石油装备产业研究及石油炼化工艺流程及其设备（28页）

时间：2020-09-12 12:02:58　来源：勤学考试网本文已影响人

石油装备产业研究?

一、石油装备制造业分析

(一)石油装备制造业的分类

石油勘探开发生产流程具有环节多、技术复杂、个性化需求高等特点。根据油气生产的特点，油气产业链通常可分为上、中、下游三个环节：上游的主要任务是寻找地下的油气藏分布，一般分为勘探、开发规划等；中游的主要任务是进行油气的钻采、预处理；下游的主要任务是对油气进行储运、炼制、深加工及其成品的销售。由于石油的生产流程是非常复杂和精密的，因此上中下游还存在着多个专业化分工的子流程。所以，相应的石油装备制造种类和门类也比较多：石油勘探开发设备是指石油、天然气的勘探、钻采、开发、储运等专用设备，包括各类物探与测井设备、钻井设备、采油采气设备、井下作业设备、油气集输设备、海洋钻采平台设备等及相关的配件和工具；炼油、石化设备是指石油、天然气加工、转化全过程中所需要的成套设备，包括通用设备（如各类工艺压缩机、膨胀机、泵和阀门等）和专用设备（如反应器、塔器、换热设备、工业炉、储运设备、专用机械等）。炼油、石化工业装备规格、参数由炼油和石化工业的工艺决定，炼油和石化工业是流程工业，因此，这类设备的特点是：成套、专用；设备的品种、规格多；整个系统的自动化要求高，要求能长周期连续稳定运行，因此对设备的可靠性有较高的要求。根据设备的特点和功能，可将石油装备制造业分为 8 个门类，即：物探、测井、钻井、采油、炼化、海洋、石油管材和动力。为了便于统计分析，中国石油和石油化工设备工业协会根据产业链将石油装备制造业划分为石油钻采设备、炼油化工设备、海洋工程设备和金属压力容器四个分行业。

图1 石油产业链

1、物探装备

（1）物探装备概述

上游业务中，勘探工作是石油工业的前端环节，包括资源寻找、开发方案的设计和实施等工作，对维持资源探明储量的稳定、保障石油工业的持续发展有着重要意义。油气资源勘探开发技术建立在地球物理勘探的基础上，即利用地震、地质等信息来分析勘探区的地层结构、寻找有利储层、指导钻井和油田开发工作。主要涉及地质调查、地震勘探或非地震勘探、钻井、测井、完井等业务。

图2 油气资源勘测流程

在上述的流程中，主要涉及的设备是以地球物理和地球化学分析为基础的测试、软件分析仪器与为分析提供所需样本的辅助设备。

图3 海洋勘探和陆地勘探（地球物理形式）

地震勘探是人工制造强烈震动所引起的弹性波在岩石中传播时，遇着岩层的分界面便产生反射波或折射波。在弹性波返回地面时用高灵敏度仪器记录下来，根据波的传播路线和时间，确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深度和形状，认识地下地质构造，以寻找油气圈闭。地震源可由钻浅井孔埋炸药法、可控震源法（液压控制机械，夯击地面）、空气枪震源法（海上地震勘探）等产生。非地震勘探包括重力勘探、磁力勘探、电法勘探，地震勘探是地球物理勘探中最重要的方法。在震源产生弹性波之后，由工程地震仪之类的记录仪器收集数据。

图4 工程地震仪

（2）物探装备市场分析

地球物理勘探工作是石油生产的首要环节，包括资源寻找、开发方案的设计和实施等工作，对维持资源探明储量的稳定、保障石油工业的持续发展有着重要意义。油气资源勘探开发技术建立在地球物理勘探的基础上，即利用地震、地质等信息来分析勘探区的地层结构、寻找有利储层、指导钻井和油田开发工作。主要涉及地质调查、地震勘探或非地震勘探、钻井、测井、完井等业务。在这个环节主要涉及的设备和服务是：地震源设备、地震波接受设备、地震数据处理与解释系统及相关服务。总体情况可概括为：寡头林立，国企强而民企弱，民企增速快。

2、测井装备

（1）测井装备概述

测井包含测量和记录，即：测井和录井。测井，又叫地球物理测井或石油测井，简称测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法（包括重、磁、电、震、测井）之一。石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料。这种测井习惯上称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。其发展大体经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个阶段。

