第三章 燕化炼油厂
蛇形线§3.1丸药制作 炼油厂一
今天是我们第一天来到炼油，今天实习的内容很多主要有：常减压装置、三催化（重油的催化裂化）、烟气脱硫、柴油加氢。
§ 3.1.1常减压装置
常减压装置是常压蒸馏和减压蒸馏两个装置的总称，因为两个装置通常在一起，故称为常减压装置。主要包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。从油田送往炼油厂的原油往往含盐(主要是氧化物)带水（溶于油或呈乳化状态），可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。
1) 常压蒸馏原理：精馏又称分馏，它是在精馏塔内同时进行的液体多次部分汽化和汽体多次部分冷凝的过程。原油之所以能够利用分馏的方法进行分离，其根本原因在于原油内部的各组分的沸点不同。在原油加工过程中，把原油加热到360～370℃左右进入常压分馏塔，在汽化段进行部分汽化，其中汽油、煤油、轻柴油、重柴油这些较低沸点的馏分优先汽化成为气 体，而蜡油、渣油仍为液体。
2) 减压蒸馏原理：液体沸腾必要条件是蒸汽压必须等于外界压力。降低外界压力就等效于降低液体的沸点。压力愈小，沸点降的愈低。如果蒸馏过程的压力低于大气压以下进行，这种过程称为减压蒸馏。
3) 常减压装置的主要设备为： 塔 和 炉。塔是整个装置的工艺过程的核心，原油在分馏塔中通过传质传热实现分馏作用，最终将原油分离成不同组分的产品。最常见的常减压装置流程为三段气化流程或称为“两炉三塔流程”，常减压中的塔包括：初馏塔或闪蒸塔、常压塔、减压塔。
a、蒸馏塔的结构：塔体：塔体是由直圆柱型桶体，高度在35～40米左右，材质一般为A3R或16MnR，对于处理高含硫原油的装置，塔内壁还有不锈钢衬里。塔体封头：一般为椭圆形或半圆形。塔底支座：塔底支座要求有一定高度，以保证塔底泵有足够的灌注压头。塔板或填料：是塔内介质接触的载体，传质过程的三大要素之一。开口及管嘴：是将塔体和其它部件连接起来的部件，一般由不同口径的无缝钢管加上法兰和塔体焊接而成。人孔：是进入塔内安装检修和检查塔内设备状况之用，一般为直径450～500的圆型或椭圆
型孔。进料口：由于进料气速高，流体的冲刷很大，为减小塔体内所受损伤。同时为使气、液分布和缓冲的作用。进料处一般有较大的空间，以利于气液充分分离。液体分布器：使回流液体在填料上方均匀分布，常减压装置应用较多的是管孔式液体分布器和喷淋型液体分布器。气体分布器：气体分布器一般应用在汽提蒸汽入塔处，目的是使蒸汽均匀分布。破沫网：在减压塔进料上方，一般都装有破沫网，破沫网由丝网或其它材料组成，当带液滴的气体经过破沫网时，液滴与破沫网相撞，附着在破沫网上的液滴不断积聚，达到一定体积时下落集油箱：主要作用是收集液体供抽出或再分配。集油箱将填料分成若干个气相连续液相分开的简单塔，它靠外部打入液体建立塔的回流。塔底防漏器：为防止塔底液体流出时，产生旋涡将油气卷入，使泵抽空。塔底装有防漏器。它还可以阻挡塔内杂质，防止其阻塞管线和进入泵体内。外部保温层：一般用集温温砖砌成，并用螺丝固定，外包薄铁皮或铝皮，保温层起隔热和保温作用。
b、加热炉：一般为管式加热炉，其作用为：是利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰与烟气作为热源，加热炉中高速流动的物料，使其达到后续工艺过程所要求的温度。管式加热炉一般由辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧及通风系统五部分组成。通常包括钢结构、炉管、炉墙、燃烧器、孔类配件等。辐射室：辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，
其热负荷占全炉的70～80%。辐射室内的炉管，通过火焰或高温烟气进行传热，以辐射为主，故又称辐射管。它直接受火焰辐射冲刷，温度高，所以其材料要具有足够的高温强度和高温化学稳定性。对流室：对流室是辐射室排出的高温烟气进行对流传热来加热物料。烟气以较高的速度冲刷炉管管壁，进行有效的对流传热其热负荷占全炉的20～30%。对流室一般布置在辐射室之上，有的单独放在地面。为了提高传热效果，多采用钉头管和翅片管。余热回收系统：余热回收系统用以回收加热炉的排烟余热。以靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回到炉中是采用另外的系统回收热量。前者称为空气预热方式，后者通用水回收称为废热锅炉方式。燃烧及通风系统：通风系统的作用是把燃烧用空气导入燃烧器，将废烟气引出炉子。它分为自然通风和强制通风两种方式。前者依靠烟囱本身的抽力，后者使用风机。过去，绝大多数炉子都采用自然通风方式，烟囱安装在炉顶。近年来，随着炉子的结构复杂化，炉内烟气侧阻力增大，加之提高加热炉的热效率的需要，采用强制通风方式日趋普。
