3_石油加工基础知识.

李玉芬山东胜利职业学院HSE技能培训部《石油炼制工程》林世雄主编(石油出版社)《石油加工工艺学》李淑培主编(中国石化出版社)《石油炼制工艺学》朱耘青(中国石化出版社)《石油炼制工艺学》程丽华主编(中国石化出版社)参考书籍参考书籍参考书籍《石油加工工艺学》陈绍洲主编(华东理工大学出版社)参考书籍五、炼油厂的构成四、炼油工艺过程简介三、原油加工方案的确定二、石油的化学组成及分类方法一、总体认识目录一、总体认识石油原油•指气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然性状•指石油的基本类型，常压下呈液态，其中也包括一些液态非烃类组分（天然的液态烃类混合物）1、基本概念石油炼制原油石油产品炼制工艺一、总体认识一、总体认识主要产品其他产品燃料润滑剂及有关产品溶剂和化工原料沥青石蜡焦炭原油馏分非理想组分所需组成×一、总体认识三次加工一次加工二次加工化学加工过程物理加工过程炼厂气加工一、总体认识原油石油产品一次加工(原油蒸馏)二次加工(催化、加氢、重整等)三次加工(烷基化、异构化、醚化等)油品调合或精制产品分类燃料润滑油及相关产品蜡沥青石油焦溶剂及化工原料占80%一、总体认识一、总体认识2、石油炼制工业在国民经济中的作用提供能源交通运输燃料有机化工原料中国是最早发现和利用石油的国家之一，但近代石油炼制工业是在中华人民共和国成立后，随着大庆油田的开发和原油产量的增长才得到迅速发展的。1983年原油加工能力已超过100kt，1984年居世界第7位，而且加工手段和油品品种比较齐全，装置具有相当规模和一定技术水平，已成为一个能基本满足国内需要，并有部分出口的加工行业。1983年石油产品消费结构中，直接作为燃料的重油消耗量较大，正逐步加以调整。石油炼厂规模年产在2.5Mt以上的有22个，炼厂主要分布在东北、华东、中南和华北地区。炼油厂装置的组成是根据中国原油特点和产品需要而确定的。中国大多数原油含重馏分多、含蜡量高、含硫量低。因此，催化裂化、焦化、热裂化、加氢裂化等二次加工装置所占的比例达三分之一以上，而加氢精制和催化重整所占比例相对较低。一、总体认识年炼油能力/万吨/a1949171952991965142319841075019941810019972000020022264120103.0~3.5亿吨20115.92亿吨预计20156.98亿吨中国石油炼制工业的概况一、总体认识•炼油企业规模、生产装置规模偏小，经济效益受影响•装置利用率（负荷率或开工率）较低(国外80%，国内~80%)，且难以适应原油品种结构变化•炼油装置结构不太合理，导致产品质量、档次低，综合商品率低(~90%)，产品结构与市场的矛盾突出，缺乏市场竞争力•装置生产周期短，物耗、能耗较高，劳动生产率低•轻质油收率较低(~66%)，加工损失率较高(~1.39%)•市场需要清洁燃料，标准越来越高我国炼油工业面临的主要问题一、总体认识一、总体认识2008年中国及世界主要炼油装置构成装置世界中国百万吨/年占原油一次加工能力之比/%百万吨/年占原油一次加工能力之比/%一次加工能力4280438催化裂化719.0416.80%142.5332.54%延迟焦化242.255.66%60.6913.88%加氢裂化256.806.00%34.997.99%催化重整573.5213.40%29.836.81热加工197.744.62%6.661.52%加氢精制2221.3251.90%124.4828.42%•加氢工艺技术通常涉及加氢精制、加氢处理和加氢裂化三个概念;•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；•加氢处理是指对于那些劣质的重油或渣油利用加氢技术进行预处理，主要为了得到易于进行其他二次加工过程的原料，同时获得部分较高质量的轻质油品(这一过程也可叫作加氢精制)；一、总体认识•加氢裂化工艺是重要的重油轻质化加工手段，它是以重油或渣油为原料，在一定的温度、压力和有氢气存在的条件下进行加氢裂化反应，获得最大数量(转化率可达90％以上)和较高质量的轻质油品;•日常习惯的说法并不很严格，有时将三种工艺过程统称为催化加氢，甚至简称为“加氢”。一、总体认识国外平均中石油股份中石化股份平均规模/万吨540379480开工率/%9073.6581.0综合商品率/%92~9390.9291.78加工损失率/%0.501.051.12轻油收率/%7368.5370.10单位能耗10.013.9013.91千克标油/吨国内外炼厂技术经济指标对比一、总体认识上述问题也正是我国炼化企业与世界先进水平存在的主要差距。加入WTO后，我国炼油工业将面临来自全球市场前所未有的压力和挑战。目前，我国炼化企业将以结构调整为重点，加大投资力度、加快技术创新和技术改造，以提高市场竞争能力和满足环保要求为目的，加快发展。一、总体认识挑战：经济全球化、市场国际化、竞争白热化炼化企业如何提高竞争实力？