Soluciones completas para siete procesos de refinación, desde petróleo crudo hasta productos químicos
En primer lugar, el petróleo crudo se divide en diferentes destilados de primera destilación de acuerdo con los requisitos de punto de ebullición de los diferentes productos, y luego los no contaminantes en estos destilados. se eliminan de acuerdo con los estándares de calidad del producto. Componentes ideales;
② A través de reacciones y transformaciones químicas, se generan los componentes requeridos y se obtienen una serie de productos derivados del petróleo calificados.
Los procesos comunes en las industrias química y de refinación de petróleo incluyen la destilación atmosférica y al vacío, el craqueo catalítico, la coquización retardada, el hidrocraqueo, el desasfaltado con solventes, la hidrorefinación y el reformado catalítico.
1. Destilación a presión normal y al vacío
1. Materias primas: petróleo crudo, etc.
2. Principales productos: nafta, gas oil, petróleo residual, asfalto, línea de vacío.
3. Concepto básico
La destilación normal y al vacío es una combinación de destilación a presión normal y destilación al vacío. Es básicamente un proceso físico: el aceite crudo se evapora en la torre de destilación de acuerdo. a su capacidad de evaporación. El aceite se separa en diferentes puntos de ebullición (llamados fracciones). Algunos de estos aceites se mezclan con aditivos en forma de productos antes de salir de fábrica, y una parte considerable son materias primas para los equipos de procesamiento posteriores.
La destilación atmosférica y al vacío es el primer paso en el procesamiento del petróleo en una refinería, y se denomina procesamiento primario del petróleo crudo. Incluye tres pasos: a. Desalinización y deshidratación del petróleo crudo; destilación al vacío.
4. Proceso de producción
El petróleo crudo suele contener sal y agua, lo que puede provocar corrosión en los equipos. Por lo tanto, antes de que el petróleo crudo entre a la destilación atmosférica y al vacío, primero debe ser desalado y deshidratado, generalmente agregando desemulsionante y agua.
El petróleo crudo pasa a través del medidor de flujo, la parte de intercambio de calor y la torre de destilación para formar dos partes. Parte de él forma el aceite de cabeza, que pasa a través del enfriador y del medidor de flujo y finalmente ingresa al área del tanque. Esta parte es aceite químico ligero (la llamada nafta). Una parte forma aceite de fondo y luego ingresa al horno de presión atmosférica y a la torre atmosférica a través de la parte de intercambio de calor para formar tres partes, una parte es diesel, una parte es aceite de cera y la parte es aceite de fondo; el horno de vacío y la torre de vacío. El procesamiento posterior produce línea de vacío, aceite de cera, aceite residual y asfalto.
Sus rendimientos respectivos: la nafta (gasolina ligera o aceite químico ligero) representa aproximadamente el 1%, el diésel representa aproximadamente el 20%, el aceite de cera representa aproximadamente el 30% y el petróleo residual y el asfalto representan aproximadamente el 42%. % , la línea de descompresión representa aproximadamente el 5%.
El proceso de destilación atmosférica y al vacío no produce productos de gasolina. El aceite de cera y el aceite residual ingresan al proceso de craqueo catalítico para producir gasolina, diesel, queroseno y otros productos de petróleo refinado que se venden directamente a otras pequeñas empresas; para producir aceite solvente o ingresar al siguiente paso del procesamiento profundo, generalmente el reformado catalítico para producir aceite solvente o la extracción de compuestos de extracción se puede ajustar directamente reduciendo la primera línea;
En segundo lugar, el _craqueo catalítico
Después de la destilación atmosférica y al vacío, sólo se puede obtener del 10 al 40% de los productos del petróleo ligero, como gasolina, queroseno y diésel, y el resto son pesados. fracciones Petróleo y aceite residual. Para obtener más productos de petróleo ligero, es necesario realizar un procesamiento secundario de destilados pesados y petróleo residual. El craqueo catalítico es el proceso de producción más utilizado para la producción de gasolina y diésel, que se producen principalmente mediante este proceso. Este es también el eslabón de producción más importante para las empresas de refinación de petróleo en general.
