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中国石油开采简述
中国石油,天然气的开发利用,是一项新兴而古老的事业。它成为中国现代能源生产的一个重要工业部门,是新中国建立以后的事情,而中国发现和利用石油和天然气技术的历史却可追蒴到两千年以前,并且在技术上曾经创造过光辉的成就。
中国近代石油工业萌芽于十九世纪中叶,经过了多年的艰苦历程,直到新中国建立前夕,它的基础仍然极其薄弱。回顾这一历史过程,将有利于认识当代中国石油工业的崛起。
我们分五个部分介绍中国石油工业发展概况,其中不乏许多珍贵的历史照片和资料。
1.恢复与发展
玉门油矿解放后,军代表康世恩动员广大职工,积极恢复和发展生产。刚刚获得解放的石油工人以主人翁的姿态,迅速投入战斗。在生产建设中,被称为“冬青树”的钻井队长郭孟和,屡建功勋,是老一辈石油工人的优秀代表。为创建新中国的石油工业,1952年8月,毛泽东主席命令将中国人民解放军第19军第57师转业为石油工程第一师。以师长张复振,政委张文彬为首的全体指战员从此成为石油产业的一支生力军,为建设一支具有严格组织纪律,高度献身精神的石油产业大军,打下了良好的基础。东北地区的几个人造油厂在设备,材料,技术人员严重缺乏的情况下,依靠技术人员和老工人,仅用两年半的时间,就恢复了抚顺,桦甸,锦州等几个主要人造油厂的生产。
经过三年恢复,到1952年底,全国原油产量达到43.5万吨,为1949年的3.6倍,为旧中国最高年产量的1.3倍。其中天然油19.54万吨,占原油总产量的45%,人造油24万吨,占55%。生产汽,煤,柴,润四大类油品25.9万吨,比1949年提高6倍多。 玉门油矿是第一个五年计划期间石油工业建设的重点。为了加强勘探,广泛采用“五一”型地震仪和“重钻压,大排量”钻井等新技术,先后发现了石油沟,白杨河,鸭儿峡油田。老君庙油田也开始扩大了含油面积,并开始按科学程序进行全面开发,采取注水和一系列井下作业等措施。到1959年玉门油矿已建成一个包括地质,钻井,开发,炼油,机械,科研,教育等在内的初具规模的天然气石油工业基地。当年生产原油140.5万吨,占全国原油产量的50.9%。玉门油田在开发建设中取得的丰富经验,为当时和以后全国石油工业的发展,提供了重要借鉴。他们立足发展自己,放眼全国,哪里有石油就到哪里去战斗,形成了著名的"玉门风格", 为发展石油工业立下了不可磨灭的功绩。正象著名诗人立季赞诵的那样:“苏联有巴库,中国有玉门,凡有石油处,就有玉门人”。
按照第一个五年计划的部署,石油勘探首先在我国西北地区展开。1955年10月,克拉玛依第一口井--克1井喷油。当时一些苏联地质专家对能否找到有开采价值的油田,曾有不同的看法。石油工业部在总结这一地区前段勘探经验教训的基础上;从1956年开始,调整勘探部署,集中力量在大盆地和地台上进行区域勘探,在康世恩同志主持下,把重点从准葛尔盆地南缘的山前蚴陷转向西北缘,当年就拿下了一定面积,很快就探明了克拉玛依油田,实现了新中国成立后石油勘探上的第一个突破。
克拉玛依油田的开发建设,有力地支援了建国初期的经济建设。1958年,青海石油勘探局在地质部发现冷湖构造带的基础上,在冷湖5号构造上打出了日产800吨的高产油井,并相继探明了冷湖5号,4号,3号油田。在四川,发现了东起重庆,西至自贡,南达叙水的天然气区。1958年石油部组织川中会战,发现南充,桂花等7个油田,结束了西南地区不产石油的历史。
到50年代末,全国已初步形成玉门,新疆,青海,四川4个石油天然气基地。1959年,全国原油产量达到373.3万吨。其中4个基地共产原油276.3万吨,占全国原油总产量的73.9%,四川天然气产量从1957年的6000多万立方米提高到2.5亿立方米。
在人造油方面,经过扩建和改造,东北各人造油厂的产量有了大幅度的增长。同时,还在广东茂名兴建了一座大型页岩油厂。1959年人造油产量达到97万吨,当时在世界上处于领先地位。
炼油工业在十分薄弱的基础上,先后扩建,新建了上海,克拉玛依,冷湖,兰州,大连等8个年加工能力为10-100万吨的炼油厂。1959年生产汽,煤,柴,润四大类油品234.9万吨,主要石油产品自给率达到40.6%.
