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78. 石油和天然氣

章節編輯:Richard S. Kraus


目錄

石油精煉過程
理查德·克勞斯

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1. 精煉加工的歷史總結
2. 原油煉製主要產品
3. 石油精煉過程概述

人物

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星期六,二月26 2011:18 59

石油精煉過程

概況

石油精煉始於將原油蒸餾或分餾成單獨的烴類。 所得產品與被加工原油的特性直接相關。 這些蒸餾產物中的大部分通過裂化、重整和其他轉化過程改變它們的物理和分子結構,進一步轉化為更有用的產品。 這些產品隨後經過各種處理和分離過程,例如萃取、加氫處理和脫硫,以生產成品。 最簡單的煉油廠通常僅限於常壓和減壓蒸餾,而綜合煉油廠則包括分餾、轉化、處理以及與潤滑油、重質燃料和瀝青製造的混合; 它們還可能包括石化加工。

第一家煉油廠於 1861 年開業,通過簡單的常壓蒸餾生產煤油。 其副產品包括焦油和石腦油。 人們很快發現,可以通過在真空下蒸餾石油來生產高質量的潤滑油。 然而,在接下來的 30 年裡,煤油是消費者最想要的產品。 改變這種情況的兩個最重要的事件是:

    • 電燈的發明,減少了對煤油的需求
    • 內燃機的發明創造了對柴油和汽油(石腦油)的需求。

     

    隨著大規模生產的到來和第一次世界大戰,汽油動力汽車的數量急劇增加,對汽油的需求也相應增長。 然而,原油通過常減壓蒸餾只能得到一定量的汽油。 第一個熱裂解工藝於 1913 年開發。熱裂解使重質燃料經受壓力和高溫,以物理方式將其大分子分解成較小的分子,從而產生額外的汽油和餾分燃料。 1930 世紀 XNUMX 年代後期開發了一種複雜的熱裂化形式,即減粘裂化,以生產更受歡迎和更有價值的產品。

    隨著高壓縮汽油發動機的開發,需要具有更好抗爆特性的高辛烷值汽油。 在 1930 世紀 1940 年代中後期,催化裂化和聚合工藝的引入通過提供更高的汽油產量和更高的辛烷值滿足了這一需求。 烷基化是另一種催化工藝,開發於 XNUMX 年代初期,目的是生產更多的高辛烷值航空汽油和石化原料,以及炸藥和合成橡膠的起始原料。 隨後,開發了催化異構化以將烴類轉化為產生增加量的烷基化原料。

    第二次世界大戰後,引入了各種改進汽油質量和產量的重整工藝,並生產出更高質量的產品。 其中一些涉及使用催化劑和/或氫來改變分子和去除硫。 整個 1960 年代開發了改進的催化劑和加氫裂化和重整等工藝方法,以提高汽油產量並改善抗爆特性。 這些催化過程還產生了具有雙鍵的分子(烯烴),構成了現代石化工業的基礎。

    現代煉油廠使用的不同工藝的數量和類型主要取決於原油原料的性質和成品要求。 工藝還受到經濟因素的影響,包括原油成本、產品價值、公用事業和運輸的可用性。 各種工藝的引入時間順序見表1。

    表 1. 精煉加工歷史概要

    每年

    進程名

    工藝目的

    加工副產品

    1862

    常壓蒸餾

    生產煤油

    石腦油、焦油等

    1870

    真空蒸餾

    潤滑油(原裝)
    裂化原料(1930 年代)

    瀝青,殘渣
    焦化原料

    1913

    熱裂

    增加汽油

    殘餘燃料

    1916

    增甜

    減少硫和氣味

    1930

    熱重整

    提高辛烷值

    剩餘的

    1932

    氫化

    除硫

    1932

    焦化

    生產汽油基礎油

    可樂

    1933

    溶劑萃取

    提高潤滑油粘度指數

    芳烴

    1935

    溶劑脫蠟

    提高傾點

    1935

    催化聚合

    提高汽油收率和辛烷值

    石化原料

    1937

    催化裂化

    高辛烷值汽油

    石化原料

    1939

    減粘裂化

    降低粘度

    增加餾出物、焦油

    1940

    烷基化

    提高汽油辛烷值和收率

    高辛烷值航空汽油

    1940

    異構化

    生產烷基化原料

    石腦油

    1942

    流化催化裂化

    提高汽油產量和辛烷值

    石化原料

    1950

    脫瀝青

    增加裂解原料

    瀝青

    1952

    催化重整

    轉化劣質石腦油

    芳烴

    1954

    加氫脫硫

    除硫

    1956

    抑製劑甜化

    去除硫醇

    二硫化物

    1957

    催化異構化

    轉化為高辛烷值的分子

    烷基化原料

    1960

    加氫裂化

    提質降硫

    烷基化原料

    1974

    催化脫蠟

    提高傾點

    1975

    殘餘加氫裂化

    提高殘渣的汽油產量

    重殘留

     

    基本精煉工藝和操作

    石油精煉過程和操作可分為以下基本領域:分離、轉化、處理、配製和混合、輔助精煉操作和精煉非過程操作。 有關簡化流程圖,請參見圖 1。

    圖 1. 煉油工藝流程圖

    油10F28

    分割. 原油在常壓和減壓蒸餾塔中通過分餾物理分離成具有不同沸點範圍的碳氫化合物分子組,稱為“餾分”或“餾分”。

    轉化. 用於改變碳氫化合物分子大小和/或結構的轉化過程包括:

      • 通過加氫裂化、熱裂化和催化裂化、焦化和減粘裂化進行分解(分離)
      • 通過烷基化和聚合統一(結合)
      • 異構化和催化重整的改變(重排)
      • 治療。

             

            自煉油開始以來,已使用各種處理方法去除非碳氫化合物、雜質和其他對成品性能產生不利影響或降低轉化過程效率的成分。 處理涉及化學反應和物理分離,例如溶解、吸收或沉澱,使用多種過程和組合過程。 處理方法包括去除或分離芳烴和環烷烴,以及去除雜質和不需要的污染物。 甜味化合物和酸用於在加工前對原油進行脫硫,以及在加工過程中和加工後處理產品。 其他處理方法包括粗脫鹽、化學脫硫、酸處理、粘土接觸、加氫脫硫、溶劑精製、鹼洗、加氫處理、乾燥、溶劑萃取和溶劑脫蠟。

            配製和混合 是混合和組合碳氫化合物餾分、添加劑和其他成分以生產具有特定所需性能特性的成品的過程。

            輔助精煉作業. 支持碳氫化合物加工所需的其他煉油廠操作包括輕餾分回收; 酸水剝離; 固體廢物、廢水和工藝用水的處理和冷卻; 制氫; 硫磺回收; 酸和尾氣處理。 其他工藝功能包括提供催化劑、試劑、蒸汽、空氣、氮氣、氧氣、氫氣和燃料氣體。

            煉油廠非加工設施. 所有煉油廠都有大量支持碳氫化合物工藝操作的設施、功能、設備和系統。 典型的支持業務是供熱和發電; 產品移動; 儲罐; 運費和手續費; 照明彈和救援系統; 熔爐和加熱器; 警報器和傳感器; 取樣、測試和檢驗。 非過程設施和系統包括消防、水和保護系統、噪聲和污染控制、實驗室、控制室、倉庫、維護和管理設施。

            原油煉製主要產品

            石油精煉不斷發展,以響應不斷變化的消費者對更好和不同產品的需求。 最初的工藝要求是生產煤油,作為比鯨油更便宜、更好的照明燃料來源。 內燃機的發展導致了苯、汽油和柴油燃料的生產。 飛機的發展創造了對高辛烷值航空汽油和噴氣燃料的需求,這是原始煉油產品煤油的複雜形式。 當今的煉油廠生產各種產品,包括許多用作裂化工藝和潤滑油製造以及石化行業原料的產品。 這些產品可大致分為燃料、石化原料、溶劑、加工油、潤滑劑和特殊產品,如蠟、瀝青和焦炭。 (見表 2。)

            表 2. 原油煉製主要產品

            碳氫化合物氣體

            用途

            液化氣體

            烹飪和工業氣體
            汽車燃料氣
            照明氣體

            化肥

            溶劑和丙酮
            增塑劑
            塑料和紡織品用樹脂和纖維
            油漆和清漆

            化工原料

            橡膠製品

            碳黑

            印刷油墨
            橡膠行業

            輕餾分

            輕石腦油

            烯烴
            溶劑和稀釋劑
            萃取溶劑
            化工原料

            中間石腦油

            航空和車用汽油
            乾洗溶劑

            重石腦油

            軍用噴氣燃料
            噴氣燃料和煤油
            拖拉機燃料

            柴油染料

            裂解庫存
            取暖油和柴油
            冶金燃料
            吸收油——苯和汽油回收

            重餾分油

            技術油

            紡織油
            藥用油和化妝品
            白油—食品行業

            潤滑油

            變壓器油和主軸油
            機油和機油
            機油和壓縮機油
            渦輪機油和液壓油
            變速箱油
            設備和電纜絕緣油
            車軸油、齒輪油和蒸汽機油
            金屬處理油、切削油和研磨油
            淬火和防銹油
            導熱油
            潤滑脂和化合物
            印刷油墨油

            石蠟

            橡膠行業
            藥品和化妝品
            食品和造紙行業
            蠟燭和火柴

            殘留物

            凡士林

            凡士林
            化妝品
            防銹劑和潤滑劑
            電纜塗層化合物

            殘餘燃油

            6號鍋爐及工藝燃料油

            瀝青

            鋪設瀝青
            屋頂材料
            瀝青潤滑劑
            絕緣和基礎保護
            防水紙製品

            煉油副產品

            可樂

            電極和燃料

            磺酸鹽

            乳化劑

            硫酸

            化肥

            化學製品

            油氣重整

             

            許多化學品用於碳氫化合物加工,或由碳氫化合物加工形成。 以下是與精煉有關的具體內容的簡要說明:

            二氧化硫

            燃燒高硫含量燃料產生的煙氣通常含有高濃度的二氧化硫,通常通過水洗去除。

            焦散

            將苛性鹼添加到脫鹽水中以中和酸並減少腐蝕。 苛性鹼也被添加到脫鹽原油中,以減少塔頂餾出物中腐蝕性氯化物的量。 它們用於煉油廠處理過程,以去除烴流中的污染物。

            氮氧化物和一氧化碳

            煙氣中含有高達 200 ppm 的一氧化氮,它會與氧氣緩慢反應形成二氧化氮。 水洗不能去除一氧化氮,二氧化氮可溶於水生成亞硝酸和硝酸。 煙道氣通常只含有少量的一氧化碳,除非燃燒異常。

            硫化氫

            硫化氫天然存在於大多數原油中,也是在加工過程中由不穩定的硫化合物分解形成的。 硫化氫是一種劇毒、無色、易燃氣體,比空氣重,易溶於水。 它有一種臭雞蛋味,在濃度遠低於其極低接觸限值時即可辨別。 不能依靠這種氣味來提供足夠的警告,因為感官在暴露後幾乎會立即脫敏。 需要特殊的探測器來提醒工人注意硫化氫的存在,並且在氣體存在時應使用適當的呼吸保護裝置。 接觸低水平的硫化氫會引起刺激、頭暈和頭痛,而接觸超過規定限度的水平會導致神經系統抑制並最終導致死亡。

            酸水

            酸性水是含有硫化氫、氨、酚類、碳氫化合物和低分子量硫化合物的工藝用水。 酸性水是通過在蒸餾、再生催化劑或在加氫處理和加氫精製過程中蒸汽汽提硫化氫而產生的。 向吸收硫化氫和氨的過程中加水也會產生酸性水。

            硫酸和氫氟酸

            硫酸和氫氟酸用作烷基化過程中的催化劑。 硫酸也用於一些處理過程。

            固體催化劑

            在精煉過程中使用多種形式和形狀的多種不同固體催化劑,從丸粒到顆粒珠再到粉塵,由各種材料製成並具有各種組成。 擠出顆粒催化劑用於移動床和固定床裝置,而流化床工藝使用精細的球形顆粒催化劑。 用於脫硫工藝的催化劑用鈷、鎳或鉬浸漬。 裂化裝置使用酸功能催化劑,例如天然粘土、矽鋁和合成沸石。 浸漬有鉑或其他貴金屬的酸功能催化劑用於異構化和重整。 使用過的催化劑需要特殊處理和保護免受暴露,因為它們可能含有金屬、芳香油、致癌的多環芳烴化合物或其他有害物質,並且還可能自燃。

            燃料類

            主要燃料產品是液化石油氣、汽油、煤油、噴氣燃料、柴油和取暖油以及渣油。

            液化石油氣 (LPG),它由鏈烷烴和烯烴(如丙烷和丁烷)的混合物組成,被生產用作燃料,並在壓力下作為液體儲存和處理。 LPG 的沸點範圍從大約 –74 °C 到
            38℃,無色,蒸氣比空氣重,極易燃。 從職業健康和安全的角度來看,液化石油氣的重要品質是蒸氣壓和污染物控制。

            汽油. 最重要的煉油產品是車用汽油,它是相對低沸點的烴類餾分的混合物,包括重整油、烷基化物、脂肪族石腦油(輕質直餾石腦油)、芳香族石腦油(熱裂化和催化裂化石腦油)和添加劑。 汽油混合原料的沸點範圍從環境溫度到約 204 °C,閃點低於 –40 °C。 汽油的關鍵品質是辛烷值(抗爆震)、揮發性(啟動和氣鎖)和蒸氣壓(環境控制)。 添加劑用於提高汽油性能並防止氧化和生鏽。 航空汽油是一種高辛烷值產品,經過特殊調配,可在高海拔地區發揮出色性能。

            四乙基鉛 (TEL) 和四甲基鉛 (TML) 是提高辛烷值和抗爆性能的汽油添加劑。 為了減少汽車尾氣排放中的鉛,除航空汽油外,這些添加劑已不再普遍使用。

            用乙基叔丁基醚(ETBE)、甲基叔丁基醚(MTBE)、叔戊基甲基醚(TAME)等含氧化合物代替TEL和TML,提高無鉛汽油的抗爆性能,減少一氧化碳排放。

            噴氣燃料和煤油. 煤油是鏈烷烴和環烷烴的混合物,芳烴含量通常低於 20%。 它的閃點高於 38 °C,沸程為 160 °C 至 288 °C,用於照明、取暖、溶劑和摻入柴油。 噴氣燃料是一種中間餾分煤油產品,其關鍵質量是凝固點、閃點和煙點。 商用噴氣燃料的沸程約為 191 °C 至 274 °C,軍用噴氣燃料的沸程為 55 °C 至 288 °C。

            蒸餾燃料. 柴油燃料和家用取暖油是石蠟、環烷烴和芳烴的淺色混合物,可能含有適量的烯烴。 餾出物燃料的閃點高於 60 °C,沸點範圍約為 163 °C 至 371 °C,並且通常經過加氫脫硫以提高穩定性。 餾分燃料是可燃的,加熱時會散發出蒸汽,與空氣形成可燃混合物。 餾分油所需的理想品質包括受控的閃點和傾點、清潔燃燒、儲罐中無沉積物形成以及適當的柴油燃料十六烷值以實現良好的啟動和燃燒。