1. Materias primas
Los residuos y el aceite de cera representan aproximadamente el 70%. El craqueo catalítico generalmente utiliza aceite destilado al vacío y aceite de cera coque como materias primas. Sin embargo, a medida que aumenta el peso del petróleo crudo y aumenta la demanda de petróleo ligero, la mayoría de las empresas petroquímicas comienzan a agregar residuos de vacío a sus materias primas, o incluso utilizan directamente residuos atmosféricos como materia prima de refinación.
2. Productos
Gasolina, diésel, lodos (aceite destilado pesado), propileno líquido y gas licuado, sus proporciones respectivas son gasolina 42%, diésel 21,5% y propileno 5,8; %, gas licuado 8%, lechada de petróleo 12%.
3. Conceptos básicos
El craqueo catalítico es el principal proceso de conversión de petróleo pesado (como petróleo residual) en petróleo ligero (gasolina, queroseno, diésel) en presencia de un catalizador. Es un proceso de refinación de petróleo. El principal método de procesamiento secundario. Pertenece a la tecnología de procesamiento químico.
4. Proceso de producción
El aceite residual normal y el aceite de cera ingresan al tubo ascendente, al sedimentador y al regenerador a través del tanque intermedio de aceite crudo para formar petróleo y gas, y luego ingresan a la torre de fraccionamiento.
Parte del petróleo y el gas ingresa a la torre de gasolina cruda, la torre de absorción y el compresor de aire, ingresa al tanque de aceite de condensación, pasa por la torre de reabsorción y la torre de estabilización y finalmente se refina para producir gasolina.
Parte del petróleo y el gas ingresa al separador de diésel a través de la torre de fraccionamiento, y luego el diésel se refina para producir diésel. Parte del petróleo y el gas ingresan al ciclo de lodo de petróleo a través de la torre de fraccionamiento y finalmente produce lodo de petróleo.
Parte del petróleo y el gas ingresa al tanque amortiguador de hidrocarburos líquidos a través de la torre de fraccionamiento y pasa por el tanque de adsorción de desulfuración, la torre de filtro de arena, el tanque de lavado con agua, la torre de extracción de desulfuración, el tanque de lavado prealcalino, dispositivo de recuperación de líquido de amina, torre de extracción de desulfuración, torre de amortiguación y finalmente ingresa al tanque de hidrocarburo líquido para formar gas licuado.
Parte del petróleo y el gas ingresa al despropanizador, la torre de reflujo, la torre desetanizadora, la torre de propileno refinado y el tanque de reflujo a través del tanque amortiguador de hidrocarburos líquidos, y finalmente ingresa al tanque esférico en el área de propileno para formar propileno líquido. . El propileno líquido se procesa posteriormente en la planta de polipropileno para producir polipropileno.
En tercer lugar, la coquización retardada
La coquización (coquización para abreviar) es un proceso de craqueo térmico profundo y uno de los métodos para tratar el aceite residual. Es el único proceso que puede producir coque de petróleo y no puede ser sustituido por ningún otro proceso. En particular, la demanda especial de coque de petróleo de alta calidad en algunas industrias hace que el proceso de coquización ocupe siempre una posición importante en la industria del refinado de petróleo.
1. Materias primas
La coquización retardada es un proceso de descarbonización similar al craqueo catalítico para cambiar la proporción de hidrocarburos del petróleo. La materia prima para la coquización retardada puede ser petróleo pesado, petróleo residual o incluso asfalto, y los requisitos de calidad para la materia prima son relativamente bajos. Los principales procesos de conversión del petróleo residual son la coquización retardada y el hidrocraqueo.
2. Productos
Los principales productos son el aceite de cera, el diesel, el coque, la nafta y algunos gases. Sus proporciones respectivas son: el aceite de cera representa el 23-33%, el diesel representa. 22-29%, coque 15-25%, nafta 8-16%, gas 7-10%, derrame de petróleo 65438.
