一、常减压蒸馏流程
常减压蒸馏是炼油厂的第一道工序，通过它可以直接从原油中提取石脑油、汽油、煤油、轻柴油及燃料油。
二、热裂化与催化裂化
在炼油工业中，热加工过程是指主要靠热的作用，将重质原料油转化成气体、轻质油、燃料油或焦炭的一类工艺过程。包括热裂化、减粘裂化和焦化。
热裂化是以石油重馏分或重、残油为原料生产汽油和柴油的过程。
减粘裂化的目的是将重油或减压渣油经轻度裂化使其粘度降低以便符合燃料油的使用要求。
焦化是以减压渣油为原料，生产汽油、柴油等中间馏分和生产石油焦。
热裂化已逐渐被催化裂化所取代。 催化裂化装置以重质馏分为原料，在催化剂的作用下使其加热裂解，生产出汽油、柴油、液化气和干气。
IV型催化裂化装置
三、催化重整
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－芳香烃，同时付产大量氢气，用作加氢工艺的氢气来源。
重整工艺装置大致包括原料油预处理、重整反应、产品后加氢和稳定处理。生产芳
烃为目的的重整装置还包括芳烃抽提和芳
烃分离部分。
广义处理包括预分馏、预脱砷、预加氢、脱水、脱硫等。
重整反应是吸热反应，温度约为500℃左右。重整反应部分一般设置3～4个反应器串连操作。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，塔底出汽油（对生产高辛烷值汽油的重整）。
催化重整流程简图
四、芳烃抽提
芳烃抽提示意图
据不完全统计，世界上共有200套轻质芳烃生产装置。其中，环丁砜抽提装置占一半；甘醇类溶剂抽提装置占40%多；其他占百分之几，还有10多套抽提蒸馏装置（分离苯）。
中国共有28套，除引进5套环丁砜抽提装置和一套二甲亚砜抽提装置外，其他均为甘醇类溶剂抽提装置。
工业上常用环丁砜作萃取剂，其优点是腐蚀性小，对芳烃的溶解度较大，选择性高，萃取剂/原料比率低等。
1.原油的预处理
在油田脱过水后的原油,仍然含有一定量的盐和水,所含盐类除有一小部分以结晶状态悬浮于油中外,绝大部分溶于水中,并以微粒状态分散在油中,形成较稳定的油包水型乳化液。
原油含盐和水对后续的加工工序带来不利影响。在进入炼油装置前,要将原油中的盐含量脱除至小于3 mg/L,水含量小于0.2%。
由于原油形成的是一种比较稳定的乳化液,炼油厂广泛采用的是加破乳剂和高压电场联合作用的脱盐方法,即所谓电脱盐脱水。为提高水滴沉降速度,电脱盐过程是在80～120℃甚至更高(如150℃)的温度下进行的。图2-3-02所示为二级电脱盐原理流程。原油自油罐抽出,与破乳剂、洗涤水按比例混合后经预热送入一级电脱盐罐进
行第1次脱盐、脱水。在电脱盐罐内,在破乳剂和高压电场(强电场梯度500～1000 v/cm,弱电场梯度为150～300 v/cm)的共同作用下,乳化液被破坏,小水滴聚生成大水滴,通过沉降分离,排出污水(主要是水及溶解在其中的盐,还有少量的油)。一级电脱盐的脱盐效率约为90%～95%。经一级脱盐后的原油再与破乳剂及洗涤水混合后送入二级电脱盐罐进行第2次脱盐、脱水。通常二级电脱盐罐排出的水含盐量不高,可将它回流到一级混合阀前,这样既节省用水又减少含盐污水的排出量。在电脱盐罐前注水的目的在于溶解原油中的结晶盐,同时也可减弱乳化剂的作用,有利于水滴的聚集。经过2次电脱盐工序,原油中的含盐和含水量已能达到要求,可送炼油车间进一步加工。
图2-3-02 二级电脱盐原理流
程图
在加工含硫原油时,还需向经脱水和脱盐的原油中加入适量的碱性中和剂和缓蚀剂,以减轻硫化物对炼油设备的腐蚀。
2.原油的常减压蒸馏
原油的常减压蒸馏流程示于图
2-3-03。石油经预热至200～240℃后,入初馏塔。轻汽油和水蒸气由塔顶蒸出,冷却到常温后,入分离器分离掉水和未凝气体,得轻汽油(国外称“石脑油”)
。未凝气体称为