图5 测井示意图和测井仪实物

录井是记录、录取钻井过程中的各种相关信息。录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术,是发现、评估油气藏最及时、最直接的手段，具有获取地下信息及时、多样，分析解释快捷的特点。现场录井服务技术以各类录井系统、分析仪器为手段对油气勘探与开发作业现场信息进行采集与整理，具体包括工程录井、地质录井、气测录井、定量荧光录井、地化录井、热解气相色谱录井、核磁共振录井、现场化验录井、岩屑成像录井等系列技术。录井技术进入商业性服务已有五十多年的历史。初期录井服务包括深度测量、地质描述以及使用热导检测仪进行气测录井服务。随着录井技术的发展，仪器的更新换代，计算机技术的应用，使得录井技术得到了迅速的发展，越来越多的高新技术及装备应用于录井，构成了现代录井技术。

图6 录井工作示意图

（2）测井装备市场分析

近几年我国石油测井设备需求广泛，占领高端市场的进口仪器设备普遍价格较高。我国的生产企业也纷纷研制出多款测井仪器设备，未来市场前景看好。石油测井仪器正在向高集成化、高可靠性、高时效化方向发展。成像测井系统、随钻测井系统等高端测井仪器的研制开发成为各大测井仪器生产开发商追逐的焦点。国际开放的测井市场中，形成了大公司垄断测井市场的局面，而国内测井服务市场基本不对外开发，主要由中国石油、中国石化以及中海油等石油公司为本公司所属油田进行测井服务，只有部分高端测井技术服务市场对斯伦贝谢等公司开放，但开放的市场份额非常少。

3、钻井、采油装备

（1）钻井、采油装备概述

在油气田开发方案确定之后，进入开发流程，这其中包括钻井和生产两个主要环节。钻井环节涉及的设备有钻机设备系统（其中又包括八大系统）、测录井设备，生产环节涉及的设备有采油设备、测录井设备。

钻井前，首先要在地面确定钻井的位置（即钻井井位），然后，在井位处打好安装钻机的基础并安装井架和钻机。钻井作业时，依靠钻机的动力带动钻杆和钻头旋转，钻头逐次向下破碎遇到的岩层，并形成一个井筒（也称井眼）。钻井井眼尺寸的大小是由钻头大小来决定的。钻头在破碎岩层的同时，通过空心的钻杆向地下注入钻井液（俗称钻井泥浆），将钻头在破碎地层而产生的大量岩屑由循环的钻井液带到地面。地面的固控装置将钻井液中的岩屑清除后，通过钻井泵再次将钻井液打入井内。钻井液是经过钻杆内孔到达钻头水眼处，再从井壁与钻柱的环形空间返回流至地面的。钻进的过程即钻头破碎岩石及钻井液通过循环不断携带出钻屑并形成井筒的过程。钻达设计深度后，要在井筒内下入专用仪器进行测井作业，目的是确定井下地层岩性和各个油、气、水层的位置，然后再下入小于钻井井眼的无缝钢管（又称套管），并在套管与井壁的环形空间内注入水泥浆将套管固定在井壁上。最后一道工序是对油层位置的套管进行射孔，人为地形成一个井下油气流入套管内的孔道。油气的地层压力高时可自行流出地面，这种井称为自喷油气井。油气压力较低时需借助外力从井下抽吸，这种井称为非自喷井。在钻井的过程中，可以采用电缆测井或随钻测井的方式进行测井活动。要完成上述这一系列的工作流程，需要钻机设备系统中的八大子系统协调运作。它们分别是：起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统。

表? 钻机设备八大子系统所涉设备列表

钻机设备子系统

所涉设备

起升系统

绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等

旋转系统

转盘、水龙头、钻具（钻具的组成也有所差异，一般包括方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器、减震器以及配合接头等）

钻井液循环系统

钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等

传动系统

一般包括减速机构、变速机构、正倒车机构以及多动力机之间的并车机构等

控制系统

顶驱系统、司钻控制台等

动力驱动系统

柴油机、交流电机、直流电机等

钻机底座

底座

钻机辅助设备系统

防喷器组，为钻井提供照明和辅助用电的发电机组，提供压缩空气的空气压缩设备以及供水、供油设备等

图7 绞车

图8 钻井泵

下图为常规的陆地钻井场配备，相对于特殊钻井规划可能使用连续管作业设备和压裂设备等。

图9 常规的陆地钻井场配备

钻机设备系统单元部件列表

1．天车

2．悬臂吊绳缆

3．钻井大绳

4．二层台

5．游车

6．顶驱

7．井架

8．方钻杆

9．司钻偏房

10．防喷器

11．水箱

12．电缆托盘

13．发电机组

14．储油罐

15．电气控制房

16．泥浆泵

17．泥浆桶箱

18．泥浆罐

19．泥浆池

20．离心器

21．振动筛

22．节流管汇

23．管子坡道

24．钻杆架

图10 连续作业机

油井钻完之后，开始进入采油阶段。

安装完毕的采油系统主要由三抽设备，即抽油机、抽油泵、抽油杆，以及其他辅助设备组成。

图11 常规采油系统组成

“三抽”设备是采油系统的主要设备，抽油机大致可分为常规游梁式、双驴头游梁式、弯游梁式，抽油杆也有空心与实心之分，抽油泵有管式抽油泵和杆式抽油泵之分。除“三抽”之外，更多的井口设备、井下设备、井控设备、生产中的测井、录井、洗井、修井设备都是采油生产环节经常会涉及到的设备。