§3.1.2三催化装置
三催化车间
1） 简介
蜡油（或渣油）等大分子烃类，在高温低压操作条件下，通过催化裂化催化剂表面强酸中心的催化作用，使烃类分子发生以裂化、异构、氢转移反应为主的多种复杂反应，使大分子烃类转化为各种小分子烃类的混合物，并通过后续分馏稳定系统分离出干气、液化气（其中的C3、C4烯烃经进一步分离后可用于化工原料）、汽油、柴油及油浆等产品，反应过程形成的焦炭被用于工艺过程消耗并提供热量（不形成实物产品）。催化裂化生产属于脱碳反应，原料中的碳向油浆、焦炭等大分子产品富集，而氢则向干气、液化气、汽油等小分子产品富集，原料的氢含量（或烃族组成）对产品分布与装置操作有重要影响。 2） 基本原理
１、催化裂化
催化裂化过程是一个复杂的化学反应,主要有分解反应、异构化反应、氢转移反应、芳构化反应等。在反应过程中将原料油中的重馏分转化为较轻的、更有经济价值的烃产物。
催化裂化催化剂属于固体强酸催化剂，主要由分子筛、基质、粘结剂构成，主要成份氧化
铝、氧化硅及稀土、磷等元素组成，其中分子筛是催化剂强酸中心的主要来源，在催化剂与原料分子接触过程中向原料分子提供强酸中心，催化剂酸性中心向不饱和烃提供质子或自饱和烃抽取负氢离子，并使原料分子形成正碳离子，然后正碳离子按其机理在催化剂表面进一步发生裂化、异构化、氢转移、环化等一系列复杂化学反应，最将原料转化为所需的各类产品。
在催化裂化反应过程中，高温的催化裂化催化剂不但为原料分子的转化提供活性中心，同时也是原料分子发生反应的场所（烃分子需吸附在酸性中心表面），并作为热载体为反应过程用热提供热量。催化过程可以简易拆分为５步：
１.气态原料分子从主气流中扩散到催化剂表面,并沿催化剂孔道向催化剂内部扩散；
２.靠近催化剂表面的原料分子，被催化剂活性中心吸附，原料分子变的活泼，某些化合键开始松动；
３.被吸附的原料分子在催化剂表面进行化学反应；
４.产品分子从催化剂表面上脱附下来；
５.产品分子沿催化剂孔道向外进行扩散，并扩散到主气流中去。
从催化裂化反应过程来看，原料分子首先是被催化剂活性中心吸附才能进行化学反应,因此原料中各类烃分子的反应结果不仅取决于反应速度,而且很重要的是取决于吸附能力,对碳原子数相同的烃类分子，被吸附的难易程度大致如下： 稠环芳烃＞稠环环烷烃＞烯烃＞单烷基侧链的单环芳烃＞环烷烃＞烷烃 在同一族烃中，大分子吸附能力比小分子强。如果按化学反应速度的高低顺序排列,大致情况如下： 烯烃＞大分子单烷基侧链的单环芳烃＞异构烷烃及环烧烃＞小分子单烷基侧链的单环芳烃＞正构烷烃＞稠环芳烃。
催化裂化的产物分类： Ｈ２－Ｃ２ 干气 、Ｃ３－Ｃ４ 液化气 、Ｃ５－Ｃ１２ 汽油 、Ｃ１２－Ｃ１７ 柴油 。 汽油常用于汽油燃动机，是比较重要的一种动力能源，主要用于轻型汽车，活塞式发动机的飞机，快艇和小型发电机等。 柴油。根据季节变化和市场对柴油的使用要求，可以通过改变操作条件来生产所需要的目标产品。柴油的用途相当广泛，主要用于大马力的运输机械，现已广泛用于载重汽车，拖拉机，曳引机，机车，船舶以及各种农业，矿山，车用机械作为动力设备，其功率从几十马力到四万马力左右， 液化气通常用作民用燃料，但随着科学技术的日新月异，液化气的用途也有了新的变化，比如：由于
世界环卫组织宣布氟利昂严重影响生态环境，造成臭氧层破坏，故研究氟利昂的替代产品显得尤其重要，而液化气正是理想的原材料之一。另外，更重要的是以液化气为原料，生产各种化工原材料，例如：从液化气中分离出丁烯-2产品供橡胶厂生产丁苯橡胶使用，丙烯产品供化工厂生产聚丙烯。 干气是催化裂化装置的副产品之一，干气主要用作本厂的自用燃料气，比如：锅炉产汽，加热炉对原料以及中间产品预热等，近几年随着降耗增效呼声的日益加强，消灭火炬，少用燃料油，都用燃料气的节能降耗措施正在全国石化行业轰轰烈烈的展开。 其中苯装置的产品产出：柴油２１％ 汽油４６％，液化气１０％
２、吸收-解吸
