炼油生产安全(含各装置主要工艺简介)

炼油生产安全

中国是世界上最早发现、利用石油资源的国家之一。我国石油产品品种较为齐全，除能满足国内需要外，还可部分出口。我国39类炼油生产装置名称见表1。

表1 我国39类炼油生产装置名称

炼油厂类型：炼油厂是以各类原油为原料，采用物理分离和化学反应的方法得到石油燃料、润滑油、石蜡、沥青、石油焦、液化石油气和石油基本化工原料等产品。按照原油性质，生产出不同类型的产品特性，炼油厂可分为五种类型：①燃料型；②燃料—润滑油型；③燃料—化工型；④燃料－润滑油－化工型；⑤燃料—化肥—化工型。从当前石油加工的趋势看，单纯的生产燃料或燃料—润滑油石油制品的企业已逐步转为以炼油为龙头向深度加工转化，同时还生产化肥、基本化工原料和各类化工产品，以充分利用资源取得最佳效益。 主要炼油生产装置：随着科学技术发展，炼油厂的生产规模越来越大，一般都有十几套或几十套装置组成。炼油生产主要装置介绍如下。 1．常减压蒸馏。它是每个炼油厂必须有的炼油加工的第一道工序，也是最基本的石油炼制过程。它采用蒸馏的方法反复地通过冷凝与汽化将原油分割成不同沸点范围的油品或半成品，得到各种燃料和润滑油馏分，有的可直接作为产品调和出厂，但大部是为下一道工序提供原料。该装置通常由电脱盐，初馏、常压和减压蒸馏等工序组成。

图1 常减压蒸馏工艺方框流程图

首先将原油换热至90～130℃加入精制水和破乳剂，经混合后进入电脱盐脱水器，在高压交流电场作用下使混悬在原油中的微小液滴逐步扩大成较大液滴，借助重力合并成水层，将水及溶解在水中的盐、杂质等脱除。经脱盐脱水后的原油换热至220～250℃，进入初馏塔，塔顶拔出轻汽油，塔底拔顶原油经换热和常压炉加热到360～370℃进入常压分馏塔，分出汽油、煤油、轻柴油、重柴油馏分，经电化学精制后作成品出厂。常压塔底重油经减压炉加热至380～400℃进入减压分馏塔，在残压为2～8kPa下，分馏出各种减压馏分，作催化或润滑油原料。减压渣油经换热冷却后作燃料油或经换热后作焦化、催化裂化，氧化沥青原料。 2．催化裂化。催化裂化是重质油轻质化的最重要的二次加工生产装置。它以常压重油或减压馏分油掺入减压渣油为原料，与再生催化剂接触在480～500℃的条件下进行裂化、异构化、芳构化等反应，生产出优质汽油、轻柴油、液化石油气及干气(作炼油厂自用燃料)。使用催化剂的主要成分是硅酸铝，现大都为高活性的分子筛催化剂。反应后的催化剂经700℃左右高温烧焦再生后循环使用。催化裂化生产工艺方框流程见图2。

图2 重油催化裂化生产工艺方框流程图

3．加氢裂化。加氢裂化是重质油轻质化的一种工艺方法。以减压馏分油为原料，与氢气混合在温度400℃左右，压力约17MPa和催化剂作用下进行裂化反应，生产出干气、液化石油气、轻石脑油、重石脑油、航空煤油、轻柴油等产品。其生产方案灵活性大，产品质量稳定性好，但由于该装置对设备要求高，工艺条件苛刻，投资高，因而加氢裂化总加工量远不如催化裂化装置。 加氢裂化生产工艺方框流程见图3。