图12 常规油梁式抽油机

图13 实心空心推油杆

图14 管式抽油泵

井口设备包括套管头、套管四通、油管头、套管悬挂器、油管悬挂器及整套采油树、高温高压阀门等等。

图15 采油树

图16 防喷器(井口设备)

在生产过程中，根据油藏变化情况和井况来进行修井、增产等作业。

图17 修井机

图18 压裂车

修井机可满足陆上油气井大修、试油、投捞、检泵作业等要求。具有整机性能可靠，操作方便、越野能力强、移运方便，作业和搬迁费用低等特点。油田增产措施有两种：酸化和压裂。酸化就是用酸将地层中的一些物质溶解掉，使油层渗透率加大，根据地层岩性的不同采用不同的酸，盐酸、氢氟酸、甲酸、乙酸等。压裂增产主要采用压裂泵车作业。适用于油气田深井、中深井、浅井的各种压裂泵液注压作业，整机主要由底盘、车台发动机、液力传动箱、柱塞泵、高低压管汇及液气路操作控制系统组成。适应类型不同液体的泵送作业，包括带支撑剂压裂液的水力压裂、酸化压裂、高压泵入不同液体（液体、混合液）以及压力测试等。

（2）钻采装备及其服务市场分析

钻采活动是油气勘探开发之中最重要的活动，其贯穿于勘探、钻井和生产的全过程且对开发成功与否至关重要。正因为其重要性，油气生产行业的寡头企业主要业务均集聚于此。

从业务结构观察，国际石油钻采产业巨头大致可以分为两个大的阵营：钻井技术服务和钻采设备制造。从企业营收规模来看，钻井技术服务著称的领先企业在营业收入和利润方面要超出钻采设备制造著称的领先企业。

钻井技术服务公司提供地质、地球物理、钻井、油藏工程、生产管理、经济评价、信息管理等各领域软件以及开发的系统和工具。提供涵盖整个勘探开发生命周期的信息管理解决方案，优化从数据采集到处理、解释和分析、直至归档的整个数据流，提高勘探开发数据管理效率。钻采设备制造公司提供陆地和海上钻机的大型机械部件、成套陆地钻机和修井机、管材检测和管内涂层、钻柱设备、多种起升设备以及各种井下马达、钻头和工具。当然诸多公司都并不局限于服务或者设备，而是两者并重，只是两者的收入比重各有不同。

4、海洋装备

（1）海洋工程装备概述

海洋工程装备主要指海洋资源（特别是海洋油气资源）勘探、开采、加工、储运、管理、后勤服务等方面的大型工程装备和辅助装备，是先进制造、信息、新材料等高新技术的综合体，产业辐射能力强，对国民经济带动作用大。

?海洋工程装备属于高投入、高风险产品，从事海洋工程装备建造的厂商须具有完善的研发机构、完备的建造设施、丰富的建造经验以及雄厚的资金实力。目前全球主要海洋工程装备建造商集中在新加坡、韩国、美国及欧洲等国家，其中新加坡和韩国以建造技术较为成熟的中、浅水域平台为主，目前也在向深水高技术平台的研发、建造发展，而美国、欧洲等国家则以研发、建造深水、超深水高技术平台装备为核心。

（2）海洋装备市场前景

在全球陆地油气产量逐日下降的情况下，油气藏的开发从陆地向海洋、从浅海向深海的趋势已然形成。全球海洋油气资源丰富。且尚处于勘探早期阶段。陆地和浅海的油田资源枯竭，推动全球将转向水深1500米以上的深海寻找石油和天然气资源。无论是老油气田的增产、还是新非常规油气田的开发、以及从陆地到海洋（浅海到深海）的勘探新趋势，都需要更多的设备和技术服务投入。

21世纪是海洋世纪，发展海洋科技与高技术装备尤为重要。近年来，随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快，海洋领域内的油气勘探开发已成为新的焦点。未来的15-20年，将是我国海洋钻井市场实现快速发展的关键时期。由于我国对油气资源的巨大需求，国内主要石油公司均制定出各自的深水钻井装备计划。