            殘餘燃料. 許多船舶以及商業和工業設施使用渣油或渣油和餾出燃料的組合來提供動力、供熱和加工。 殘餘燃料是大碳氫化合物分子的深色、高粘度液體混合物,閃點高於 121 °C,沸點很高。 渣油的關鍵規格是粘度和低硫含量(用於環境控制)。

            健康和安全注意事項

            液化石油氣和汽油的主要安全隱患是火災。 低沸點產品的高揮發性和高可燃性使蒸汽很容易蒸發到空氣中,形成易燃混合物,很容易被點燃。 這是一種公認的危險,需要特定的儲存、控制和處理預防措施以及安全措施,以確保控制蒸汽和火源的釋放,以免發生火災。 應小心處理煤油和柴油等不易揮發的燃料,以防止溢出和可能的著火,因為它們的蒸氣在與易燃範圍內的空氣混合時也是可燃的。 在含有燃料蒸氣的環境中工作時,空氣中高揮發性、易燃產品蒸氣的濃度通常限制在不超過可燃下限 (LFL) 的 10%,而揮發性較低、可燃產品蒸氣的濃度不超過 20 % LFL,取決於適用的公司和政府法規,以降低著火的風險。

            儘管出於安全目的,空氣混合物中的汽油蒸氣含量通常保持在 LFL 的 10% 以下,但出於健康原因,該濃度大大高於要觀察的暴露限值。 吸入空氣中的少量汽油蒸氣(遠低於可燃下限)會引起刺激、頭痛和頭暈,而吸入更大濃度的汽油會導致意識喪失並最終導致死亡。 長期健康影響也是可能的。 例如,汽油中含有苯,這是一種已知的致癌物質,允許的接觸限度僅為百萬分之幾。 因此,即使在低於 10% LFL 的汽油蒸氣環境中工作,也需要採取適當的工業衛生預防措施,例如呼吸保護或局部排氣通風。

            過去,許多汽油含有四乙基或四甲基烷基鉛抗爆添加劑,這些添加劑有毒,通過皮膚接觸或吸入會造成嚴重的鉛吸收危害。 在使用過程中任何時候含有含鉛汽油的儲罐或容器都必須進行通風、徹底清潔、使用特殊的“空氣中鉛”測試設備進行測試並證明無鉛,以確保工人可以在不使用自檢裝置的情況下進入。包含或提供呼吸空氣設備,即使氧氣水平正常並且油箱現在包含無鉛汽油或其他產品。

            氣態石油餾分和更易揮發的燃料產品具有輕微的麻醉作用,通常與分子量成反比。 低沸點液體燃料,如汽油和煤油,如果吸入會產生嚴重的化學性肺炎,不應通過嘴吸入或誤食。 氣體和蒸汽也可能以足夠高的濃度存在,以將(空氣中的)氧氣置換到低於正常呼吸水平的水平。 將蒸氣濃度保持在暴露限值以下,並將氧氣水平保持在正常呼吸範圍內,通常通過吹掃或通風來實現。

            裂解餾出物含有少量致癌多環芳烴 (PAH); 因此,應限制接觸。 接觸汽油、煤油和蒸餾燃料也可能導致皮炎,因為它們會使皮膚脫脂。 通過使用個人防護裝備、隔離霜或減少接觸和良好的衛生習慣來實現預防,例如用溫水和肥皂洗手,而不是用汽油、煤油或溶劑洗手。 有些人對用於給汽油和其他餾出物產品著色的染料具有皮膚敏感性。

            殘留燃料油中含有微量金屬,並可能夾帶劇毒的硫化氫。 沸點高於 370 °C 的高裂化原料的殘餘燃料含有致癌的多環芳烴。 應避免在沒有適當的個人保護的情況下反復接觸殘留燃料,尤其是在打開儲罐和容器時,因為可能會釋放出硫化氫氣體。

            石化原料

            許多源自原油精煉的產品,例如乙烯、丙烯和丁二烯,都是來自煉油廠裂解過程的烯烴,旨在用於石化行業,作為生產塑料、氨、合成橡膠、乙二醇和乙二醇的原料很快。

            石油溶劑

            生產各種純化合物,包括苯、甲苯、二甲苯、己烷和庚烷,其沸點和碳氫化合物組成受到嚴密控制,可用作溶劑。 溶劑可根據其組成分為芳香族或非芳香族。 它們用作油漆稀釋劑、乾洗液、脫脂劑、工業和農藥溶劑等,通常取決於它們的閃點,閃點從遠低於 –18 °C 到高於 60 °C 不等。

            與溶劑相關的危害與燃料的危害相似,因為較低閃點的溶劑是易燃的,而且它們的蒸氣在與易燃範圍內的空氣混合時是可燃的。 芳香族溶劑通常比非芳香族溶劑具有更大的毒性。

            工藝油

            加工油包括高沸程、直餾常壓或減壓餾出物流以及通過催化或熱裂化產生的那些。 這些複雜的混合物包含具有超過 15 個碳原子的大鍊烷烴、環烷烴和芳烴分子,被用作裂化或潤滑劑製造的原料。 加工油具有相當高的粘度,沸點範圍為 260 °C 至 538 °C,閃點高於 121 °C。

            加工油會刺激皮膚,並含有高濃度的多環芳烴以及硫、氮和氧化合物。 應避免吸入蒸氣和煙霧,並應通過個人防護和良好的衛生習慣來控制皮膚接觸。

            潤滑劑和潤滑脂

            潤滑油基礎油是通過特殊的精煉工藝生產的,以滿足特定的消費者要求。 潤滑基礎油是淺色至中色、低揮發性、中等至高粘度的石蠟油、環烷油和芳香油的混合物,沸點範圍為 371 °C 至 538 °C。 將反乳化劑、抗氧化劑和粘度改進劑等添加劑混合到潤滑油基礎油中,以提供機油、渦輪機油和液壓油、工業潤滑脂、潤滑油、齒輪油和切削油所需的特性。 潤滑油基礎油最關鍵的品質是高粘度指數,在不同溫度下粘度變化較小。 該特性可能存在於原油原料中或通過使用粘度指數改進劑添加劑獲得。 添加清潔劑以保持在油的使用過程中形成的任何污泥懸浮。

            潤滑脂是潤滑油和金屬皂的混合物,添加了石棉、石墨、鉬、矽酮和滑石粉等特殊用途材料以提供絕緣或潤滑性。 切削油和金屬加工油是含有特殊添加劑(如氯、硫和脂肪酸添加劑)的潤滑油,這些添加劑在加熱時會發生反應,為切削工具提供潤滑和保護。 水溶性切削油中添加了乳化劑和防菌劑。

            儘管潤滑油本身無刺激性且毒性很小,但添加劑可能會帶來危害。 用戶應查閱供應商材料安全數據信息以確定特定添加劑、潤滑劑、切削油和潤滑脂的危害。 潤滑劑的主要危害是皮炎,通常可以通過使用個人防護設備以及適當的衛生習慣來控制。 偶爾,工人可能會對切削油或潤滑劑產生敏感性,這將需要重新分配到不能發生接觸的工作。 人們擔心暴露於環烷基切削油和輕錠油霧中會致癌,這可以通過替代、工程控製或個人防護來控制。 接觸油脂的危害與潤滑油的危害相似,此外還增加了油脂材料或添加劑帶來的任何危害。 這些危害中的大多數都在本文的其他地方進行了討論 百科全書.

            特殊產品

            用於保護食品; 在塗料中; 作為其他產品的成分,如化妝品和鞋油以及蠟燭。

            是石油精煉的結果。 它可以作為加熱的熔融液體儲存在密閉罐中,也可以作為固體儲存在容器中或室外。

            可樂 幾乎是純碳,根據焦化過程產生的物理特性,具有從電極到木炭塊的多種用途。

            瀝青,主要用於鋪路和屋頂材料,對大多數化學品和天氣條件應該是惰性的。

            蠟和瀝青在環境溫度下是固體,儲存、處理和運輸時需要更高的溫度,因此有灼傷的危險。 石油蠟經過高度精煉,通常不會產生任何危害。 皮膚接觸蠟會導致毛孔堵塞,這可以通過適當的衛生習慣來控制。 可以通過使用適當的工程控製或呼吸保護裝置來控制在打開瀝青和熔融硫磺罐時接觸硫化氫。 硫在高溫下也很容易點燃。 瀝青在其他地方討論 百科全書.

            石油精煉過程

            碳氫化合物精煉是利用化學品、催化劑、熱量和壓力將原油中天然存在的基本類型的碳氫化合物分子分離和組合成相似分子組。 精煉過程還將基本分子的結構和鍵合模式重新排列成不同的、更理想的碳氫化合物分子和化合物。 碳氫化合物的類型(鏈烷烴、環烷烴或芳烴)而不是具體的化合物,是精煉過程中最重要的因素。

            在整個煉油廠中,操作程序、安全工作實踐以及適當的個人防護服和設備的使用,包括經批准的呼吸保護,都需要用於火災、化學、微粒、熱和噪音暴露以及過程操作、取樣、檢查、周轉和維修活動。 由於大多數煉油廠過程是連續的,並且過程流包含在封閉的容器和管道中,因此暴露的可能性有限。 然而,存在著火的可能性,因為即使煉油廠操作是封閉的過程,如果發生碳氫化合物液體、蒸汽或氣體的洩漏或釋放,整個過程單元中的加熱器、熔爐和熱交換器都是火源。

            原油預處理

            脫鹽

            原油中常含有水、無機鹽、懸浮物和水溶性痕量金屬。 精煉過程的第一步是通過脫鹽(脫水)去除這些污染物,以減少設備的腐蝕、堵塞和結垢,並防止加工裝置中的催化劑中毒。 化學脫鹽、靜電分離和過濾是三種典型的原油脫鹽方法。 在化學脫鹽中,將水和化學表面活性劑(破乳劑)添加到原油中,加熱使鹽分和其他雜質溶解到水中或附著在水中,然後保存在罐中,在那裡它們沉澱下來。 電脫鹽應用高壓靜電荷,以便將懸浮的水珠集中在沉澱池的底部。 只有當原油中有大量懸浮物時才加入表面活性劑。 第三種不太常見的工藝涉及使用矽藻土作為過濾介質過濾加熱的原油。

            在化學和靜電脫鹽中,原油原料被加熱到 66 °C 和 177 °C 之間,以降低粘度和表面張力,以便於混合和分離水。 溫度受原油原料的蒸氣壓限制。 兩種脫鹽方法都是連續的。 可以添加苛性鹼或酸以調節水洗的 pH 值,並添加氨以減少腐蝕。 廢水與污染物一起從沉澱池底部排放到廢水處理設施。 脫鹽後的原油從沉降罐頂部連續抽出,送至常壓原油蒸餾(分餾)塔。 (見圖 2。)

            圖 2. 脫鹽(預處理)工藝

            油010F1

            脫鹽不充分會導致所有煉油廠工藝裝置中的加熱器管和熱交換器結垢,限制產品流動和熱傳遞,並導致由於壓力和溫度升高而導致故障。 脫鹽裝置超壓會導致故障。

            由於原油中存在硫化氫、氯化氫、環烷(有機)酸和其他污染物而發生的腐蝕也會導致設備故障。 當中和鹽(氯化銨和硫化銨)被冷凝水潤濕時會發生腐蝕。 由於脫鹽是一個封閉的過程,因此除非發生洩漏或釋放,否則接觸原油或工藝化學品的可能性很小。 加熱器洩漏可能會引起火災,從而釋放出原油的低沸點成分。

            脫鹽過程中可能會接觸到氨水、乾化學破乳劑、腐蝕劑和/或酸。 在對含硫原油進行脫鹽時使用升高的操作溫度的情況下,將存在硫化氫。 根據使用的原油原料和處理化學品,廢水將含有不同數量的氯化物、硫化物、碳酸氫鹽、氨、碳氫化合物、苯酚和懸浮固體。 如果在過濾中使用矽藻土,則應盡量減少或控制接觸,因為矽藻土可能含有粒徑非常細的二氧化矽,使其成為潛在的呼吸道危害。

            原油分離工藝

            石油精煉的第一步是在常減壓塔中對原油進行分餾。 加熱的原油被物理分離成各種餾分或直餾餾分,根據特定的沸點範圍進行區分,並按揮發性遞減的順序分類為氣體、輕質餾分油、中間餾分油、瓦斯油和渣油。 分餾之所以起作用,是因為從蒸餾塔底部到頂部的溫度梯度導致高沸點組分首先冷凝,而低沸點餾分在冷凝前在塔中升高。 在塔內,上升的蒸汽和下降的液體(回流)在它們具有彼此平衡的成分的水平處混合。 特殊托盤位於這些水平(或階段),可去除在每個水平冷凝的一小部分液體。 在典型的兩級原油裝置中,生產輕質餾分和餾出物的常壓塔緊接著是處理常壓殘餘物的真空塔。 蒸餾後,只有少數碳氫化合物適合作為成品使用,無需進一步加工。

            常壓蒸餾

            在常壓蒸餾塔中,使用回收的過程熱預熱脫鹽的原油原料。 然後它流向直接燃燒的原油進料加熱器,在略高於大氣壓的壓力和 343 °C 至 371 °C 的溫度下將其送入剛好在底部上方的垂直蒸餾塔,以避免在較高溫度下發生不希望的熱裂解. 較輕(沸點較低)的餾分擴散到塔的上部,並被連續抽出並引導至其他單元進行進一步加工、處理、混合和分配。

            具有最低沸點的餾分,例如燃氣和輕質石腦油,通過架空管線作為蒸汽從塔頂排出。 石腦油或直餾汽油作為塔頂流從塔的上部取出。 這些產品用作石化和重整原料、汽油調合原料、溶劑和液化石油氣。

            中間沸程餾分,包括瓦斯油、重石腦油和餾出物,作為側流從塔的中部排出。 這些被送到精加工操作,用作煤油、柴油燃料、燃料油、噴氣燃料、催化裂化器原料和混合原料。 這些液體餾分中的一些被汽提掉它們的輕餾分,這些輕餾分作為向下流動的回流流返回到塔中。

            冷凝或留在塔底的較重、沸點較高的餾分(稱為渣油、底部或頂部原油)用於燃料油、瀝青製造或裂化原料,或被引導至加熱器並進入減壓蒸餾塔進一步分餾。 (見圖 3 和圖 4。)

            圖 3. 常壓蒸餾過程

            油010F4

            圖 4 常壓蒸餾過程示意圖

            油10F24

            真空蒸餾

            當在較高溫度下從常壓塔中蒸餾渣油或拔頂原油時,真空蒸餾塔提供防止熱裂解所需的減壓。 一些真空塔的內部設計與常壓塔不同,採用散裝填料和除霧墊代替塔盤。 也可以使用更大直徑的塔來保持較低的速度。 一個典型的第一階段真空塔可以生產瓦斯油、潤滑油基礎油和用於丙烷脫瀝青的重渣油。 在較低真空下運行的第二階段塔從常壓塔中蒸餾出未用於潤滑油原料加工的剩餘渣油,以及從第一真空塔中未用於脫瀝青的剩餘渣油。

            真空塔通常用於將催化裂化器原料與剩餘渣油分離。 真空塔底物也可以送往焦化器,用作潤滑劑或瀝青原料,或脫硫並摻入低硫燃料油中。 (見圖 5 和圖 6。)

