石油安全工程第五章石油炼制

第五章石油炼制化工工艺学第五章石油炼制5.1原油的组成与一般性质5.2燃料油的生产5.3催化裂化武汉工业学院化工学院本章目录总目录5.1原油的组成与一般性质5.1.1原油的元素组成碳氢硫氮主要是非金属元素：碳氢氧硫氮，约占98%左右。其余的是微量的金属和非金属元素，主要包括钒、镍、铁、铜、铅。非金属元素主要包括氯、硅、磷、砷等。金属一般与原油中的有机化合物形成配合物，尽管含量很小，但对原油加工影响很大。元素组成如下表：第5章图表.doc武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学按特性因数K值分类T：石油或石油产品的平均沸点，Kd：原油或石油产品的相对密度按K值大小分为三类：特性因数K大于12.1，石蜡基原油特性因数K大于11.5小于12.1，中间基原油特性因数K小于11.5，环烷基原油武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学6.156.153216.1dTK商业分类方法方法1：相对密度（20℃）API度轻质原油d＜0.85API＞34中质原油0.85≤d≤0.9320≤API≤34重质原油0.93＜d≤0.9910≤API＜20超重质原油d＞0.9910＜API武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.1315.1416.156.15-dAPI商业分类方法方法2.按含蜡量分类低蜡原油0.5～2.5%含蜡原油2.5～10%高蜡原油＞10%方法3.按含硫量分类低硫原油（＜0.5%）含硫原油（0.5%～2.0%）高硫原油（＞2.0%）按关键组分分类：第5章图表.doc部分原油的性质原油性质及加工方案.doc武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.1.2原油的馏分与馏分性质初馏点干馏点。蒸馏出10%、50%、90%时的温度分别叫10%、50%、90%点。馏分有汽油馏分、煤油馏分、溶剂油馏分、柴油馏分、润滑油馏分等等。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.1.3原油的烃类组成碳氢化合物：烷烃、环烷烃、芳香烃。环烷烃主要有五元环、六元环。芳香烃主要有单环、双环和多环芳香烃。按含蜡量分类蜡含量低蜡原油0.5～2.5%含蜡原油2.5～10%高蜡原油＞10%5.1.4原油中的非烃类物质⑴按含硫量不同，可分为低硫原油（＜0.5%）含硫原油（0.5%～2.0%）高硫原油（＞2.0%）武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学⑵含氧化合物约千分之几。原油中的氧主要集中在胶状沥青状物质中。可分为酸性和中性两大类。酸性物质主要是环烷酸。约占石油酸的95%。⑶原油中的含氮化合物约万分之几至千分之几。主要以胶状、沥青状物质存在，有90%集中在渣油中。大多数是含氮杂环化合物。包括碱性氮杂环化合物，如喹啉、吡啶、异喹啉等非碱性氮杂环化合物，主要包括吡咯、吲哚和咔唑等。5.1.5原油中的胶状沥青状物质胶状物质、沥青状物质，结构不明，沥青质是胶质缩合产物。5.1.6原油中的固体烃成分、存在、处理方法、用途。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.1.7原油的评价外观上看是：流动或半流动粘稠液体，深黑色、暗绿色或赤褐色，有特殊气味。原油评价一般包括六项。一般性质：如密度、粘度、凝点、含蜡量、沥青质、胶质、残炭、水分、含盐量、灰分、机械杂质、元素分析、微量金属及馏程。常规评价：还包括原油的实沸点蒸馏和窄馏分性质综合评价：除上述两项外，还包括直馏产品的产率和性质。将原油切割成汽、煤、柴及重整原料、裂解原料和裂化原料等馏分，并测定其主要性质。提出原油的不同切割方案，进行汽油、柴油和重馏分油的烃类组成分析，进行润滑油、石蜡和地蜡的潜含量测定。