（3）我国海洋装备市场发展现状

近年来，依托本国海洋油气资源开发的巨大需求，巴西和俄罗斯等资源大国开始培育本国的海洋工程装备建造企业，成为世界海洋工程装备新的竞争者。亚洲虽然在装备制造中占据主导地位，但在装备设计方面与欧美存在较大差距，特别是我国的差距更大。从装备制造现状来看，我国海洋工程装备产业国产化率一直较低。在海洋工程装备产业上，全球海工装备水平第一梯队为欧美类企业，第二梯队为日、韩、新加坡等亚洲国家；中国总体处在第三梯队，以制造低端海工装备产品、赚取加工费用为主。

?从海洋装备发展历史来看，我国海洋石油装备的研制始于20世纪70年代初期。80年代后，我国在半潜式钻井装备研制方面有所突破。进入21世纪后，尤其是近几年来，我国加大了海洋油气资源的勘探开发及石油钻采装备的研发更新力度，海洋装备技术有了较快发展。当前，我国海上油气勘探开发主要集中在大陆架区块，水深不超过300m，钻井深度在7000m以内，

从我国海洋装备造船业基本情况分析，当前我国还没有一家真正意义上的专门从事海洋石油钻采设备的专业造船公司。但就平台建造而言，国内目前具有一定研制基础和建造经验的公司主要包括沪东中华造船（集团）有限公司、上海外高桥造船有限公司、江南长兴造船有限责任公司、青岛北海船舶重工有限责任公司、大连船舶重工集团有限公司等。

二、国内石油装备产业重点区域

（一）国家火炬计划盘锦石油装备制造特色产业基地

盘锦辽滨经济区石油装备制造基地是辽宁沿海经济带建设重点支持区域之一，也是中国石油天然气集团公司确定的主要石油装备制造基地之一，是辽宁省装备制造产业发展的重要组成部分。基地拥有完备的基础设施和便捷高效的服务体系。目前汇集了近百家石油装备制造和石油工程技术服务企业，产品涵盖勘探开发、钻采服务、石油管材、工程技术服务等十几大类几百个品种。基地以技术创新为动力，以产业集聚为目标，不断加快工业化与信息化进程。

（二）国家火炬计划东营市石油装备特色产业基地

濒临渤海，是环渤海经济区的重要节点、山东半岛城市群的重要组成部分，处于连接各大经济区的枢纽位置。东营市地处中国第二大河--黄河的入海口，是石油行业最高学府--中国石油大学驻地，是中国第二大油田--胜利油田所在地。

东营市着力打造国家级石油能源战略储备基地、以低排放、可循环、精细化为方向的生态化工基地、以石油钻采装备和工程技术服务为支撑的陆路和海洋石油装备制造基地。现有规模以上石油装备企业近百家，代表企业有胜利高原、山东科瑞、孚瑞特等骨干企业，主要集中在高端产业区。现已形成大型成套钻采设备、钻杆、钻头、抽油机、抽油泵、抽油杆、油气集输管道、油田特种车辆为重点，涵盖物探、钻井、测井、固井、油气开发、采油、井下作业、地面工程、管道运输等各领域的产品体系。其中钻机、抽油机生产能力国内第一，潜油泵国内第二，皮带抽油机、连续抽油杆国内独家生产。

东营市重点发展光机电一体化设备、精密成型加工设备、石油钻具、智能机械设备、石油专用车装备等；适应原油开采向海洋进军的趋势，大力发展大型海洋工程及配套装备等项目；提升发展以石油套管为主，油管、钻杆等高附加值产品为辅的石油精品钢管深加工。同时，继续加强与休斯顿的友好合作，借助每年召开的石油装备制造科技博览会，加快向高端发展，把东营打造成为中国的“休斯敦”。

（三）国家火炬计划宝鸡石油钻采装备制造特色产业基地

宝鸡市地处我国地理中心---关中平原西部，是新亚欧大陆桥重要交通枢纽，是连接中原、西北、西南的咽喉要道。

宝鸡高新区是1992年11月国务院批准的国家级高新区。经过20多年发展，高新区已形成新材料、汽车及零部件、石油钻采装备制造、机床工具制造、高速铁路装备制造、军工电子信息、中低压输变电设备制造等七大优势产业集群，成为亚洲最大的石油钢管生产基地、中国最大的石油钻采装备研发制造基地、西北最大的机床制造基地。