            圖 5. 減壓蒸餾過程

            油010F5

            圖 6. 真空蒸餾過程示意圖

            油10F25

            蒸餾柱

            在煉油廠內,還有許多其他較小的蒸餾塔,稱為塔,旨在分離特定和獨特的產品,它們的工作原理與常壓塔相同。 例如,脫丙烷塔是一種小型塔,旨在將丙烷與異丁烷和較重的組分分離。 另一個較大的塔用於分離乙苯和二甲苯。 稱為汽提塔的小型“鼓泡”塔使用蒸汽從較重的產品流中去除痕量的輕質產品(汽油)。

            控制溫度、壓力和回流必須保持在操作參數範圍內,以防止蒸餾塔內發生熱裂解。 提供洩壓系統是因為如果自動控制裝置發生故障,可能會發生壓力、溫度或液位的偏移。 監控操作以防止原油進入重整裝置。 粗原料可能含有大量的懸浮水,這些水在啟動過程中分離,並與因蒸汽吹掃而殘留在塔中的水一起沉澱在塔底。 這種水可能會加熱到沸點,並在與設備中的油接觸時產生瞬間汽化爆炸。

            預熱交換器、預熱爐和底部交換器、常壓塔和真空爐、真空塔和塔頂容易受到鹽酸(HCl)、硫化氫(H2S)、水、硫化合物和有機酸。 在處理含硫原油時,金屬溫度超過 232 °C 的常壓塔和減壓塔以及爐管中都會發生嚴重腐蝕。 濕H2S還會使鋼材產生裂紋。 在加工高氮原油時,在有水存在的情況下冷卻到低溫時會腐蝕鋼材的氮氧化物會在熔爐的煙道氣中形成。

            化學品用於控制蒸餾裝置中產生的鹽酸引起的腐蝕。 可以在初始冷凝之前將氨注入塔頂流,和/或可以將鹼性溶液小心地註入熱原油進料中。 如果沒有註入足夠的洗滌水,就會形成氯化銨沉積物,從而導致嚴重腐蝕。

            常壓和減壓蒸餾是密閉過程,接觸極少。 加工含硫(高硫)原油時,可能會在預熱交換器和熔爐、塔閃蒸區和塔頂系統、真空爐和塔以及底部交換器中接觸到硫化氫。 原油和蒸餾產品都含有高沸點芳香族化合物,包括致癌的多環芳烴。 短期接觸高濃度石腦油蒸氣會導致頭痛、噁心和頭暈,長期接觸會導致意識喪失。 苯存在於芳香石腦油中,必須限制接觸。 脫己烷塔頂可能含有大量正己烷,這會影響神經系統。 氯化氫可能存在於預熱交換器、塔頂區域和塔頂餾出物中。 廢水可能含有高濃度的水溶性硫化物和其他水溶性化合物,例如氨、氯化物、苯酚和硫醇,具體取決於原油原料和處理化學品。

            原油轉化過程

            轉化過程,如裂化、合併和重排,改變烴分子的大小和結構,以便將餾分轉化為更理想的產品。 (見表 3。)

            表 3. 石油精煉過程概述

            進程名

            行動

            選項

            目標

            原料

            產品

            分餾過程

            常壓蒸餾

            分割

            分離分數

            脫鹽原油

            天然氣、瓦斯油、餾出物、殘餘物

            真空蒸餾

            分割

            分開不開裂

            大氣塔殘留

            瓦斯油、潤滑油原料、殘油

            轉換過程——分解

            催化裂化

            改造

            催化

            升級汽油

            瓦斯油、焦炭餾分

            汽油、石化原料

            焦化

            聚合

            轉換真空殘差

            渣油、重油、焦油

            石腦油、輕油、焦炭

            加氫裂化

            氫化

            催化

            轉化為更輕的碳氫化合物

            瓦斯油、裂化油、渣油

            更輕、更高質量的產品

            氫蒸汽重整

            分解

            熱/催化

            制氫

            脫硫氣,O2 ,蒸汽

            氫氣、一氧化碳、一氧化碳2

            蒸汽裂解

            分解

            裂解大分子

            常壓塔重質燃料/餾出物

            裂化石腦油、焦炭、殘渣

            減粘裂化

            分解

            降低粘度

            大氣塔殘留

            餾分油,汽車

            轉換過程——統一

            烷基化

            結合

            催化

            聯合烯烴和異鏈烷烴

            塔式異丁烷/裂解烯烴

            異辛烷(烷基化物)

            油脂調配

            結合

            結合肥皂和油

            潤滑油、貓酸、烷基金屬

            潤滑脂

            聚合

            聚合

            催化

            聯合兩個或多個烯烴

            裂解烯烴

            高辛烷值石腦油、石化庫存

            轉換過程——改變/重新排列

            催化重整

            改造/
            脫氫

            催化

            升級低辛烷值石腦油

            焦化/加氫裂化石腦油

            高辛烷值重整油/芳烴

            異構化

            重排

            催化

            將直鏈轉換為分支

            丁烷、正烷、己烷

            異丁烷/戊烷/己烷

            處理流程

            胺處理

            治療

            吸收

            去除酸性污染物

            含 CO 的酸性氣體、碳氫化合物2 和H.2S

            無酸氣體和液態碳氫化合物

            脫鹽(前處理)

            脫水

            吸收

            去除污染物

            原油

            脫鹽原油

            乾燥和甜化

            治療

            吸收/熱

            刪除 H2O和硫化合物

            液態烴、液化石油氣、烷基化原料

            甜幹烴

            糠醛提取

            溶劑萃取

            吸收

            升級中間餾分油和潤滑油

            循環油和潤滑油原料

            優質柴油和潤滑油

            加氫脫硫

            治療

            催化

            去除硫磺、污染物

            高硫渣油/瓦斯油

            脫硫烯烴

            加氫處理

            氫化

            催化

            去除雜質/飽和碳氫化合物

            殘渣、裂解碳氫化合物

            餅乾飼料,餾分,潤滑油

            酚萃取

            溶劑萃取

            吸收/熱

            改善潤滑油粘度指數、顏色

            潤滑油基礎油

            優質潤滑油

            溶劑脫瀝青

            治療

            吸收

            去除瀝青

            真空塔殘渣、cropane

            重潤滑油,csphalt

            溶劑脫蠟

            治療

            冷卻/過濾

            從潤滑油庫存中去除蠟

            真空塔潤滑油

            脫蠟潤滑油基礎油

            溶劑萃取

            溶劑萃取

            吸收/
            沉澱

            分離不飽和芳烴

            瓦斯油、ceformate、cistillate

            高辛烷值汽油

            增甜

            治療

            催化

            刪除 H2S、轉化硫醇

            未經處理的餾出物/汽油

            優質餾分油/汽油

             

            許多通常不存在於原油中但對精煉過程很重要的碳氫化合物分子是由於轉化而產生的。 烯烴(烯烴、二烯烴和炔烴)是具有至少一個雙鍵的不飽和鏈狀或​​環狀烴分子。 它們通常是通過熱裂解和催化裂化形成的,很少天然存在於未加工的原油中。

            烯烴類 是直鏈分子,分子式為CnHn 鏈中至少含有一個雙鍵(不飽和)鍵。 最簡單的烯烴分子是單烯烴乙烯,有兩個碳原子,通過雙鍵連接,還有四個氫原子。 二烯烴(含有兩個雙鍵),例如 1,2-丁二烯和 1,3-丁二烯,以及炔烴(含有一個三鍵),例如乙炔,出現在 C5 和較輕的裂解部分。 烯烴比鏈烷烴或環烷烴更具反應性,並且容易與氫、氯和溴等其他元素結合。

            裂解過程

            蒸餾後,隨後的精煉過程用於改變餾分的分子結構以產生更理想的產品。 其中一個過程是將較重、沸點較高的石油餾分裂化、分解(或裂解)成更有價值的產品,例如氣態碳氫化合物、汽油調合原料、瓦斯油和燃料油。 在此過程中,一些分子結合(聚合)形成更大的分子。 裂化的基本類型是熱裂化、催化裂化和加氫裂化。

            熱裂解工藝

            1913 年開發的熱裂解工藝在大桶中的壓力下加熱餾出物燃料和重油,直到它們裂解(分裂)成具有更好抗爆特性的較小分子。 這種產生大量固體、不需要的焦炭的早期方法已經發展成為現代熱裂解工藝,包括減粘裂化、蒸汽裂化和焦化。

            減粘裂化

            減粘裂化是一種溫和的熱裂化形式,可降低蠟質殘渣的傾點並顯著降低原料的粘度,而不會影響其沸點範圍。 來自常壓蒸餾塔的殘餘物在常壓下在加熱器中溫和裂解。 然後用冷瓦斯油淬火以控製過度裂化,並在蒸餾塔中閃蒸。 積聚在分餾塔底部的熱裂解殘渣焦油在汽提塔中進行真空閃蒸,餾出液循環使用。 (見圖 7。)

            圖 7. 減粘裂化過程

            油010F6

            蒸汽裂解

            蒸汽裂解通過在略高於大氣壓的壓力和非常高的溫度下熱裂解大烴分子原料來生產烯烴。 蒸汽裂解的殘餘物被混合到重質燃料中。 蒸汽裂解產生的石腦油通常含有苯,苯在加氫處理之前被提取。

            焦化

            焦化是一種嚴格的熱裂解形式,用於獲得直餾汽油(焦化石腦油)和用作催化裂化原料的各種中間餾分。 這個過程完全減少了碳氫化合物分子中的氫,殘留物是一種幾乎純碳的形式,稱為 可樂。 兩種最常見的焦化工藝是延遲焦化和連續(接觸或流體)焦化,根據反應機理、時間、溫度和原油原料,這兩種焦化產生三種類型的焦炭——海綿狀焦、蜂窩狀焦和針狀焦。 (見圖 8。)

            圖 8. 焦化過程

            油010F7

              • 延遲焦化。 在延遲焦化中,原料首先被裝入分餾塔以分離較輕的碳氫化合物,然後與重質循環油混合。 重質原料被送入焦化爐並在低壓下加熱至高溫,以防止在加熱器管中過早焦化,產生部分汽化和溫和裂化。 液體/蒸汽混合物從加熱器泵送到一個或多個焦化鼓,熱材料在低壓下保持約 24 小時(延遲),直到裂解成更輕的產品。 在一個鼓中的焦炭達到預定水平後,流動被轉移到另一個鼓以保持連續操作。 來自汽包的蒸汽返回到分餾塔以分離出氣體、石腦油和瓦斯油,並通過熔爐回收較重的碳氫化合物。 對整個汽包進行蒸汽汽提以剝離未裂化的碳氫化合物,通過注水冷卻並通過從汽包底部升起的螺旋鑽進行機械除焦,或者通過使用從旋轉切割機噴射的高壓水壓裂焦炭床進行水力除焦。
              • 連續焦化。 連續(接觸或流體)焦化是一種移動床工藝,與延遲焦化相比,它在較低的壓力和較高的溫度下運行。 在連續焦化中,熱裂解是通過使用從熱回收焦炭顆粒傳遞到徑向混合器中的原料的熱量而發生的,稱為 反應堆. 氣體和蒸氣從反應器中取出,驟冷以停止進一步反應並分餾。 反應後的焦炭進入調壓鼓並被提升至進料器和分級器,較大的焦炭顆粒在此處被去除。 剩餘的焦炭落入反應器預熱器,與原料一起循環使用。 該過程是自動的,因為焦炭和原料連續流動,焦化發生在反應器和緩衝罐中。

                 

                健康和安全注意事項

                在焦化中,溫度控制應保持在一個較近的範圍內,因為高溫會產生太硬而無法從汽包中切出的焦炭。 相反,太低的溫度將導致高瀝青含量的漿液。 如果焦化溫度失控,可能會發生放熱反應。

                在處理含硫原油的熱裂解過程中,金屬溫度在 232 °C 和 482 °C 之間時會發生腐蝕。 似乎焦炭在 482 °C 以上的溫度下會在金屬上形成保護層。 然而,當溫度沒有適當地控制在 482 °C 以上時,就會發生硫化氫腐蝕。 塔下部、高溫換熱器、爐膛和均熱鼓均受到腐蝕。 持續的熱變化會導致焦炭鼓殼膨脹和破裂。

                水或蒸汽注入用於防止焦炭在延遲焦化爐管中積聚。 水必須從焦化器中完全排出,以免在用熱焦重新裝填時引起爆炸。 在緊急情況下,需要從焦炭塔頂部的工作平台撤離的替代方法。

                處理熱焦、蒸汽管道洩漏時的蒸汽或打開焦化器時可能排出的熱水、熱焦或熱漿可能會導致燙傷。 存在暴露於含有苯、硫化氫和一氧化碳氣體的芳香石腦油以及與焦化操作相關的微量致癌多環芳烴的可能性。 廢酸水可能呈強鹼性,含有油、硫化物、氨和苯酚。 當焦炭作為漿液移動時,由於濕碳會吸附氧氣,因此在儲存筒倉等密閉空間內可能會發生氧氣耗盡。

                催化裂化過程

                催化裂化將復雜的碳氫化合物分解成更簡單的分子,以提高更輕、更理想的產品的質量和數量,並減少殘留物的數量。 重烴在高溫和低壓下暴露於促進化學反應的催化劑。 該過程重新排列分子結構,將重碳氫化合物原料轉化為煤油、汽油、液化石油氣、取暖油和石化原料等較輕的餾分(見圖 9 和圖 10)。 催化劑的選擇取決於最大可能的反應性和最好的耐磨性的結合。 煉油廠裂化裝置中使用的催化劑通常是固體材料(沸石、氫矽酸鋁、處理過的膨潤土、漂白土、鋁土礦和二氧化矽-氧化鋁),它們呈粉末、珠粒、球粒或稱為擠出物的成型材料。

                圖 9. 催化裂化過程

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                圖 10. 催化裂化過程示意圖

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                所有催化裂化過程都具有三個基本功能:

                  • 反應——原料與催化劑反應並裂解成不同的碳氫化合物。
                  • 再生——通過燒掉焦炭使催化劑重新活化。
                  • 分餾——裂解的烴流被分離成各種產品。

                       

                      催化裂化過程非常靈活,可以調整操作參數以滿足不斷變化的產品需求。 催化裂化過程的三種基本類型是:

                        • 流化催化裂化 (FCC)
                        • 移動床催化裂化
                        • 熱催化裂化 (TCC)。

                             

                            流化催化裂化

                            流化床催化裂化裝置有一個催化劑部分(提升管、反應器和再生器)和一個分餾部分,兩者作為一個集成處理單元一起運行。 FCC 使用細粉狀催化劑,懸浮在油蒸氣或氣體中,充當流體。 裂化發生在進料管(提升管)中,催化劑和碳氫化合物的混合物在該進料管中流過反應器。

                            FCC 工藝在進入通往反應器的提升管時將預熱的碳氫化合物進料與熱的再生催化劑混合。 進料在提升管內與循環油結合,被蒸發並被熱催化劑升高到反應器溫度。 當混合物在反應器中向上移動時,進料在低壓下裂化。 這種裂化一直持續到油蒸氣在反應器旋風分離器中與催化劑分離。 生成的產品流進入一個塔,在那裡它被分離成餾分,一些重油作為循環油直接返回提升管。

                            使用過的催化劑再生以去除過程中收集在催化劑上的焦炭。 廢催化劑流經催化劑汽提器進入再生器,在那裡它與預熱空氣混合,燒掉大部分焦炭沉積物。 添加新鮮的催化劑並去除磨損的催化劑以優化裂化過程。