3. Concepto básico
La coquización se basa en petróleo residual pesado pobre en hidrógeno (como aceite residual de vacío, aceite residual de craqueo y asfalto) como materia prima, que se forma a altas temperaturas. temperatura (400 ~ 500 ℃), una profunda reacción de craqueo térmico. A través de la reacción de craqueo, parte del petróleo residual se convierte en hidrocarburos gaseosos y productos de petróleo ligero debido a la reacción de condensación, la otra parte del petróleo residual se convierte en coque; Por un lado, esto se debe a que la materia prima es pesada y contiene una cantidad considerable de hidrocarburos aromáticos; por otro lado, las condiciones de reacción para la coquización son más estrictas, por lo que la reacción de condensación representa una gran proporción y produce una gran cantidad de; coque.
4. Proceso productivo
El proceso productivo del dispositivo de coquización retardada se divide en dos partes: coquización y descoquización. La coquización es una operación continua y la descoquización es una operación intermitente. Dado que las plantas industriales suelen estar equipadas con dos o cuatro tambores de coque, todo el proceso de producción sigue siendo continuo.
El petróleo crudo se precalienta. La materia prima de coquización (aceite residual de vacío) primero ingresa al tanque intermedio de materia prima y luego se bombea a la sección de convección del horno de calentamiento para calentarse a aproximadamente 340 ~ 350 °C.
El petróleo crudo precalentado ingresa por el fondo de la torre de fraccionamiento, donde intercambia calor con el petróleo y el gas producido por la torre de coque (la temperatura en el fondo de la torre no supera los 400°C).
El aceite crudo y el aceite en circulación se extraen del fondo de la torre de fraccionamiento, se bombean a la sección radiante del horno de calentamiento con una bomba de aceite caliente, se calientan a la temperatura requerida para la reacción de coquización (aproximadamente 500 °C), y luego ingresa desde abajo a través de la válvula de cuatro vías. La torre de coque realiza la reacción de coquización.
Las materias primas reaccionan en la torre de coque para formar coque, y el coque se acumula en la torre de coque. El petróleo y el gas salen por la parte superior de la torre de coque y entran a la torre de fraccionamiento. Luego de intercambiar calor con el aceite crudo, este se fracciona para obtener gas, gasolina, diesel y aceite cera. El aceite que circula en el fondo de la torre sufre una reacción de coquización junto con las materias primas.
Cuatro. Hidrocraqueo
El principio básico del aligeramiento del petróleo pesado es cambiar el peso molecular relativo y la proporción de hidrógeno a carbono del petróleo. El cambio del peso molecular relativo y la proporción de hidrógeno a carbono a menudo se lleva a cabo a. al mismo tiempo. Hay dos formas de cambiar la proporción de hidrógeno a carbono del petróleo, una es la descarbonización y la otra es la hidrogenación.
1. Materias primas: petróleo pesado, etc.
2. Productos: petróleo ligero (gasolina, queroseno, diésel o materias primas para craqueo catalítico y craqueo para producción de olefinas)
3. La ruta de hidrogenación para el procesamiento del petróleo implica agregar hidrógeno desde el exterior en presencia de un catalizador para aumentar la relación hidrógeno-carbono del aceite.
Esencialmente, el hidrocraqueo es una combinación orgánica de hidrogenación y craqueo catalítico. Por un lado, los productos del petróleo pesado se pueden convertir en productos del petróleo ligero, como gasolina, queroseno y diésel, mediante reacciones de craqueo. Por otro lado, se puede evitar la producción de una gran cantidad de coque como el craqueo catalítico. Los compuestos de cloro y oxígeno en las materias primas se pueden reducir agregando hidrógeno y se elimina, saturando el alqueno.
4. Proceso de producción
Según los diferentes estados del catalizador en el reactor, se puede dividir en lecho fijo, lecho ebullente y lecho suspendido.
(1) Hidrocraqueo en lecho fijo
Lecho fijo significa que el catalizador granular se coloca en el reactor para formar un lecho de catalizador estático. El aceite de alimentación y el hidrógeno ingresan al sistema de reacción después de calentarse y presurizarse para alcanzar las condiciones de reacción. Se hidrotratan para eliminar azufre, nitrógeno, impurezas de oxígeno y diolefinas, y luego se hidrocraquean. Después de enfriar, separar, descomprimir y fraccionar el producto de reacción, el producto objetivo se envía fuera del dispositivo para separar el gas con alto contenido de hidrógeno (80%, 90%) como hidrógeno circulante.
