7.1.3 原油的二次加工过程
1.催化裂化
催化裂化是炼油厂为了提高原油加工深度,将重质油转化为轻质油,以便生产高辛烷值汽油、柴油和液化气,是重要的石油加工工艺之一。自世界上第一套催化裂化装置投产后,催化裂化石油加工工艺已有70多年的历史。经过若干年的发展,其加工能力居于石油加工过程前列,技术复杂程度位居于石油加工工艺首位。催化裂化装置在石油加工企业中具有举足轻重的地位。
催化裂化是原料在催化剂存在时,在470～530℃、0.1～0.3 MPa的条件下,发生裂解等一系列化学反应,将重质油转化成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的工艺。催化裂化的原料是重质馏分油,如减压馏分油(减压蜡油)和焦化重馏分油等。随着催化裂化技术和催化剂的不断发展,进一步扩大了原料来源,部分或全部渣油也可作为催化裂化的原料。
催化裂化工艺由三部分组成:原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化过程的主要化学反应有裂化反应、异构化反应、氢转移反应、芳构化反应。催化裂化所得的产物经分馏后可得到液化气、汽油、柴油和焦炭。
2.催化重整
催化重整是富产芳烃和高辛烷值汽油组分的主要工艺过程,其副产物氢气是加氢装置用氢的重要来源。催化重整是石油加工产业的重要工艺之一,受到了广泛重视。
自1940年第一套催化重整装置在美国得克萨斯州的炼油厂投产,催化重整工艺已经发展了80年。催化重整过程的发展包括两部分,即工艺的发展和催化剂的发展,两者相辅相成,缺一不可。
催化重整是在催化剂和氢气存在的条件下,将常压蒸馏所得的轻汽油或石脑油转化成含芳烃较高的重整汽油的工艺。催化重整主要有三方面作用:一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成80～90号的高辛烷值汽油;二是能生产大量苯、甲苯和二甲苯,这些都是生产合成塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料;三是可副产大量廉价氢气,氢气可以作为加氢反应的来源。(https://www.daowen.com)
由于环保和节能要求,世界范围内对汽油总的要求是要满足清洁和高辛烷值的要求。在发达国家的车用汽油组分中,催化重整汽油占25%～30%。目前在我国,汽油主要以催化裂化汽油为主,其中烯烃和硫含量都较高。如何降低烯烃和硫含量并保持较高的辛烷值是我国炼油厂生产清洁汽油所面临的主要问题,而催化重整是解决这个问题的重要手段。
3.催化加氢
催化加氢是石油馏分(包括渣油)在氢气存在的条件下进行催化反应的过程的通称,是重要的原油二次加工手段。按照产品的不同,催化加氢可分为加氢精制和加氢裂化。催化加氢对于提高原油的加工深度和轻质油的收率、减少大气的污染具有重要的意义。
加氢精制主要用于油品精制。在加氢精制过程中,只有小于10%的原料油转变成分子更小的成分。加氢精制过程除去了油分中的硫、氮、氧等杂原子及金属杂质,改善了油品的使用性能。
加氢裂化是在氢气和催化剂的作用下,30%～50%的原料油分子裂解为更小的分子的转化过程。它实质是催化加氢反应和催化裂化反应的耦合,现在也将中压加氢改质、临氢降凝过程归入加氢裂化过程中。加氢裂化所得主要产品为优质轻质油,特别是优质航空煤油和低凝点柴油。后文重点介绍加氢裂化工艺。
4.热加工过程
热加工过程是指利用热能使油品发生化学反应的过程。一般情况下,其可将重质油转化成气体、转质油、燃料油或焦炭等。
热加工过程主要包括热裂化、减黏裂化和延迟焦化。热裂化由于其产品质量不好、开工周期较短,已于20世纪60年代后期逐渐被催化裂化所取代。减黏裂化和延迟焦化由于其产品用途特殊,目前仍发挥着重要的作用。减黏裂化是一种降低渣油黏度的轻度热裂化加工手段,主要目的是使重质燃料达到使用的程度或者达到进一步加工的要求。延迟焦化是在长时间反应条件下使原料深度裂化的加工手段,目的是用来生产固体石油焦炭,同时获得气体和液体产物,通过改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。后文主要介绍延迟焦化工艺。