“原油拔顶气”,占原油重量的0.15%～0.4%,其中乙烷2%～4%,丙烷约30%,丁烷约50%,其余为C5及C5以上组分,可用作燃料或生产烯烃的裂解原料。初馏塔底油料,经加热炉加热至360～370℃,进入常压塔,塔顶出汽油,第一侧线出煤油,第二侧线出柴油。为与油品二次加工所得汽油、煤油和柴油区分开来,在它们前面冠以“直馏”两字,以表示它们是由原油直接蒸馏得到的。将常压塔釜重油在加热炉中加热至380～400℃,进入减压蒸馏塔。采用减压操作是为了避免在高温下重组分的分解(裂解)。减压塔侧线油和常压塔三、四线油,总称“常减压馏分油”,用作炼油厂的催化裂化等装置的原料。表2-3-07是中国一个燃料-化工型炼油厂常压蒸馏工序所控制的温度指标例子,原料是大庆油。
图2-3-03 原油常减压蒸馏流
程图
1.初馏塔;2.常压加热炉;3.常压
塔;4.减压加热炉;5.减压塔
表2-3-07 常压蒸馏塔切
割的馏分
置 层数
常压
塔顶 种类 5.0 95～100 汽40 0.005Mpa(表) 油
145～150 常29～
压一31
线 17～
常19
压二13～线 15
常0 压三
线
常
压塔
底
煤9.1 油 267～270 6～轻7 330～335 柴6～345～350 油 7 重65柴～75 油 重 油
在中国某些炼油厂,减压塔切割的油品常用来生产润滑油,此时该塔塔顶出柴油馏分,减压一线出轻质润滑油馏分,减压二
线出中质润滑油馏分,减压三线出重质润滑油馏分,塔釜为减压渣油。
所得汽油的质量指标中最重要的是馏分组成(馏出10%,20%……90%和干点的温度)、辛烷值和安定性。(辛烷值:是汽油在内燃机中燃烧时,抗爆震性能的指标，辛烷值愈大,抗爆震性能愈高,汽油的质量也较好，与汽油的组分有关。馏分组成与蒸馏塔的操作有关。安定性是指生成胶质的难易性,与原油的性质有关,若为二次加工(例如催化裂化)所得汽油,还与汽油中不饱和烃含量有关。)过去,为提高汽油辛烷值常采用以下办法:①添加四乙基铅;②增加汽油中芳烃,环烷烃和异构烷烃的量,其中效果最优者为增加芳烃的量;③添加烷基醚或烷基醇,用得最多,效果最好者为甲基叔丁基醚(MTBE)。
中国现有40余套原油蒸馏装置，年总加工能力超过100Mt。
特点 与一般的蒸馏一样，原油蒸馏也是利用原油中各组分相对挥发度的不同而实现各馏分的分离（见精馏）。但原油是复杂烃类混合物，各种烃（以及烃与烃形成的共沸物）的沸点由低到高几乎是连续分布的，用简单蒸馏方法极难分离出纯化合物，一般是根据产品要求按沸点范围分割成轻重不同的馏分，因此，原油蒸馏塔与分离纯化合物的精馏塔不同，其特点为：
① 有多个侧线出料口，原油蒸馏各馏分的分离精确度不要求像纯化合物蒸馏那样高，多个侧口(一般有3～4个)可以同时引出轻重不同的馏分。②提浓段很短。原油蒸馏塔底物料很重，不宜在塔底供热。但通常在塔底通入过热水蒸气，使较轻馏分蒸发，一般提浓段只有3～4块塔板。③中段回流。原油各馏分的平均沸点相差很大，造成原油蒸馏塔内蒸气负荷和液体负荷由下向上递增。为使负荷均匀并回收高温下的热量，采用中段回流取热（即在塔中
部抽出液体，经换热冷却回收热量后再送回塔内）。通常采用2～3个中段回流。
工艺过程 包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。
原油预处理 应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。
采用电化学分离时,在原油中要加入几到几十ppm破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场(电场强度1.2～1.5kV/cm),使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用（二级脱盐,图1[原油二级电化学脱盐流程]
）
以提高脱盐效果。
常压蒸馏 预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置(图2[常压蒸馏（双塔）流程]
)的初馏塔,蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370C，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热,蒸发出轻组分，以控制轻组分含量(用产品闪点表示)。通常,侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油(即重油)。