El aceite no convertido (llamado aceite de cola) puede reciclarse parcial, completamente o no reciclarse en absoluto.
(2) Hidrocraqueo en lecho en ebullición
El proceso de lecho en ebullición (también llamado lecho expandido) utiliza la velocidad del fluido para impulsar el movimiento de un catalizador de un cierto tamaño de partícula para formar tres fases de Lecho gaseoso, líquido y sólido para contactar completamente con hidrógeno, aceite de alimentación y catalizador para completar el proceso de reacción de hidrogenación.
El proceso de lecho fluidizado puede procesar materias primas con alto contenido de metal y residuos de carbono (como aceite residual al vacío) y puede convertir profundamente el aceite pesado; sin embargo, la temperatura de reacción es relativamente alta, generalmente en el rango; de 400~450°C.
Este proceso es relativamente complejo y aún no se ha industrializado en China.
(3) Proceso de hidrogenación en lecho suspendido (lecho suspendido)
El proceso de hidrogenación en lecho suspendido es un proceso de hidrogenación que ha llamado mucho la atención con el fin de adaptarse a materias primas de muy mala calidad. El principio es similar al del lecho en ebullición. El proceso básico es que el catalizador en polvo fino se premezcla con las materias primas y luego fluye hacia el reactor de abajo hacia arriba junto con el hidrógeno. El catalizador se suspende en la fase líquida para la reacción de hidrocraqueo y el catalizador fluye desde la parte superior del reactor junto con los productos de la reacción.
Este dispositivo puede procesar diversos petróleo crudo pesado y residuos de petróleo crudo ordinario, pero la inversión en el dispositivo es grande. En la actualidad, esta tecnología aún se encuentra en etapa de investigación y desarrollo en China.
V _Desasfaltado con solvente
El desasfaltado con solvente es un proceso de pretratamiento para aceites residuales de calidad inferior. Un proceso de refinación de productos derivados del petróleo en el que se eliminan goma y asfalto de los residuos al vacío (a veces residuos atmosféricos) obtenidos por destilación del petróleo crudo mediante extracción para preparar petróleo desasfaltado y producir asfalto de petróleo.
1. Materias primas: petróleo pesado como residuo de vacío o residuo de presión normal.
2. Productos: aceite desasfaltado, etc.
3. Conceptos básicos
El desasfaltado con disolventes es un proceso de refinado del petróleo para procesar petróleo pesado. Este proceso utiliza petróleo pesado, como residuos de vacío, como materia prima e hidrocarburos, como propano y butano, como disolventes para la extracción. El aceite desasfaltado extraído se puede utilizar como materia prima de aceite lubricante pesado o materia prima de craqueo, y el aceite refinado desasfaltado se puede utilizar como asfalto para carreteras u otros fines.
4. Proceso de producción
Incluyendo extracción y recuperación de disolventes. La parte de extracción generalmente adopta un proceso de extracción primaria o un proceso de extracción secundaria.
Si hay menos propano en las soluciones de asfalto y aceite desasfaltado pesado, se utiliza una extracción por evaporación de una sola vez para recuperar el propano. Sin embargo, si hay más propano en la solución de aceite ligeramente desasfaltado, se utiliza una evaporación de efecto múltiple. El decapado o decapado de recuperación crítica se utiliza para recuperar el propano, reduciendo el consumo de energía.
En el proceso de recuperación crítico, la solubilidad del propano en aceite es cercana al mínimo cerca de la temperatura crítica y a una presión crítica ligeramente más alta (la temperatura crítica del propano es 96,8°C y la presión crítica es 4.2MPa), la densidad se acerca al valor mínimo, el aceite ligero desasfaltado y la mayor parte del propano se sedimentan y separan en la torre crítica, evitando el proceso de evaporación y condensación del propano, reduciendo así en mayor medida el consumo energético. .