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.1.8加工方案燃料－润滑油型燃料型燃料－化工型原油性质及加工方案.doc中华人民共和国地图.jpg中石化产品.jpg中国大型石化企业介绍.doc5.1.9燃料油的性质石油炼制的主要产品：石油产品的主要质量指标要求：第5章图表.doc汽油主要指标：抗爆性（辛烷值）、蒸发性、安定性、腐蚀性柴油主要指标：抗爆性（十六烷值）、雾化性和蒸发性、低温流动性、安定性、抗蚀性和抗磨损性喷气燃料：雾化性和蒸发性、燃烧性、低温性能、安定性、腐蚀性、洁净度武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学汽油抗爆震性与汽油组成的关系：在各族烃类中，芳香烃的抗爆性最好，辛烷值最高，正构烷烃的抗爆性最差，辛烷值最低，异构烷烃、环烷烃的辛烷值高于同碳原子数的正构烷烃。一般来说，工厂提高汽油辛烷值的途径有三个：一是选择良好的原料和改进加工工艺，例如采用催化裂化、重整等二次加工工艺。二是向产品中调入抗爆震性优良的高辛烷值成分，例如异辛烷、异丙苯、烷基苯等。三是加入抗爆剂。柴油的着火性能与柴油组成的关系：柴油中正构烷烃的含量越大，十六烷值越高，燃烧性能和低温启动性越好，但沸点将升高，凝固点上升。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.2燃料油的生产5.2.1原油的预处理为什么进行预处理？主要是脱盐脱水。腐蚀、增加能耗、干扰蒸馏正常操作、动力消耗、影响二次加工原料质量原理及设备：常减压蒸馏图表.doc电脱盐罐.JPG5.2.2原油的常减压蒸馏一次加工过程：指原油的常压蒸馏或常减压蒸馏过程，所得的轻重产品称为直馏产品二次加工过程：以直馏产品为原料，以提高轻油收率或产品质量、增加油品品种为目的的加工过程，如热裂化、焦化、催化重整、催化裂化、加氢裂化等。常减压蒸馏的目的：武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.2.2.1常减压装置及流程三塔流程：初馏塔、常压塔、减压塔和附属的汽提塔双塔流程：常压塔、减压塔和附属的汽提塔常压蒸馏：单塔流程：只设常压塔和附属的汽提塔双塔流程：初馏塔、常压塔和附属的汽提塔蒸馏类型⑴一段汽化式：常压⑵二段汽化式：初馏（闪蒸）、常压⑶二段汽化式：常压、减压⑷三段汽化式：初馏（闪蒸）、常压、减压⑸三段汽化式：常压一级减压、二级减压⑹四段汽化式：初馏（闪蒸）、常压、一级减压、二级减压武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学原油脱盐闪蒸常压加热炉常压塔减压加热炉减压塔渣油减粘武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学原油（50℃）经一段换热器升温到130℃，进行电脱盐和过滤脱盐，再进入二段换热升温到200℃～220℃，进入闪蒸塔闪蒸分离，经三段换热升温到280℃，进入常压炉加热到365℃进入常压塔，塔底油温度350℃进入减压加热炉加热到390℃，进入减压塔。⑴初馏初馏塔的作用：⑵常压蒸馏常减压塔结构及相关数据.doc初馏塔、常压塔的压力都略高于常压，在0.125MPa～0.145MPa（绝压）⑶减压蒸馏390℃～400℃，残压1.33～2.66Kpa。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.2.2.2常减压蒸馏影响因素及控制条件：常压系统操作影响因素⑴温度⑵压强⑶回流比⑷汽流速度⑸水蒸汽量5.2.2.3常减压蒸馏产品常减压蒸馏产品.doc减压蒸馏系统操作影响因素⑴塔盘压力降⑵塔顶气体导出管压力降⑶抽真空设备的效能常减压蒸馏图表.doc各种条件变化的调节方法常减压图片.JPG茂名石化常减压装置.jpg金澳常减压原则流程.JPG武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.2.2.4常减压蒸馏设备防腐蚀设备腐蚀及防腐：按腐蚀形态可分为三种：⑴低温部位型腐蚀OHSHHCl22--222HFeClHClFe22HFeSSHFeSHFeClHClFeS222武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学⑵高温部位硫腐蚀⑶高温部位环烷酸腐蚀22HFeSSHFe32RCHFeSSHRCHFeFeSSFe2212122HCOOHCFeCOOHHCFennnn武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学SHCOOHCFeCOOHHCFeSnnnn221212222HFeSSHFe武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学防腐蚀措施：（一脱四注）原油脱盐原油注碱塔顶馏出线注氨塔顶馏出线注缓蚀剂塔顶馏出线注碱性水5.2.2.5常减压蒸馏系统的换热网络及节能措施加热炉能耗占装置总能耗的70%～80%。