（四）国家火炬计划大庆石油石化装备制造特色产业基地

大庆经济开发区前身是黑龙江大庆万宝工业园区，2006年3月成为省级工业园区，2011年更名为大庆经济开发区。是大庆市委、市政府和大庆油田公司联手打造的大庆接续产业发展平台。园区重点发展石油石化装备制造、汽车制造、新能源、新材料、现代物流和高端服务五大产业。当前主要加速壮大石油石化装备制造产业，成为哈大齐工业走廊示范区、国家级石油石化装备制造业基地。

（五）四川广汉经济开发区石油装备制造基地

四川广汉经济开发区石油装备制造基地位于广汉市区南面。四川广汉经济开发区按照“大项目—产业链—产业集群”的发展思路，大力发展石油装备制造基地。以中国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司、中石油西南油气田分公司采气工程研究院、四川宏华石油设备有限公司、广汉英特莱石油设备有限公司等100余户企业组成的石油机械装备园是国家石油装备行业的三大科研生产基地之一。

石油炼化常用工艺流程及其设备

从原油到石油的基本途径一般为：

①将原油先按不同产品的沸点要求，分割成不同的直馏馏分油，然后按照产品的质量标准要求，除去这些馏分油中的非理想组分；

②通过化学反应转化，生成所需要的组分，进而得到一系列合格的石油产品。

石油炼化常用的工艺流程为常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、溶剂脱沥青、加氢精制、催化重整。

（一）常减压蒸馏

1、基本概念：

常减压蒸馏是常压蒸馏和减压蒸馏的合称，基本属物理过程：原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料。

常减压蒸馏是炼油厂石油加工的第一道工序，称为原油的一次加工，包括三个工序：a.原油的脱盐、脱水；b.常压蒸馏；c.减压蒸馏。

2、生产工艺：

原油一般是带有盐份和水，能导致设备的腐蚀，因此原油在进入常减压之前首先进行脱盐脱水预处理，通常是加入破乳剂和水。

原油经过流量计、换热部分、沏馏塔形成两部分，一部分形成塔顶油，经过冷却器、流量计，最后进入罐区，这一部分是化工轻油（即所谓的石脑油）；一部分形成塔底油，再经过换热部分，进入常压炉、常压塔，形成三部分，一部分柴油，一部分蜡油，一部分塔底油；

剩余的塔底油在经过减压炉，减压塔，进一步加工，生成减一线、蜡油、渣油和沥青。

各自的收率：石脑油（轻汽油或化工轻油）占1%左右，柴油占20%左右，蜡油占30%左右，渣油和沥青约占42%左右，减一线约占5%左右。

常减压工序是不生产汽油产品的，其中蜡油和渣油进入催化裂化环节，生产汽油、柴油、煤油等成品油；石脑油直接出售由其他小企业生产溶剂油或者进入下一步的深加工，一般是催化重整生产溶剂油或提取萃类化合物；减一线可以直接进行调剂润滑油；

3、生产设备：

常减压装置是对原油进行一次加工的蒸馏装置，即将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的加工装置。原油蒸馏一般包括常压蒸馏和减压蒸馏两个部分。

常压蒸馏塔

所谓原油的常压蒸馏，即为原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏，所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔(或称常压塔)。

常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高，且在高温下易分解，使馏出的产品变质并生产焦炭，破坏正常生产。因此，为了提取更多的轻质组分，往往通过降低蒸馏压力，使被蒸馏的原料油沸点范围降低。这一在减压下进行的蒸馏过程叫做减压蒸馏。

减压蒸馏塔

减压蒸馏是在压力低于100KPa的负压状态下进行的蒸馏过程。减压蒸馏的核心设备是减压塔和它的抽真空系统。

减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器(也称蒸汽吸射泵)或机械真空泵。其中机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中采用，而广泛应用的是蒸汽喷射器。

（二）催化裂化

一般原油经过常减压蒸馏后可得到的汽油，煤油及柴油等轻质油品仅有10～40％，其余的是重质馏分油和残渣油。如果想得到更多轻质油品，就必须对重质馏分和残渣油进行二次加工。

