第五章原油的分类和加工方案

第五章原油的分类和加工方案小结原油评价的方法原油的分类方法原油加工方案的确定我国几种主要原油的性质分析和加工方案的确定。确定原油的加工流程方案是炼厂设计和生产的首要任务。人们根据所加工原油的特性、市场对产品的需求、加工技术的水平、生产的灵活性和经济效益等方面资料，进行综合分析，研究比较，才能得到合理的加工流程方案。制定原油加工方案的前提(原油评价)原油的类型很多，我国原油又有很多特点，本章将分别讨论原油评价、原油的分类、我国主要原油特点及几种典型的加工流程方案。原油评价第一节原油评价方法概述不同性质的原油，应采用不同加工方法，以生产适当产品，使原油得到合理利用。对于新开采的原油，必须先在实验室进行一系列的分析、试验，习惯上称之为“原油评价”。根据评价目的不同，原油评价分为四类。（1）原油性质分析目的是在油田勘探开发过程中及时了解单井、集油站和油库中原油一般性质，掌握原油性质变化规律和动态；（2）简单评价目的是初步确定原油性质和特点，适用于原油性质普查；（3）常规评价为一般炼油厂提供设计数据；（4）综合评价为综合性炼油厂提供设计数据。原油的综合评价包括四部分内容①原油的一般性质；②实沸点蒸馏所得原油馏分组成及馏分性质；③各馏分的化学组成；④各种石油产品的潜含量及其使用性能。评价数据均以表格或曲线形式列出。大庆原油实沸点蒸馏曲线及各窄馏分的性质曲线第二节原油的分类方法由于地质构造、生油条件和年代的不同，世界各地区所产原油的性质和组成有的差别很大，有的却十分相似；同一地区的原油，由于采油层位不同，性质都可能出现差别。性质和组成相似的原油，其加工、储运等方案也相近。因此根据原油特性进行分类，对制定原油加工方案和储运、销售都是十分必要的。原油的组成十分复杂，对其确切分类很困难。原油的分类方法有许多种，通常从商品、地质、化学或物理等不同角度进行分类。本节只讨论广为应用的原油化学分类法、商品分类法和我国采用的分类方法。一、化学分类法原油的化学分类以原油的化学组成为基础，通常用与原油化学组成直接有关的参数作为分类依据，如特性因数分类、美国矿务局关键馏分特性分类、相关指数分类、石油指数和结构族组成分类等。其中以前两种应用最广。通常认为，按这两种方法分类，对原油特性可得到一个概括认识，不同原油间可作粗略对比。现简单介绍应用最广泛的特性因数分类和关键馏分特性分类法。根据原油特性因数K值大小分为石蜡基、中间基和环烷基三类原油:特性因数，K12.111.5～12.110.5～11.5原油类别石蜡基中间基环烷基特性因数分类法多年来为欧美各国普遍采用，它在一定程度上反映了原油的组成特性。例如通过这一方法分类我们能知道这种原油是含烷烃多还是含环烷烃多。1．特性因数分类缺点：①不能表明原油中低沸点馏分和高沸点馏分中烃类的分布规律，因此它不能反映原油中轻、重组分的化学特性。②由于原油的特性因数K难以准确求定，用其他参数计算或查特性因数K容易造成误差，因此这一方法并不完全符合原油组成的实际情况。6.156.153/216.1dTK2.关键馏分特性分类法关键馏分特性分类法是将原油用Hempel简易精馏装置切取250～275℃和395～425℃（即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分）两个轻重关键馏分，分别测定其相对密度，对照分类标准表确定两个关键馏分的基属，然后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。