于改善爐管內(nèi)油的流動情況，避免油料因局部過熱裂解，降低減壓 塔內(nèi)油汽分壓，提高減壓餾分油的拔出率。 化工型 它的特點是： ⑴ 化工型流程是三類流程中最簡單的。常壓蒸餾系統(tǒng)一般不設(shè)初餾塔而設(shè)閃蒸塔 (閃蒸塔與初餾塔的差別在于前者不出塔頂產(chǎn)品，塔頂蒸汽進(jìn)入常壓塔中上部，無冷凝和回流設(shè)施 )。 ⑵ 常壓塔設(shè) 2～ 3 個側(cè)線，產(chǎn)品作裂解原料，分離精確度要求低，塔板數(shù)可減少，不設(shè)汽提塔。 ⑶ 減壓蒸餾系統(tǒng)與燃料型基本相同。 原油的熱加工過程 在煉油工業(yè)中，熱加工是指主要靠熱的作用，將重質(zhì)原料油轉(zhuǎn)化成氣體、輕質(zhì)油、 燃料油 或 焦炭 的一類工藝過程。熱加工過程主要包括：熱裂化、減粘裂化和焦化。 熱裂化是以石油重餾分或重、殘油為原料生產(chǎn)汽油和柴油的過程。減粘裂化的目的是將重油或減壓渣油經(jīng)輕度裂化使其粘度降低以便符合燃料油的使用要求。焦化 是以減壓渣油為原料生產(chǎn)汽油、柴油等中間餾分和生產(chǎn) 石油焦 。 在這些過程中，熱裂化過程已逐漸被催化裂化所取代。不過隨著重油輕質(zhì)化工藝的不斷發(fā)展，熱裂化工藝又有了新的發(fā)展，國外已經(jīng)采用高溫短接觸時間的固體流化床裂化技術(shù)，處理高金屬、高殘?zhí)康牧淤|(zhì)渣油原料。 一、熱加工過程的基本原理 石油餾分及重油、殘油在高溫下主要發(fā)生兩類化學(xué)反應(yīng)：一類是裂解反應(yīng)， 大分子烴類裂解成較小分子的烴類，因此從較重的原料油可以得到汽油餾分，中間餾分，以至小分子的烴類氣體；另一類是縮合反應(yīng)，即原料和中間產(chǎn)物中的芳烴、烯烴等縮合成大分子量的產(chǎn)物，從而可以得到比原料油沸程高的殘油甚至 焦炭 。利用這一原理，熱加工過程除了可以從重質(zhì)原料得到一部分輕質(zhì)油品外，也可以用來改善油品的某些使用性能。 下面從化學(xué)反應(yīng)角度說明熱加工過程裂解 反應(yīng)的基本原理。 ㈠ 烷烴 烷烴在高溫下主要發(fā)生裂解反應(yīng)。裂解反應(yīng)實質(zhì)是烴分子 CC鏈斷裂，裂解產(chǎn)物是小分子的烴類和烯烴。反應(yīng)式為： CnH2n+2 ––––– CmH2m + CqH2q+2 ( n = m + q ) 以十六烷為例： C16H34 ––––––C7H14 + C9H20 生成的小分子烴還可進(jìn)一步反應(yīng)，生成更小的烷烴和烯烴，甚至生成低分子氣態(tài)烴。在相同的反應(yīng)條件下，大分子烷烴比小分子烷烴更容易裂化。 溫度和壓力條件對烷烴的分解反應(yīng)有 重大影響，當(dāng)溫度在 500℃ 以下，壓力很高時，烷烴斷裂的位置一般發(fā)生在碳鏈 CC的中央，這時氣體產(chǎn)率低，反應(yīng)溫度在 500℃ 以上，而壓力較低時，斷鏈位置移到碳鏈的一端。氣體產(chǎn)率增加，氣體中甲烷含量增加，這是裂解氣體組成的特征。正構(gòu)烷烴裂解時，容易生成甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等低分子烴。 ㈡ 環(huán)烷烴 環(huán)烷烴熱穩(wěn)定性較高，在高溫 (500℃ ~600℃ )下可發(fā)生下列反應(yīng)： 單環(huán)烷烴斷環(huán)生成兩個烯烴分子，如 : 在 700~800℃ 條件下，環(huán)己烷分解生成烯烴和二烯烴。 環(huán)烷烴在高溫下發(fā)生脫氫反應(yīng) 生成芳烴，如 : 雙環(huán)的環(huán)烷烴在高溫下脫氫可生成四氫萘。 帶長鏈的環(huán)烷烴在裂化條件下，首先側(cè)鏈斷裂，然后才是開環(huán)。 ㈢ 芳烴 芳烴是對熱非常穩(wěn)定的組分。