2.历史性转变
从1955年起,地质部和石油部分工配合,先后在华北平原与松辽盆地展开了全面综合地质调查。
根据中央批示,1960年3月,一场关系石油工业命运的大规模的石油会战,在大庆揭开了序幕。国务院有关部,委和省,市给予大力支持。中央军委抽调3万多名复转官兵参加会战。全国有5000多家工厂企业为大庆生产机电产品和设备,200个科研设计单位在技术上支援会战,石油系统37个厂矿院校的精兵强将和大批物资陆续集中大庆,石油部部长余秋里,副部长李人俊,周文龙,孙敬文,康世恩也亲临现场指挥会战。
大庆石油会战是在困难的时候,困难的地区,困难的条件下展开的。当时,由于“大跃进”和“反右倾”错误造成的危害,加上自然灾害和外援的中断,国家能拿出的投资很少。4万多人,几十万吨设备,一下子拥到大草原上,生产,生活都出现了问题。特别是开发建设这样的大油田,我们没有经验,国外的经验又不能照搬。面对这种情况,会战党组织的第一个决定,就是号召从领导干部到全体职工,认真学习毛泽东同志的《实践论》和《矛盾论》。以"两论"为指针,开发建设好大油田。
职工们运用《矛盾论》关于抓主要矛盾的论述,一致认识到,这困难,那困难,都是暂时的,局部的困难,而国家缺油才是最大的困难。上有困难,退下来国家和人民的困难就更大。石油职工一定要为国争光,为民争气,为了国家和人民的根本利益,只能迎着困难上。“宁肯少活二十年,拼命也要拿下大油田”,成为当时会战职工的豪迈誓言。1205钻井队队长王进喜,就是当时这种精神和品格的代表人物。
会战领导总结了过去的经验教训,指出石油工作者的岗位在地下,对象是油层。必须以“两论”为指针,在各项工作中,坚持高度的革命精神同严格的科学态度相结合,把人们的革命干劲引导到掌握油田第一性资料,探索油田地下客观规律上去,反对浮夸,脱离实际,瞎指挥。为此,一是要求在勘探,开发的整个过程中,必须取全取准20项资料,72项数据;二是很抓科学实验,开辟开发实验区,进行10种开发方法的试验;三是抓综合研究和技术攻关,解决了一系列重大技术课题。从而编制了科学的油田开发方案,独创了符合大庆特点的原油集输工艺流程。
1963年,全国原油产量达到648万吨,同年12月,敬爱的周恩来总理在第二次全国人民代表大会第四次会议上庄严宣布,中国需要的石油,现在已经可以基本自给,中国人民使用"洋油"的时代,即将一去不复返了大庆油田的开发,原油产量的急剧增长,需要炼油工业同步发展。在此期间,扩建了上海炼油厂,石油七厂,将石油一,二,五厂和茂名石油公司由生产人造油改为主要加工天然原油,并大力开发新工艺,新技术,新产品。1963年至1965年,先后攻下了被喻为“五朵金化”的硫化催化,铂重整,延迟焦化,尿素脱腊以及 配套所需的催化剂,添加剂等5个攻关项目。此外,还研究,设计,建设了加氢裂化等装置。到1965年止,共新建以上装置13套,全部实现了工程质量,试车,投产,出合格产品四个一次成功,大大缩小了同当时国外炼油技术水平的差距。1965年生产汽,煤,柴,润四大类油品617万吨,石油产品品种达494种,自给率达97.6%,提前实现了我国油品自给。
3. 新的崛起
在大庆石油会战取得决定性胜利以后,为继续加强我国东部地区的勘探,石油勘探队伍开始进入渤海湾地区。1964年,经中央批准在天津以南,山东东营以北的沿海地带,开展了华北石油会战。到1965年,在山东探明了胜利油田,拿下了83.8万吨的原油年产量。在天津拿下了大港油田。随后,人们顶这各种干扰,战胜动乱带来的重重困难,不断探索,开发建设了这两个新的石油基地。到1978年,大港油田原油年产量达到315万吨。昔日芦苇丛生,人烟稀少的盐碱海滩,已变成绵延百里的油区。胜利油田到70年代达到原油产量增长最快的高峰期,年产量从1966年的130多万吨,提高到1978年的近2000万吨,成为我国仅次于大庆的第二大油田。 在渤海湾北缘的盘锦沼泽地区,石油队伍三上辽河油田。70年代以来,在复杂的地质条件下,勘探开发了兴窿台油田,曙光油田,欢喜岭油田,探索出一套勘探开发复杂油气藏的工艺技术和方法,1978年原油产量达到355万吨。 1970年4月,大庆开始了油田开发调整工作。到1973年,底下形势恶化的情况得到扭转,全油田原油产量比1970年增长了50%以上。1976年,大庆油田年产量突破5000万吨,为全国原油年产上1亿吨打下了基础。 石油三厂,六厂经过扩建,改造成为加工天然原油的炼油厂。为发挥中央和两个积极性,以石油部为主,陆续兴建了茂名,大庆,南京,胜利,东方红,荆门,长岭等7个大型炼油厂。以地方为主先后建设了天津,武汉,安庆,浙江,广州,九江,乌鲁木齐,吉林,鞍山,石家庄,洛阳等11个大中型炼油厂。到1978年,全国原油年加工能力已达9291万吨,基本上与我国原油生产规模相适应,当年实际加工原油7069万吨,生产四大类油品3352万吨,品种达656种。从1966年到1978年的13年中,原油产量以每年递增18.6%的速度增长,年产量突破了1亿吨,原油加工能力增长5倍多,保证了国家的需要,缓和了能源供应的紧张局面。从1973年起,我国还开始对日本等国出口原油,为国家换取了大量外汇。