基本概念：

催化裂化是在有催化剂存在的条件下，将重质油（例如渣油）加工成轻质油（汽油、煤油、柴油）的主要工艺，是炼油过程主要的二次加工手段。属于化学加工过程。

2、生产工艺：

常渣和腊油经过原料油缓冲罐进入提升管、沉降器、再生器形成油气，进入分馏塔，一部分油气进入粗汽油塔、吸收塔、空压机进入凝缩油罐，经过再吸收塔、稳定塔、最后进行汽油精制，生产出汽油。一部分油气经过分馏塔进入柴油汽提塔，然后进行柴油精制，生产出柴油。一部分油气经过分馏塔进入油浆循环，最后生产出油浆。一部分油气经分馏塔进入液态烃缓冲罐，经过脱硫吸附罐、砂滤塔、水洗罐、脱硫醇抽提塔、预碱洗罐、胺液回收器、脱硫抽提塔、缓冲塔，最后进入液态烃罐，形成液化气。一部分油气经过液态烃缓冲罐进入脱丙烷塔、回流塔、脱乙烷塔、精丙稀塔、回流罐，最后进入丙稀区球罐，形成液体丙稀。液体丙稀再经过聚丙稀车间的进一步加工生产出聚丙稀。

3．生产设备：

a．再生器

再生器的主要作用是烧去结焦催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性，同时也提供裂化所需的热量。再生器由壳体、旋风分离器、空气分布器、辅组燃烧室和取热器组成

b．提升管反应器

直管式：多用于高低并列式反再系统，特点是从沉降器底部直接插入，结构简单，压降小。

折叠式：多用于同轴式式反再系统。

c．沉降器

沉降器的作用是使来自提升管的反应油气和催化剂分离，油气经旋风分离器分出夹带催化剂后经集气室去分馏系统；由快速分离器出来的催化剂靠重力在沉降器中向下沉降，落入气体段。

d．三机

主风机：供给再生器烧焦用空气。

气压机：用于给分馏系统来的富气升压，然后送往吸收稳定系统。

增压机：供给Ⅳ型反应再生装置密相提升管调节催化剂循环量。

e．三阀

单动滑阀：在Ⅳ型催化裂化装置中，正常操作时全开，紧急情况下关闭，切断两器联系，防止催化剂倒流；在提升管催化裂化装置中调节两器催化剂循环量。

双动滑阀：安装在再生器出口和放空烟囱之间，调节再生器的压力，保持两器压力平衡。

塞阀：在同轴式催化裂化装置中调节催化剂的循环量。

（三）延迟焦化

焦炭化(简称焦化)是深度热裂化过程，也是处理渣油的手段之一。它又是唯一能生产石油焦的工艺过程，是任何其他过程所无法代替的。尤其是某些行业对优质石油焦的特殊需求，致使焦化过程在炼油工业中一直占据着重要地位。

1.基本概念

焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温(400～500℃)下进行深度热裂化反应。通过裂解反应，使渣油的一部分转化为气体烃和轻质油品；由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。一方面由于原料重，含相当数量的芳烃，另一方面焦化的反应条件更加苛刻，因此缩合反应占很大比重，生成焦炭多。

2.生产工艺

延迟焦化装置的生产工艺分为焦化和除焦两部分，焦化为连续操作，除焦为间隙操作。由于工业装置一般设有两个或四个焦炭塔，所以整个生产过程仍为连续操作。

a．原油预热，焦化原料(减压渣油)先进入原料缓冲罐，再用泵送入加热炉对流段升温至340~350 ℃ 左右。

b．经预热后的原油进入分馏塔底，与焦炭塔产出的油气在分馏塔内（塔底温度不超过400℃）换热。

c．原料油和循环油一起从分馏塔底抽出，用热油泵打进加热炉辐射段，加热到焦化反应所需的温度（500 ℃ 左右），再通过四通阀由下部进入焦炭塔，进行焦化反应。

d．原料在焦炭塔内反应生成焦炭聚积在焦炭塔内，油气从焦炭塔顶出来进入分馏塔，与原料油换热后，经过分馏得到气体、汽油、柴油和蜡油。塔底循环油和原料一起再进行焦化反应。

3.生产设备

a．焦炭塔

焦炭塔是用厚锅炉钢板制成的空筒，是进行焦化反应的场所。

b．水力除焦设备

焦炭塔是轮换使用的，即当一个塔内焦炭聚结到一定高度时，通过四通阀将原料切换到另一个焦炭塔．聚结焦炭的焦炭塔先用蒸汽冷却，然后进行水力除焦。

c. 无焰燃烧炉

焦化加热炉是本装置的核心设备，其作用是将炉内迅速流动的渣油加热至500℃左右的高温。因此，要求炉内有较高的传热速率以保证在短时间内给油提供足够的热量，同时要求提供均匀的热场，防止局部过热引起炉管结焦。为此，延迟焦化通常采用无焰炉。