                            移動床催化裂化

                            移動床催化裂化類似於流化催化裂化; 然而,催化劑是顆粒狀的,而不是細粉狀的。 顆粒通過輸送機或氣動提升管連續移動到裝置頂部的儲料斗,然後通過重力向下流過反應器到再生器。 再生器和料斗通過蒸汽密封與反應器隔離。 裂解產物分離成循環氣、油、澄清油、餾分油、石腦油和濕氣。

                            Thermofor 催化裂化

                            在熱催化裂化中,預熱的原料靠重力流過催化反應器床層。 蒸氣與催化劑分離並送至分餾塔。 廢催化劑經再生、冷卻、回收利用,再生煙氣送至一氧化碳鍋爐進行熱回收。

                            健康和安全注意事項

                            應定期對原料、產品和循環流進行取樣和測試,以確保裂解過程按預期進行,並且沒有污染物進入過程流。 原料中的腐蝕性物質或沉積物會污染氣體壓縮機。 加工含硫原油時,可能會在溫度低於
                            482℃。 腐蝕發生在同時存在液相和氣相的地方以及受局部冷卻影響的區域,例如噴嘴和平台支撐。 在處理高氮原料時,暴露於氨和氰化物可能會使 FCC 塔頂系統中的碳鋼設備腐蝕、開裂或氫氣起泡,這可以通過水洗或腐蝕抑製劑來最小化。 水洗可用於保護主塔中的塔頂冷凝器免受氫硫化銨的污染。

                            應檢查關鍵設備,包括泵、壓縮機、熔爐和熱交換器。 檢查應包括檢查是否存在因腐蝕或其他故障(例如膨脹機上的催化劑堆積、原料殘留物在塔頂進料管線中結焦以及其他異常運行條件)造成的洩漏。

                            催化劑中的液態碳氫化合物或進入加熱的燃燒空氣流會引起放熱反應。 在某些過程中,必須小心以確保在再裝填或處置期間不存在爆炸濃度的催化劑粉塵。 卸載焦化催化劑時,存在硫化鐵起火的可能性。 硫化鐵暴露在空氣中會自燃,因此需要用水潤濕以防止其成為蒸氣的點火源。 結焦的催化劑可以在從反應器中傾倒之前冷卻到 49 °C 以下,或者首先傾倒到用惰性氮氣吹掃過的容器中,然後在進一步處理之前冷卻。

                            在過程採樣期間或發生洩漏或釋放時,可能會接觸到極熱的碳氫化合物液體或蒸氣。 此外,接觸致癌的多環芳烴、含苯的芳烴石腦油、酸性氣體(來自催化裂化和加氫處理等過程的燃料氣體,其中含有硫化氫和二氧化碳)、硫化氫和/或一氧化碳氣體可能會在釋放過程中發生產品或蒸氣。 在使用鎳催化劑的裂解過程中可能會無意中形成高毒性的羰基鎳,從而可能導致危險暴露。

                            催化劑再生涉及汽提和除焦,這會導致可能暴露於流體廢物流中,這些廢物流可能含有不同數量的酸性水、碳氫化合物、苯酚、氨、硫化氫、硫醇和其他物質,具體取決於原料、原油和工藝。 在處理用過的催化劑、為催化劑充電或發生洩漏或釋放時,需要安全工作規範和使用適當的個人防護設備 (PPE)。

                            加氫裂化工藝

                            加氫裂化是結合催化裂化和加氫的兩步過程,其中餾出物餾分在氫氣和特殊催化劑存在下裂化,以生產更理想的產品。 加氫裂化優於催化裂化,因為高硫原料無需預先脫硫即可進行處理。 在此過程中,重芳烴原料在非常高的壓力和相當高的溫度下轉化為較輕的產品。 當原料中鏈烷烴含量高時,氫氣可防止 PAH 的形成,減少焦油的形成並防止焦炭在催化劑上積聚。 加氫裂化會產生相對大量的異丁烷作為烷基化原料,也會引起傾點控制和煙點控制的異構化,這兩者在高質量噴氣燃料中都很重要。

                            在第一階段,原料與回收的氫氣混合,加熱並送至初級反應器,大量原料在初級反應器中轉化為中間餾分油。 硫和氮化合物在初級反應器中被催化劑轉化為硫化氫和氨。 殘餘物被加熱並送到高壓分離器,在那裡富氫氣體被去除並回收。 剩餘的碳氫化合物被汽提或純化以去除硫化氫、氨和輕質氣體,這些氣體被收集在蓄能器中,汽油與酸氣在蓄能器中分離。

                            從一級反應器中汽提出來的液態烴與氫氣混合併送往二級反應器,在那裡裂解成高質量的汽油、噴氣燃料和餾分油調合原料。 這些產品通過一系列高壓和低壓分離器去除氣體,這些氣體被回收利用。 液態碳氫化合物經過穩定、分離和汽提,來自加氫裂化裝置的輕石腦油產品用於混合汽油,而較重的石腦油則被回收或送往催化重整裝置。 (見圖 11。)

                            圖 11. 加氫裂化過程

                            油010F9

                            健康和安全注意事項

                            由於此過程中的壓力非常高,安全洩壓裝置的檢查和測試非常重要。 需要適當的過程控制來防止反應器床堵塞。 由於操作溫度和氫氣的存在,原料中的硫化氫含量必須嚴格保持在最低水平,以減少嚴重腐蝕的可能性。 還必須考慮冷凝區域濕二氧化碳的腐蝕。 在處理高氮原料時,氨和硫化氫會形成氫硫化銨,在低於水露點的溫度下會造成嚴重腐蝕。 硫氫化銨也存在於酸性水汽提中。 由於加氫裂化裝置在非常高的壓力和溫度下運行,因此控制碳氫化合物洩漏和氫氣釋放對於防止火災非常重要。

                            因為這是一個封閉的過程,所以在正常操作條件下暴露是最小的。 由於高壓洩漏,可能會接觸到含苯的脂肪族石腦油、致癌的多環芳烴、碳氫化合物氣體和蒸汽排放物、富氫氣體和硫化氫氣體。 催化劑再生和轉換過程中可能會釋放出大量一氧化碳。 催化劑蒸汽汽提和再生會產生含有酸性水和氨的廢物流。 處理用過的催化劑時,需要安全的工作規範和適當的個人防護設備。 在某些過程中,需要注意確保在充電過程中不會形成爆炸濃度的催化粉塵。 卸載焦化催化劑需要採取特殊的預防措施,以防止硫化鐵引起的火災。 結焦的催化劑應在傾倒前冷卻至 49 °C 以下,或放置在氮氣惰性容器中直至冷卻。

                            合併進程

                            兩個結合過程, 聚合烷基化, 用於連接小的缺氫分子,稱為 烯烴, 從熱裂化和催化裂化中回收,以製造更理想的汽油調合原料。

                            聚合

                            聚合是將兩個或多個不飽和有機分子(烯烴)結合形成一個單一的、更重的分子的過程,該分子具有與原始分子相同比例的相同元素。 它將氣態烯烴(例如通過熱裂解和流化裂化裝置轉化的乙烯、丙烯和丁烯)轉化為更重、更複雜、辛烷值更高的分子,包括石腦油和石化原料。 烯烴原料經過預處理以去除硫化合物和其他不需要的物質,然後通過磷催化劑,通常是固體催化劑或液體磷酸,在此處發生放熱聚合反應。 這需要使用冷卻水並將冷原料注入反應器以控制不同壓力下的溫度。 液體中的酸通過鹼洗去除,液體被分餾,酸催化劑被回收。 將蒸汽分餾以除去丁烷併中和以除去痕量酸。 (見圖 12。)

                            圖 12. 聚合過程

                            油10F10

                            如果水接觸磷酸,例如在停機時的水洗過程中,將發生嚴重腐蝕,導致設備故障。 腐蝕也可能發生在管道歧管、再沸器、交換器和其他酸可能沉澱的地方。 有可能暴露於鹼洗液(氫氧化鈉)、過程中使用的磷酸或在周轉期間被洗掉的磷酸,以及催化劑粉塵。 如果發生冷卻水損失,則存在不受控制的放熱反應的可能性。

                            烷基化

                            烷基化將催化裂化產生的烯烴分子與異鏈烷烴分子結合,以增加汽油混合物的體積和辛烷值。 在高活性催化劑(通常是硫酸或氫氟酸(或氯化鋁))存在下,烯烴會與異鏈烷烴反應生成長支鍊鍊烷烴分子,稱為 烷基化物 (異辛烷),具有卓越的抗爆性能。 然後分離和分餾烷基化物。 硫酸的 10°C 至 16°C、氫氟酸 (HF) 的 27°C 至 0°C 和氯化鋁的 0°C 等相對較低的反應溫度由製冷控制和維持。 (見圖 13。)

                            圖 13. 烷基化過程

                            油10F11

                            硫酸烷基化。 在級聯式硫酸烷基化裝置中,丙烯、丁烯、戊烯和新鮮異丁烷等原料進入反應器,與硫酸催化劑接觸。 反應器被分成多個區域,烯烴通過分配器進料到每個區域,硫酸和異丁烷從一個區域流過擋板到另一個區域。 通過蒸發異丁烷除去反應熱。 異丁烷氣體從反應器頂部排出、冷卻和再循環,其中一部分被引導至脫丙烷塔。 反應器中的殘留物沉降,硫酸從容器底部排出並再循環。 苛性鹼和/或水洗滌器用於從工藝流中去除少量酸,然後進入脫異丁烷塔。 回收脫丁烷塔頂出的異丁烷,剩餘的碳氫化合物在再運行塔中分離和/或送去混合。

                            氫氟酸烷基化。 有兩種類型的氫氟酸烷基化工藝:Phillips 和 UOP。 在菲利普斯工藝中,烯烴和異丁烷原料被乾燥並送入組合反應器/沉降器單元。 來自沉降區的碳氫化合物被送入主分餾塔。 主分餾塔的開銷進入脫丙烷塔。 含有微量氫氟酸 (HF) 的丙烷進入 HF 汽提器,然後進行催化脫氟、處理並送往儲存處。 異丁烷從主分餾塔中取出並循環到反應器/沉降器,而來自主分餾塔底部的烷基化物被送到分流器。

                            UOP 工藝使用兩個帶有獨立沉降器的反應器。 將一半乾燥的原料與循環和補充異丁烷一起裝入第一個反應器,然後裝入其沉降器,在那裡酸被循環利用,碳氫化合物裝入第二個反應器。 另一半原料進入第二個反應器,沉降酸被回收,碳氫化合物進入主分餾塔。 後續處理與菲利普斯類似,主分餾塔的塔頂餾出物進入脫丙烷塔,異丁烷被回收,烷基化物被送到分離塔。

                            健康和安全注意事項

                            硫酸和氫氟酸屬於危險化學品,酸的運輸和卸載過程中必須小心謹慎。 需要將硫酸濃度保持在 85% 至 95% 以實現良好運行並最大程度地減少腐蝕。 為防止氫氟酸腐蝕,工藝裝置內的酸濃度必須保持在 65% 以上,水分保持在 4% 以下。 硫酸裝置中的一些腐蝕和結垢是由於硫酸酯的分解或添加苛性鹼進行中和而發生的。 這些酯可以通過新鮮酸處理和熱水洗滌來去除。

                            維持工藝溫度所需的冷卻水流失可能會導致失常。 換熱器冷卻水和蒸汽側的壓力應保持低於酸服務側的最小壓力,以防止水污染。 通風口可以通向蘇打灰洗滌器,以在釋放前中和氟化氫氣體或氫氟酸蒸氣。 可以為工藝單元密封提供路緣、排水和隔離,以便在排放到下水道系統之前可以中和流出物。

                            氫氟酸裝置在檢修和進入之前應徹底排幹並進行化學清潔,以去除所有氟化鐵和氫氟酸的痕跡。 停工後,在使用過水的地方,應在引入氫氟酸之前徹底乾燥設備。 涉及氫氟酸或含有氫氟酸的碳氫化合物的洩漏、溢出或釋放是極其危險的。 必須採取預防措施,以確保與酸接觸過的設備和材料在離開工藝區或煉油廠之前得到小心處理和徹底清潔。 通常提供浸入式洗滌桶,用於中和與氫氟酸接觸的設備。

                            如果發生洩漏、溢出或釋放,則可能會導致嚴重的危險和有毒物質暴露。 直接接觸硫酸或氫氟酸會導致嚴重的皮膚和眼睛損傷,吸入酸霧或含酸的碳氫化合物蒸氣會對呼吸系統造成嚴重刺激和損害。 應採取特殊的預防性應急準備措施,並提供適合潛在危險和可能受影響區域的保護措施。 在正常操作過程中可能接觸氫氟酸和硫酸的情況下,需要安全的工作實踐和適當的皮膚和呼吸個人防護設備,例如讀數儀表、檢查和過程採樣,以及在應急響應、維護和周轉活動期間。 應制定程序以確保在硫酸或氫氟酸活動中穿戴的防護設備和服裝,包括化學防護服、頭套和鞋套、手套、面部和眼睛防護以及呼吸防護設備,在重新發布之前得到徹底清潔和淨化。

                            重新安排流程

                            催化重整異構化 是重新排列碳氫化合物分子以生產具有不同特性的產品的過程。 裂解後,一些汽油流雖然具有正確的分子大小,但需要進一步加工以提高其性能,因為它們在某些品質(例如辛烷值或硫含量)方面存在缺陷。 氫(蒸汽)重整產生額外的氫用於加氫過程。

                            催化重整

                            催化重整過程將低辛烷值重石腦油轉化為石化原料的芳烴和高辛烷值汽油組分,稱為 改革, 通過分子重排或脫氫。 根據原料和催化劑的不同,重整油中含有非常高濃度的甲苯、苯、二甲苯和其他可用於汽油調合和石化加工的芳烴。 氫氣是一種重要的副產品,從重整油中分離出來,用於回收和用於其他工藝。 所得產物取決於反應器溫度和壓力、使用的催化劑和氫氣再循環率。 一些催化重整裝置在低壓下運行,而另一些則在高壓下運行。 一些催化重整系統連續再生催化劑,一些設施在周轉期間再生所有反應器,而其他設施一次關閉一個反應器以進行催化劑再生。

                            在催化重整中,石腦油原料用氫氣進行預處理,以去除可能使催化劑中毒的污染物,例如氯、硫和氮化合物。 產品在塔中閃蒸和分餾,去除剩餘的污染物和氣體。 脫硫後的石腦油原料被送往催化重整器,在那裡被加熱成蒸汽,並通過帶有雙金屬或金屬催化劑固定床的反應器,其中含有少量鉑、鉬、錸或其他貴金屬。 發生的兩個主要反應是通過從原料分子中去除氫來生產高辛烷值芳烴,以及將正鏈烷烴轉化為支鍊或異鏈烷烴。

                            在平台化中,另一種催化重整工藝,未加氫脫硫的原料與循環氣體混合,並首先通過較便宜的催化劑。 任何殘留的雜質都會轉化為硫化氫和氨,並在氣流通過鉑催化劑之前被去除。 富氫蒸氣被再循環以抑制可能使催化劑中毒的反應。 反應器輸出物被分離成液體重整物,後者被送到汽提塔,氣體則被壓縮和回收。 (見圖 14。)

                            圖 14. 催化重整過程

                            油10F12

                            需要操作程序來控制啟動期間的熱點。 裝載床時必須小心不要破壞或壓碎催化劑,因為細小的細粉會堵塞重整篩。 再生或更換催化劑時需要採取防塵措施。 催化劑再生過程中可能會排放少量一氧化碳和硫化氫。

                            如果由於氯化銨和鐵鹽的形成而在重整器中發生穩定劑污染,則應考慮水洗。 氯化銨可能會在預處理換熱器中形成並導致腐蝕和結垢。 來自氯化合物氫化的氯化氫可形成酸或氯化銨鹽。 如果發生洩漏或釋放,則可能會接觸脂肪族和芳香族石腦油、富氫工藝氣體、硫化氫和苯。

                            異構化

                            異構化轉化 n-丁烷, n-戊烷和 n-己烷轉化為各自的異鏈烷烴。 輕質直餾石腦油的一些正常直鏈石蠟組分的辛烷值較低。 這些可以通過重新排列原子之間的鍵而轉化為高辛烷值的支鏈異構體,而不改變原子的數量或種類。 異構化類似於催化重整,因為碳氫化合物分子被重新排列,但與催化重整不同的是,異構化只是將正鏈烷烴轉化為異鏈烷烴。 異構化使用與催化重整不同的催化劑。

                            兩種不同的異構化過程是丁烷 (C4) 和戊烷/己烷。 (C5/C6).