4.石油工业进入新的发展时期(1979年至今)
1978年12月,中国共产党第十一届三中全会作出了从1979年起,把全党工作重点转移到社会主义现代化建设上来的战略决策,条条战线都出现了前所未有的大好形势。石油战线的广大职工经过艰苦努力,战胜了十年动乱带来的严重困难,石油工业从此进入了一个新的发展时期。
自七十年代以来,我国石油工业生产发展迅速,到1978年突破了1亿吨。此后,原由产量一度下滑。针对这种情况,为了解决石油勘探,开发资金不足的困难,中央决定首先在石油全行业实行1亿吨原由产量包干的重大决策,以及开放搞活的措施。这一决策迅速受到效果,全国原油产量从1982年起,逐年增长,到1985年达到1.25亿吨,为世界第六位。
为了多元发展我国的石油工业,我国于1982年成立了中国海洋石油总公司,1983年7月,中国石油化工总公司成立。中国第三家国有石油公司---中国新星石油有限责任公司也于1997年1月成立。至此,我国石油石化工业形成了四家公司团结协作,共同发展的新格局。
“八五”期间,为了适应国民经济快速发展对能源的新的更高的要求,国家决定,石油工业实施“稳定东部,发展西部”的发展战略。西部油气田的探明与开发,必将对我国石油工业发展产生深远的影响。
5.中国石油工业现状
1998年7月1日,中国石油天然气总公司与中国石油化工总公司重组,成立中国石油天然气集团公司与中国石油化工集团公司。
石油是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的复杂混合物,通过本章所讲述的预处理和原油蒸 馏方法,可以根据其组分沸点的差异,从原油中提炼出直馏汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等,这就 是原油的一次加工过程。然后将这些半成品中的一部分或大部分作为原料,进行原油二次加工,催化裂化等向后延伸的炼制过程,可提高石油产品的质量。
一、原油的预处理
预处理的目的
从地底油层中开采出来的石油都有水溶解有无机盐,如MgCl2等,在油田原油要经过脱水和稳定可把大部分水中盐脱除,仍有部分水不能脱除,因为是以乳化状态存在于原油中, 原油含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定,严重时甚至造成冲塔事故,增加了热能消耗,增大了冷却器的负荷和冷却水的消耗。盐类的存在对加工过程危害很大。主要表现在1、在换热器、加热炉中,随着水的蒸发,盐类沉积在管壁上形成盐垢,降低传热效率,增大流动压降,严 重时甚至会堵塞管路导致停工2、造成设备腐蚀CaCl2、MgCl2水解生成具有强腐蚀性的HCl:MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2 + 2HCl如果系统又有硫化物存在,则腐蚀会更严重。3、原油中的盐类在蒸馏时,大多残留在渣油和重馏分中,将会影响石油产品的质量。炼油厂要求在加工前,原油含水量达到0.1%~0.2%,含盐量<5毫克/升~10毫克/升。
基本原理
脱盐脱水是同时进行的。为了脱除悬浮的盐粒,在原油中注入一定水,充分混合,然后在破乳剂和电场的作用下,使小水滴逐步聚集成大水滴,借重力从油中沉降,达到脱盐脱水,称为电化学脱盐脱水。原油乳化液通过高压电场时,在分散相水滴上形成感应电荷,带有正、负电荷的水滴在作定向位移时,相 互碰撞而合成大水滴,加速沉降。在这些因素中,水滴直径和油水相对密度差是关键,当水滴直径小到使其下降速度小于原油上升 速度时,水滴就不能下沉,而随油上浮,达不到沉降分离的目的。
二、原油的蒸馏
原油蒸馏的基本原理及特点