（四）加氢裂化

重油轻质化基本原理是改变油品的相对分子质量和氢碳比，而改变相对分子质量和氢碳比往往是同时进行的。改变油品的氢碳比有两条途径，一是脱碳，二是加氢。

基本概念

加氢裂化属于石油加工过程的加氢路线，是在催化剂存在下从外界补入氢气以提高油品的氢碳比。

加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，一方面能使重质油品通过裂化反应转化为汽油、煤油和柴油等轻质油品，另一方面又可防止像催化裂化那样生成大量焦炭，而且还可将原料中的硫、氯、氧化合物杂质通过加氢除去，使烯烃饱和。

生产流程

按反应器中催化剂所处的状态不同，可分为固定床、沸腾床和悬浮床等几种型式。

（1）固定床加氢裂化

固定床是指将颗粒状的催化剂放置在反应器内，形成静态催化剂床层。原料油和氢气经升温、升压达到反应条件后进入反应系统，先进行加氢精制以除去硫、氮、氧杂质和二烯烃，再进行加氢裂化反应。反应产物经降温、分离、降压和分馏后，目的产品送出装置，分离出含氢较高（80％，90％）的气体，作为循环氢使用。

　未转化油(称尾油)可以部分循环、全部循环或不循环一次通过。

（2）沸腾床加氢裂化

沸腾床(又称膨胀床)工艺是借助于流体流速带动具有一定颗粒度的催化剂运动，形成气、液、固三相床层，从而使氢气、原料油和催化剂充分接触而完成加氢反应过程。

沸腾床工艺可以处理金属含量和残炭值较高的原料(如减压渣油)．并可使重油深度转化；但反应温度较高，一般在400~450℃范围内。

此种工艺比较复杂，国内尚未工业化。

（3）悬浮床(浆液床)加氢工艺

悬浮床工艺是为了适应非常劣质的原料而重新得到重视的一种加氢工艺。其原理与沸腾床相类似，其基本流程是以细粉状催化剂与原料预先混合，再与氢气一向进入反应器自下而上流动，催化剂悬浮于液相中，进行加氢裂化反应，催化剂随着反应产物一起从反应器顶部流出。

该装置能加工各种重质原油和普通原油渣油，但装置投资大。该工艺目前在国内尚属研究开发阶段。

生产设备

加氢工艺生产装置的主要设备是在高温、高压及有氢气和硫化氢存在的条件下运行的，故其设计、制造和材料的选用等要求都很高，对生产操作的控制也极严格。

高压加氢反应器是装置中的关键设备，工作条件苛刻，制造困难，价格昂贵。

根据介质是否直接接触金属器壁，分为冷壁反应器和热壁反应器两种结构。反应器由筒体和内部结构两部分组成。

加氢反应器筒体

反应器筒体分为冷壁筒和热壁筒两种。

加氢反应器内件

加氢反应是在高温高压及有腐蚀介质（H2、H2S）的条件下操作，除了在材质上要注意防止氢腐蚀及其他介质的腐蚀以外，加氢反应器还应保证：反应物(油气和氢)在反应器中分布均匀，保证反应物与催化剂有良好的接触；及时排除反应热，避免反应温度过高和催化剂过热．以保证最佳反应条件和延长催化剂寿命；在反应物均匀分布的前提下，反应器内部的压力降不致过大，以减少循环压缩机的负荷，节省能源。

为此，反应器内部需设置必要的内部构件，以达到气液均匀分布为主要目标。典型的反应器内构件包括：入口扩散器、气液分配盘、去垢篮筐、催化剂支持盘、急冷氢箱及再分配盘、出口集合器等。

（五）溶剂脱沥青

溶剂脱沥青是一个劣质渣油的预处理过程。

基本概念

溶剂脱沥青是加工重质油的一种石油炼制工艺，其过程是以减压渣油等重质油为原料，利用丙烷、丁烷等烃类作为溶剂进行萃取，萃取物即脱沥青油可做重质润滑油原料或裂化原料，萃余物脱油沥青可做道路沥青或其他用途。

生产流程

包括萃取和溶剂回收。萃取部分一般采取一段萃取流程，也可采取二段萃取流程。

沥青与重脱沥青油溶液中含丙烷少，采用一次蒸发及汽提回收丙烷，轻脱沥青油溶液中含丙烷较多，采用多效蒸发及汽提或临界回收及汽提回收丙烷，以减少能耗。

临界回收过程，是利用丙烷在接近临界温度和稍高于临界压力(丙烷的临界温度96.8℃、临界压力4.2MPa)的条件下，对油的溶解度接近于最小以及其密度也接近于最小的性质，使轻脱沥青油与大部分丙烷在临界塔内沉降、分离，从而避免了丙烷的蒸发冷凝过程，因而可较多地减少能耗。