                            丁烷(C4) 異構化產生用於烷基化的原料。 低溫工藝使用高活性氯化鋁或氯化氫催化劑,無需明火加熱器,異構化 n-丁烷。 將經過處理和預熱的原料添加到循環流中,與 HCl 混合併通過反應器(見圖 15)。

                            圖 15. C4 異構化

                            油10F22

                            戊烷/己烷異構化用於通過轉化來提高辛烷值 n-戊烷和 n-己烷。 在典型的戊烷/己烷異構化過程中,乾燥和脫硫的原料與少量有機氯化物和循環氫氣混合,並加熱到反應器溫度。 然後它通過第一個反應器中的負載金屬催化劑,苯和烯烴在該反應器中被氫化。 進料接下來進入異構化反應器,在那裡鏈烷烴被催化異構化為異鏈烷烴,冷卻並傳遞到分離器。 分離器氣體和氫氣以及補充氫氣被回收。 液體用鹼性物質中和並送至汽提塔,在那裡回收和循環使用氯化氫。 (見圖 16。)

                            圖 16. 異構化過程

                            油10F13

                            如果原料沒有完全乾燥和脫硫,則可能會形成酸,從而導致催化劑中毒和金屬腐蝕。 不得讓水或蒸汽進入存在氯化氫的區域。 需要採取預防措施以防止 HCl 進入下水道和排水溝。 存在暴露於異戊烷和脂肪族石腦油蒸氣和液體、富氫工藝氣體、鹽酸和氯化氫以及使用固體催化劑時粉塵的可能性。

                            制氫(蒸汽重整)

                            加氫脫硫、加氫、加氫裂化和石化過程需要高純度氫氣(95% 至 99%)。 如果煉油廠生產的副產品氫氣不足以滿足煉油廠的總需求,則需要製造額外的氫氣。

                            在氫蒸汽重整中,脫硫氣體與過熱蒸汽混合,並在含有鎳基催化劑的管中進行重整。 由蒸汽、氫氣、一氧化碳和二氧化碳組成的重整氣體被冷卻並通過轉化器,一氧化碳在轉化器中與蒸汽反應形成氫氣和二氧化碳。 二氧化碳用胺溶液洗滌,並在溶液通過加熱重新活化時排放到大氣中。 產物流中殘留的任何一氧化碳都轉化為甲烷。 (見圖 17。)

                            圖 17. 蒸汽重整過程

                            油10F14

                            如果氫氣中的污染物可能導致閥門故障,則必須進行檢查和測試。 為防止預熱器腐蝕,必須控制來自鹼洗滌器的殘留物,並防止來自原料或蒸汽系統的氯化物進入重整器管並污染催化劑。 暴露可能是由於工藝材料(例如腐蝕劑和胺化合物)以及過量的氫氣、一氧化碳和二氧化碳對冷凝物造成的污染。 如果發生洩漏,可能會被熱氣和過熱蒸汽灼傷。

                            雜項煉油工藝

                            潤滑油基礎油和蠟工藝

                            潤滑油和蠟是從常壓和減壓蒸餾的各種餾分中提煉出來的。 隨著真空蒸餾的發明,人們發現蠟質渣油比當時使用的任何動物脂肪都具有更好的潤滑性,這是現代碳氫化合物潤滑劑精煉技術的開端,其主要目的是去除不需要的產品,例如瀝青、磺化芳烴以及石蠟和異石蠟,以生產高質量的潤滑油。 這是通過一系列過程完成的,包括脫瀝青、溶劑萃取和分離以及處理過程,如脫蠟和加氫精製。 (見圖18)

                            圖 18. 潤滑油和蠟的製造過程

                            油10F15

                            在萃取加工中,來自真空裝置的還原原油經過丙烷脫瀝青處理,並與直餾潤滑油原料混合、預熱和溶劑萃取,以生產稱為萃餘液的原料。 在使用苯酚作為溶劑的典型提取過程中,原料在處理部分與苯酚在低於 204 °C 的溫度下混合。 然後從殘液中分離出苯酚並回收。 然後可以對萃餘液進行另一個萃取過程,該過程使用糠醛將芳族化合物與非芳族烴分離,產生具有改善的粘度指數以及氧化和熱穩定性的淺色萃餘液。

                            脫蠟殘液也可進行進一步加工以提高基礎油料的質量。 粘土吸附劑用於從潤滑油基礎油中去除深色、不穩定的分子。 另一種工藝,即潤滑油加氫精製,將熱脫蠟殘液和氫氣通過催化劑,稍微改變分子結構,從而產生顏色較淺且特性得到改善的油。 然後將處理過的潤滑油基礎油與添加劑混合和/或化合,以滿足機油、工業潤滑油和金屬加工油所需的物理和化學特性。

                            從原油中提取的兩種不同類型的蠟是從餾出油原料中生產的石蠟和從殘油原料中生產的微晶蠟。 來自萃取裝置的萃餘液含有相當數量的蠟,可以通過溶劑萃取和結晶除去。 殘液與溶劑混合,例如丙烷、甲基乙基酮 (MEK) 和甲苯混合物或甲基異丁基酮 (MIBK),並在熱交換器中預冷。 結晶溫度是通過冷卻器和過濾器進料罐中丙烷的蒸發達到的。 蠟通過過濾器不斷去除,冷溶劑洗滌以回收保留的油。 通過閃蒸和汽提從脫蠟的萃餘液中回收溶劑,並循環使用。

                            蠟用熱溶劑加熱、冷卻、過濾並進行最後清洗以去除所有油跡。 在使用蠟之前,可以對其進行水處理以改善其氣味並消除所有芳香劑痕跡,因此蠟可用於食品加工。 脫蠟殘液含有少量鏈烷烴、環烷烴和一些芳烴,可進一步加工用作潤滑油基礎油料。

                            控制處理器溫度對於防止苯酚腐蝕很重要。 蠟會堵塞下水道或排油系統並干擾廢水處理。 存在暴露於工藝溶劑(例如苯酚、丙烷、甲基乙基酮和甲苯混合物或甲基異丁基酮)的可能性。 吸入碳氫化合物氣體和蒸氣、含苯的芳香石腦油、硫化氫和富氫工藝氣體是一種危險。

                            瀝青加工

                            在初級蒸餾操作之後,瀝青是殘留物的一部分,需要進一步加工以賦予其最終用途所需的特性。 用於屋頂材料的瀝青是通過吹氣生產的。 殘留物在管道中被加熱到幾乎達到其閃點,並被送入鼓風塔,在那裡註入熱空氣一段預定的時間。 瀝青脫氫形成硫化氫,氧化產生二氧化硫。 蒸汽用於覆蓋塔頂以夾帶污染物,並通過洗滌器冷凝碳氫化合物。

                            減壓蒸餾一般用於生產道路焦油瀝青。 將殘餘物加熱並裝入柱中,柱中施加真空以防止開裂。

                            來自各種瀝青工藝的冷凝蒸汽將含有痕量的碳氫化合物。 真空的任何破壞都可能導致大氣進入並隨後引發火災。 在瀝青生產中,通過提高減壓塔底部的溫度來提高效率,可以通過熱裂解產生甲烷。 這會在瀝青儲罐中產生易燃範圍內的蒸汽,但無法通過閃蒸測試檢測到。 吹氣會產生一些多環芳烴(即 PAH)。 空氣吹製瀝青工藝產生的冷凝蒸汽也可能含有各種污染物。

                            碳氫化合物脫硫和處理工藝

                            許多產品,例如來自減粘裂化、焦化或熱裂解的熱石腦油,以及來自原油蒸餾的高硫石腦油和餾出物,都需要進行處理才能用於汽油和燃料油混合物。 包括煤油和其他餾出物在內的蒸餾產品可能含有微量芳烴,環烷烴和潤滑油基礎油可能含有蠟。 通過溶劑萃取和溶劑脫蠟等精煉工藝,這些不需要的物質在中間精煉階段或剛好在將產品送往混合和儲存之前被去除。 包括中間餾分油、汽油、煤油、噴氣燃料和酸性氣體在內的多種中間產品和成品需要乾燥和脫硫。

                            處理要么在精煉過程的中間階段進行,要么就在將成品送去混合和儲存之前進行。 處理可去除油中的污染物,例如含有硫、氮和氧的有機化合物、溶解的金屬、無機鹽和溶解在乳化水中的可溶性鹽。 處理材料包括酸、溶劑、鹼以及氧化劑和吸附劑。 酸處理用於改善潤滑油基礎油的氣味、顏色和其他特性,防止腐蝕和催化劑污染,並提高產品穩定性。 通過吸收劑(二乙醇胺)從“乾燥”酸性氣體中去除的硫化氫被燃燒,用作燃料或轉化為硫磺。 處理和藥劑的類型取決於原油原料、中間過程和最終產品規格。

                            溶劑處理工藝

                            溶劑萃取 通過溶解或沉澱從產品流中分離芳烴、環烷烴和雜質。 溶劑萃取可防止腐蝕,保護後續工藝中的催化劑,並通過從潤滑油和油脂基礎油中去除不飽和芳烴來改善成品。

                            將原料乾燥並進行連續的逆流溶劑處理。 在一個過程中,原料用一種液體洗滌,待去除的物質在其中比在所需的最終產品中更易溶解。 在另一個過程中,添加選定的溶劑,導致雜質從產品中沉澱出來。 通過加熱、蒸發或分餾將溶劑與產物流分離,隨後通過汽提或真空閃蒸從萃餘液中除去殘留的痕量溶劑。 電沉澱可用於無機化合物的分離。 然後將溶劑再生以在該過程中再次使用。

                            提取過程中使用的典型化學品包括各種酸、鹼和溶劑,包括苯酚和糠醛,以及氧化劑和吸附劑。 在吸附過程中,高度多孔的固體材料在其表面收集液體分子。 具體工藝和化學試劑的選擇取決於被處理原料的性質、存在的污染物和成品要求。 (見圖 19。)

                            圖 19. 溶劑萃取過程

                            油10F16

                            溶劑脫蠟 從餾出物或殘留基礎油中去除蠟,可用於精煉過程的任何階段。 在溶劑脫蠟中,含蠟原料通過熱交換器和製冷機冷卻,並添加溶劑以幫助形成通過真空過濾去除的晶體。 脫蠟油和溶劑經過閃蒸和汽提,蠟通過水沉降器、溶劑分餾器和閃蒸塔。 (見圖 20。)

                            圖 20. 溶劑脫蠟工藝

                            油10F17

                            溶劑脫瀝青 分離重油餾分以生產重質潤滑油、催化裂化原料和瀝青。 原料和液體丙烷(或己烷)在精確控制的混合物、溫度和壓力下被泵送到萃取塔。 根據溶解度的差異,分離發生在轉盤接觸器中。 然後將產物蒸發並汽提以回收丙烷用於再循環。 溶劑脫瀝青還可以從原料中去除硫和氮化合物、金屬、碳殘留物和石蠟。 (見圖 21。)

                            圖 21. 溶劑脫瀝青工藝

                            油10F18

                            健康和安全考慮。

                            在溶劑脫蠟中,真空中斷會使空氣進入裝置,從而造成潛在的火災隱患。 存在暴露於脫蠟溶劑蒸汽(MEK 和甲苯的混合物)的可能性。 儘管溶劑萃取是一個封閉的過程,但在處理和操作過程中,可能會接觸工藝油中的致癌多環芳烴以及苯酚、糠醛、乙二醇、丁酮、胺類和其他工藝化學品等萃取溶劑。

                            脫瀝青需要精確的溫度和壓力控制以避免失調。 此外,濕氣、過量溶劑或操作溫度下降可能會導致起泡,從而影響產品溫度控制並可能造成乾擾。 接觸熱油流會導致皮膚灼傷。 存在接觸含有致癌多環芳族化合物、液化丙烷和丙烷蒸氣、硫化氫和二氧化硫的熱油流的可能性。

                            加氫處理工藝

                            加氫處理用於從直餾汽油等液態石油餾分中去除約 90% 的污染物,包括氮、硫、金屬和不飽和烴(烯烴)。 加氫處理類似於加氫裂化,因為氫氣和催化劑都用於提高烯烴原料的氫含量。 然而,飽和度沒有加氫裂化中達到的那麼高。 通常,加氫處理在催化重整等工藝之前進行,這樣催化劑就不會被未經處理的原料污染。 加氫處理也用於催化裂化之前,以減少硫含量和提高產品收率,並將中間餾分石油餾分升級為成品煤油、柴油和取暖燃料油。

                            加氫處理工藝因原料和催化劑而異。 加氫脫硫從煤油中去除硫,減少芳烴和膠質形成特性,並使任何烯烴飽和。 加氫成型是一種脫氫工藝,用於回收過量氫氣並生產高辛烷值汽油。 加氫處理的產品被混合或用作催化重整原料。

                            In 催化加氫脫硫,原料通過固定床催化反應器進行脫氣、氫氣混合、預熱和高壓裝料。 氫氣被分離和再循環,產品在汽提塔中穩定,輕餾分被去除。

                            在此過程中,原料中的硫和氮化合物轉化為硫化氫(H2S)和氨(NH3). 殘留的硫化氫和氨通過汽提、高壓和低壓組合分離器或胺洗去除,在適合轉化為元素硫的高度濃縮的物流中回收硫化氫。 (見圖 22 和圖 23。)

                            圖 22. 加氫脫硫工藝

                            油10F19

                            圖 23. 加氫脫硫工藝示意圖

                            油10F26

                            在加氫處理中,原料中的硫化氫含量必須嚴格控制在最低限度以減少腐蝕。 氯化氫可能會在裝置的較低溫度部分形成並冷凝為鹽酸。 氫硫化銨可能在高溫、高壓裝置中形成。 如果發生洩漏,則可能會接觸到含有苯、硫化氫或氫氣的芳香石腦油蒸氣,或者如果發生酸性水洩漏或溢出,則可能會接觸到氨氣。 如果加工高沸點原料,也可能存在苯酚。