图3 加氢裂化生产工艺方框流程图

4．催化重整。由常减压蒸馏初馏塔、常压塔顶来的直馏轻汽油馏分，经预分馏切出肋℃以前的馏分，将60～180℃轻烃组分与氢气混合后，加热至280～340℃进行预加氢，以去除硫、氮、氧等杂质，再与氢气混合加热至490～510℃进入重整反应器，在铂催化剂的作用下，进行脱氢芳构化反应和其他反应生成含芳烃量较高的高辛烷值汽油(重整汽油)，可直接用作汽油的调和组分，也可经芳烃抽提，分离提取苯，甲苯、二甲苯等化工产品。副产品有液化石油气和氢气。氢气可作为加氢精制和氢裂化装置用氢的主要来源。因而加氢精制往往与重整组成联合生产装置催化重整加氢精制。生产工艺方框流程见图4。 5．延迟焦化。以减压渣油为原料，经加热至500℃左右，进入焦炭塔底部，在塔内进行较长时间的深度分解和缩合等反应。反应后的油气自焦炭塔顶逸出，经分馏得到气体、汽油、柴油、蜡油、重质馏分油等产品。焦化反应生成的焦炭则聚集在焦炭塔内，经大量吹入蒸汽和水冷后，用高压水(压力13～15MPa，流量140m3/h)进行水力切割，变为块状石油焦成品。 焦化所产汽油、柴油很不稳定，含胶质高、颜色易变深并且含杂质多，必须进一步精制才能作为成品出厂。焦化重质馏分油作为催化裂化原料。石油焦可广泛用于冶金或作为化工生产的原料。 延迟焦化生产工艺方框流程见图5。

b) 图4 催化重整一加氢生产工艺方框流程图 a)催化重整 b)加氢精制

图5 延迟焦化生产工艺方框流程图

6．气体分馏。以脱硫后的液化石油气为原料，用精馏的方法分离制取丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组分，为石油化工生产提供原料的生产过程。其工艺大都采用五塔流程。精馏塔在1～2．2MPa的压力和稍高于常温条件下操作。气体分馏生产工艺方框流程见图6。

图6 气体分馏生产工艺方框流程图

7．烷基化。从气体分馏送来的异丁烷－丁烯混合碳四为原料，经吸附干燥进入反应系统，在催化剂氢氟酸或硫酸作用下，通过烷基化加成反应，生成高辛烷值烷基化汽油，是生产航空汽油和高标号车用汽油的理想调和组分。烷基化生产(氢氟酸法)生产工艺方框流程见图7。

图7 烷基化(HF法)生产工艺方框流程图

石油产品精制：炼油加工过程中生产的产品大多为半成品，需要进行精制才能作为成品出厂。石油产品所采用的精制方法，可以是一种，也可能是多种方法的组合，见表2。

表2 各类石油产品的精制方法

(1)液化气和轻质油精制。原油蒸馏的直馏轻烃、轻质油品(汽油、煤油、轻柴油)和二次加工生成的轻质油品及液化石油气通过碱洗、脱硫醇、加氢精制等除去硫化氢、烷基酚、环烷酸和部分硫醇等，以得到合格的成品。、 (2)润滑油精制。常减压蒸馏生产出的润滑油料必须精制才能得到合格的润滑油产品。目前，广泛采用糠醛、酚或NMP等三种不同的溶剂精制工艺(选其一种)，以脱除油料中的多环短链烃类，以及硫、氮、氧的化合物和少量胶质、沥青质等。经溶剂精制的润滑油，还有少量有胶质、溶剂等杂质，需用白土进行吸附精制，使润滑油颜色变好，抗氧化安定性增强。石蜡基和中间基原油蒸馏得到的润滑油原料中都含有蜡，这些蜡的存在会影响润滑油的低温性能。常采用丙酮、苯、甲苯或丁酮、甲苯等混合溶剂脱去油料中的石蜡，以降低润滑油的凝固点，并得到副产品石蜡。润滑油经溶剂脱蜡后，再用加氢精制或白土精制的方法除去油品中所含的溶剂、烯烃、有机酸、胶质等，进一步改善润滑油质量。对于生产高黏度的残渣润滑油料，必须先经溶剂脱沥青(一般用丙烷作溶剂)，得到脱沥青油，然后再进行溶剂精制、溶剂脱蜡和加氢精制。 (3)石油蜡精制。由溶剂脱蜡和其他过程生产的石蜡原料一般含油较多并有稠环芳烃、烯烃、硫、氮、氧的化合物等杂质，必须进行精制。目前大多采用溶剂蜡脱油和石蜡加氢精制的方法。 (4)燃料油精制。含硫原油生产的减压渣油通常含硫较高，如果作燃料使用会污染环境并腐蚀锅炉设备，一般经减黏处理使减压渣油转化为低黏度低凝点的燃料油，然后经渣油加氢脱硫工艺生产低硫优质燃料油。 职业危害 炼油厂生产所用物料大都具有易燃、易爆、有毒、有害、易腐蚀的特点。其工艺过程具有高温、高压、自动化程度高、生产连续性强的特点。火灾、爆炸、中毒、灼伤和噪声是炼油过程中的主要危害。尤以火灾爆炸对炼油厂生产安全和人身安全威胁最大。几种常见石油产品的爆炸极限见表3。