减压蒸馏 也称真空蒸馏原油中重馏分沸点约370～535C,在常压下要蒸馏出这些馏分,需要加热到420C以上,而在此温度下,重馏分会发生一定程度的裂化。因此,通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400C送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油型（图3[ 润滑油型减压蒸馏流程
]
）和燃料油型两类。前者各馏分的分离精确度要求较高，塔板数24～26；后者要求不高，塔板数15～17。
通常用水蒸气喷射泵（或者用机械抽真空泵）抽出不凝气，以产生真空条件。近年来发展的干式全填料减压塔（见填充塔）采用金属高效填料代替塔板，可以使全塔压力降减少到 1.3～2.0kPa，从而可以提高蒸发率，并减少或取消塔底水蒸气用量。
为了在同一炉出口温度下使常压渣油有最大的汽化率，减压蒸馏都将炉出口至塔的管线设计成大管径的形式（见彩图[常减压蒸馏装置
]
），以减少压降，进而降低炉出口压强。
减压塔顶分出的馏分减（压、拔）顶油，一般作为柴油混入常压三线中，减压一线至四线作为裂化原料或润滑油原料，塔底为减压渣油，可作为生产残渣润滑油（见溶剂脱沥青）和石油沥青的原料，或作为石油焦化的原料，或用作燃料油。
原油蒸馏产率 主要取决于原油的性质。中国大庆原油的汽油馏分（130C前）产率约为4.2％，喷气燃料馏分(130～240C)约为9.9％,轻柴油馏分(240～350C)约为14.5％,重质馏分油(350～500C)约为29.7％,其余为减压渣油(约为41.7％)胜利原油的汽油馏分（200C前）约为7％，轻柴油馏分(200～350C)约为18％,重质油馏分(350～525C)约30％，减压渣油约为45％。
趋势 原油蒸馏是石油炼厂中能耗最大的装置，近年来采用化工系统工程规划方法，使热量利用更为合理。此外，利用计算机控制加热炉燃烧时的空气用量以及回收利用烟气余热，可使装置能耗显著降低。
刘绍叶 徐亦方
一、常减压蒸馏流程
常减压蒸馏是炼油厂的第一道工序，通过它可以直接从原油中提取石脑油、汽油、煤油、轻柴油及燃料油。
二、热裂化与催化裂化
在炼油工业中，热加工过程是指主要靠热的作用，将重质原料油转化成气体、轻质油、燃料油或焦炭的一类工艺过程。包括热裂化、减粘裂化和焦化。
热裂化是以石油重馏分或重、残油为原料生产汽油和柴油的过程。
减粘裂化的目的是将重油或减压渣油经轻度裂化使其粘度降低以便符合燃料油的使用要求。
焦化是以减压渣油为原料，生产汽油、柴油等中间馏分和生产石油焦。
热裂化已逐渐被催化裂化所取代。 催化裂化装置以重质馏分为原料，在催化剂的作用下使其加热裂解，生产出汽油、柴油、液化气和干气。
IV型催化裂化装置
三、催化重整
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－芳香烃，同时付产大量氢气，用作加氢工艺的氢气来源。
重整工艺装置大致包括原料油预处理、重整反应、产品后加氢和稳定处理。生产芳
烃为目的的重整装置还包括芳烃抽提和芳
烃分离部分。
广义处理包括预分馏、预脱砷、预加氢、脱水、脱硫等。
重整反应是吸热反应，温度约为500℃左右。重整反应部分一般设置3～4个反应器串连操作。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，塔底出汽油（对生产高辛烷值汽油的重整）。
催化重整流程简图
四、芳烃抽提
芳烃抽提示意图
据不完全统计，世界上共有200套轻质芳烃生产装置。其中，环丁砜抽提装置占一半；甘醇类溶剂抽提装置占40%多；其他占百分之几，还有10多套抽提蒸馏装置（分离苯）。
中国共有28套，除引进5套环丁砜抽提装置和一套二甲亚砜抽提装置外，其他均为甘醇类溶剂抽提装置。
工业上常用环丁砜作萃取剂，其优点是腐蚀性小，对芳烃的溶解度较大，选择性高，萃取剂/原料比率低等。
1.原油的预处理