1、蒸馏与精馏 蒸馏是液体混合物加热,其中轻组分汽化,将其导出进行冷凝,使其轻重组分得到分离。 蒸馏依据原理是混合物中各组分沸点的不同。 蒸馏有多种形式,可归纳为闪蒸简单蒸馏和精馏三种。其中简单蒸馏属于间歇式蒸馏,分离度不高 闪蒸是将液体混合物进料加热至部分汽化,在容器空间内,使汽液两相迅速分离,得到相应汽液产物。精馏是分离液体混合物手段 ,精馏塔内进行。 2、原油常压蒸馏特点 ⑴常压塔是一个复合塔 原油要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等产品。按照一般的多元精馏办法,需要有n-1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。而原油常压精馏塔却是在 塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分,就像n个塔叠在一起一样(2)常压塔的原料和产品都是混合物 原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分,如汽油 、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油,这些产品仍然是混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如 汽油馏程的干点不高于205℃)。35℃~150℃是石脑或重整原料,130℃~250℃是煤油馏分,250 ℃~300℃是柴油馏分,300℃~350℃是重柴油馏分,可作催化裂化原料。>350℃是常压重油3、减压蒸馏特点 原油在常压蒸馏的条件下,只能够得到各种轻质馏分。常压塔底产物即常压重油, 是原油中比较重的部分,沸点高于350℃,而各种高沸点馏分,如裂化原料和润滑油馏分等都存在其中。要 想从重油中分出这些馏分,就需要把温度提到350℃以上,降低产品质量收率。将常压重油在减压条件下蒸馏,蒸馏温度一般限制在420℃以下。 降低压力使油品的沸点相应下降,上述高沸点馏分就会在较低的温度下汽化,从而避免了高沸点馏分的分解。 减压塔是在压力低于100kPa的负压下进行蒸馏操作。 减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器或机械真空泵。蒸汽喷射器结构简单,机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中采用。与一般的精馏塔和原油常压精馏塔相比,减压精馏塔有如下几个特点:⑴ 减压精馏塔分燃料型与润滑油型两种。润滑油型减压塔以生产润滑油料为主,这些馏分经过进一步加工,制取各种润滑油。燃料型减压塔主要生产二次加工的原料,如催化裂化或加氢裂化原料 。⑵ 减压精馏塔真空度高,塔径大。为了尽量提高拔出深度而又避免分解,要求减压 塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。减压塔内应采用压降较小的塔板,减压馏分之间的分馏 精确度要求比常压蒸馏低,因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板
常减压蒸馏装置的工艺流程
目前炼油厂原油蒸馏流程是两段汽化流程和三段汽化流程。两段汽化流程包括两个部分:常压蒸馏和减压蒸馏。三段汽化流程包括三个部分:原油初馏常压蒸馏减压蒸馏。 常压蒸馏是否要采用两段汽化流程应根据具体条件对有关因素进行综合分析而定,如果原油所含的轻馏分多,原油泵的出口压力升高,换热器的耐压能力也应增加。如果原油脱盐脱水不好,进入换热系统后,尽管原油中轻馏分含量不高,水分的汽化也会造成管路中相当可观的压力降。当加工含硫原油时,在温度超过160℃~180℃的条件下,某些含硫化合物会分解而释放出H2S造成腐蚀。影响产品质量收率,大型炼油厂的原油蒸馏装置多采用三段汽化流程⑴ 初馏塔顶产品轻汽油一般作催化重整装置进料。由于原油中的含砷的有机物质,随着原油温度的升高而 分解汽化,常压塔顶汽油含砷量高.含砷量高的原油生产重整原料均采用初馏塔。 ⑵减压塔侧线出催化裂化或加氢裂化原料,产品较简单,分馏精度要求不高,故只设2~3个侧线,不设汽提塔
原油热加工过程
热裂化过程已逐渐被催化裂化所取代。不过随着重油轻质化工艺的不断发展,热裂化工艺 又有了新的发展,国外已经采用高温短接触时间的固体流化床裂化技术,处理高金属、高残炭的劣质渣油原料。
㈠ 烷烃
烷烃在高温下主要发生裂解反应。裂解反应实质是烃分子C-C链断裂,裂解产物是小分子的烃类和烯烃。小分子烃还可进一步反应,生成更小的烷烃和烯烃,甚至生成低分子气态烃。在相同的反应条件下,大分子烷烃比小分子烷烃更容易裂化。温度和压力条件对烷烃的分解反应有重大影响,当温度在500℃以下,压力很高时,烷烃断裂的位置一般发 生在碳链C-C的中央,这时气体产率低,反应温度在500℃以上,压力较低时,断链位置移到碳链的一端。气 体产率增加,气体中甲烷含量增加,这是裂解气体组成的特征。
㈡ 芳烃