表3 常见石油产品的爆炸极限

1．火灾爆炸。生产装置由于误操作或外界影响(如原料含水过高、阀门失灵等)，有时压力超高，会引起分馏塔顶安全阀启跳，使油气携带热油溅落在热油管线或蒸汽管线上引起大火。催化裂化装置的反应器和再生器压力失去平衡，导致催化剂倒流烧焦空气与高温热油互窜，发生设备损坏或爆炸等重大事故。减压蒸馏系统如果密封性能不好，空气进入减压塔内也会引起爆炸燃烧。 炼油装置的热交换器的浮头、连接法兰的垫片损坏或操作压力升高而漏油着火也很常见。各分馏塔的回流罐、中间原料罐、污水罐等，如液面失灵，造成满罐溢出或切水时跑油，亦易引发火灾。加热炉因具有明火，易引燃在其周围泄漏出的油品或烃类气体。加热炉本体常出现炉管破裂、回弯头漏油引起火灾。加热炉熄火、未及时关阀门、大量燃料油或瓦斯喷出积存在炉膛或炉膛吹扫置换不好，再次点火都容易酿成重大火灾或爆炸事故。常减压蒸馏、裂化及焦化等装置的热油泵及管道，输送油品的温度大都高于该油品的自燃点，油泵高速运转常会出现泵密封突然故障漏油，或管线腐蚀、磨损减薄穿孔，或法兰垫片嗤开会立即自燃起火，发生大的火灾事故。 炼油装置的地沟，油泵区的冷却水排放明沟，以及含油污水井，仪表电缆沟等由于聚集着易燃易爆的污油和油气，遇火星或高处泄漏下来的热油也会发生爆炸着火。炼油厂的污水隔油池中不但在污水上层积存着污油，而且油气充满池内空间，如遇明火，会立即爆燃。油品贮罐超温超压，油品装得过满冒顶或油罐脱水失误都会发生跑油事故。油品进罐流速过快产生静电火花或雷击，都能引起油罐火灾事故的发生。 催化重整和加氢精制装置都有大量的氢气，氢气的爆炸下限低，而且爆炸范围宽(4．0％～74．4％)，是最容易引起爆炸的气体之一。其高、低压分离设备，如液面过低或安全阀、控制仪表失灵，会造成高压窜低压，引起设备爆炸事故。加热炉使用的燃料气，裂化和重整装置生产的石油气、气体加工装置的产品、溶剂脱蜡、脱沥青所用丙烷、丙酮、苯等溶剂，这些物质分布广、易挥发，如稍有泄漏，就会与空气混合形成爆炸性气体。液化气贮罐出入管线的阀门法兰垫片损坏或焊缝破裂，或贮罐脱水后未及时关阀，都会使大量液化石油气外泄，因液化气的比重比空气大，泄漏后会沿地面迅速蔓延扩散，遇明火将会发生恶性爆炸事故。 2．有毒有害物质。炼油生产过程是在各类设备内部完成的，采用密闭的管道进行输送，通常不会危害人的健康。但在设备状况不好，出现泄漏，或劳动防护措施不完善时，有毒有害化学物质会对人体健康带来危害。 硫化氯，是原油和原油加工过程中产生的有毒气体。无色，带有臭鸡蛋味，低浓度时对眼、呼吸道有刺激作用。当达到200mg／m3时，可引起窒息、中枢神经抑制和麻痹；达到760mg／m3时，可引起肺水肿、支气管炎和肺炎；达到1 000～1 400mg／m3时，嗅觉疲劳，昏迷及呼吸中枢麻痹，往往会出现闪电式的中毒死亡。硫化氢的毒害性，随着近年来加工含硫原油数量的增加和深度加工的发展而加剧，几乎每年都有急性中毒死亡事故发生，其危害程度已居其他有害气体之首。 石油苯是液体有机化合物，催化重整生产过程中可以得到苯、甲苯和二甲苯。润滑油脱