在油田脱过水后的原油,仍然含有一定量的盐和水,所含盐类除有一小部分以结晶状态悬浮于油中外,绝大部分溶于水中,并以微粒状态分散在油中,形成较稳定的油包水型乳化液。
原油含盐和水对后续的加工工序带来不利影响。在进入炼油装置前,要将原油中的盐含量脱除至小于3 mg/L,水含量小于0.2%。
由于原油形成的是一种比较稳定的乳化液,炼油厂广泛采用的是加破乳剂和高压电场联合作用的脱盐方法,即所谓电脱盐脱水。为提高水滴沉降速度,电脱盐过程是在80～120℃甚至更高(如150℃)的温度下进行的。图2-3-02所示为二级电脱盐原理流程。原油自油罐抽出,与破乳剂、洗涤水按比例混合后经预热送入一级电脱盐罐进
行第1次脱盐、脱水。在电脱盐罐内,在破乳剂和高压电场(强电场梯度500～1000 v/cm,弱电场梯度为150～300 v/cm)的共同作用下,乳化液被破坏,小水滴聚生成大水滴,通过沉降分离,排出污水(主要是水及溶解在其中的盐,还有少量的油)。一级电脱盐的脱盐效率约为90%～95%。经一级脱盐后的原油再与破乳剂及洗涤水混合后送入二级电脱盐罐进行第2次脱盐、脱水。通常二级电脱盐罐排出的水含盐量不高,可将它回流到一级混合阀前,这样既节省用水又减少含盐污水的排出量。在电脱盐罐前注水的目的在于溶解原油中的结晶盐,同时也可减弱乳化剂的作用,有利于水滴的聚集。经过2次电脱盐工序,原油中的含盐和含水量已能达到要求,可送炼油车间进一步加工。
图2-3-02 二级电脱盐原理流
程图
在加工含硫原油时,还需向经脱水和脱盐的原油中加入适量的碱性中和剂和缓蚀剂,以减轻硫化物对炼油设备的腐蚀。
2.原油的常减压蒸馏
原油的常减压蒸馏流程示于图
2-3-03。石油经预热至200～240℃后,入初馏塔。轻汽油和水蒸气由塔顶蒸出,冷却到常温后,入分离器分离掉水和未凝气体,得轻汽油(国外称“石脑油”)
。未凝气体称为
“原油拔顶气”,占原油重量的0.15%～0.4%,其中乙烷2%～4%,丙烷约30%,丁烷约50%,其余为C5及C5以上组分,可用作燃料或生产烯烃的裂解原料。初馏塔底油料,经加热炉加热至360～370℃,进入常压塔,塔顶出汽油,第一侧线出煤油,第二侧线出柴油。为与油品二次加工所得汽油、煤油和柴油区分开来,在它们前面冠以“直馏”两字,以表示它们是由原油直接蒸馏得到的。将常压塔釜重油在加热炉中加热至380～400℃,进入减压蒸馏塔。采用减压操作是为了避免在高温下重组分的分解(裂解)。减压塔侧线油和常压塔三、四线油,总称“常减压馏分油”,用作炼油厂的催化裂化等装置的原料。表2-3-07是中国一个燃料-化工型炼油厂常压蒸馏工序所控制的温度指标例子,原料是大庆油。
图2-3-03 原油常减压蒸馏流
程图
1.初馏塔;2.常压加热炉;3.常压
塔;4.减压加热炉;5.减压塔
表2-3-07 常压蒸馏塔切
割的馏分
置 层数
常压
塔顶 种类 5.0 95～100 汽40 0.005Mpa(表) 油
145～150 常29～
压一31
线 17～
常19
压二13～线 15
常0 压三
线
常
压塔
底
煤9.1 油 267～270 6～轻7 330～335 柴6～345～350 油 7 重65柴～75 油 重 油
在中国某些炼油厂,减压塔切割的油品常用来生产润滑油,此时该塔塔顶出柴油馏分,减压一线出轻质润滑油馏分,减压二
线出中质润滑油馏分,减压三线出重质润滑油馏分,塔釜为减压渣油。
所得汽油的质量指标中最重要的是馏分组成(馏出10%,20%……90%和干点的温度)、辛烷值和安定性。(辛烷值:是汽油在内燃机中燃烧时,抗爆震性能的指标，辛烷值愈大,抗爆震性能愈高,汽油的质量也较好，与汽油的组分有关。馏分组成与蒸馏塔的操作有关。安定性是指生成胶质的难易性,与原油的性质有关,若为二次加工(例如催化裂化)所得汽油,还与汽油中不饱和烃含量有关。)过去,为提高汽油辛烷值常采用以下办法:①添加四乙基铅;②增加汽油中芳烃,环烷烃和异构烷烃的量,其中效果最优者为增加芳烃的量;③添加烷基醚或烷基醇,用得最多,效果最好者为甲基叔丁基醚(MTBE)。
中国现有40余套原油蒸馏装置，年总加工能力超过100Mt。
