石油煉制過程之一，是在熱的作用下(不用催化劑)使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?煉廠氣的一種)、汽油、柴油的過程。熱裂化原料通常為原油蒸餾過程得到的重質(zhì)餾分油或渣油，或其他石油煉制過程副產(chǎn)的重質(zhì)油。
沿革 1912年熱裂化已被證實具有工業(yè)化價值。1913年，美國印第安納標準油公司將W.M.伯頓熱裂化法實現(xiàn)工業(yè)化。1920～1940年，隨著高壓縮比汽車發(fā)動機的發(fā)展，高辛烷值汽油用量激增，熱裂化過程得到較大發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間及戰(zhàn)后，熱裂化為催化裂化所取代，雙爐熱裂化大都改造為重質(zhì)渣油的減粘熱裂化。
化學反應 熱裂化反應很復雜。每當重質(zhì)油加熱到450℃以上時，其大分子分裂為小分子。同時,還有少量疊合(見烯烴疊合)、縮合發(fā)生，使一部分分子轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的分子,熱裂化是按自由基反應機理進行的。在400～600℃，大分子烷烴分裂為小分子的烷烴和烯烴;環(huán)烷烴分裂為小分子或脫氫轉(zhuǎn)化成芳烴,其側(cè)鏈較易斷裂;芳烴的環(huán)很難分裂，主要發(fā)生側(cè)鏈斷裂。熱裂化氣體的特點是甲烷、乙烷-乙烯組分較多；而催化裂化氣體中丙烷-丙烯組分、丁烷-丁烯組分較多。
工藝過程 工業(yè)裝置類型主要有雙爐熱裂化和減粘熱裂化兩種。前者的原料轉(zhuǎn)化率（輕質(zhì)油收率）較高，大于45％，目的是從各種重質(zhì)油制取汽油、柴油；后者的轉(zhuǎn)化率較低(20％～25％)，目的是降低減壓渣油的粘度和凝點，以提高燃料油質(zhì)量，雙爐熱裂化汽油的辛烷值和安定性不如催化裂化汽油，目前已不發(fā)展；減粘熱裂化在石油煉廠中仍有較廣泛的應用。
雙爐熱裂化 所謂雙爐,是指在流程中設(shè)置兩臺爐子以分別加熱反應塔的輕重進料，操作時原料油直接進入分餾塔下部，與塔進料油氣換熱蒸出原料中所含少量輕質(zhì)油和反應產(chǎn)物中的汽油、柴油后，在塔中部抽出輕循環(huán)油。塔底為重循環(huán)油。兩者分別送往輕油、重油加熱爐（為避免在爐管中結(jié)焦，故將輕、重循環(huán)油分別在兩爐中加熱到不同溫度），然后進入反應塔進行熱裂化反應。反應溫度為485～500℃,壓力1.8～2.0MPa；反應產(chǎn)物經(jīng)閃蒸塔分出裂化渣油后,進入分餾塔分餾。汽油和柴油總產(chǎn)率約為60％～65％。所得柴油凝點-20℃以至－30℃、十六烷值(見柴油)約60(比催化裂化柴油高約20個單位)；汽油辛烷值較低(馬達法辛烷值約55～60)且安定性差,熱裂化渣油是生產(chǎn)針狀焦(見石油焦)的良好原料。雙爐熱裂化的能耗約1900MJ/t原料（為催化裂化的65％～70％）。
減粘熱裂化 是一種淺度裂化過程，用以降低渣油的凝點和粘度以生產(chǎn)燃料油，從而可以減少燃料油中摻和輕質(zhì)油的比例。同時，還生產(chǎn)裂化汽油和柴油。減粘熱裂化流程有加熱爐式和反應塔式兩種類型，主要差別是前者不設(shè)反應塔，熱裂化反應在爐管中進行，加熱溫度高(約450～510℃)、停留時間短（決定于溫度）；后者在加熱爐后設(shè)反應塔，主要熱裂化反應在反應塔內(nèi)進行,加熱溫度低（約445～455℃）、停留時間長(10～20min)。兩者產(chǎn)品產(chǎn)率基本相同，輕質(zhì)油產(chǎn)率約為18％～20％。反應塔式減粘熱裂化的操作周期較長、能耗較低，是近年來應用較多的一種工藝。