                            過多的接觸時間和/或溫度會在裝置中產生焦化。 從裝置中卸載焦化催化劑時需要採取預防措施,以防止硫化鐵起火。 結焦的催化劑在取出前應冷卻至 49 °C 以下,或傾倒在氮氣惰性容器中,以便在進一步處理前冷卻。 可以使用特殊的消泡劑來防止催化劑因焦化器原料中的有機矽殘留而中毒。

                            其他甜味和處理過程

                            處理、乾燥和甜化過程用於去除混合原料中的雜質。 (見圖 24。)

                            圖 24. 脫硫和處理過程

                            油10F20

                            甜化過程使用空氣或氧氣。 如果過量的氧氣進入這些過程,則可能由於產生靜電而在沉降器中發生火災。 有可能接觸硫化氫、二氧化硫、苛性鹼(氫氧化鈉)、廢鹼、廢催化劑(Merox)、催化劑粉塵和甜味劑(碳酸鈉和碳酸氫鈉)。

                            胺(酸性氣體處理)裝置

                            酸性氣體(來自催化裂化和加氫處理等過程的燃料氣體,含有硫化氫和二氧化碳)必須經過處理才能用作煉油廠燃料。 胺工廠從酸性氣體和碳氫化合物流中去除酸性污染物。 在胺工廠中,含有二氧化碳和/或硫化氫的氣體和液態碳氫化合物流被送入氣體吸收塔或液體接觸器,其中酸性污染物被逆流的胺溶液吸收——單乙醇胺 (MEA)、二乙醇胺 (DEA) 或甲基二乙醇胺(MDEA)。 汽提後的氣體或液體從塔頂排出,胺被送到再生器。 在再生器中,酸性組分通過加熱和再沸作用被汽提並處理掉,同時胺被回收。

                            為了盡量減少腐蝕,應建立適當的操作規範,並且需要控制再生器底部和再沸器的溫度。 氧氣應遠離系統以防止胺氧化。 有可能接觸胺類化合物(即 MEA、DEA、MDEA)、硫化氫和二氧化碳。

                            甜味和乾燥

                            脫硫(脫硫醇)處理含硫化合物(硫化氫、噻吩和硫醇)以改善顏色、氣味和氧化穩定性,並降低汽油中二氧化碳的濃度。 一些硫醇通過使產品接觸與硫醇發生反應的水溶性化學品(例如,硫酸)來去除。 苛性鹼液體(氫氧化鈉)、胺化合物(二乙醇胺)或固定床催化劑脫硫可用於將硫醇轉化為不太令人討厭的二硫化物。

                            產品乾燥(除水)是通過吸水完成的,使用或不使用吸附劑。 一些過程通過吸附在分子篩上同時干燥和甜化。

                            硫磺回收

                            硫磺回收從酸性氣體和碳氫化合物流中去除硫化氫。 Clause 工藝通過使用熱和催化反應將硫化氫轉化為元素硫。 在受控條件下燃燒硫化氫後,分離罐從原料氣流中去除水和碳氫化合物,然後將其暴露於催化劑以回收額外的硫。 燃燒和轉化產生的硫蒸氣被冷凝和回收。

                            尾氣處理

                            氧化和還原都用於處理來自硫磺回收裝置的尾氣,具體取決於氣體的成分和煉油廠的經濟性。 氧化過程燃燒尾氣將所有硫化合物轉化為二氧化硫,還原過程將硫化合物轉化為硫化氫。

                            硫化氫洗滌

                            硫化氫洗滌是一種主要的碳氫化合物原料處理工藝,用於防止催化劑中毒。 根據原料和污染物的性質,脫硫方法會有所不同,從常溫活性炭吸收到高溫催化加氫然後氧化鋅處理。

                            飽和和不飽和天然氣廠

                            來自各個煉油廠的原料被送往氣體處理廠,其中丁烷和丁烯被去除用作烷基化原料,較重的組分被送到汽油調合,丙烷被回收用於液化石油氣,丙烯被去除用於石化產品。

                            衛星氣廠 從煉油廠氣體中分離組分,包括用於烷基化的丁烷、用於汽油調合的戊烷、用於燃料的液化石油氣和用於石化產品的乙烷。 有兩種不同的飽和氣體過程:吸收分餾或直接分餾。 在吸收分餾中,來自不同單元的氣體和液體被送入吸收塔/脫乙烷塔,其中 C2 和較輕的餾分通過貧油吸收分離並去除用作燃料氣或石化原料。 剩餘的較重餾分被汽提並送至脫乙烷塔,貧油再循環回吸收塔/脫乙烷塔。 C3/C4 在脫丁烷塔中與戊烷分離,洗滌以除去硫化氫,然後送入分離器以分離丙烷和丁烷。 分餾廠取消了吸收階段。 飽和氣體工藝取決於原料和產品需求。

                            由於預先處理,硫化氫、二氧化碳和其他化合物的存在會導致腐蝕。 含有氨的物流在處理前應乾燥。 防污添加劑用於吸收油中以保護熱交換器。 腐蝕抑製劑用於控制架空系統中的腐蝕。 存在暴露於硫化氫、二氧化碳、氫氧化鈉、MEA、DEA 和 MDEA 的可能性,這些物質是從之前的處理中遺留下來的。

                            不飽和天然氣廠 從催化裂化器和延遲焦化塔頂蓄能器或分餾接收器的濕氣流中回收輕烴。 在一個典型的過程中,濕氣體在進入分餾吸收器之前或之後被壓縮並用胺處理以去除硫化氫,在那裡它們混合到並流的脫丁烷汽油流中。 輕餾分在再沸器中通過加熱分離,廢氣被送到海綿吸收器,底部被送到脫丁烷塔。 一部分脫丁烴被回收,其餘部分進入分流器進行分離。 塔頂氣體進入脫丙烷塔用作烷基化裝置原料。 (見圖 25。)

                            圖 25. 不飽和氣體裝置工藝

                            油10F21

                            在處理 FCC 原料的不飽和氣體工廠中,潮濕的硫化氫和氰化物會發生腐蝕。 當原料來自延遲焦化器或 TCC 時,硫化氫腐蝕和氨化合物在氣體壓縮機高壓部分的沉積是可能的。 存在接觸硫化氫和胺化合物(如 MEA、DEA 和 MDEA)的可能性。

                            汽油、餾分燃料和潤滑油基礎油混合工藝

                            混合是許多不同液態烴餾分的物理混合,以生產具有特定所需特性的成品。 產品可以通過歧管系統在線混合或在罐和容器中批量混合。 汽油、餾分油、噴氣燃料和潤滑油基礎油料的在線混合是通過將每種成分按比例注入主流而實現的,其中湍流促進了徹底混合。

                              • 汽油是重整油、烷基化油、直餾汽油、熱裂化和催化裂化汽油、焦化汽油、丁烷和適當添加劑的混合物。
                              • 燃料油和柴油燃料是餾分油和循環油的混合物,噴氣燃料可以是直餾餾分油或與石腦油混合。
                              • 潤滑油是精製基礎油的混合物
                              • 瀝青根據其預期用途由各種剩餘原料混合而成。

                                     

                                    添加劑通常在混合過程中或混合後混合到汽油和汽車燃料中,以提供石油碳氫化合物所不具備的特定特性。 這些添加劑包括辛烷值增強劑、抗爆劑、抗氧化劑、膠質抑製劑、抑泡劑、防銹劑、化油器(碳)清潔劑、噴油嘴清潔劑、柴油除臭劑、彩色染料、餾出物抗靜電劑、汽油氧化劑等甲醇、乙醇和甲基叔丁基醚、金屬鈍化劑等。

                                    批量和在線混合操作需要嚴格控制以保持所需的產品質量。 應清理溢出物並修復洩漏處以避免滑倒。 桶和袋中的添加劑需要妥善處理,以避免拉傷和暴露。 在混合過程中存在接觸危險添加劑、化學品、苯和其他材料的可能性,因此需要適當的工程控制、個人防護裝備和適當的衛生措施來最大程度地減少接觸。

                                    輔助煉油廠運營

                                    支持煉油工藝的輔助操作包括那些提供工藝熱量和冷卻的操作; 提供壓力釋放; 控制廢氣排放; 收集和處理廢水; 提供電力、蒸汽、空氣和工廠氣體等公用設施; 泵送、儲存、處理和冷卻工藝用水。

                                    廢水處理

                                    煉油廠廢水包括冷凝蒸汽、汽提水、廢鹼溶液、冷卻塔和鍋爐排污、洗滌水、鹼和酸廢水中和水以及其他工藝相關水。 廢水通常含有碳氫化合物、溶解物質、懸浮固體、酚類、氨、硫化物和其他化合物。 廢水處理用於工藝用水、徑流水和污水排放前。 這些處理可能需要許可證,或者必須進行回收。

                                    如果含有碳氫化合物的廢水中的蒸氣在處理過程中到達火源,則存在著火的可能性。 在過程取樣、檢查、維護和周轉期間,存在接觸各種化學品和廢物的可能性。

                                    預處理

                                    預處理是從廢水中初步分離碳氫化合物和固體。 API 分離器、截流板和沈淀池用於通過重力分離、撇取和過濾去除懸浮的碳氫化合物、含油污泥和固體。 酸性廢水用氨水、石灰或蘇打灰中和。 鹼性廢水用硫酸、鹽酸、富含二氧化碳的煙氣或硫磺處理。 一些水包油乳液首先被加熱以幫助分離油和水。 重力分離取決於水和不混溶的油球的不同比重,這使得游離油從廢水錶面撇去。

                                    酸水剝離

                                    含有硫化物的水,稱為酸水,是在催化裂化和加氫處理過程中產生的,以及每當蒸汽在含有硫化氫的氣體存在下冷凝時產生的。

                                    汽提用於含有硫化物和/或氨的廢水,溶劑萃取用於去除廢水中的酚類物質。 待回收的廢水可能需要冷卻以去除熱量和/或通過噴灑或空氣汽提去除氧化以去除任何殘留的酚類、硝酸鹽和氨。

                                    二級處理

                                    預處理後,通過沉澱或氣浮去除懸浮固體。 篩分或過濾固體含量低的廢水,並可添加絮凝劑以幫助分離。 具有高吸附特性的材料用於固定床過濾器或添加到廢水中形成漿液,然後通過沉澱或過濾去除。 二級處理過程通過使用活性污泥、未曝氣或曝氣潟湖、滴濾法或厭氧處理來生物降解和氧化可溶性有機物。 額外的處理方法用於去除廢水中的油和化學品。

                                    三級處理

                                    三級處理去除特定污染物以滿足監管排放要求。 這些處理包括氯化、臭氧化、離子交換、反滲透、活性炭吸附等。 壓縮氧氣可以擴散到廢水流中以氧化某些化學物質或滿足規定的氧氣含量要求。

                                    冷卻塔

                                    冷卻塔通過熱水和空氣之間的蒸發和潛熱傳遞從工藝水中帶走熱量。 塔的兩種類型是逆流式和橫流式。

                                      • 在逆流冷卻中,熱工藝水被泵送至最上層的壓力通風系統,並允許通過塔落下。 許多板條或噴嘴分佈在塔的整個長度上,以分散水流並幫助冷卻。 同時,空氣從塔底進入,在水中形成並發氣流。 引風塔在出風口處裝有風扇。 強制通風塔在進氣口處裝有風扇或鼓風機。
                                      • 橫流塔以與整個結構中的水流成直角的方式引入氣流。

                                         

                                        再循環冷卻水必須經過處理以去除雜質和任何溶解的碳氫化合物。 冷卻水中的雜質會腐蝕和污染管道和熱交換器,溶解鹽的水垢會沉積在管道上,木製冷卻塔會被微生物損壞。

                                        冷卻塔水可能會受到工藝材料和副產品(包括二氧化硫、硫化氫和二氧化碳)的污染,從而導致暴露。 當廢水與冷卻塔一起處理時,可能會接觸到水處理化學品或硫化氫。 由於水被空氣冷卻而充滿了氧氣,因此腐蝕的機會增加了。 一種防腐蝕方法是在冷卻水中添加一種材料,在管道和其他金屬表面形成一層保護膜。

                                        當冷卻水被碳氫化合物污染時,易燃蒸氣會蒸發到排放空氣中。 如果存在火源或閃電,可能會引發火災。 當具有可燃結構的引通風冷卻塔中存在相對乾燥的區域時,存在火災隱患。 冷卻塔風扇或水泵斷電會在過程操作中造成嚴重後果。

                                        蒸汽發生

                                        蒸汽是通過中央蒸汽發電廠和各種工藝裝置的加熱器和鍋爐操作產生的,使用煙氣或其他來源的熱量。 蒸汽發生系統包括:

                                          • 加熱器(熔爐)及其燃燒器和助燃空氣系統
                                          • 通風或壓力系統,用於從熔爐、吹灰器和壓縮空氣系統中去除煙氣,這些系統密封開口以防止煙氣逸出
                                          • 鍋爐,由許多管子組成,這些管子將水/蒸汽混合物輸送通過爐子以提供最大的熱傳遞(這些管子在鍋爐頂部的蒸汽分配鼓和鍋爐底部的集水鼓之間運行)
                                          • 蒸汽鼓收集蒸汽並在蒸汽進入蒸汽分配系統之前將其引導至過熱器。

                                                 

                                                蒸汽發生中最具潛在危險的操作是加熱器啟動。 一個或多個燃燒器在點火期間失去火焰可能會形成易燃的氣體和空氣混合物。 每種不同類型的裝置都需要特定的啟動程序,包括點火前的吹掃和失火或燃燒器火焰消失時的應急程序。 如果給水不足且鍋爐乾燥,則管道會過熱並發生故障。 多餘的水將被帶入蒸汽分配系統,導致渦輪機損壞。 鍋爐應具有連續或間歇排污系統,以從汽包中排出水並限制水垢在渦輪葉片和過熱器管上的積聚。 必須注意在啟動和關閉期間不要使過熱器過熱。 應提供備用燃料源,以防因煉油廠停工或緊急情況而造成燃氣損失。

                                                加熱器燃料

                                                加熱器中可以使用任何一種燃料或任何燃料組合,包括煉廠氣、天然氣、燃料油和煤粉。 煉油廠廢氣從工藝裝置中收集,並在燃氣平衡罐中與天然氣和液化石油氣混合。 平衡鼓提供恆定的系統壓力、相當穩定的 BTU(能量)含量燃料和氣體蒸汽中懸浮液體的自動分離,並防止大塊冷凝物帶入分配系統。

                                                燃料油通常是煉​​油廠原油和直餾和裂化渣油的混合物,與其他產品混合。 燃油系統以所需的溫度和壓力將燃料輸送到工藝裝置加熱器和蒸汽發生器。 燃料油被加熱到泵送溫度,通過粗吸入過濾器吸入,泵送至溫控加熱器,然後在燃燒前通過細網過濾器。 工藝裝置提供的分離罐用於在燃燒前從燃氣中去除液體。

                                                在工藝裝置發熱的一個例子中,一氧化碳 (CO) 鍋爐在催化裂化裝置中回收熱量,因為煙道氣中的一氧化碳被燃燒以完全燃燒。 在其他過程中,廢熱回收裝置使用煙氣中的熱量來製造蒸汽。