在高溫條件下生成以氫氣為主的氣體，高分子縮合物和焦炭。低分子芳烴，例如苯、甲苯對熱極為穩(wěn)定，溫度超過 550℃ 時，苯開始發(fā)生縮合反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為聯(lián)苯、氣體和焦炭，當(dāng)溫度達(dá)到 800℃ 以上時，苯裂解生成焦炭為主要反應(yīng)方向。多環(huán)芳烴，如萘、蒽等的熱反應(yīng)和苯相似，它們都是對熱非常穩(wěn)定的物質(zhì)，主要發(fā)生縮合反應(yīng)，最終導(dǎo)致高度縮合稠環(huán)芳烴 190。–– 焦炭的先驅(qū) 物的生成。 二、減粘裂化 減粘裂化是一種淺度熱裂化過程，其主要目的在于減小原料油的粘度，生產(chǎn)合格的重質(zhì)燃料油和少量輕質(zhì)油品，也可為其它工藝過程 (如催化裂化等 )提供原料。 減粘裂化只是處理渣油的一種方法，特別適用于原油淺度加工和大量需要燃料油的情況。減粘的原料可用減壓渣油、常壓重油、全餾分重質(zhì)原油或拔頭重質(zhì)原油。減粘裂化反應(yīng)在 450℃ ~490℃ ， 4MPa~5 MPa 的條件下進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)物除減粘渣油外，還有中間餾分及少量的汽油餾分和裂化氣。在減粘反應(yīng)條件下，原料油中的瀝青質(zhì)基本上沒有變化，非瀝青 質(zhì)類首先裂化，轉(zhuǎn)變成低沸點的輕質(zhì)烴。輕質(zhì)烴能部分地溶解或稀釋瀝青質(zhì)，從而達(dá)到降低原料粘度的作用。 裂化反應(yīng)后的混合物送入分餾塔。為盡快終止反應(yīng)，避免結(jié)焦，必須在進(jìn)分餾塔之前的混合物和分餾塔底打進(jìn)急冷油。從分餾塔分出氣體、汽油、柴油、蠟油及減粘渣油。上述流程可按兩種減粘類型操作。加熱爐后串聯(lián)反應(yīng)塔，則為塔式減粘；不串反應(yīng)塔，則為爐管式減粘。 根據(jù)熱加工過程的原理，減粘裂化是將重質(zhì)原料裂化為輕質(zhì)產(chǎn)品，從而降低粘度，但同時又發(fā)生縮合反應(yīng)，生成焦炭，焦炭會沉積在爐管上，影響開工周期，且所產(chǎn)燃料油安定 性差，因此，必須控制一定的轉(zhuǎn)化率。 目前，國內(nèi)減粘裂化裝置的主要任務(wù)是降低燃料油粘度，即不是以生產(chǎn)輕質(zhì)油品為主要目的，所以對反應(yīng)深度要求不高，適宜采用塔式減粘工藝。 三、焦炭化過程 (延遲焦化 ) 焦炭化過程 (簡稱焦化 )是提高原油加工深度，促進(jìn)重質(zhì)油輕質(zhì)化的重要熱加工手段。它又是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過程，是任何其它過程所無法代替的，焦化在煉油工業(yè)中一直占居著重要地位。 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(jìn)行的深度熱裂化反應(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)條件更苛刻，因此縮合反應(yīng)占很大比重，生成焦炭多。 煉油工業(yè)中曾經(jīng)用過的焦化方法主要是釜式焦化，平爐焦化、接觸焦化、延遲焦化、流化焦化等。目前延遲焦化應(yīng)用最廣泛，是煉油廠提高輕質(zhì)油收率的手段之一，在我國煉油工業(yè)中將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。 延遲焦化的特點是，原料油在管式加熱爐中被急速加熱，達(dá)到約 500℃ 高溫后迅速進(jìn)入焦炭塔內(nèi)，停留足夠的時間進(jìn)行深度裂化反應(yīng)， 使得原料的生焦過程不在爐管內(nèi)而延遲到塔內(nèi)進(jìn)行，這樣可避免爐管內(nèi)結(jié)焦，延長運轉(zhuǎn)周期，這種焦化方式就叫延遲焦化。 