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石油炼制的基本原理是什么
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石油炼制的基本原理是什么

李亦洋回答:
  石油炼制过程之一,是在热的作用下(不用催化剂)使重质油发生裂化反应,转变为裂化气(炼厂气的一种)、汽油、柴油的过程.热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油,或其他石油炼制过程副产的重质油.   沿革1912年热裂化已被证实具有工业化价值.1913年,美国印第安纳标准油公司将W.M.伯顿热裂化法实现工业化.1920~1940年,随着高压缩比汽车发动机的发展,高辛烷值汽油用量激增,热裂化过程得到较大发展.第二次世界大战期间及战后,热裂化为催化裂化所取代,双炉热裂化大都改造为重质渣油的减粘热裂化.   化学反应热裂化反应很复杂.每当重质油加热到450℃以上时,其大分子分裂为小分子.同时,还有少量叠合(见烯烃叠合)、缩合发生,使一部分分子转变为较大的分子,热裂化是按自由基反应机理进行的.在400~600℃,大分子烷烃分裂为小分子的烷烃和烯烃;环烷烃分裂为小分子或脱氢转化成芳烃,其侧链较易断裂;芳烃的环很难分裂,主要发生侧链断裂.热裂化气体的特点是甲烷、乙烷-乙烯组分较多;而催化裂化气体中丙烷-丙烯组分、丁烷-丁烯组分较多.   工艺过程工业装置类型主要有双炉热裂化和减粘热裂化两种.前者的原料转化率(轻质油收率)较高,大于45%,目的是从各种重质油制取汽油、柴油;后者的转化率较低(20%~25%),目的是降低减压渣油的粘度和凝点,以提高燃料油质量,双炉热裂化汽油的辛烷值和安定性不如催化裂化汽油,目前已不发展;减粘热裂化在石油炼厂中仍有较广泛的应用.   双炉热裂化所谓双炉,是指在流程中设置两台炉子以分别加热反应塔的轻重进料,操作时原料油直接进入分馏塔下部,与塔进料油气换热蒸出原料中所含少量轻质油和反应产物中的汽油、柴油后,在塔中部抽出轻循环油.塔底为重循环油.两者分别送往轻油、重油加热炉(为避免在炉管中结焦,故将轻、重循环油分别在两炉中加热到不同温度),然后进入反应塔进行热裂化反应.反应温度为485~500℃,压力1.8~2.0MPa;反应产物经闪蒸塔分出裂化渣油后,进入分馏塔分馏.汽油和柴油总产率约为60%~65%.所得柴油凝点-20℃以至-30℃、十六烷值(见柴油)约60(比催化裂化柴油高约20个单位);汽油辛烷值较低(马达法辛烷值约55~60)且安定性差,热裂化渣油是生产针状焦(见石油焦)的良好原料.双炉热裂化的能耗约1900MJ/t原料(为催化裂化的65%~70%).   减粘热裂化是一种浅度裂化过程,用以降低渣油的凝点和粘度以生产燃料油,从而可以减少燃料油中掺和轻质油的比例.同时,还生产裂化汽油和柴油.减粘热裂化流程有加热炉式和反应塔式两种类型,主要差别是前者不设反应塔,热裂化反应在炉管中进行,加热温度高(约450~510℃)、停留时间短(决定于温度);后者在加热炉后设反应塔,主要热裂化反应在反应塔内进行,加热温度低(约445~455℃)、停留时间长(10~20min).两者产品产率基本相同,轻质油产率约为18%~20%.反应塔式减粘热裂化的操作周期较长、能耗较低,是近年来应用较多的一种工艺.   常减压蒸馏流程   二、石油炼制过程-催化重整-芳烃抽提   也称芳烃萃取,用萃取剂从烃类混合物中分离芳烃的液液萃取过程.主要用于从催化重整和烃类裂解汽油中回收轻质芳烃(苯、甲苯、各种二甲苯),有时也用于从催化裂化柴油回收萘,抽出芳烃以后的非芳烃剩余物称抽余油.