Los procesos de desasfaltado con solventes nacionales incluyen principalmente el proceso de desasfaltado de dos etapas por sedimentación, el proceso de desasfaltado con recuperación crítica y el proceso de desasfaltado con solventes de extracción supercrítica.
(1) Proceso de desasfaltado en dos etapas por método de sedimentación
El proceso de desasfaltado en dos etapas por método de sedimentación se desarrolla sobre la base del proceso de desasfaltado convencional en una etapa. Sobre la base del estudio de las propiedades únicas de los residuos de vacío de Daqing, se señaló que el desasfaltado con propano convencional no podía utilizar plenamente este recurso, y se desarrolló un nuevo proceso de desasfaltado.
(2) Proceso de desasfaltado de recuperación crítica
A medida que aumenta la temperatura, disminuye la solubilidad del disolvente en el aceite. A medida que la temperatura y la presión se acercan a condiciones críticas, la solubilidad de los disolventes en el aceite cae a niveles muy bajos. En este momento, el disolvente propano se puede recuperar directamente después de enfriar sin evaporación.
(3) Proceso de desasfaltado con solvente de extracción supercrítica
La extracción con fluido supercrítico (SFE) utiliza el equilibrio de fase anormal y las propiedades termodinámicas del sistema de extracción cerca de la zona crítica para cambiar la temperatura y la presión. y otros parámetros, que provocan cambios drásticos en la solubilidad mutua de cada componente en el sistema, logrando así la tecnología de separación de componentes.
6. Hidrorefinación
La hidrorefinación generalmente se refiere al reprocesamiento de algunos productos derivados del petróleo que no pueden cumplir con los requisitos de uso a través del proceso de hidrogenación para que puedan cumplir con los indicadores de rendimiento especificados.
1. Refinación de materias primas: gasolina, diésel, queroseno, aceite lubricante, cera de petróleo, etc. Contiene impurezas más nocivas como azufre, oxígeno y nitrógeno.
2. Productos refinados: gasolina refinada y mejorada, diésel, queroseno, lubricantes, ceras de petróleo y otros productos.
3. Concepto básico
El proceso de hidrorefinado es un término general para la modificación catalítica de diversos productos petrolíferos bajo presión de hidrógeno. Se refiere a la reacción de hidrogenólisis de varios compuestos distintos de hidrocarburos en productos petrolíferos a una determinada temperatura y presión en presencia de un catalizador e hidrógeno, y luego se eliminan de los productos petrolíferos para lograr el propósito de refinar los productos petrolíferos.
La hidrorefinación se utiliza principalmente para refinar productos, y su objetivo principal es mejorar el rendimiento de los productos petrolíferos mediante la refinación.
4. Proceso de producción
El proceso de hidrorefinación generalmente incluye tres partes: sistema de reacción, intercambio de calor del aceite generado, enfriamiento, sistema de separación y sistema de circulación de hidrógeno.
Sistema de reacción
El aceite crudo se mezcla con hidrógeno fresco e hidrógeno circulante. Después de intercambiar calor con el producto de reacción, ingresa al horno de calentamiento en un estado mixto gas-líquido (este). El método se llama mezcla frontal del horno) Hidrógeno), se calienta a la temperatura de reacción y luego se introduce en el reactor.
La alimentación del reactor puede ser una fase gaseosa (al refinar gasolina) o una fase mixta gas-líquido (al refinar diésel o productos derivados del petróleo más pesados que el diésel). El catalizador en el reactor suele estar empaquetado en capas para facilitar la inyección de hidrógeno frío para controlar la temperatura de reacción. Una mezcla de hidrógeno reciclado y material oleoso se hidrogena a través de cada lecho de catalizador.
Sistema de intercambio de calor, enfriamiento y separación del aceite generado
El producto de la reacción sale del fondo del reactor y ingresa al separador de alta presión después del intercambio de calor y enfriamiento.
Antes del enfriador se debe inyectar agua de lavado a alta presión en el producto para disolver el amoniaco y parte del sulfuro de hidrógeno producido por la reacción.