第一关键馏分指原油常压蒸馏250～275℃的馏分；第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395～425℃的馏分，即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分基属关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分d4200.8210APIº40(K11.9)d420=0.8210～0.8562APIº=33～40(K=11.5～11.9)d4200.8562APIº33(K11.5)第二关键馏分d4200.8723APIº30(K12.2)d420=0.8723～0.9035APIº=20～30(K=11.5～12.2)d4200.9305APIº20(K11.5)关键馏分分类标准关键馏分特性分类表编号第一关键馏分第二关键馏分原油类别1石蜡基石蜡基石蜡基2石蜡基中间基石蜡-中间基3中间基石蜡基中间-石蜡基4中间基中间基中间基5中间基环烷基中间-石蜡基6环烷基中间基环烷-中间基7环烷基环烷基环烷基二、商品分类法类别APIº20℃相对密度轻质原油中质原油重质原油特重原油31.131.1～22.322.3～10100.86610.8661～0.91620.9162～0.99680.9968原油的商品分类法又称工业分类法，是化学分类方法的补充。商品分类的根据很多，如分别按原油的密度、硫含量、氮含量、含蜡量和胶质含量分类等等。国际石油市场常用以计价的标准，多用比重指数APIº分类和含硫量分类。第十二届世界石油会议规定的原油分类标准。分类标准，S/%≤0.50.5～2.02.0原油类别低含硫含硫高含硫分类标准，蜡/%0.5～2.52.5～10.010.0原油类别低含蜡含蜡高含蜡分类标准，胶质/%55～1515原油类别低含胶含胶多胶我国现采用关键馏分特性分类法和硫含量分类法相结合的分类方法，把硫含量分类作为关键馏分特性分类法的补充。三、我国采用的分类法原油名称含硫量m%第一关键馏分d420第二关键馏分d420原油的关键馏分特性分类建议原油分类命名大庆混合0.110.814(K=12.0)0.850(K=12.5)石蜡基低硫石蜡基克拉玛依0.040.828(K=11.9)0.895(K=11.5)中间基低硫中间基胜利混合0.880.832(K=11.8)0.881(K=12.0)中间基含硫中间基大港混合0.140.860(K=11.4)0.887(K=12.0)环烷中间基低硫环烷中间基孤岛2.060.891(K=10.7)0.936(K=11.4)环烷基含硫环烷基同一类原油的性质具有明显的共同特点。大庆原油属于低硫石蜡基原油；胜利原油属于含硫中间基原油。石蜡基原油一般含烷烃量超过50%，其特点是密度小，含蜡量较高，凝点高，含硫、胶质较少，属于地质年代古老的原油。环烷基原油的特点是含环烷烃和芳烃较多，密度大，凝点低，一般含硫、胶质沥青质较多，是地质年代较年轻的原油。第三节原油加工方案的确定所谓原油加工方案，其基本内容是指原油可以生产什么产品以及使用什么样的加工手段来生产这些产品。理论上，可以从任何一种原油生产出各种所需的石油产品，但实际上，原油加工方案的确定（确定原油加工方案的原则）取决于许多因素：如市场需要、经济效益、投资力度、加工技术水平和原油特性等。如果选择的加工方案适应原油的特性，则可以做到用最小的投入获得最大的产出。主要从原油特性的角度来讨论如何选择原油的加工方案。加工方案燃料型燃料-润滑油型燃料-化工型燃料-润滑油-化工型拔头蒸馏常减压蒸馏一、原油加工方案的确定原则原油加工方案确定的原则：根据原油特性制定合理的加工方案；根据国民经济发展和市场需求，对产品品种、质量、数量等提出要求；尽量采用先进技术和加工方法原油切割方案确定的基本内容包括：确定产品品种、产率及质量；确定切割温度二、国产主要原油的性质特点1.大庆原油主要特点(根据原油评价结果）：含蜡量高（26%～30%），凝点高（约30℃），硫含量低（0.10%），金属含量低（Ni:2ppm、V0.1ppm），正庚烷沥青质含量低（接近于0），特性因数K=12.5～12.6，属于典型的低硫石蜡基原油。其主要的直馏馏分性质特点如下：200℃以前的馏分占原油的10.0～11.3%(w)直馏汽油的收率和辛烷值都较低（ON=37左右），但汽油的感铅性好，应通过催化重整来提高汽油的辛烷值或生产芳烃，但芳潜量低。也可以将直馏汽油用来生产溶剂油，或作为制取乙烯的原料。