常減壓蒸餾流程

二、石油煉制過程－催化重整-芳烴抽提

也稱芳烴萃取，用萃取劑從烴類混合物中分離芳烴的液液萃取過程。主要用于從催化重整和烴類裂解汽油中回收輕質(zhì)芳烴(苯、甲苯、各種二甲苯)，有時也用于從催化裂化柴油回收萘，抽出芳烴以后的非芳烴剩余物稱抽余油。輕質(zhì)芳烴與相近碳原子數(shù)的非芳烴沸點相差很小（如苯80.1℃，環(huán)己烷80.74℃,2,2,3-三甲基丁烷80.88℃），有時還形成共沸物,因此實際上不能用精餾方法分離。利用芳烴在某些溶劑中溶解度比非芳烴大的特點，采用液液萃取方法可以回收純度很高的芳烴。常用萃取劑有二乙二醇醚（二甘醇）、三乙二醇醚（三甘醇）、四乙二醇醚（四甘醇）、環(huán)丁砜等，也用二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基嗎啉等。1952年美國環(huán)球油品公司開發(fā)以二乙二醇醚為溶劑的尤狄克斯(Udex)法抽提芳烴，在休斯敦投產(chǎn)后，廣為應用。
芳烴在重整汽油中含量高，不含烯烴、硫化物等雜質(zhì)，處理較易。裂解汽油中含較多的二烯烴、烯烴、苯乙烯及少量的含硫、氮、氧的有機物，二烯烴很易聚合，硫化物很難從芳烴中除去。因此，從裂解汽油中抽提芳烴之前，必須進行二段加氫處理，以除去上述雜質(zhì)。
工藝流程 以二乙二醇醚處理催化重整汽油為例。原料在抽提塔中與溶劑逆流接觸進行萃取，溫度125～140℃，溶劑對原料比約15:1。抽提塔底物含溶解在溶劑中的芳烴，將后者送入汽提塔（見解吸）與溶劑分離，塔底的溶劑循環(huán)去抽提塔，塔頂產(chǎn)物送入芳烴水洗塔洗去殘余溶劑后即為純芳烴混合物。抽提塔頂?shù)姆欠紵N，送水洗塔洗除殘余溶劑。兩個水洗塔底均為水與溶劑,去溶劑回收塔,蒸出水后，塔底溶劑去抽提塔循環(huán)使用。

催化重整流程簡圖

芳烴抽提示意圖

三、石油煉制過程－石油產(chǎn)品精制-加氫精制

也稱加氫處理，石油產(chǎn)品最重要的精制方法之一。指在氫壓和催化劑存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳牧蚧瘹洹⑺倍ィ⑹瓜N和二烯烴加氫飽和、芳烴部分加氫飽和，以改善油品的質(zhì)量。有時，加氫精制指輕質(zhì)油品的精制改質(zhì)，而加氫處理指重質(zhì)油品的精制脫硫。
20世紀50年代，加氫方法在石油煉制工業(yè)中得到應用和發(fā)展，60年代因催化重整裝置增多，石油煉廠可以得到廉價的副產(chǎn)氫氣，加氫精制應用日益廣泛。據(jù)80年代初統(tǒng)計，主要工業(yè)國家的加氫精制占原油加工能力的38.8％～63.6％。
加氫精制可用于各種來源的汽油、煤油、柴油的精制、催化重整原料的精制，潤滑油、石油蠟的精制，噴氣燃料中芳烴的部分加氫飽和,燃料油的加氫脫硫,渣油脫重金屬及脫瀝青預處理等。氫分壓一般分1～10MPa，溫度300～450℃。催化劑中的活性金屬組分常為鉬、鎢、鈷、鎳中的兩種（稱為二元金屬組分），催化劑載體主要為氧化鋁、或加入少量的氧化硅、分子篩和氧化硼，有時還加入磷作為助催化劑。噴氣燃料中的芳烴部分加氫則選用鎳、鉑等金屬。雙烯烴選擇加氫多選用鈀。
各種油品加氫精制工藝流程基本相同,原料油與氫氣混合后,送入加熱爐加熱到規(guī)定溫度，再進入裝有顆粒狀催化劑的反應器（絕大多數(shù)的加氫過程采用固定床反應器）中。反應完成后，氫氣在分離器中分出，并經(jīng)壓縮機循環(huán)使用。產(chǎn)品則在穩(wěn)定塔中分出硫化氫、氨、水以及在反應過程中少量分解而產(chǎn)生的氣態(tài)氫。