原料經(jīng)預(yù)熱后，先進(jìn)入分餾塔下部與焦化塔頂過來的焦化油氣在塔內(nèi)接觸換熱，一是使原料被加熱，二是將過熱的焦化油氣降溫到可進(jìn)行分餾的溫度 (一般分餾塔底溫度不宜超過 400℃ )，同時把原料中的輕組分蒸發(fā)出來。焦化油氣中相當(dāng)于原料油沸程的部分稱為循環(huán)油，隨原料一起從分餾塔底抽出，打入加熱爐輻射室，加熱到500℃ 左右，通過四通閥從底部進(jìn)入焦炭塔，進(jìn)行焦化反應(yīng)。為了防止油在管內(nèi)反應(yīng)結(jié)焦，需向爐管內(nèi)注水，以加 大管內(nèi)流速 (一般為 2 米 /秒以上 )，縮短油在管內(nèi)的停留時間，注水量約為原料油的 2%左右。 進(jìn)入焦炭塔的高溫渣油，需在塔內(nèi)停留足夠時間，以便充分進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)生成的油氣從焦炭塔頂引出進(jìn)分餾塔，分出焦化氣體、汽油、柴油和蠟油，塔底循環(huán)油與原料一起再進(jìn)行焦化反應(yīng)。焦化生成的焦炭留在焦炭塔內(nèi)，通過水力除焦從塔內(nèi)排出。 焦炭塔采用間歇式操作，至少要有兩個塔切換使用，以保證裝置連續(xù)操作。每個塔的切換周期，包括生焦、除焦及各輔助操作過程所需的全部時間。對兩爐四塔的焦化裝置，一個周期約 48 小時，其中生焦過程約 占一半。生焦時間的長短取決于原料性質(zhì)以及對焦炭質(zhì)量的要求。 催化裂化 催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工藝，在煉油工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。 石油煉制工藝的目的可概括為： ① 提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品； ② 增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。然而，原油經(jīng)過一次加工 (常減壓蒸餾 )只能從中得到 10%~40%的汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品，其余是只能作為潤滑油原料的重餾分和殘渣油。但是，社會對輕質(zhì)油品的需求量卻占石油產(chǎn)品的 90%左右。同時直餾汽油辛烷值很低，約為 40~60，而一般 汽車 要求汽油辛烷值至少大于 70。所以只靠常減壓蒸餾無法滿足市場對輕質(zhì)油品在數(shù)量和質(zhì)量上的要求。這種供求矛盾促進(jìn)了煉油工藝的發(fā)展。催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化和改質(zhì)的重要手段之一，已成為當(dāng)今石油煉制的核心工藝之一。 催化裂化（ catalytic cracking）的工藝特點 催化裂化過程是以減壓餾分油、焦化柴油和蠟油等重質(zhì)餾分油或渣油為原料，在常壓和 450℃ ~510℃ 條件下，在催化劑的存在下，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程。 催化裂化過程具有以下幾個特點： ⑴ 輕質(zhì)油收率高，可達(dá) 70%~80%； ⑵ 催化裂化汽油的辛烷值高，馬達(dá)法辛烷值可達(dá) 78，汽油的安定性也較好； ⑶ 催化裂化柴油十六烷值較低，常與直餾柴油調(diào)合使用或經(jīng)加氫精制提高十六烷值，以滿足規(guī)格要求； ⑷ 催化裂化氣體， C3 和 C4 氣體占 80%，其中 C3 丙烯又占 70%， C4 中各種丁烯可占 55%，是優(yōu)良的石油化工原料和生產(chǎn)高辛 烷值組分的原料。