煤柴油馏分（200～300℃），收率为20%(w)左右。航空煤油密度小，结晶点高，通过精制只能符合2#喷气燃料的规格要求；另外，直馏180～300℃馏分芳烃少，无烟火焰高度大，含硫少，精制后可以生产高质量灯用煤油；柴油馏分的柴油指数一般〉70，具有良好的燃烧性能。但其收率受凝点限制；煤油-柴油宽馏分由于含烷烃多，BMCI较小，是制乙烯的良好裂解原料。减压蜡油馏分（350～500℃），收率为26%(w)左右。Ⅰ.其润滑油潜含量（烷烃+环烷烃+轻芳烃）约占原油的15%，而黏度指数可达90～120，是生产润滑油的好原料；Ⅱ.VGO饱和分含量高、残碳值低、金属含量低，是催化裂化的好原料，生产轻质油。500℃的减压渣油（VR），收率为43%(w)左右，Ni:10ppm、V：0.5ppm左右，残碳为8.8%。Ⅰ.含S低、沥青质、重金属含量低、残碳值较低，而饱和分含量较高，因此大部分可以掺入VGO作为催化裂化原料；Ⅱ.可以经过丙烷脱沥青和精制后生产高黏度（残渣）润滑油；Ⅲ.由于渣油含沥青质和胶质较少而蜡含量较高，难以生产高质量的沥青产品。根据上述评价结果，大庆原油的加工方案采用燃料-润滑油型加工方案最为理想，或者采用燃料-润滑油-化工型方案。原油评价数据表明，大庆原油是生产优质润滑油和各种蜡的良好原料。2.胜利混合原油胜利油田构造复杂，断层多，不同的地质构造和不同层位的原油性质差别很大，我们以胜利混合原油为例进行分析。胜利混合原油的评价结果如下：主要特点：胶质含量高(约为23%)，密度较大(大约在0.900g/cm3)，另外，含蜡量较高，硫（大部分在1%左右），因此是属于较为典型的含硫中间基原油。胜利原油中的轻馏分含量比大庆原油少。200℃以前的收率约7%(w)，350℃前约24～25%，500℃以前的总拔出率约占原油的50%(w)。1．直馏汽油（7%(wt)左右）ON为47左右，初馏～130℃馏分中芳烃潜含量（环烷烃和芳香烃）高，是重整的良好原料，可以生产高ON汽油和芳烃。2．煤柴油馏分（煤、柴油馏份约为18%）（1）航煤馏分：密度大、结晶点低，可以生产1号航煤，但必须脱硫醇，而且由于芳烃含量较高，燃烧性能差，作为灯用煤油，需精制除去部分芳烃，才能满足无烟火焰高度的要求，应注意芳含量、积炭性能等指标的要求。（2）直馏柴油：柴油指数较高（约为65），凝点不高，可以生产-20#、-10#、0#号柴油，由于含S、N以及酸度较高，必须进行精制。3．VGO（约占25%左右）脱蜡油的粘度指数低，而且含S及酸值较高，不宜生产润滑油，可以用作FCC工艺或加氢裂化的原料，由于含S较高，催化裂化生产的汽油、柴油S含量很难合格，需要脱硫。4．VR（约占50%）（ⅰ）粘温性质不好，含S，同样不宜生产高粘度润滑油；（ⅱ）胶质（47.9%）、沥青质（戊烷沥青质为13.7%）含量较高，可以生产沥青产品；（ⅲ）由于残炭值（13.9%）和重金属含量（Ni:46ppm、V：2.2ppm左右）都较高，只能少量掺入VGO中作为催化裂化原料（掺渣量15%），最好是先经加氢处理后再送去催化裂化(VRDS-FCC)或加氢裂化；（ⅳ）由于加氢处理的投资很高，一般多用作延迟焦化的原料，但由于含S，石油焦的质量等级不高。根据上述评价结果，胜利混合原油的加工方案一般采用燃料型加工方案或者燃料-化工型加工方案比较理想。在加工胜利原油时应充分考虑含S的问题，如腐蚀、环保、产品质量、催化剂中毒等。3.孤岛原油含硫环烷基原油，密度大，粘度大，胶质、沥青质多，轻组分含量少。直馏汽油、煤油、柴油的收率低，由于含硫高，产品安定性差，必须精制。润滑油馏分性质很差，难以生产润滑油。渣油产率高，达50%以上，是国内少有的生产优质沥青的良好原料。加工过程中注意设备管线腐蚀4.克拉玛依低凝原油凝点极低，含蜡很少，含硫少，属于低硫中间基。汽油抗爆性很好。优质喷气燃料，结晶点低于-60℃，芳烃含量低。直馏柴油的凝点低于−60℃，可用于高寒地区。润滑油馏分油可不经脱蜡直接生产低凝润滑油。低凝原油酸值较高，可以提取重要的化工原料—环烷酸。