特点 与一般的蒸馏一样，原油蒸馏也是利用原油中各组分相对挥发度的不同而实现各馏分的分离（见精馏）。但原油是复杂烃类混合物，各种烃（以及烃与烃形成的共沸物）的沸点由低到高几乎是连续分布的，用简单蒸馏方法极难分离出纯化合物，一般是根据产品要求按沸点范围分割成轻重不同的馏分，因此，原油蒸馏塔与分离纯化合物的精馏塔不同，其特点为：
① 有多个侧线出料口，原油蒸馏各馏分的分离精确度不要求像纯化合物蒸馏那样高，多个侧口(一般有3～4个)可以同时引出轻重不同的馏分。②提浓段很短。原油蒸馏塔底物料很重，不宜在塔底供热。但通常在塔底通入过热水蒸气，使较轻馏分蒸发，一般提浓段只有3～4块塔板。③中段回流。原油各馏分的平均沸点相差很大，造成原油蒸馏塔内蒸气负荷和液体负荷由下向上递增。为使负荷均匀并回收高温下的热量，采用中段回流取热（即在塔中
部抽出液体，经换热冷却回收热量后再送回塔内）。通常采用2～3个中段回流。
工艺过程 包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏三部分。
原油预处理 应用电化学分离或加热沉降方法脱除原油所含水、盐和固体杂质的过程。主要目的是防止盐类（钠、钙、镁的氯化物）离解产生氯化氢而腐蚀设备和盐垢在管式炉炉管内沉积。
采用电化学分离时,在原油中要加入几到几十ppm破乳剂（离子型破乳剂或非离子型聚醚类破乳剂）和软化水，然后通过高压电场(电场强度1.2～1.5kV/cm),使含盐的水滴聚集沉降，从而除去原油中的盐、水和其他杂质。电化学脱盐常以两组设备串联使用（二级脱盐,图1[原油二级电化学脱盐流程]
）
以提高脱盐效果。
常压蒸馏 预处理后的原油经加热后送入常压蒸馏装置(图2[常压蒸馏（双塔）流程]
)的初馏塔,蒸馏出大部分轻汽油。初馏塔底原油经加热至360～370C，进入常压蒸馏塔（塔板数36～48），该塔的塔顶产物为汽油馏分（又称石脑油），与初馏塔顶的轻汽油一起可作为催化重整原料，或作为石油化工原料，或作为汽油调合组分。常压塔侧线出料进入汽提塔，用水蒸气或再沸器加热,蒸发出轻组分，以控制轻组分含量(用产品闪点表示)。通常,侧一线为喷气燃料（即航空煤油）或煤油馏分，侧二线为轻柴油馏分，侧三线为重柴油或变压器油馏分（属润滑油馏分），塔底产物即常压渣油(即重油)。
减压蒸馏 也称真空蒸馏原油中重馏分沸点约370～535C,在常压下要蒸馏出这些馏分,需要加热到420C以上,而在此温度下,重馏分会发生一定程度的裂化。因此,通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400C送入减压蒸馏塔。减压蒸馏可分为润滑油型（图3[ 润滑油型减压蒸馏流程
]
）和燃料油型两类。前者各馏分的分离精确度要求较高，塔板数24～26；后者要求不高，塔板数15～17。
通常用水蒸气喷射泵（或者用机械抽真空泵）抽出不凝气，以产生真空条件。近年来发展的干式全填料减压塔（见填充塔）采用金属高效填料代替塔板，可以使全塔压力降减少到 1.3～2.0kPa，从而可以提高蒸发率，并减少或取消塔底水蒸气用量。
为了在同一炉出口温度下使常压渣油有最大的汽化率，减压蒸馏都将炉出口至塔的管线设计成大管径的形式（见彩图[常减压蒸馏装置
]
），以减少压降，进而降低炉出口压强。
减压塔顶分出的馏分减（压、拔）顶油，一般作为柴油混入常压三线中，减压一线至四线作为裂化原料或润滑油原料，塔底为减压渣油，可作为生产残渣润滑油（见溶剂脱沥青）和石油沥青的原料，或作为石油焦化的原料，或用作燃料油。
原油蒸馏产率 主要取决于原油的性质。中国大庆原油的汽油馏分（130C前）产率约为4.2％，喷气燃料馏分(130～240C)约为9.9％,轻柴油馏分(240～350C)约为14.5％,重质馏分油(350～500C)约为29.7％,其余为减压渣油(约为41.7％)胜利原油的汽油馏分（200C前）约为7％，轻柴油馏分(200～350C)约为18％,重质油馏分(350～525C)约30％，减压渣油约为45％。
趋势 原油蒸馏是石油炼厂中能耗最大的装置，近年来采用化工系统工程规划方法，使热量利用更为合理。此外，利用计算机控制加热炉燃烧时的空气用量以及回收利用烟气余热，可使装置能耗显著降低。
刘绍叶 徐亦方