单向排水阀 吸收是一种分离气体混合物的过程。用适当的液体容剂处理气体混合物，使其中的一个或者几个组分溶于溶剂，而从达到分离气体混合物的目的。气体吸收的根本依据是气体在液体中的溶解度。气体与液体相接触,则气体溶解在液体中，达到一定的溶解度。吸收所能达到的程度，主要取决于吸收进行条件下的气液平衡关系。气体吸收是物质自气相到液相的转移,这是一种传质该过程中，气相中的溶质（气体分子)首先要穿越气、液两相界面进入液相,进入液相中的气体分子也会有一部分返回气相。液体中溶解的溶质气体愈多，气体分子
从液相溢出的速率也就越大。当气体分子从气相进入液相的速率等于气体分子从液相返回气相的速率时,气液两相呈动态平衡，溶液的浓度就不再变化,也就是溶液已经饱和，即达到了它在一定条件下的溶解度。此时，在溶液上方溶质气体组分产生一定的平衡分压。传质的方向取决于气相中组分的分压与其溶液的平衡分压的大小。只要气相中组分的分压大于其溶液的平衡分压，吸收过程便会进行下去，直到气液两相达到动态平衡；反之，如果溶液中某一组分的平衡分压大于混合气体中该组分的分压,那么,传质方向便会反转，这个组分会从液相转移到气相，即称之为解吸过程。在炼油工业上，用油现收气态烃的过程，没有化学反应发生，可看作单纯的气体溶于液体的物理过程。当气体溶于液体时，要放出溶解热。
３、脱硫
碱液吸收干气和液态烃中的硫化氢的过程伴有明显的化学反应，称为化学吸收。当气体溶于液体时，要放出溶解热；伴有化学反应时要放出反应热。 汽油脱硫醇是指在催化剂(如:磺化钛氰钴)和强碱性环境(如有机碱）以及有氧气的存在的情况下，将汽油中硫醇氧化生成二硫化物气体，碱液还原后循环利用。 油品中的硫醇首先与NaOH接触，反应生成硫醇钠，
而后者又解离成硫醇阴离子。同时分子氧与催化剂形成不稳定的活性络合物〔X〕。活性络合物〔X〕与硫醇阴离子RS-完成单电子转移反应生成硫醇自由基RS•，两个硫醇自由基很快结合为稳定的二硫化物（RSSR）。
三、设备流程图
四、工艺流程图 粉碎机锤头
五、分段介绍
１、反应器 脱硫催化剂
本装置所需的主要原料为蒸馏装置的常三，常四，减二，减三，减四，减五线，减渣油以及酮苯蜡膏，糖醛抽余油和丙烷脱沥青油等。 新鲜原料用２００℃的蒸汽雾化经喷嘴喷射进入提升管反应器，与处于较好流化状态的再生催化剂混合并同时开始升温、汽化、反应。反应过程基本上在提升管内完成，总共用时仅仅几秒钟（反应时间短,转化率低,回炼比增加;反应时间长,转化率提高，但时间过长则会使转化率过高，汽柴油收率下降，液化气中烯烃饱和，丙烯、丁烯的产率下降。工业装置一般取2-4秒。目前有些加工渣油的装置采取了更低的反应时间，以降低生焦率。）反应物沿提升管上升至出口处，携带部分催化剂的反应油气分别进入两级旋风分离器，绝大部分催化剂再一次被回收下来。分离催化剂后的
道路反光镜
反应油气进入分馏塔进行分馏。回收的催化剂进入两级再生器进行再生。 反应过程中油雾与催化剂均为流化态，流化态又分为轻相和密相。轻相约为几十公斤每立方米，密相则可达到５００～６００ＫＧ／Ｍ３． 在提升段气速的变化很大，从几米每秒到二十几米每秒。 本设备经过最新改造，在提升段进入反应器之前有一段缓冲段，降低气速，以便调节反应比例。
２、再生系统
本设备使用的催化剂的平均粒径为８０ｍｍ．在大分子裂化成较小分子的过程中,焦炭被沉积在催化剂的表面上。覆盖在催化剂上的焦炭因阻碍烃分子进入催化剂的活性中心,从而使催化剂在裂化过程中失去活性。为了使催化剂的活性得以再生,在再生器内用空气烧去沉积在催化剂上的焦炭。 焦炭是烃类在催化裂化过程中由于缩合反应和氢转移反应而产生的缩合物,含有很高比例的碳的碳氢化合物，催化剂的再生就是利用空气中的氧烧去吸附在其表面的焦炭。 再生器使用燃烧的办法烧去表面的焦炭，但并不能燃烧完全。在第一再生器中属于贫氧燃烧，烧去约７０％的焦炭，一外取热器把催化剂运输到第二再生器，在其中进行富氧燃烧，二外取热器则将催化剂返回再生器。其中两级旋风分离器的总效率可达到９
９.９９６％。 经由第二再生器再生的催化剂进入反应器提升段。 在再生器中，催化剂属于高度流化态，高温情况下更容易处于流化态。在各个管道上都有小气泵，以保证管道不会阻塞。 再生速度约为１５ｍｉｎ一次所有催化剂的完整循环。催化剂总量为４００ｔ，循环量１６００ｔ，平均每小时损耗１～２ｔ．
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