                                                蒸汽分配

                                                蒸汽通常由組合成一個單元的加熱器和鍋爐產生。 蒸汽以工藝裝置或發電機所需的最高壓力離開鍋爐。 然後在驅動流程泵和壓縮機的渦輪機中降低蒸汽壓力。 當煉油廠蒸汽還用於驅動蒸汽渦輪發電機發電時,蒸汽必須在比工藝蒸汽所需壓力高得多的壓力下產生。 蒸汽分配系統由適用於輸送蒸汽壓力的閥門、管件、管道和連接件組成。 煉油廠使用的大部分蒸汽在熱交換器中冷凝成水,並作為鍋爐給水重新使用,或排放到廢水處理系統。

                                                蒸汽給水

                                                給水供應是蒸汽發生的重要環節。 進入蒸汽發生系統的水量必須始終與離開系統的蒸汽量一樣多。 用於蒸汽生成的水必須不含污染物,包括礦物質和溶解的雜質,這些污染物會損壞系統或影響運行。 淤泥、污水和油類等懸浮物形成水垢和污泥,從水中凝結或濾出。 溶解的氣體,特別是引起鍋爐腐蝕的二氧化碳和氧氣,通過脫氣和處理去除。 溶解的礦物質,如金屬鹽、鈣和碳酸鹽,會導致結垢、腐蝕和渦輪葉片沉積,用石灰或蘇打灰處理以將它們從水中沉澱出來。 根據其特性,原鍋爐給水可通過澄清、沉澱、過濾、離子交換、脫氣和內部處理進行處理。 再循環的冷卻水也必須經過處理以去除碳氫化合物和其他污染物。

                                                過程加熱器、熱交換器和冷卻器

                                                過程加熱器和熱交換器將蒸餾塔和煉油廠過程中的原料預熱到反應溫度。 提供給加工裝置的大部分熱量來自原油和重整器預熱器裝置、焦化加熱器和大塔再沸器上的火焰加熱器,這些加熱器由煉油廠或天然氣、餾分油和渣油提供燃料。 加熱器通常是為特定的工藝操作而設計的,大多數是圓柱形立式或盒式設計。 熱交換器使用從過程的其他部分轉移的蒸汽或熱碳氫化合物作為熱量輸入。

                                                還通過空氣和水交換器、翅片風扇、氣體和液體冷卻器以及塔頂冷凝器,或通過將熱量轉移到其他系統,從某些過程中去除熱量。 基本的機械蒸汽壓縮製冷系統設計用於一個或多個工藝單元,包括蒸發器、壓縮機、冷凝器、控制器和管道。 常見的冷卻劑是水、酒精/水混合物或各種乙二醇溶液。

                                                需要一種提供足夠通風或蒸汽吹掃的方法,以減少在加熱爐中點火時發生爆炸的可能性。 每種類型的裝置都需要特定的啟動和應急程序。 如果火燒到翅片風扇,則可能會因過熱而發生故障。 如果易燃產品因洩漏而從熱交換器或冷卻器中逸出,則可能會發生火災。

                                                在拆下任何集管或接頭塞之前,必須小心確保從加熱器管中去除所有壓力。 應考慮在熱交換器管道系統中提供壓力釋放,以防它們在充滿液體時被阻塞。 如果控制失效,熱交換器的任一側都可能發生溫度和壓力的變化。 如果熱交換器管發生故障並且過程壓力大於加熱器壓力,則產品可能會進入加熱器並造成下游後果。 如果壓力較小,加熱器流可能會進入過程流體流。 如果液體或氣體冷卻器發生循環損失,產品溫度升高可能會影響下游操作,需要洩壓。

                                                根據燃料、工藝操作和裝置設計,可能會接觸硫化氫、一氧化碳、碳氫化合物、蒸汽鍋爐給水污泥和水處理化學品。 應避免皮膚接觸可能含有酚類化合物的鍋爐排污。 可能會暴露在輻射熱、過熱蒸汽和熱碳氫化合物中。

                                                洩壓和火炬系統

                                                納入工藝的工程控制包括通過通風、稀釋和惰化來降低易燃蒸氣濃度。 加壓用於將控制室保持在大氣壓以上,以減少蒸汽進入的可能性。 提供洩壓系統以控制由洩壓裝置和排污裝置釋放的蒸汽和液體。 當工作壓力達到預定水平時,壓力釋放是一種自動的、有計劃的釋放。 排污通常指材料的故意釋放,例如工藝裝置啟動、熔爐排污、停機和緊急情況造成的排污。 蒸汽減壓是在緊急情況下從壓力容器中快速去除蒸汽。 這可以通過使用爆破片來實現,爆破片通常設置在比安全閥更高的壓力。

                                                安全溢流閥

                                                用於控制空氣、蒸汽、氣體和碳氫化合物蒸汽和液體壓力的安全洩壓閥,隨著壓力增加超過正常工作壓力而按比例打開。 主要設計用於釋放大量蒸汽的安全閥通常會彈開至滿負荷。 打開不需要大量排放的液體安全閥所需的超壓會隨著閥門提升而增加,因為彈簧阻力增加。 先導式安全洩放閥的容量是普通洩壓閥的六倍,用於需要更緊密密封和更大流量排放的場合。 不揮發的液體通常被泵送至油水分離和回收系統,而揮發性液體則被送至在較低壓力下運行的裝置。

                                                喇叭褲

                                                典型的封閉式壓力釋放和火炬系統包括洩壓閥和來自工藝裝置的用於收集排放物的管線、用於分離蒸汽和液體的分離罐、用於回火保護的密封件和/或吹掃氣體以及火炬和點火器系統,如果出現以下情況,該系統會燃燒蒸汽不允許直接排放到大氣中。 可將蒸汽注入火炬頭以減少可見煙霧。

                                                不允許將液體排放到蒸汽處理系統。 火炬分離桶和火炬需要足夠大以處理緊急排污,並且在超壓情況下需要卸壓。 在煉油廠過程中可能存在超壓的地方提供洩壓閥,例如由於以下原因:

                                                  • 冷卻水損失,可能導致冷凝器中的壓降大大增加,進而增加工藝裝置中的壓力
                                                  • 將包括水在內的低沸點液體注入到在較高溫度下運行的工藝容器中,從而導致快速汽化和壓力升高
                                                  • 由於過程蒸汽過熱、加熱器故障或火災導致蒸汽膨脹和由此產生的超壓
                                                  • 自動控制故障、出口關閉、換熱器故障等。
                                                  • 內部爆炸、化學反應、熱膨脹、積氣等。
                                                  • 回流損失,導致蒸餾塔壓力升高。

                                                            因為回流量會影響離開蒸餾塔的蒸氣體積,體積損失會導致冷凝器中的壓力下降和蒸餾塔中的壓力升高。

                                                            維護很重要,因為需要閥門才能正常工作。 常見的閥門操作問題包括:

                                                              • 由於閥門入口或出口堵塞或腐蝕而無法在設定壓力下打開,從而妨礙閥瓣支架和導軌的正常運行
                                                              • 由於閥座或運動部件上的污垢、腐蝕或沉積物,或氣流中的固體切割閥盤,彈開後無法復位
                                                              • 由於操作壓力太接近閥門設定點,會出現顫動和過早打開。

                                                                   

                                                                  實用

                                                                  . 根據位置和社區資源的不同,煉油廠可能會利用公共供水來提供飲用水和工藝用水,或者可能不得不抽取和處理自己的飲用水。 處理可能包括廣泛的要求,從脫鹽到過濾、氯化和測試。

                                                                  污水. 此外,根據社區或私人異地處理廠的可用性,煉油廠可能必須提供其衛生廢物的許可、收集、處理和排放。

                                                                  電力. 煉油廠要么從外部獲取電力,要么使用由蒸汽輪機或燃氣發動機驅動的發電機自行生產。 區域根據防止火花點燃蒸汽或包含電氣設備內爆炸所需的電氣保護類型進行分類。 變電站通常位於非分類區域,遠離易燃碳氫化合物蒸汽源或冷卻塔噴水源,包含變壓器、斷路器和饋電電路開關。 變電站向工藝單元區域內的配電站供電。 配電站可以位於分類區域,前提是滿足電氣分類要求。 配電站通常使用裝有充油或空氣斷路斷開裝置的充液變壓器。

                                                                  應採取正常的電氣安全預防措施,包括乾地、“高壓”警告標誌和防護裝置,以防止觸電死亡。 員工應熟悉煉油廠電氣安全工作程序。 應實施上鎖/掛牌和其他適當的安全工作實踐,以防止在高壓電氣設備上工作時通電。 在變壓器和開關周圍工作時可能會發生危險暴露,這些變壓器和開關含有需要特殊處理預防措施的介電流體。 這些主題在本文的其他地方進行了更充分的討論 百科全書.

                                                                  渦輪機、氣體和空氣壓縮機操作

                                                                  空氣和氣體壓縮機

                                                                  煉油廠排氣通風和供氣系統旨在捕獲或稀釋可能污染工作空間或外部大氣的氣體、煙霧、灰塵和蒸汽。 如果可行,捕獲的污染物將被回收,或在清潔或燃燒後直接進入處置系統。 供氣系統包括壓縮機、冷卻器、儲氣罐、空氣乾燥器、控制裝置和分配管道。 鼓風機還用於為某些過程提供空氣。 為氣動工具、催化劑再生、過程加熱器、蒸汽-空氣除焦、酸性水氧化、汽油脫硫、瀝青吹製和其他用途提供工廠空氣。 提供儀表空氣用於氣動儀表和控制、氣動馬達和吹掃連接。 工廠氣體,例如氮氣,用於惰性容器和其他用途。 往復式和離心式壓縮機都用於氣體和壓縮空氣。

                                                                  空氣壓縮機的位置應確保吸氣口不會吸入易燃蒸氣或腐蝕性氣體。 如果氣體壓縮機發生洩漏,則可能會引起火災。 需要分離鼓來防止液體浪湧進入氣體壓縮機。 如果氣體被固體物質污染,則需要過濾器。 自動壓縮機控制的故障將影響過程。 如果最大壓力可能大於壓縮機或工藝設備的設計壓力,則應提供壓力釋放。 壓縮機上暴露的運動部件需要防護。 壓縮機廠房應進行適當的電氣分類,並為適當的通風做好準備。

                                                                  當工廠空氣用作儀表空氣的備用空氣時,互連必須位於儀表空氣乾燥系統的上游,以防止儀表被水分污染。 在停電或壓縮機故障的情況下,可能需要備用儀表空氣供應源,例如使用氮氣。 採取適當的保護措施,使氣體、工廠空氣和儀表空氣不被用作呼吸源或飲用水系統加壓源。

                                                                  渦輪機

                                                                  渦輪機通常以燃氣或蒸汽為動力,用於驅動泵、壓縮機、鼓風機和其他煉油廠工藝設備。 蒸汽在高溫高壓下進入渦輪機,在固定葉片的引導下膨脹並驅動旋轉葉片。

                                                                  用於在真空下運行的排氣汽輪機需要在排放側安裝一個安全洩壓閥,以在真空失效時進行保護和維持蒸汽。 在最大工作壓力可能大於設計壓力的情況下,汽輪機需要洩壓裝置。 應考慮在渦輪機上提供調速器和超速控制裝置。

                                                                  泵、管道和閥門

                                                                  離心泵和正排量(往復式)泵用於在整個煉油廠輸送碳氫化合物、工藝用水、消防水和廢水。 泵由電動機、汽輪機或內燃機驅動。

                                                                  工藝和公用事業管道系統在整個設施中分配碳氫化合物、蒸汽、水和其他產品。 它們的尺寸和製造材料取決於產品的服務類型、壓力、溫度和性質。 管道上有排氣、排放和样品連接,以及用於消隱的規定。 根據其操作目的,使用不同類型的閥門,包括閘閥、旁通閥、截止閥和球閥、旋塞閥、截止閥和排放閥以及止回閥。 這些閥門可以手動或自動操作。

                                                                  需要維修或其他工作的閥門和儀表應在地面或操作平台上易於接近。 遠程控制閥、消防閥和隔離閥可用於在發生洩漏或火災時限制泵吸入管路處的產品損失。 操作排氣和排放連接可以配備雙截止閥,或截止閥和塞子或盲法蘭以防止釋放。 根據產品和服務,可能需要防止排放管路回流。 可以對管道膨脹、移動和溫度變化作出規定,以避免破裂。 流量減少或無流量運行的泵會過熱和破裂。 自動泵控制故障可能會導致過程壓力和溫度出現偏差。 在泵可能超壓的地方,應在排放管道中提供壓力釋放裝置。

                                                                  儲罐

                                                                  整個煉油廠都使用常壓儲罐和壓力儲罐來儲存原油、中間碳氫化合物(用於加工的那些)和成品,包括液體和氣體。 還提供用於消防水、工藝和處理水、酸、空氣和氫氣、添加劑和其他化學品的水箱。 儲罐的類型、結構、容量和位置取決於它們的用途以及儲存材料的性質、蒸氣壓、閃點和傾點。 煉油廠使用多種類型的儲罐,最簡單的是地上錐頂儲罐,用於儲存可燃(非揮發性)液體,例如柴油、燃料油和潤滑油。 儲存易燃(揮發性)液體(如汽油和原油)的開頂和有蓋(內部)浮頂罐限制了產品頂部和罐頂之間的空間量,以保持富含蒸汽的防止點燃的氣氛。

                                                                  如果碳氫化合物儲罐裝滿或出現洩漏,導致液體和蒸汽逸出並到達火源,則存在著火的可能性。 煉油廠應建立手動計量和產品接收程序以控制溢出或在儲罐上提供自動溢出控制和信號系統。 儲罐可配備固定式或半固定式泡沫水消防系統。 儲罐上可設置遙控閥、隔離閥和防火閥,以便在儲罐內或儲罐堤壩或儲存區發生火災時抽空或關閉。 儲罐通風、清潔和密閉空間進入程序用於控制儲罐內部的工作,動火作業許可系統用於控制儲罐內部和周圍的火源。

                                                                  裝卸、裝運和運輸

                                                                  將氣體和液態碳氫化合物裝載到管道、油罐車、油罐車和海船和駁船中,以運輸到碼頭和消費者是煉油廠的最終操作。 在設計海上碼頭、裝載架和管道歧管時,產品特性、配送需求、運輸要求、防火、環境保護和操作標準非常重要。 托運人和收貨人需要建立並同意操作程序,並在產品轉移期間保持溝通。 油罐車和鐵路油罐車可以頂部或底部裝載。 裝卸液化石油氣 (LPG) 需要特別考慮,而不是液態碳氫化合物。 如有需要,應在裝載架和海運碼頭提供蒸汽回收系統。

                                                                  在裝載或卸載、清理溢出物或洩漏物時,或在對裝載設施或蒸汽回收系統進行測量、檢查、取樣或執行維護活動時,可能需要安全工作規範和適當的個人防護設備。 遇油罐車或油罐車車廂溢滿等緊急情況時,應停止或改道輸送。

                                                                  煉油廠使用許多不同的危險和有毒化學品,從實驗室中使用的少量測試試劑到鹼處理中使用的大量硫酸和氫氟酸不等。 這些化學品需要妥善接收、儲存和處理。 化學品製造商提供材料安全信息,煉油廠可以使用這些信息來製定處理化學品的安全程序、工程控制、個人保護要求和應急響應程序。