常减压蒸馏图表.docLinhoffProductsandServices.pdfIntegratedapproachtosavingEnergyandHydrogen.pdf武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.3催化裂化国产原油普遍偏重，沸程在350℃以上的常压渣油占原油的70%～80%，沸程在500℃以上的减压渣油占原油的40%～50%，我国轻质油收率远低于美国的平均轻质油收率(80%)。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学碳氢元素组成对比表石油产品石油气体汽油柴油重燃料油焦炭H/C2.852.141.751.450.35H%19.3015.2312.8110.852.85武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学重油轻质化必须脱碳或者增氢。属于脱碳过程主要有催化裂化、延迟焦化和溶剂脱沥青。属于增(加)氢的过程主要有馏分油加氢裂化、缓和加氢裂化和渣油加氢处理(脱硫、脱氮、脱金属、脱沥青)。催化裂化是国内原油二次加工的核心装置，商品汽油中，催化裂化汽油占70%以上，催化裂化柴油占商品类柴油的三分之一以上。发展过程：1936年第一套催化裂化工业装置在美国的Paulsboro炼油厂投产1943年第一套流化床催化裂化工业装置在Magnolia石油公司的Beaumont炼油厂投产，并定名为ThermoforCatalyticCrackingHPC公司1948年开发出Houdriflow移动床催化裂化过程武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学概况：催化裂化是以重质馏分油为原料，在催化剂存在的条件下和在450℃～530℃高温和0.1～0.3MPa下，经过以裂化为主的一系列反应，生成气体、汽油、柴油、重质油及焦炭的工艺过程。其主要特点是轻质油收率高，可达70%～80%。气体产率为10%～20%，其中主要是碳3、碳4，烯烃质量分数达50%以上。是优质的石油化工原料和生产高辛烷值的原料。汽油产率是30%～40%，安定性好，辛烷值约70～80，高于直馏汽油和热裂化汽油、焦化汽油。柴油产率为20%～40%，其中含芳烃多，抽提出来是宝贵的化工原料。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.3.1原理吸附能力按下降顺序排序：稠环芳烃、稠环环烷烃、烯烃、单烷基侧链的单环芳香烃、环烷烃、烷烃反应速率由快到慢的顺序是：烯烃、异构烷与环烷基烷烃、正构烷烃、烷基苯、稠环芳烃主要化学反应类型：裂化反应异构化反应氢转移反应芳构化反应叠合反应烷基化反应武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学裂化反应规律：裂化速度快慢与结构有关。为何是碳碳键断裂裂化而不是碳氢键断裂？碳原子数相同时，异构大于正构，裂化速度是叔碳大于仲碳大于伯碳环烷烃断链开环均可芳烃不开环只断链，且侧链越长，异构化程度越大，越容易断链。武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.3.2催化裂化催化剂⑴种类和结构催化裂化催化剂结构.doc⑵催化剂的催化性质⑶催化剂的中毒和污染催化裂化催化剂.doc5.3.3催化裂化操作因素分析转化率、产率、回炼比藏量、空间速度、催化剂的对油比、强度系数⑴原料油性质原料反应再生及产品性质.doc⑵反应时间⑶反应温度⑷反应器压力⑸再生催化剂含碳量⑹剂油比⑺催化剂活性武汉工业学院化工学院本章目录总目录第五章石油炼制化工工艺学5.3.4催化裂化工艺流程一般由反应——再生系统、分馏系统和吸收——稳定系统组成。催化裂化总工