轻质芳烃与相近碳原子数的非芳烃沸点相差很小(如苯80.1℃,环己烷80.74℃,2,2,3-三甲基丁烷80.88℃),有时还形成共沸物,因此实际上不能用精馏方法分离.利用芳烃在某些溶剂中溶解度比非芳烃大的特点,采用液液萃取方法可以回收纯度很高的芳烃.常用萃取剂有二乙二醇醚(二甘醇)、三乙二醇醚(三甘醇)、四乙二醇醚(四甘醇)、环丁砜等,也用二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉等.1952年美国环球油品公司开发以二乙二醇醚为溶剂的尤狄克斯(Udex)法抽提芳烃,在休斯敦投产后,广为应用.   芳烃在重整汽油中含量高,不含烯烃、硫化物等杂质,处理较易.裂解汽油中含较多的二烯烃、烯烃、苯乙烯及少量的含硫、氮、氧的有机物,二烯烃很易聚合,硫化物很难从芳烃中除去.因此,从裂解汽油中抽提芳烃之前,必须进行二段加氢处理,以除去上述杂质.   工艺流程以二乙二醇醚处理催化重整汽油为例.原料在抽提塔中与溶剂逆流接触进行萃取,温度125~140℃,溶剂对原料比约15:1.抽提塔底物含溶解在溶剂中的芳烃,将后者送入汽提塔(见解吸)与溶剂分离,塔底的溶剂循环去抽提塔,塔顶产物送入芳烃水洗塔洗去残余溶剂后即为纯芳烃混合物.抽提塔顶的非芳烃,送水洗塔洗除残余溶剂.两个水洗塔底均为水与溶剂,去溶剂回收塔,蒸出水后,塔底溶剂去抽提塔循环使用.   催化重整流程简图   芳烃抽提示意图   三、石油炼制过程-石油产品精制-加氢精制   也称加氢处理,石油产品最重要的精制方法之一.指在氢压和催化剂存在下,使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去,并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和,以改善油品的质量.有时,加氢精制指轻质油品的精制改质,而加氢处理指重质油品的精制脱硫.   20世纪50年代,加氢方法在石油炼制工业中得到应用和发展,60年代因催化重整装置增多,石油炼厂可以得到廉价的副产氢气,加氢精制应用日益广泛.据80年代初统计,主要工业国家的加氢精制占原油加工能力的38.8%~63.6%.   加氢精制可用于各种来源的汽油、煤油、柴油的精制、催化重整原料的精制,润滑油、石油蜡的精制,喷气燃料中芳烃的部分加氢饱和,燃料油的加氢脱硫,渣油脱重金属及脱沥青预处理等.氢分压一般分1~10MPa,温度300~450℃.催化剂中的活性金属组分常为钼、钨、钴、镍中的两种(称为二元金属组分),催化剂载体主要为氧化铝、或加入少量的氧化硅、分子筛和氧化硼,有时还加入磷作为助催化剂.喷气燃料中的芳烃部分加氢则选用镍、铂等金属.双烯烃选择加氢多选用钯.   各种油品加氢精制工艺流程基本相同,原料油与氢气混合后,送入加热炉加热到规定温度,再进入装有颗粒状催化剂的反应器(绝大多数的加氢过程采用固定床反应器)中.反应完成后,氢气在分离器中分出,并经压缩机循环使用.产品则在稳定塔中分出硫化氢、氨、水以及在反应过程中少量分解而产生的气态氢.   柴油加氢精制工艺流程示意图   四、石油炼制过程-石油产品精制-溶剂精制   用萃取的方法除去原料(或半成品)中所含杂质和非理想组分的工艺过程.在石油炼制过程中它是石油产品精制常用的方法之一.早期,用于除去煤油中的芳烃,以改善煤油的燃烧性能;20世纪30年代以后,大规模用于润滑油馏分的精制,以除去其中的杂质和非理想组分.在中国,1955年糠醛精制装置投产,目前绝大多数的润滑油都是通过溶剂精制生产的.   过程原理各种来
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