芳烃是对热非常稳定的组分。在高温条件下生成以氢气为主的气体,高分子缩合物和焦炭。低分子芳烃, 例如苯、甲苯对热极为稳定,温度超过550℃时,苯开始发生缩合反应,反应产物为联苯、气体和焦炭,当温度 达到800℃以上时,苯裂解生成焦炭为主要反应方向。多环芳烃,如萘、蒽等的热反应和苯相似,它们都是对热 非常稳定的物质,发生缩合反应,导致高度缩合稠环芳烃焦炭先驱物生成。
二、减粘裂化
减粘裂化是一种浅度热裂化过程,其主要目的在于减小原料油的粘度,生产合格的重质燃料油和少量轻质油品。减粘裂化适用于原油浅度加工和大量需要燃料油的情况。减粘的原料可用 减压渣油、常压重油、全馏分重质原油或拔头重质原油。减粘裂化反应在450℃~490℃,4MPa~5 MPa条件下进 行。反应产物除减粘渣油外,还有中间馏分及少量的汽油馏分和裂化气。在减粘反应条件下,非沥青质类首先转变成低沸点烃。轻质烃部分溶解或稀释沥青质,降低原料粘度。
三、焦炭化过程
焦炭化过程是提高原油加工深度,促进重质油轻质化的热加工手段。它又是唯一能生产石油焦的工艺过程,是其它过程无法代替的。
焦化是以贫氢重质残油为原料,在高温(400℃~500℃)下进行的深度裂化反应。渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品,由于缩合反应,使渣油的另一部分转化 为焦炭。一方面由于原料重,含相当数量的芳烃;另一方面焦化的反应条件更苛刻,因此缩合反应占很大比重 ,生成焦炭多。延迟焦化的特点是,原料油在管式加热炉中被急速加热,达到约500℃高温后迅速进入焦炭塔内,停留足够 的时间进行深度裂化反应,使得原料的生焦过程不在炉管内而延迟到塔内进行,这样可避免炉管内结焦,延长运转周期。
催化裂化
石油炼制工艺的目的可概括为: ① 提高原油加工深度,得到更多轻质油产品; ② 增加品种,提高产品质量。然而,原油经过一次加工只能从中得到10%~40%的汽油、煤油和柴油等轻质油品,其余是只能作为润滑油原料的重馏分和残渣油。社会对轻质油品的需求量却占石油产品的90%左右。同时直馏汽油辛烷值低,所以只靠常减压蒸馏无法满足市场对 轻质油品在数量和质量上的要求。这种供求矛盾促进了炼油工艺的发展。催化裂化技术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。
㈠ 催化裂化催化剂
1936年工业上首先使用经酸处理的蒙脱石催化剂。后来被合成硅酸铝所取代。又出现了含沸石催化剂。可用作裂化催化剂的所有沸石中,只有Y 沸石具有工业意义。将稀土元素引入Y沸石中。Y沸石在硅酸铝基体中的加入量可达15%。 采用沸石催化剂后汽油的选择性大大提高,汽油的辛烷值也较高,同时气体和焦炭产率降低。工业上应用所谓 超稳Y型沸石分子筛,它在高达1200K时晶体结构能保持不变。催化裂化实质上是正碳离子经过氢负离子转移步骤生成 正碳离子可分解为较小的正碳离子和一个烯烃分子。由于C-C键断裂一般发生在正碳离子的β位置,所以催化裂化可生成大量的C3~C4烃类气体,只有少量的甲 烷和乙烷生成。新正碳离子或裂化,或夺得一个氢负离子而生成烷烃分子,或发生异构化、芳构化等反应。
催化裂化装置的工艺流程
㈠ 反应––再生系统
新鲜原料经过一系列换热后与回炼油混合,进入加热炉预热到370℃左右,由原料油喷嘴以雾 化状态喷入提升管反应器下部,油浆不经加热直接进入提升管,与来自再生器的高温(约650℃~700℃)催化剂接 触并立即汽化,油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒~8米/秒的高线速通过提升管,经快速 分离器分离后,大部分催化剂被分出落入沉降器下部,油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化 剂后进入分馏系统。积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段,用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的 少量油气。待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器,与来自再生器底部的空气(由主风机提供)接触 形成流化床层,进行再生反应,同时放出大量燃烧热,以维持再生器足够高的床层温度(密相段温度约650℃~68 0℃)。再生器维持0.15MPa~0.25MPa (表)的顶部压力,床层线速约0.7米/秒~1.0米/秒。再生后的催化剂经淹流 管,再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。烧焦产生的再生烟气,经再生器稀相段进入旋风分离器,经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂,烟 气经集气室和双动滑阀排入烟囱。再生烟气温度很高而且含有约5%~10% CO,为了利用其热量,不少装置设有CO 锅炉,利用再生烟气产生水蒸汽。对于操作压力较高的装置,常设有烟气能量回收系统,利用再生烟气的热能 和压力作功,驱动主风机以节约电能。
