石油煉制工業(yè)工藝介紹
石油工業(yè)的一個重要組成部分,是把原油通過石油煉制過程加工為各種石油產(chǎn)品的工業(yè)。包括石油煉廠、石油煉制的研究和設(shè)計機構(gòu)等,石油煉廠中的主要生產(chǎn)裝置通常有:原油蒸餾(常、減壓蒸餾)、熱裂化、催化裂化、加氫裂化、石油焦化、催化重整以及煉廠氣加工、石油產(chǎn)品精制等,主要生產(chǎn)汽油、噴氣燃料、煤油、柴油、燃料油、潤滑油、石油蠟、石油瀝青、石油焦和各種石油化工原料。
重要性 石油煉制工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展十分密切,無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和國防建設(shè)都離不開石油產(chǎn)品。石油燃料是使用方便、較潔凈、能量利用效率較高的液體燃料。各種高速度、大功率的交通運輸工具和軍用機動設(shè)備,如飛機、汽車、內(nèi)燃機車、拖拉機、坦克、船舶和艦艇,它們的燃料主要都是石油煉制工業(yè)提供的。一架波音707飛機飛行1000km要用噴氣燃料6t;一輛4t載重汽車百噸公里耗油約5kg;一輛 4t柴油汽車百噸公里耗柴油約3kg;一標(biāo)準(zhǔn)臺拖拉機年耗柴油約4t以上。
處在運動中的機械,都需要一定數(shù)量的各種潤滑劑(潤滑油、潤滑脂),以減少機件的磨擦和延長使用壽命。當(dāng)前,潤滑劑的品種達(dá)數(shù)百種,絕大多數(shù)是由石油煉制工業(yè)生產(chǎn)的。
石油煉制工業(yè)提供的石油化工原料,可用于生產(chǎn)合成纖維、合成橡膠、塑料以及化肥、農(nóng)藥等。
世界概況 1984年,世界原油總加工能力約 3.7Gt,煉廠數(shù)約 700余座。年加工量在70Mt以上者有11個國家,其中最大的是美國,約占世界總量的五分之一,其次是蘇聯(lián)、日本和西歐一些國家(見表1984年世界主要國家原油加工能力和煉廠數(shù))。為了節(jié)省投資和降低生產(chǎn)費用,現(xiàn)代煉油廠的年加工原油量均在3.5Mt以上,有的已超過10Mt。
世界主要煉油國家油品消費結(jié)構(gòu)中,以汽油、柴油和燃料油的消費量最大。日本和西歐的一些國家因煤和天然氣短缺,電站鍋爐和工業(yè)窯爐大量使用原油常減壓蒸餾的渣油作為燃料油,因而煉油廠的加工深度較淺,催化裂化、石油焦化、加氫裂化等裝置所占的比例較小。而美國等因煤和天然氣較多,可用作鍋爐燃料,還由于汽油需用量很大,故煉油廠多為深度加工,大部分渣油被加工轉(zhuǎn)化為汽油。
中國概況 中國是最早發(fā)現(xiàn)和利用石油的國家之一(見石油煉制工業(yè)發(fā)展史),但近代石油煉制工業(yè)是在中華人民共和國成立后,隨著大慶油田的開發(fā)和原油產(chǎn)量的增長才得到迅速發(fā)展的。1983年原油加工能力已超過100kt,1984年居世界第7位。而且加工手段和石油產(chǎn)品品種比較齊全,裝置具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)水平,已成為一個能基本滿足國內(nèi)需要,并有部分出口的加工行業(yè)。
1983年石油產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)中,直接作為燃料的重油消耗量較大,正逐步加以調(diào)整。石油煉廠規(guī)模年產(chǎn)在 2.5Mt以上的有22個,煉廠主要分布在東北、華東、中南和華北地區(qū)。煉油廠裝置的組成是根據(jù)中國原油特點和產(chǎn)品需要而確定的。中國大多數(shù)原油含重餾分多、含蠟量高、含硫量低。因此,催化裂化、焦化、熱裂化、加氫裂化等二次加工裝置所占的比例達(dá)三分之一以上,而加氫精制和催化重整所占比例相對較低。
發(fā)展趨勢 從1973年開始,原油國際市場價格上漲,并由于世界很多油田開采已處于中后期,輕質(zhì)原油開采量減少,重質(zhì)原油產(chǎn)量相對增加。此外,國際上對環(huán)境保護日益重視,對石油產(chǎn)品質(zhì)量要求更高。這些因素促使近年來石油煉制工業(yè)發(fā)生以下重大變化:
①世界原油加工能力的增長速度減慢 發(fā)達(dá)國家的原油加工能力過剩,開工率降到60%~70%,在此期間,中東產(chǎn)油國的石油煉制工業(yè)則迅速發(fā)展。
②石油產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化 燃料油需要量大幅度減少,噴氣燃料、柴油等中間餾分需要量增加,因而原油深度加工受到普遍重視,減粘裂化、催化裂化、加氫裂化、石油焦化等生產(chǎn)輕質(zhì)油品的裝置增建較多。與此同時,還開發(fā)了很多加工重質(zhì)餾分油和渣油的新工藝。
③節(jié)能技術(shù)有了很大發(fā)展 采取了整頓性措施,如對設(shè)備和管線進(jìn)行保溫,消除泄漏,加強換熱,降低加熱爐排煙溫度等。并逐步實施節(jié)能新技術(shù),如采用加熱爐新型燃燒火嘴和各種空氣預(yù)熱器,催化裂化裝置使用CO助燃劑、配備CO鍋爐和煙氣能量回收機組,采用新型填料和干式減壓蒸餾、低溫?zé)崃恐吕浜桶l(fā)電、熱泵、多效蒸發(fā)、液力透平等。從而使每噸原油的加工能耗明顯降低。例如:美國1981年比1972年減少20%;中國1983年比1978年降低30.7%。
④環(huán)境保護日益受到重視 石油煉制工業(yè)的污水、廢氣、廢渣排放量很大,是很大的污染源。近年來,各國都制定了很多法律、標(biāo)準(zhǔn),限制污染;同時開發(fā)和實施了很多環(huán)境保護新技術(shù),如大量采用空氣冷卻器以減少冷卻用水、污水深度處理和回用、煉廠尾氣深度處理,以及大力發(fā)展加氫處理和加氫精制工藝等,逐步實現(xiàn)無污水排放煉廠、清潔煉廠等。
⑤采用先進(jìn)加工工藝和發(fā)展催化劑、添加劑,以增產(chǎn)輕質(zhì)油品和提高油品質(zhì)量 為了增加汽油的辛烷值和減少四乙基鉛添加量,很多國家廣泛采用催化重整、異構(gòu)化、烷基化工藝。為脫除石油產(chǎn)品中硫、氮等雜質(zhì)以及改善油品的安定性和顏色,加氫處理和加氫精制工藝日益受到重視。中國廣泛應(yīng)用了提升管催化裂化、多金屬催化重整、分子篩脫蠟等新工藝。
⑥注意原油的綜合利用,增產(chǎn)石油化工原料 石油煉制工業(yè)和石油化工、三大合成材料(合成纖維、合成橡膠、塑料)工業(yè)的關(guān)系更加密切,成為發(fā)展石油化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)。