                                                                  裝卸設施的危險性質取決於裝載的產品和之前用油罐車、油罐車或海船運輸的產品。 綁定平衡裝載架和油罐車或油罐車之間的電荷。 接地可防止雜散電流在卡車和鐵路裝載設施中流動。 絕緣法蘭用於船塢管道連接,以防止靜電積聚和放電。 阻火器安裝在裝載架和船用蒸汽回收管線中以防止回火。 在允許開關負載的情況下,應建立並遵守安全程序。

                                                                  在發生洩漏或溢出時,應在頂部和底部裝載架和海運碼頭提供供應總管的自動或手動關閉系統。 碼頭和頂部裝載架可能需要防墜落保護,例如扶手。 排水和回收系統可設置在裝貨架上用於雨水排水、碼頭和處理溢出和洩漏。 液化石油氣裝載設施需要採取預防措施,以免油罐車和卡車超載或超壓。

                                                                  煉油廠支持活動和設施

                                                                  根據煉油廠的位置和可用資源,需要許多不同的設施、活動和計劃來支持煉油廠工藝,每一種都有其特定的安全和健康要求。

                                                                  行政活動

                                                                  根據煉油公司的經營理念和社區服務的可用性,需要開展各種各樣的行政支持活動,以確保煉油廠的持續運營。 控製石油流入、流入和流出煉油廠的功能是煉油廠獨有的。 行政職能可細分如下。 過程單元的日常操作是操作功能。 另一個職能是負責確保為原油的連續供應做出安排。 其他職能活動包括醫療服務(急救和持續醫療)、食品服務、工程服務、清潔服務以及大多數行業常見的日常行政和管理職能,例如會計、採購、人事關係等。 煉油廠培訓職能負責主管和員工的技能和工藝培訓,包括初始培訓、進修和補救培訓,以及員工和承包商在應急響應和安全工作實踐和程序方面的入職培訓和培訓。

                                                                  建設與維護

                                                                  煉油廠的持續安全運行取決於定期維護和預防性維護的計劃和程序的建立和實施,並確保在必要時進行更換。 周轉,其中整個煉油廠或整個工藝裝置將全部設備全部關閉並一次性更換,是流程工業特有的一種預防性維護計劃。 機械完整性活動,如閥門和洩壓裝置的檢查、維修、測試和認證,是過程安全管理計劃的一部分,對於煉油廠的持續安全運行很重要,維護工作指令對於煉油廠的持續有效性也很重要煉油廠“變革管理”計劃。 工作許可計劃控制高溫工作和安全工作,例如隔離和停工,以及進入密閉空間。 維護和儀表車間的目的包括:

                                                                    • 測試、維護和校準煉油廠過程控制、儀器和計算機的精細而精確的工作
                                                                    • 焊接
                                                                    • 設備維修和大修
                                                                    • 機動車保養
                                                                    • 木工等。

                                                                             

                                                                            施工和維護安全與健康依賴於以下一些計劃。

                                                                            隔離

                                                                            過程單元內設備的安全維護、修理和更換通常需要隔離儲罐、容器和管線,以排除易燃液體或蒸汽進入熱加工區域的可能性。 隔離通常通過斷開和關閉通往或來自容器的所有管道來實現; 在儲罐或容器附近的連接處堵塞或堵塞管道; 或關閉管道上的雙組截止閥(如果提供),並打開兩個關閉的閥門之間的放氣閥。

                                                                            上鎖/掛牌

                                                                            上鎖和掛牌程序可防止在維修或維護期間意外啟動電氣、機械、液壓或氣動設備。 在開始工作之前,所有電動設備都應將其斷路器或主開關鎖定或標記並進行測試以確保不可操作。 機械液壓和氣動設備在開始工作前應斷電並鎖定或掛上電源。 正在處理或隔離的閥門關閉管線也應上鎖或貼上標籤,以防止未經授權打開。

                                                                            冶金

                                                                            冶金學用於確保管線、容器、儲罐和反應器的持續強度和完整性,這些管線、容器、儲罐和反應器會受到原油加工過程中產生和使用的酸、腐蝕劑、酸性水、氣體和其他化學品的腐蝕。 整個煉油廠都採用無損檢測方法,以在故障發生前檢測過度腐蝕和磨損。 需要採取適當的安全預防措施,以防止正在處理或暴露於放射性測試設備、染料和化學品的工人過度暴露。

                                                                            倉庫

                                                                            倉庫不僅儲存煉油廠持續運營所需的零件、材料和設備,還儲存用於維護、加工和混合的包裝化學品和添加劑。 倉庫還可以備有所需的個人防護服和設備,包括安全帽、手套、圍裙、眼部和麵部防護裝置、呼吸防護裝置、安全和防滲鞋、防火服和防酸服。 需要妥善儲存和分離易燃和可燃液體以及危險化學品,以防止溢出、火災和不相容產品的混合。

                                                                            實驗室

                                                                            實驗室負責在加工前確定原油的價值和一致性,以及執行成品質量控制所需的測試。 應對實驗室人員進行培訓,使其認識到處理和混合有毒化學品和易燃液體的固有危險,並為自己和他人提供保護。

                                                                            安全與環境和職業衛生

                                                                            其他重要的煉油廠支持活動是安全、防火和保護、環境保護和工業衛生。 這些可以作為單獨的功能提供或集成到煉油廠操作中。 安全、應急準備和響應以及防火活動通常是煉油廠內同一職能部門的責任。

                                                                            安全職能作為設計審查、施工前和施工審查以及啟動前審查小組的一部分參與過程安全管理計劃。 安全通常協助承包商資格認證過程,審查承包商活動並調查涉及員工和承包商的事件。 安全人員可能負責監督需要許可證的活動,例如密閉空間進入和動火作業,並檢查便攜式滅火器、淨化設施、安全淋浴、洗眼站、固定檢測設備和警報器以及緊急情況的可用性和準備情況在有毒氣體釋放時放置在戰略位置的自給式呼吸器。

                                                                            安全計劃. 煉油廠安全部門通常負責制定和管理各種安全和事故預防計劃,包括但不限於以下內容:

                                                                              • 設計施工和啟動前安全審查
                                                                              • 事故、事件和未遂事件的調查和報告
                                                                              • 應急準備計劃和響應方案
                                                                              • 承包商安全計劃
                                                                              • 安全工作實踐和程序
                                                                              • 上鎖/掛牌
                                                                              • 密閉和惰性空間進入
                                                                              • 腳手架
                                                                              • 電氣安全、設備接地及故障保護方案
                                                                              • 機器防護
                                                                              • 安全標誌和注意事項
                                                                              • 動火作業、安全作業和進入許可證制度。

                                                                                                     

                                                                                                    消防隊. 煉油廠消防隊和應急響應人員可以是專職大隊成員; 指定的煉油廠員工,例如經過培訓和指派在日常職責之外響應的操作員和維護人員; 或兩者的結合。 除了火災,旅通常還應對其他煉油廠事故,例如酸或氣體洩漏、從船隻或儲罐中救援、洩漏等。 消防職能可能負責檢查和測試火災探測器和信號,以及固定式和便攜式消防系統和設備,包括消防車、消防泵、消防水管、消防栓、軟管和噴嘴。

                                                                                                    煉油廠消防不同於普通消防,因為與其撲滅,通常更可取的是讓某些火繼續燃燒。 此外,每種類型的碳氫化合物液體、氣體和蒸汽都具有獨特的火災化學特性,必須徹底了解這些特性才能最好地控制它們的火災。 例如,如果不首先停止蒸汽釋放就撲滅碳氫化合物蒸汽火災,只會產生持續的蒸汽氣體雲,並有可能重新點燃和爆炸。 含有原油和重殘油的儲罐發生火災時,需要使用特定的消防技術來處理,以避免發生爆炸或儲罐沸騰的可能性。

                                                                                                    碳氫化合物火災通常通過停止產品流動並讓火熄滅,同時應用冷卻水來保護相鄰設備、儲罐和容器免受熱暴露來撲滅。 許多固定式消防系統都是為這個特定目的而設計的。 在壓力下處理裝置中滅火需要特別考慮和培訓,特別是當涉及氫氟酸等催化劑時。 特殊的消防化學品,例如乾粉和泡沫水溶液,可用於撲滅碳氫化合物火災和控制蒸汽排放。

                                                                                                    應急準備. 煉油廠需要針對許多不同的潛在情況制定和實施應急響應計劃,包括爆炸、火災、洩漏和救援。 應急計劃應包括使用外部援助,包括承包商、政府和互助,以及特殊用品和設備的可用性,例如滅火泡沫和防溢漏和吸附材料。

                                                                                                    氣體和蒸汽測試

                                                                                                    在煉油廠進行氣體、微粒和蒸汽監測、取樣和測試,以確保工作可以安全進行,過程可以在沒有有毒或危險暴露、爆炸或火災的情況下運行。 大氣測試使用各種儀器和技術進行,以測量氧氣含量、碳氫化合物蒸汽和氣體,並確定危險和有毒的暴露水平。 儀器必須在使用前由合格人員正確校準和調整,以確保可靠和準確的測量。 根據工作地點、潛在危險和正在執行的工作類型,測試、取樣和監控可以在工作開始前進行,或在工作期間按指定時間間隔進行,或在整個工作過程中連續進行。

                                                                                                    在製定對易燃、惰性和有毒氣體進行採樣和測試的煉油廠程序時,應考慮使用個人防護設備,包括適當的呼吸防護設備。 需要注意的是,濾毒罐式呼吸器不適用於缺氧環境。 測試要求應取決於儀器故障時出現的危險程度。

                                                                                                    可以使用便攜式設備或固定儀器對以下物質進行測試:

                                                                                                    . 可燃氣體儀表通過燃燒被測大氣的微小樣本來工作。 為了獲得準確的可燃氣體讀數,大氣中必須存在至少 10% 和最多 25% 的氧氣。 大氣中存在的氧氣量是通過在使用可燃氣體流量計之前或同時使用氧氣流量計來確定的。 在密閉或密閉空間工作時,氧氣測試是必不可少的,因為在沒有呼吸保護的情況下進入(前提是沒有接觸有毒物質)需要大約 21% 的正常呼吸空氣氧氣濃度。 氧氣計還用於測量惰性空間中存在的氧氣量,以確保在高溫作業或其他操作期間沒有足夠的氧氣來支持燃燒。

                                                                                                    碳氫化合物蒸氣和氣體. “動火作業”是指在可能暴露於易燃蒸氣和氣體的區域進行的會產生火源的工作,例如焊接、切割、打磨、噴砂清理、操作內燃機等。 為了安全地進行動火作業,使用可燃氣體儀表等儀器來測試大氣中的碳氫化合物蒸氣。 碳氫化合物蒸氣或氣體只有在與空氣(氧氣)按一定比例混合併點燃時才會燃燒。 如果空氣中的水蒸氣不足,則稱混合物“太稀而無法燃燒”,如果水蒸氣過多(氧氣太少),則混合物“太濃而無法燃燒”。 限制比例稱為“可燃上限和下限”,並表示為空氣中蒸氣體積的百分比。 每種碳氫化合物分子或混合物都有不同的可燃性極限,通常在空氣中約 1% 至 10% 的蒸氣。 例如,汽油蒸氣的可燃下限為 1.4%,可燃上限為 7.6%。

                                                                                                    有毒環境. 專用儀器用於測量人們工作的大氣中可能存在的有毒和有害氣體、蒸汽和微粒的水平。 這些測量值用於確定所需保護的級別和類型,從完全通風和更換大氣到在該區域工作的人員使用呼吸和個人防護設備可能有所不同。 煉油廠中可能存在的危險和有毒物質包括石棉、苯、硫化氫、氯氣、二氧化碳、硫酸和氫氟酸、胺類、苯酚等。

                                                                                                    健康和安全計劃

                                                                                                    煉油廠工業衛生的基礎是一項行政和工程控制計劃,涵蓋設施接觸有毒和有害化學品、實驗室安全和衛生、人體工程學和醫療監督。

                                                                                                    監管機構和公司製定了各種有毒和有害化學品的接觸限制。 職業衛生職能進行監測和取樣,以衡量員工接觸危險和有毒化學品和物質的情況。 工業衛生學家可以製定或推薦工程控制、預防性工作實踐、產品替代、個人防護服和設備或替代保護措施或減少接觸。

                                                                                                    醫療項目. 煉油廠通常需要進行入職前和定期體檢,以確定員工最初和隨後執行工作的能力,並確保持續的工作要求和暴露不會危及員工的健康或安全。

                                                                                                    個人防護. 個人保護計劃應涵蓋典型的煉油廠接觸,例如噪音、石棉、絕緣、危險廢物、硫化氫、苯和工藝化學品,包括腐蝕性、氟化氫、硫酸等。 工業衛生可指定用於各種暴露的適當個人防護設備,包括負壓和供氣呼吸器以及聽力、眼睛和皮膚保護。

                                                                                                    產品安全. 產品安全意識包括了解工作場所可能接觸的化學品和材料的危害,以及在發生攝入、吸入或皮膚接觸接觸事件時應採取的措施。 對原油、煉油廠物流、工藝化學品、成品和擬議的新產品進行毒理學研究,以確定接觸對員工和消費者的潛在影響。 這些數據用於製定有關產品中有害物質的允許接觸限值或可接受數量的健康信息。 此信息通常通過材料安全數據表 (MSDS) 或類似文件分發,並且員工會接受有關工作場所材料危害的培訓或教育。

                                                                                                    環境保護

                                                                                                    環境保護是煉油廠運營中的一個重要考慮因素,因為法規遵從性要求以及隨著油價和成本上升而需要保護。 煉油廠會產生各種可能對環境有害的空氣和水排放物。 其中一些是原始原油中的污染物,而另一些則是煉油廠工藝和操作的結果。 空氣排放物包括硫化氫、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳(見表 2)。 廢水通常含有碳氫化合物、溶解物質、懸浮固體、酚類、氨、硫化物、酸、鹼和其他污染物。 還存在各種易燃和/或有毒化學品意外溢出和洩漏的風險。

                                                                                                    為遏制液體和蒸汽排放並降低運營成本而建立的控制措施包括:

                                                                                                      • 節能減排。 控制措施包括蒸汽洩漏控制和冷凝水回收計劃,以節約能源並提高效率。
                                                                                                      • 水污染. 控制措施包括 API 分離器和後續處理設施中的廢水處理、雨水收集、保留和處理以及溢出預防遏制和控制計劃。
                                                                                                      • 空氣污染. 由於煉油廠連續運行,因此洩漏檢測非常重要,尤其是在閥門和管道連接處。 控制措施包括減少碳氫化合物蒸汽排放和釋放到大氣中、煉油廠閥門和配件密封性計劃、浮頂罐密封和蒸汽遏制計劃,以及用於裝卸設施和通風罐和容器的蒸汽回收。
                                                                                                      • 地面污染。 防止石油洩漏污染土壤和污染地下水是通過使用堤壩和向指定的、受保護的密封區域提供排水來實現的。 可以通過使用二級遏制措施(例如不透水塑料或粘土堤壩襯裡)來防止堤壩區域內溢出造成的污染。
                                                                                                      • 溢出響應. 煉油廠應制定和實施計劃,以應對原油、化學品和成品在陸地和水中的洩漏。 這些計劃可能依靠受過培訓的員工或外部機構和承包商來應對緊急情況。 準備計劃中應包括現場或隨叫隨到的洩漏清理和恢復用品和設備的類型、所需數量和可用性。

                                                                                                       

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