3.催化裂化

催化裂化是最帶用的生產汽油、柴油的生產工序，也是一般石油煉化企業最重要的生產環節。催化裂化一般是以減壓餾分油和焦化蠟油為原料，但是隨著原油日益加重以及對輕質油越來越高的需求，大部分石煉化企業開始在原料中摻加減壓渣油，甚至直接以常壓渣油作為原料進行煉制。

催化裂化是目前石油煉制工業中最重要的二次加工過程，也是重油輕質化的核心工藝。催化裂化是提高原油加工深度、增加輕質油收率的重要手段。

催化裂化生產裝置以常壓重油或減壓餾分油摻人減壓渣油為原料，與再生催化劑接觸在480～500℃的條件下進行裂化、異構化、芳構化等反應，生產出優質汽油、輕柴油、液化石油氣及干氣(作煉油廠自用燃料)。使用催化劑的主要成分是硅酸鋁，現大都為高活性的分子篩催化劑。反應后的催化劑經700℃左右高溫燒焦再生后循環使用，如圖4-24所示。

隨著重油加工深度的增加，重油催化裂化裝置的比例也在不斷增加。催化裂化裝置能耗一般占全廠總能耗的25%～35%，已成為煉油裝置中首屈一指的能耗大戶，進一步降低催化裂化裝置能耗對提高企業經濟效益有非常重要的意義。根據催化裂化裝置的用能特點，節能重點包括三個方面：①采取優化原料組成、優選催化劑、優化操作條件等措施來提高目的產品的收率，減少生焦，同時優化設計，采用新技術、新設備減少蒸汽和動力消耗。②對再生煙氣能量進行充分優化利用。③充分利用和優化利用反應油氣熱量。根據上述三方面的重點節能方向，此種裝置可采取的先進節能措施如下：推廣應用先進技術，降低焦炭產率和減少裝置結焦;利用先進技術對余熱鍋爐進行改造;熱聯合和優化利用低溫余熱;應用再生煙氣CO器外燃燒技術提高燒焦能力;加強與其他單元的熱聯合和低溫余熱的優化利用等。

4.加氫裂化

加氫裂化是重質油輕質化的一種工藝方法。在較高壓力和溫度下(10～15MPa、400℃左右)，氫氣經催化劑作用使重質油發生加氫、裂化和異構化反應，轉化為輕質油(汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原料)的加工過程。它與催化裂化不同的是在進行催化裂化反應時，同時伴隨有烴類加氫反應。加氫裂化的液體產品收率達98%以上，其質量也遠較催化裂化高。雖然加氫裂化有許多優點，但由于它是在高壓下操作，條件較苛刻，需較多的合金鋼材，耗氫較多，投資較高，故沒有像催化裂化那樣普遍應用。

加氫裂化屬于石油加工過程的加氫路線，是在催化劑存在下從外界補人氫氣以提高油品的氫碳比。加氫裂化實質上是加氫和催化裂化過程的有機結合，一方面能使重質油品通過裂化反應轉化為汽油、煤油和柴油等輕質油品;另一方面又可防止像催化裂化那樣生成大量焦炭，而且還可將原料中的硫、氯、氧化合物雜質通過加氫除去，使烯烴飽和。因此，加氫裂化具有輕質油收率高、產晶質量好的突出優點。

加氫裂化過程的化學反應是石油烴類在高溫、高壓及加氫裂化催化劑存在下，通過一系列化學反應，使重質油品轉化為輕質油品，其主要反應包括裂化、加氫、異構化、環化及脫硫、脫氮和脫金屬等。

(1)烷烴。烷烴加氫裂化反應包括兩個步驟，即原料分子在C-C鍵上的斷裂和生成的不飽和碎片的加氫飽和。烷烴加氫反應速度隨著烷烴分子質量增大而加快，異構化的速度也隨著分子質量增大而加快。

(2)烯烴。烷烴分解和帶側鏈環狀烴斷鏈都會生成烯烴。在加氫裂化條件下，烯烴加氫變為飽和烴，反應速度最快。除此之外，還進行聚合、環化反應。

(3)環烷烴。單環環烷烴在過程中發生異構化、斷環、脫烷基以及不明顯的脫氫反應：雙環環烷烴和多環環烷烴首先異構化生成五圓環的衍生物然后再斷鏈。反應產物主要由環戊烷、環己烷和烷烴組成。

