石油炼制工艺.

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1、石油炼制工艺,石油炼制 Petroleum-refine process,原油的组成与一般性质 燃料油的生产 润滑油的生产,原油的组成与一般性质,原油的元素组成 原油是成份极其复杂的有机矿物质。 主要元素：C、H、S、O、N，此外还有其它金属及非金属元素。 产地不一，原油的颜色、比重、凝点各元素的比例也不同。,原油的元素组成 产地 比重 元素组成 d420 C 大庆 0.8615 85.74 13.31 0.11 0.15 胜利 86.88 11.11 0.90 0.32 孤岛 0.9640 84.24 11.74 2.20 0.47 大港 0.8896 85.82 12.70 0.14 0.

2、09 新疆 86.13 13.30 0.12 0.28 美国 0.8740 84.90 13.70 0.50 - 0.90 俄国 83.90 12.30 2.67 0.33 0.74,原油的馏分和馏分组成,石油是组成复杂的混合物，没有固定的沸点。蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来，高沸点成分则随蒸馏温度升高继续蒸发。 馏分：在一定温度范围内蒸馏出来的油品。 初馏点：蒸馏出第一滴油时的气相温度。 10% , 20%馏点：蒸馏出10%,20%油时的气相温度分别称为石油的10%,20%馏点。,终馏点(干点): 蒸馏到最后的气相最高温度。 馏程：原油蒸馏时，从初馏点到干点的温度范围。 初馏点 干点 42C

3、 馏程 500C 如：车用汽油的馏程约为35200 C,馏分的温度范围,石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、煤油等产品。 200C 汽油馏分（或低沸馏分） 200250C 煤油、柴油馏分（或中沸馏分） 350500C 润滑油馏分（或高沸馏分） 馏分沸点升高，C原子数和平均分子量均增加。较详细的馏分及沸点与C原子数关系如表.,原油馏分的沸点与C原子数关系 馏分 沸点 C数 分子量 航空汽油 40180C C5 C10 100 120 车用汽油 80205C C5 C11 100 120 溶剂油 160200C C8 C11 100 120 灯用煤油 200300C C11 C17 180

4、200 轻柴油 200350C C15 C20 210 240 低粘度润滑油 C20 300 360 高粘度润滑油 370 470,原油的烃类组成,原油中烃类包括分子量为16的甲烷到分子量为2000左右的大分子化合物，甚至还有C125H234烃类。 烷烃 原油中烷烃含量多。常温下C1C4为气体，C5C15为液体，C16以上为固体。 环烷烃中主要有单环及双环的五元环和六元环的环烷烃（eg.环戊烷、环己烷） 。,原油的烃类组成,芳香烃有单环（eg.苯）、双环（ eg.萘）和多环芳香烃（ eg.蒽、菲）。 不饱和烃 天然石油中一般不含不饱和烃，二次加工产品中才含有不饱和烃。 非烃类：含S、O、N的化

5、合物和胶质-沥青质。 元素量不多，但组成的化合物量多。,特性因数,沸点越高密度越大； 但化学组成不同时，同沸点范围的馏分其密度也不同。 由实验总结出下列经验关系来表示组成与密度的关系。 定义特性因数 平均沸点 相对密度 烃类特性因数K 烃类 沸点C 相对密度 K 甲苯 110.6 0.867 10.03 甲基环已烷 100.9 0.769 11.35 正庚烷 98.4 0.684 12.77 【结论】特性因素K可用于了解原油及馏分的化学性质。 含烷烃多的K值为12.0-13.0；含环烷烃多的K值为11.0-12.0；含芳香烃多的K值为9.7-11.0。,原油特性因数分类表,用特性因素对原油分类

6、举例：,烃类族组成 烃类族组成是指各族烃类的含量多少。 汽油馏分中主要有烷烃(P)、环烷烃(N)和芳香烃(A)。 一般规律：环烷烃含量随沸点升高而下降， 芳香烃含量随沸点升高而增加。 沸点范围/ 烷烃/% 环烷烃/% 芳香烃/% 6095 56.8 41.1 2.1 95122 56.2 39.0 4.3 122150 60.5 32.6 6.9 150200 65.0 25.3 9.7 一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表.,大庆及中原重整原料的烃族组成,大庆200500馏分的烃族组成,结构族组成,概念：石油组成复杂，有些分子中既有芳香环又有环烷环还有烷基侧链。如: 是由一芳香环、一环烷环加一

7、烷基侧链组成。所以石油中一些复杂分子很难说是一种烃类。可以将其看成一种平均分子，从它是由多少芳香烃、环烷烃和烷基侧链组成来分析组成。具体可用各结构单元C原子数占总C数的比例来表示。如前例：C总20，C芳6 C环4 C侧10 用CA、CN、CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上C原子数占总C数的百分比。前例有： CA = 6/20=30% CN =4/20=20% CP = 10/20=50% 再用RT表示总环数， RA、 RN分别表示芳香环和环烷环的环数。 RT =2, RA =1, RN =1。,由实验测出平均分子量和元素组成后，就可以写出这些馏分的平均分子式。如大庆原油376400C窄馏分