柴油加氫精制工藝流程示意圖

四、石油煉制過程－石油產(chǎn)品精制-溶劑精制

用萃取的方法除去原料（或半成品）中所含雜質(zhì)和非理想組分的工藝過程。在石油煉制過程中它是石油產(chǎn)品精制常用的方法之一。早期，用于除去煤油中的芳烴，以改善煤油的燃燒性能；20世紀30年代以后，大規(guī)模用于潤滑油餾分的精制，以除去其中的雜質(zhì)和非理想組分。在中國，1955年糠醛精制裝置投產(chǎn)，目前絕大多數(shù)的潤滑油都是通過溶劑精制生產(chǎn)的。

過程原理 各種來源的潤滑油餾分，通常含有多環(huán)短側(cè)鏈烴類，硫、氮、氧化合物以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等雜質(zhì)和非理想組分。這些物質(zhì)的存在會影響潤滑油的粘溫性、抗氧化安定性和顏色的穩(wěn)定性等（見潤滑油）。在潤滑油溶劑精制過程中，所選用的溶劑對潤滑油中的雜質(zhì)和非理想組分的溶解度很大，而對油中的理想組分的溶解度則很小。通過液相萃取將非理想組分除去。當所用潤滑油餾分中蠟質(zhì)含量較高（如石蠟基或中間基原油得到的潤滑油料）時,除了進行溶劑精制外,尚需經(jīng)溶劑脫蠟與加氫精制（或白土精制）；對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較大的潤滑油原料（如減壓渣油），需先經(jīng)溶劑脫瀝青再進行溶劑精制、溶劑脫蠟與加氫精制（或白土精制）。潤滑油精制常用的溶劑有糠醛、苯酚和N－甲基吡咯烷酮等。
工藝流程 一般包括萃取和溶劑回收兩部分。以糠醛精制為例（見圖糠醛精制工藝流程），原料與糠醛在萃取塔（以往用填充塔，近期采用轉(zhuǎn)盤塔）內(nèi)逆向接觸,在一定的溫度(一般為60～130℃)與溶劑比（一般為1～4:1）條件下，分成兩相。非理想組分存在于下部的萃取液中,為了既保證萃余油質(zhì)量,又不降低產(chǎn)率，萃取塔應保持較高的塔頂溫度和較低的塔底溫度（一般溫差為20～50℃）。原料進萃取塔前需脫除空氣，以免糠醛氧化。糠醛進萃取塔前需經(jīng)干燥，以免降低其溶解能力。
萃余液中含糠醛較少，采用一次蒸發(fā)及汽提回收糠醛；萃取液中含糠醛較多，采用多效蒸發(fā)及汽提回收糠醛以降低能耗。糠醛的熱穩(wěn)定性較差，因而溶劑回收的加熱溫度不應超過230℃。
含水糠醛的回收流程，是根據(jù)下述特點制定的，即糠醛和水的共沸物蒸氣冷凝并冷卻至一定溫度后，能分成含少量糠醛的水溶液相與含少量水的糠醛溶液相。
發(fā)展趨勢 為提高溶劑精制的技術(shù)水平，降低其能耗，各國正在進一步尋找選擇性更好的溶劑，發(fā)展高效的萃取設(shè)備，改進溶劑回收的流程和操作條件等。此外，對性質(zhì)很差的潤滑油原料，采取加氫精制，代替溶劑精制。