El producto de la reacción se separa del petróleo y el gas en un separador de alta presión. El gas separado es hidrógeno circulante. Además del componente principal, hidrógeno, también hay una pequeña cantidad de hidrocarburos gaseosos (no). gas condensable) y sulfuro de hidrógeno insoluble en agua; el producto líquido separado es aceite hidrogenado, en el que también se disuelven una pequeña cantidad de hidrocarburos gaseosos y sulfuro de hidrógeno;
El aceite generado ingresa al separador de baja presión. después de la descompresión, y separa aún más los hidrocarburos gaseosos y otros componentes. Los productos se separan en productos calificados a través del sistema de fraccionamiento.
Sistema de reciclaje de hidrógeno
Después de que el hidrógeno en circulación separado por el separador de alta presión pasa a través del tanque de almacenamiento y el compresor de hidrógeno en circulación, una pequeña parte (aproximadamente el 30 %) ingresa directamente al reactor como hidrógeno frío, y la mayor parte del resto se mezcla con el aceite crudo y se recicla dentro del dispositivo. Para garantizar la pureza del hidrógeno circulante y evitar la acumulación de sulfuro de hidrógeno en el sistema, generalmente se utiliza un sistema de recuperación de sulfuro de hidrógeno. Generalmente, la etanolamina se usa para absorber y eliminar el sulfuro de hidrógeno, y el líquido rico (líquido de absorción) se regenera y recicla. El sulfuro de hidrógeno desorbido se envía a la unidad de producción de azufre para recuperarlo y el hidrógeno purificado se recicla.
7. Reformado catalítico
1. Principales materias primas
La nafta (gasolina ligera, aceite ligero químico, aceite ligero estabilizado) se produce generalmente en refinerías, a veces. también se puede producir en la estación estable de la planta de producción de petróleo. La nafta de buena calidad tiene un bajo contenido de azufre y es casi incolora.
2. Principales productos
Gasolinas de alto octanaje, benceno, tolueno, xileno y otros productos (estos productos son las principales materias primas para la producción de plásticos sintéticos, caucho sintético, sintéticos). fibras, etc. ), y un gran subproducto de hidrógeno.
3. Conceptos básicos
Reordenamiento: Las moléculas de hidrocarburos se reorganizan en nuevas estructuras moleculares.
Unidad de reformado catalítico: Utilizando gasolina de primera destilación (nafta) o aceite mixto de gasolina de procesamiento secundario como materia prima, bajo la acción de un catalizador (platino o polimetálico), se somete a deshidrogenación, ciclación, hidrocraqueo y reordenamiento de isomerización. Moléculas de hidrocarburos en nuevas estructuras moleculares. El objetivo principal es producir productos aromáticos C6-C9 o gasolina de alto octanaje. El hidrógeno se utiliza como subproducto del reformado para el procesamiento secundario de craqueo térmico e hidrorefinación.
4. Proceso de producción
De acuerdo con los principios básicos del reformado catalítico, un conjunto completo de equipos de reformado industrial incluye principalmente dos partes: pretratamiento de la materia prima y reformado catalítico. La unidad de reformado para producir hidrocarburos aromáticos también incluye dos partes: extracción de hidrocarburos aromáticos y destilación de hidrocarburos aromáticos.
Pretratamiento de la materia prima
Cortar la materia prima en un rango de destilación adecuado para los requisitos de reformado y eliminar impurezas nocivas para el catalizador.
El pretratamiento incluye tres partes: eliminación de prearsénico, prefraccionamiento y prehidrogenación.
Reformado catalítico
El reformado catalítico utiliza catalizadores polimetálicos (Pt-Re, Pt-Ir, Pt-Sn) para tratar el petróleo crudo bajo ciertas condiciones de temperatura y presión. Las moléculas se reorganizan para. producen reacciones importantes como la deshidrogenación, aromatización e isomerización del cicloalcano. , para aumentar el octanaje de aromáticos o gasolina.
Los procesos de sistemas de reacción ampliamente utilizados en unidades de reformado industrial se pueden dividir en dos categorías: el proceso de semi-regeneración de reactores de lecho fijo y el proceso de regeneración continua de reactores de lecho móvil.