㈡ 分馏系统
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。
影响催化裂化反应深度因素
1、原料油的性质 原料油性质主要是其化学组成。原料油组成中以环烷烃含量多的原料,裂化反应速度较快, 气体、汽油产率比较高,焦炭产率比较低,选择性比较好。对富含芳烃的原料,则裂化反应进行缓慢,选择性 较差。另外,原料油的残炭值和重金属含量高,会使焦炭和气体产率增加。
2、反应温度 反应温度对反应速度、产品分布和产品质量都有很大影响。在生产中温度是调节反应速度和转化 率的主要因素,不同产品方案,选择不同的反应温度来实现,对多产柴油方案,采用较低的反应温度(450℃~4 70℃),在低转化率高回炼比下操作。对多产汽油方案,反应温度较高(500℃~530℃); 采用高转化率低回炼 比。
重油催化裂化
重油催化裂化(residue fluid catalytIC cracking,即RFCC)工艺的产品是市场极需的高辛烷值汽油馏 分,轻柴油馏分和石油化学工业需要的气体原料。由于该工艺采用了分子筛催化剂、提升管反应器和钝化剂等 ,使产品分布接近一般流化催化裂化工艺。但是重油原料中一般有30%~50%的廉价减压渣油,因此,重油流化 催化裂化工艺的经济性明显优于一般流化催化工艺,是近年来得到迅速发展的重油加工技术。
㈠ 重油催化裂化的原料
所谓重油是指常压渣油、减压渣油的脱沥青油以及减压渣油、加氢脱金属或脱硫渣油所组成的混合油。① 粘度大,沸点高;② 重金属含量高;③含硫、氮化合物较多。用 重油为原料进行催化裂化时会出现焦炭产率高,重金属污染及产物硫氮含量较高等问题。
㈡ 操作条件
改善原料油的雾化和汽化 由于渣油在催化裂化过程中呈气液相混合状态,当液相渣油与热催化剂接触时, 被催化剂吸附并进入颗粒内部的微孔,进而裂化成焦炭,会使生焦量上升,催化活性下降。因此可见,为了减 少催化剂上的生焦量,必须尽可能地减少液相部分的比例,所以要强化催化裂化前期过程中的雾化和蒸发过程 ,提高气化率,减少液固反应。
㈢ 催化裂化工艺
重油催化裂化工艺与一般催化裂化工艺的异同点 表现在,重油催化裂化在进料方式、再生系统型式、催化剂选用和SOX排放量的控制 方面均不同于一般的催化裂化工艺;在取走过剩热量的设施,产品处理、污水处理和金属钝化等方面,则是一 般催化裂化工艺所没有的。但在催化剂的流化,输送和回收方面,在两器压力平衡的计算方面,两者完全相同 。在分馏系统的流程和设备方面,在反应机理、再生机理、热平衡的计算方法和反应—再生系统的设备上两者 基本相同。
催化重整
重整是指烃类分子重新排列成新的分子结构,而不改变分子大小的加工过程。重整过程是在催化剂存在之下进行的。采用铂催化剂的重整过程称铂重整,采用铂铼催化剂的称为铂铼重整,而采用多金属催化剂的重整过程称为多金属重整。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工方法,其目的是用以生产高辛烷值汽油或化工原料¾––芳香烃,同时副产大量氢气可作为加氢工艺的氢气来源。
一、催化重整的化学反映
所有的重整过程均采用固定床系列反应器:第一反应器的主要反应是环烷脱氢,第二反应器发生C5环烷异构化生成环己烷的同系物和脱氢环化,第三反应器发生轻微的加氢裂化和脱氢环化。
二、催化重整的原料油
㈠ 原料油的沸点范围
当生产高辛烷值汽油时,一般采用80℃~180℃馏分。<C6的馏分(80℃以下馏分)本身辛烷值比较高,所 以馏分的初馏点应选在80℃以上。馏分的干点超过200℃,会使催化剂表面上的积炭迅速增加,从而使催化剂活 性下降。因此适宜的馏程是80℃~180℃。生产芳烃时,应根据生产的目的芳烃产品选择适宜沸点范围的原料馏分。 如C6烷烃及环烷烃的沸点在60.27℃~80.74℃之间;C7烷烃和环烷烃沸点在90.05℃~103.4℃之间;而C8烷烃环烷烃沸点在99.24℃~131.78℃之间。沸点小于60℃的烃类分子中的碳原子数<6,故原料中含<60℃馏分 反应时不能增加芳烃产率,降低装置本身处理能力。
三、工艺流程
㈠ 重整原料油的预处理