8、饱和烃的分子式为C22.8H44.1, 通式为CnH2n-1.5. 下表是我国主要原油润滑油馏分的结构族组成。,原油中的非烃化合物,原油中的非烃类主要有含S、N、O等杂原子的化合物，虽然这些元素含量少，但组成的化合物含量大。这些物质一般由大分子化合物组成，且随沸点升高非烃类增多。绝大部分非烃类都集中在重油、渣油中，以胶状沥青状物质的形态存在。 1. 含硫化合物 通常称含S2的为高硫石油，0.52.0%为含硫石油，0.5%为低硫石油。 我国的石油除胜利、江汉、孤岛石油外，均为低硫石油。,原油中硫的存在形式及危害,石油中S的存在形态： 活性硫：多以元素硫、硫化氢、硫醇等形式存在；能与金属作用腐蚀设

9、备; 非活性硫：硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物；不能直接腐蚀金属设备。 危害: 硫的危害除腐蚀设备外，还可使润滑油积炭等而加大摩擦，缩短润滑油寿命。 硫是很多催化剂的毒物。,2. 含氧化合物,90以上含氧化合物集中在胶状沥青质中，故重质石油含氧量较高。 石油中O的存在形态： 胶状沥青质 (90%以上） 酸性含O化合物（石油酸）：环烷酸、脂肪酸、酚类； 中性含O化合物：醛、酮等，含量极微。 危害： 环烷酸约占石油酸的95%,一般在中沸点馏分（多在250-300）中含量最多，低沸点和高沸点馏分都较低。环烷酸能腐蚀金属。一般用碱洗的方法可除去。,3. 含氮化合物,氮也主要在胶状沥青物质中，其含量随着馏

10、分沸点升高而增加，90%集中在渣油中。 石油中含N化合物的存在形态： 碱性含N化合物：吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。 非碱性含N化合物：吡咯、吲哚、咔唑及金属卟啉化合物。石油中微量钒、镍、铁等都在金属卟啉化合物中。简单金属卟啉化合物具有一定挥发性，在煤油及中间馏分中就有。 危害： 碱性氮化物和金属卟啉化合物是催化裂化所用硅铝催化剂的毒物；此外还会使油品变质、变色等。,原油中的胶状沥青状物质,石油中S、N、O绝大部分都以胶状沥青状物质形式存在。分子量很大，分子中杂原子多，但结构还不清楚。 石油馏分中胶质性质 馏分 胶质 馏分 胶质 元素组成 量 分子量 分子量 C H O(N) S 煤油 0.

11、07 188 290 77.9 9.97 10.33 1.80 柴油 0.57 237 298 80.92 9.92 7.60 1.56 轻润滑油 5.81 392 466 82.29 10.22 6.23 1.26 中润滑油 7.36 450 471 82.62 10.06 6.15 1.17 渣油 21.30 688 757 84.75 9.75 4.99 0.51,胶质沥青状物质可分为： 胶质沥青质半油焦质和油焦质 加热或氧化 加热或氧化 胶质的危害： 油品中含有胶质使用时会生成炭渣，从而使机械部件磨损、油路堵塞。 胶质的处理： 胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气氧化，从而将

12、部分烃类、胶质转化为胶质和沥青质，制造人造沥青。人造沥青主要用于道路、油漆、建筑、绝缘材料等方面。,原油中的固体烃,石油中存在一些高熔点、常温下为固态的烃（如C16以上正构烷烃），虽然它们是溶解于石油的，但当温度降低时可能有部分固体烃类结晶析出，析出的称为蜡。 蜡的分类： 石蜡：板状或鳞片状、带状，存在于柴油、润滑油中； 地蜡：细小针状，主要存在于减压渣油中。 蜡的危害： 蜡的存在使油品低温流动性降低，对输送加工不利。,原油中的固体烃,蜡的处理及利用： 脱蜡处理 石蜡：可做蜡烛、蜡纸，广泛用于医药、化妆品工业；石蜡氧化成的脂肪酸可作为肥皂、洗涤剂的原料；是制造烃基润滑脂的原料。 地蜡：具有良好

13、的绝缘性和密封性，可用于电子和航空工业。,原油中的固体烃,我国几种原油的含蜡量 原油 大庆 胜利 孤岛 大港 任丘 克拉玛依 凝点C 23 20 -2 20 36 -50 含蜡量 17.9 17.1 7.0 14.0 22.8 2.04 蜡熔点C 5152.4 5254 50,燃料油的生产 Production of the fuel oils,燃料油包括：汽油(低沸)、煤油和柴油(中沸)。 燃料油生产的大致步骤如下：,燃料油的生产 Production of the fuel oils,7.2.1 原油的预处理 1）原油含水含盐的危害 原油采出后要脱盐和脱水，以减少不必要的运输。 含水的危害

14、：蒸馏时，水气化造成系统压力降增加，动能消耗加大；水气化潜能大，会增加加热炉及塔顶冷却器的负荷，从而增加燃料耗量和冷却水用量；水分气化，气相体积增大，造成蒸馏塔内气速过大，易引起冲塔等操作事故。,燃料油的生产 Production of the fuel oils,含盐的危害： 会形成盐垢，影响设备传热； 加工中CaCl2和MgCl2会水解放出HCl腐蚀设备； 盐会对二次加工中的催化剂造成污染。 脱盐脱水指标：要求含盐量5mg/l ，含水量为0.2%左右。,2）电-化学脱盐脱水法的基本原理 在油中表面活性物质（如环烷酸、胶质、沥青质等）分散在水滴的表面，使水滴稳定地分散在油中，从而阻止了水滴的聚集。 脱水的关键是破坏乳化剂的作用，使油水不能形成乳化液，细小的水滴就可以相互聚集成大