五、石油煉制過程－石油產(chǎn)品精制-溶劑脫蠟

石油產(chǎn)品精制的一種重要方法，將潤滑油原料通過溶劑稀釋和冷凍，使其中的蠟結(jié)晶析出，從而降低潤滑油凝固點的過程。工業(yè)上將含蠟原油通過原油蒸餾所得到的潤滑油餾分，經(jīng)過溶劑精制、溶劑脫蠟和加氫精制（或白土精制），可制成潤滑油（基礎(chǔ)油）和石蠟；若以原油蒸餾的減壓渣油為原料通過溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟和加氫精制（或白土精制）過程，可以制成潤滑油（基礎(chǔ)油）和地蠟（見石油蠟）。
過程原理 由石蠟基和中間基原油（見原油評價）蒸餾得到的潤滑油原料中都含有蠟。這些蠟的存在會影響潤滑油的低溫流動性能。由于蠟的沸點與潤滑油餾分相近，不能用蒸餾的方法進行分離，但蠟的凝固點較高，逐漸降低溫度，蠟就從潤滑油中結(jié)晶析出，從而可通過過濾或離心分離的方法將蠟與油分離。在低溫條件下，潤滑油的粘度很大，所生成的蠟結(jié)晶細小，使過濾或離心分離很困難。因此，需加入一些在低溫時對油的溶解度很大而對蠟的溶解度很小的溶劑進行稀釋。苯類溶劑能很好地溶解潤滑油，但它對蠟的溶解度也較大。酮類溶劑對蠟的溶解度則很小。因此，常在苯類溶劑中加入一些丙酮或甲基乙基酮以降低苯類溶劑對蠟的溶解度。
工藝流程 第一套丙酮-苯脫蠟裝置建于1927年,以后,采用的溶劑還有甲基乙基酮-甲苯、丙烷、甲基正丙基酮和烴類的氯化物等溶劑脫蠟過程的工藝流程大體相同，以酮苯脫蠟為例，包括結(jié)晶、過濾、溶劑回收、冷凍等部分。原料與溶劑在帶刮刀的套管結(jié)晶器內(nèi)先與濾液換冷,并加入部分溶劑,再經(jīng)氨冷和溶劑稀釋后進行過濾。過濾后的濾液和蠟液分別進行蒸發(fā)和汽提以回收溶劑。
所加混合溶劑的組成與溶劑比因原料性質(zhì)(沸程、含蠟量和粘度等) 及脫蠟深度的不同而異，一般甲基乙基酮-甲苯溶劑中含甲基乙基酮40％～60％,溶劑比為 1～4:1。稀釋溶劑分幾次加入， 有利于形成良好的蠟結(jié)晶，減少脫蠟溫差（即脫蠟油凝固點與脫蠟溫度的差值）及提高脫蠟油產(chǎn)率。原料在套管結(jié)晶器中的冷卻速度不宜過快，以免生成過多的細小蠟結(jié)晶，不利于過濾。
過濾是在轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機內(nèi)進行的，按照原料含蠟量的多少，分別采用一段或兩段過濾，從濾液和蠟液中回收溶劑，均采用多效蒸發(fā)及汽提，以降低能耗。此外，為減少溶劑損失和防爆，還設(shè)有惰性氣體防護系統(tǒng)。
發(fā)展趨勢 潤滑油溶劑脫蠟是一種昂貴的石油煉制過程，投資和操作費用都很高。因此，各國致力于尋找合適的溶劑，發(fā)展新的結(jié)晶設(shè)備，改進過濾設(shè)備，改進溶劑回收流程和操作條件，以提高溶劑脫蠟的技術(shù)水平。此外，正在進行加氫脫蠟的研究。

標簽：煉制原理石油