1、预分馏 预分馏的目的是根据目的产品要求对原料进行精馏切取适宜的馏分。例如,生产芳烃时,切除<60 ℃ 的馏分;生产高辛烷值汽油时,切除<80℃的馏分。原料油的干点一般由上游装置控制,也有的通过预分馏 切除过重的组分。预分馏过程中也同时脱除原料油中的部分水分。
2预加氢 预加氢的目的是脱除原料油中的杂质。其原理是在催化剂和氢的作用下,使原料油中的硫、氮和氧 等杂质分解,分别生成H2S、NH3和H2O被除去。烯烃加氢饱和,砷、铅等重金属化合在预加氢条件下进行分解并吸附除去。预加氢所用催化剂是钼酸镍。
㈡ 重整反应部分工艺流程
经预处理后的精制油,由泵抽出与循环氢混合,然后进入换热器与反应产物换热,再经加热炉加热后进入反应器。由于重整反应是吸热反应以及反应器又近似于绝热操作,物料经过反应以后温度降低,为了维持足够高的温度条件(通常是500℃左右),重整反应部分一般设置3~4个反应器串联操作,每个反应器之前都设有加热炉,给反应系统补充热量,从而避免温降过大。从油气分离器顶分出的气体含有大量氢气[85%(体)~95%(体)],经循环氢压缩机升压后,大部分作为循环氢与重整原料混合后重新进入反应器,其余部分去预加氢部分。上述流程采用一段混氢操作,即全部循环氢与原料油一次混合进入反应系统,有的装置采用两段混氢操作 ,一部分直接与重整进料混合,另一部分从第二反应器出口加入进第三反应器,这种 操作可减小反应系统压降,有利于重整反应,并可降低动力消耗。油气分离器底分出的液体与稳定塔底液体换热后进入稳定塔。稳定塔的作用是从塔顶脱除溶于重整产物中 的少量气体烃和戊烷。以生产高辛烷值汽油为目的时,重整汽油从稳定塔底抽出经冷却后送出装置。
(5)加氢精制
加氢精制主要用于油品精制,其目的是除掉油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质,改善油品的使用性能 。由于重整工艺的发展,可提供大量的副产氢气,为发展加氢精制工艺创造了有利条件,因此加氢精制已成为 炼油厂中广泛采用的加工过程,也正在取代其它类型的油品精制方法。
㈠ 加氢精制的主要反应
1、加氢脱硫反应 在加氢精制条件下,石油馏分中的含硫化合物进行氢解,转化成相应的烃和H2S,从而将硫杂原原子脱掉:RSH + H2 ¾® RH + H2S2、加氢脱氮反应 例如:R-NH2 + H2 ¾®RH + NH3 3、加氢脱氧反应 石油和石油馏分中含氧化合物很少,可以遇到的含氧化合物主要是环烷酸和酚类。加氢脱硫比加氢脱氮反应容易进行,在几种杂原子化合物中含氮化合物的加氢反应最难进 行。例如,焦化柴油加氢精制时,当脱硫率达到90%的条件下,脱氮率仅为40%。 加氢精制产品的特点:质量好,包括安定性好,无腐蚀性,以及液体收率高等,这些都是由加氢精制反应 本身所决定的。
㈡ 加氢精制工艺装置
加氢精制的工艺流程原理相同,包括反应系统、生成油换热、冷 却、分离系统和循环氢系统三部分。
1、反应系统 原料油与新氢、循环氢混合,并与反应产物换热后,以气液混相状态进入加热炉,加热至反应 温度进入反应器。反应器进料可以是气相(精制汽油时),也可以是气液混相(精制柴油时)。反应器内的催化剂 一般是分层填装,以利于注冷氢来控制反应温度(加氢精制是放热反应)。循环氢与油料混合物通过每段催化剂 床层进行加氢反应。加氢反应器可以是一个,也可以是两个。前者叫一段加氢法,后者叫两段加氢法。两段加氢法适用于某些 直馏煤油的精制,以生成高密度喷气燃料。此时第一段主要是加氢精制,第二段是芳烃加氢饱和。 2、生成油换热、冷却、分离系统 反应产物从反应器的底部出来,经过换热、冷却后进入高压分离器。在冷 却器前要向产物中注入高压洗涤水,以溶解反应生成的氨和部分硫化氢。反应产物在高压分离器中进行油气分 离,分出的气体是循环氢,其中除了主要成分氢外,还有少量的气态烃(不凝气)和未溶于水的硫化氢。分出的 液体产物是加氢生成油,其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢,生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离 出气态烃等组分,产品去分馏系统分离成合格产品。
石油产品的分类:
石油经过加工提炼,可以得到的产品大致可分为四大类:
㈠石油燃料
石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围分为如下五种:
1、点燃式发动机燃料 有航空汽油,车用汽油等。
2、喷气式发动机燃料(喷气燃料) 有航空煤油。