国内的溶剂脱沥青工艺流程主要有沉降法二段脱沥青工艺、临界回收脱沥青工艺、超临界抽提溶剂脱沥青工艺。

(1)沉降法二段脱沥青工艺

沉降法两段脱沥青是在常规一段脱沥青基础上发展起来的。在研究大庆减压渣油的特有性质的基础上，注意到常规的丙烷脱沥青不能充分利用好该资源，而开发出的一种新脱沥青工艺

(2)临界回收脱沥青工艺

溶剂对油的溶解能力随温度的升高而降低，当温度和压力接近到临界条件时，溶剂对油的溶解能力已降到很低，这时，该丙烷溶剂经冷却后可直接循环使用，不必经过蒸发回收

(3)超临界抽提溶剂脱沥青工艺

超临界流体抽提是利用抽提体系在临界区附近具有反常的相平衡特性及异常的热力学性质，通过改变温度、压力等参数，使体系内组分间的相互溶解度发生剧烈变化，从而实现组分分离的技术

生产设备

抽提塔

抽提塔的作用有：在渣油进口和主溶剂进口之间为抽提区，渣油进口以上部分为分馏区，主溶剂进口以下为沥青沉降区。

溶剂临界/超临界回收塔

脱沥青油溶液分离器又称为超临界塔或临界塔，它实际上是一个可在溶剂临界压力以上操作的液—液分离器，用以回收脱沥青油溶液中的溶剂。

增压泵

脱沥青油溶液增压泵是实现超临界溶剂回收工艺的关键设备，它需要具有1.5Mpa 以上的扬程，入口能承受高的压力和温度，泵的作用是能保证实现溶剂在系统内循环。

（六）加氢精制

加氢精制一般是指对某些不能满足使用要求的石油产品通过加氢工艺进行再加工，使之达到规定的性能指标

基本概念

加氢精制工艺是各种油品在氢压力下进行催化改质的一个统称。它是指在一定的温度和压力、有催化剂和氢气存在的条件下，使油品中的各类非烃化合物发生氢解反应，进而从油品中脱除，以达到精制油品的目的。

加氢精制主要用于油品的精制，其主要目的是通过精制来改善油品的使用性能。

生产流程

加氢精制的工艺流程一般包括反应系统、生成油换热、冷却、分离系统和循环氢系统三部分。

反应系统

原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进入加热炉（这种方式称炉前混氢），加热至反应温度进入反应器。

反应器进料可以是气相(精制汽油时)，也可以是气液混相(精制柴油或比柴油更重的油品时)。反应器内的催化剂一般是分层填装，以利于注冷氢来控制反应温度。循环氢与油料混合物通过每段催化剂床层进行加氢反应。

生成油换热、冷却、分离系统

反应产物从反应器的底部出来，经过换热、冷却后，进入高压分离器。

在冷却器前要向产物中注入高压洗涤水，以溶解反应生成的氨和部分硫化氢。

反应产物在高压分离器中进行油气分离，分出的气体是循环氢，其中除了主要成分氢外，还有少量的气态烃(不凝气)和未溶于水的硫化氢；分出的液体产物是加氢生成油，其中也溶解有少量的气态烃和硫化氢；

生成油经过减压再进入低压分离器进一步分离出气态烃等组分，产品去分馏系统分离成合格产品。

循环氢系统

从高压分离器分出的循环氢经储罐及循环氢压缩机后，小部分(约30％)直接进入反应器作冷氢，其余大部分送去与原料油混合，在装置中循环使用。为了保证循环氢的纯度，避免硫化氢在系统中积累，常用硫化氢回收系统。一般用乙醇胺吸收除去硫化氢，富液(吸收液)再生循环使用，解吸出来的硫化氢送到制硫装置回收硫磺，净化后的氢气循环使用。

生产设备

加热炉

原料油与新氢、循环氢混合，并与反应产物换热后，以气液混相状态进入加热炉加热至反应温度进入反应器。

反应器

换热、炉后混氢进入反应器。

在反应器催化剂床层反应，硫、氧、氮和金属化合物等即变为易于除掉的物质(通过加氢变为硫化氢、水及氨等)，烯烃同时被饱和。

高压低压分离器

加氢生成油经过换热和水冷后依次进入高压，低压分离器。

d. 汽提塔

从低压分离器来的加氢生成油与汽提过的加氢生成油换热，并进入加热炉加热，然后进入汽提塔，其作用是把残留在油中的气体及轻馏分汽提掉。汽提塔底出来的生成油经过换热和水冷却后，为加氢精制产品。

（七）催化重整

基本概念