(4)芳烴。單環芳烴的加氫裂化不同于單環環烷烴，若側鏈上有三個碳原子及以上時，首先不是異構化而是斷側鏈，生成相應的烷烴和芳烴。除此之外，少部分芳烴還可能進行加氫飽和生成環烷烴然后再按環烷烴的反應規律繼續反應。

雙環、多環和稠環芳烴加氫裂化是分步進行的，通常一個芳香環首先加氫變為環烷烴，然后環烷環斷開變成單烷墓芳烴，再按單環芳烴規律進行反應。在氫氣存在下，稠環芳烴的縮合反應被抑制，因此不易生成焦炭產物。

(5)非烴類化合物。原料油中的含硫、含氮、含氧化合物，在加氫裂化條件下進行加氫反應，生成硫化氫、氨和水被除去。因此，加氫產品無需另行精制。

上述加氫裂化反應中，加氫反應是強放熱反應，而裂化反應則是吸熱反應，兩者部分抵消，最終結果仍為放熱反應過程，如圖4-25所示。

通常，加氫類裝置能耗占全廠總能耗的10%～25%。眾所周知，加氫裝置是集催化反應技術、煉油技術和高壓技術于一體的裝置。與常減壓、催化裂化等煉油裝置相比，加氫裝置能耗具有以下特點：①升壓用電能在能耗中占30%左右。②反應熱隨產品加工深度或轉化率以及氫耗的增加而增加。③運轉初期和末期操作條件不同，能耗也不同等。針對上述特點，提出以下主要節能降耗措施：開發和應用先進的新型催化劑，在保證氫分壓的基礎上降低反應總壓和動力消耗;采用先進的反應器內構件，降低徑向溫差，減少副反應和反應壓降;采取循環氫脫硫措施，降低循環氫壓縮機負荷與裝置能耗;采用優化的加氫裝置熱高分流程，提高熱量回收與利用;采用液力透平回收壓力能，降低電耗;反應加熱爐設置余熱鍋爐，提高加熱爐熱效率;反應部分采用爐前混氫，提高傳熱系數，反應系統的換熱器均采用雙殼程高效換熱器;采用合理先進的分離和分餾流程，降低裝置能耗。

5.溶劑脫瀝青

用萃取的方法，從原油蒸餾所得的減壓渣油(有時也從常壓渣油)中，除去膠質和瀝青，以制取脫瀝青油同時生產石油瀝青的一種石油產品精制過程。脫瀝青油可通過溶劑精制、溶劑脫蠟和加氫精制(或白土精制)制取高黏度潤滑油基礎油(殘渣潤滑油);也可作為催化裂化和加氫裂化的原料。

在減壓蒸餾的條件下，石蠟基或中間基原油中的一些寶貴的高黏度潤滑油組分，由于沸點很高不能氣化而殘留在減壓渣油中，工業上是利用它們與其他物質(膠質和瀝青)在溶劑中的溶解度差別而進行分離的。常用的溶劑為丙烷、丁烷、戊烷、己烷或丙烷與丁烷的混合物。制取高黏度潤滑油的基礎油時，常用丙烷作溶劑。我國的丙烷脫瀝青裝置通常可生產兩種脫瀝青油，即殘碳值較低的輕脫瀝青油和殘碳值較高的重脫瀝青油，后者可作為潤滑油料或催化裂化原料。

工藝流程包括萃取和溶劑回收。萃取部分一般采取一段萃取流程，也可采取二段萃取流程。以丙烷脫瀝青為例，萃取塔頂壓力一般為2.8～3.9MPa，塔頂溫度為54～82℃，溶劑比(體積)為6～10：1，最大為13:1。

瀝青與重脫瀝青油溶液中含丙烷少，采用一次蒸發及汽提回收丙烷，輕脫瀝青油溶液中含丙烷較多，采用多效蒸發及汽提或臨界回收及汽提回收丙烷，以減少能耗。

臨界回收過程是利用丙烷在接近臨界溫度和稍高于臨界壓力(丙烷的臨界溫度96.8℃、臨界壓力4.2MPa)的條件下，對油的溶解度接近于最小以及其密度也接近于最小的性質，使輕脫瀝青油與大部分丙烷在臨界塔內沉降、分離，從而避免了丙烷的蒸發冷凝過程，因而可較多地減少能耗。

近年來，各國致力于提高萃取效果，如改進溶劑回收流程和操作條件，并開展超臨界萃取的研究。