3、压燃式发动机燃料(柴油机燃料) 有高速、中速、低速柴油。
4、液化石油气燃料 即液态烃。
5、锅炉燃料 有炉用燃料油和船舶用燃料油。
㈡ 润滑油和润滑脂
润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦,保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右,但其品种繁多。
㈢ 蜡、沥青和石油焦
它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的,其产量约为所加工原油的百分之几。
㈣ 溶剂和石油化工产品
后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。
论中国石油史就首先提及四川自贡制盐采气历史,2000多年来从钻井、采卤、天然气开采、制盐等方面再现了井盐生产技术的演进和发展,提示了世界油气钻采技术起源于中国这样一个事实,并表现了以深井钻凿技术为中心的古代井盐生产工艺,体现了历代劳动人民的智慧和创造才能。当地博物馆陈列了清代凿井机械碓架,靠人力踩动,以铁制钻头冲击井底岩石,可将盐井钻凿达千米以上深度。陈列中还有用以钻进各种岩层的钻头、修治井及打捞井下落物的盐业文物几十种,它们是世界钻井史上的重要文物。 开凿于1772年的小桥井,1835年凿达1001.42米,在世界上率先突破千米深度的燊海井。
全国初解放,康世恩以军代表身份进驻玉门油矿,动员广大职工,积极恢复和发展生产。刚刚获得解放的石油工人以主人翁的姿态,迅速投入战斗。在生产建设中,被称为“冬青树”的钻井队长郭孟和,屡建功勋,是老一辈石油工人的优秀代表。为创建新中国的石油工业,1952年8月,毛泽东主席命令将中国人民解放军第19军第57师转业为石油工程第一师。以师长张复振,政委张文彬为首的全体指战员从此成为石油产业的一支生力军,为建设一支具有严格组织纪律,高度献身精神的石油产业大军,打下了良好的基础。东北地区的几个人造油厂在设备,材料,技术人员严重缺乏的情况下,依靠技术人员和老工人,仅用两年半的时间,就恢复了抚顺,桦甸,锦州等几个主要人造油厂的生产。
经过三年恢复,到1952年底,全国原油产量达到43.5万吨,为1949年的3.6倍,为旧中国最高年产量的1.3倍。其中天然油19.54万吨,占原油总产量的45%,人造油24万吨,占55%。生产汽,煤,柴,润四大类油品25.9万吨,比1949年提高6倍多。 玉门油矿是第一个五年计划期间石油工业建设的重点。为了加强勘探,广泛采用“五一”型地震仪和“重钻压,大排量”钻井等新技术,先后发现了石油沟,白杨河,鸭儿峡油田。老君庙油田也开始扩大了含油面积,并开始按科学程序进行全面开发,采取注水和一系列井下作业等措施。到1959年玉门油矿已建成一个包括地质,钻井,开发,炼油,机械,科研,教育等在内的初具规模的天然气石油工业基地。当年生产原油140.5万吨,占全国原油产量的50.9%。玉门油田在开发建设中取得的丰富经验,为当时和以后全国石油工业的发展,提供了重要借鉴。他们立足发展自己,放眼全国,哪里有石油就到哪里去战斗,形成了著名的"玉门风格", 为发展石油工业立下了不可磨灭的功绩。正象著名诗人立季赞诵的那样:“苏联有巴库,中国有玉门,凡有石油处,就有玉门人”。
按照第一个五年计划的部署,石油勘探首先在我国西北地区展开。1955年10月,克拉玛依第一口井--克1井喷油。当时一些苏联地质专家对能否找到有开采价值的油田,曾有不同的看法。石油工业部在总结这一地区前段勘探经验教训的基础上;从1956年开始,调整勘探部署,集中力量在大盆地和地台上进行区域勘探,在康世恩同志主持下,把重点从准葛尔盆地南缘的山前蚴陷转向西北缘,当年就拿下了一定面积,很快就探明了克拉玛依油田,实现了新中国成立后石油勘探上的第一个突破。
克拉玛依油田的开发建设,有力地支援了建国初期的经济建设。1958年,青海石油勘探局在地质部发现冷湖构造带的基础上,在冷湖5号构造上打出了日产800吨的高产油井,并相继探明了冷湖5号,4号,3号油田。在四川,发现了东起重庆,西至自贡,南达叙水的天然气区。1958年石油部组织川中会战,发现南充,桂花等7个油田,结束了西南地区不产石油的历史。
到50年代末,全国已初步形成玉门,新疆,青海,四川4个石油天然气基地。1959年,全国原油产量达到373.3万吨。其中4个基地共产原油276.3万吨,占全国原油总产量的73.9%,四川天然气产量从1957年的6000多万立方米提高到
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