生态环境日益恶化，环保要求日益强劲，生产清洁、超清洁优质石油产品大势所趋炼油工业如何发展绿色技术，生产绿色产品？石油产品需求量持续增长，原油质量逐渐变差（高硫、高金属、高残炭），传统炼油技术已难以适应炼化企业如何靠改革、技术创新、管理创新提高生存能力？世界炼油工业面临的挑战和机遇一、总体认识机遇：丰富的油砂沥青和天然气资源，为炼油工业提供了巨大的发展空间高新技术（如膜技术、生物技术、纳米技术等）的快速发展为炼油工业提供了坚实的技术支持一、总体认识v调整企业结构，采取兼并、联合、重组措施，充分发挥规模优势，增强竞争实力v炼油-化工一体化，优化资源配置，提高经济效益v发展深度加工，提高资源利用率v采用清洁技术、生物技术、合成技术，生产清洁和超清洁油品，减少污染、降低成本、满足未来需求新世纪炼油工业的发展方向一、总体认识五、炼油厂的构成四、炼油工艺过程简介三、原油加工方案的确定二、石油的化学组成及分类方法一、总体认识目录颜色状态味道密度与其中胶质、沥青质的含量有关与石油中的蜡含量及其粘度有关与含硫化合物有关二、石油的化学组成及分类方法1、石油的一般性状（查找视频）大部分为黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤色、浅黄色，甚至无色流动或半流动粘稠液体或固态有不同程度的臭味我国原油20℃密度一般在0.8500-0.9500g/cm3之间属偏重原油二、石油的化学组成及分类方法2、石油的化学组成（1）元素组成（4）非烃类组成（3）烃类组成（2）馏分组成（1）元素组成二、石油的化学组成及分类方法C83.0-87.0%S0.05-8.00%H11.0-14.0%N0.02-2.00%O0.05-2.00%主要元素组成★微量元素组成除五种主要元素外，还有许多微量（PPm、PPb级）的金属、非金属元素，至今共发现约59种，主要有：金属：Ni、V、Fe、Cu、Pb、Na、K、Ca、Mg…非金属：As、Cl、Si…存在形态：水溶性无机盐类：Na、K、Ca、Mg…油溶性有机化合物及络合物：Ni、V、Fe…二、石油的化学组成及分类方法某些石油的元素组成石油产地元素组成%(m)CHSNOC/H大庆85.7413.310.110.150.696.44胜利86.2612.200.800.41/7.07伊朗85.4012.801.460.180.746.67沙特混合85.1412.222.550.09/6.97阿曼84.1712.501.120.12/6.73石油产地微量元素含量，ug/gFeNiCuVAs大庆0.73.10.2﹤0.10.900胜利13260.11.6/伊朗4.08.70.0788.8/沙特混合1.411.20.0837.1/阿曼6.065.380.977.56/我国原油的特点：★偏重原油★H/C原子比偏低★低硫高氮★镍高钒低二、石油的化学组成及分类方法减压渣油（VR）减压馏分(润滑油馏分)煤柴油馏分（中间馏分）四大馏分汽油馏分（低沸点馏分）沸点范围/℃初馏点-200(180)200(180)-350＞500350-500轻油或石脑油馏分常压瓦斯油（AGO）减压瓦斯油（VGO）（2）馏分组成二、石油的化学组成及分类方法不同原油的馏分组成石油产地石油密度20℃,g/cm3﹤200℃200-350℃350-500℃﹥500℃大庆胜利青海冷湖沙特混合伊朗*阿曼0.85540.88290.80420.87160.85310.853311.497.645.1320.7424.0521.019.7217.533.4624.5031.3024.1425.9627.56.0323.1523.3021.4242.447.415.3831.6321.3533.44注：伊朗*:﹤190℃,190-350℃,350-506℃,﹥506℃汽油馏分含量低、渣油馏分含量高是我国原油馏分组成的特点二、石油的化学组成及分类方法（3）烃类组成二、石油的化学组成及分类方法烷烃环烷烃芳香烃石油中的烷烃干气:大量甲烷，少量乙烷、丙烷的天然气湿气：较多甲烷、乙烷，少量易挥发的液态烃（戊烷、已烷、辛烷）的天然气◆化学性质不活泼，C1～C4常温常压下为气态，C5～C15为液态，C16以上的正构烷烃为固态二、石油的化学组成及分类方法石油中的环烷烃◆环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定◆石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含六碳环的环己烷系◆我国的几种主要原油中一般环己烷系多于环戊烷系◆石油中的环烷烃除单环外，还有双环及多环环烷烃，环的连接方式以并联为主二、石油的化学组成及分类方法芳香烃含苯环的烃类，随着石油馏分沸点升高，芳烃相对含量增加。烯烃原油二次加工（如热加工、催化裂化）产生单烯烃，二烯烃，环烯烃二、石油的化学组成及分类方法C5-C10的正构烷烃原油汽油煤、柴油减压馏分油单环及少量双环环烷烃单环芳烃(苯系)C10～C20左右的正构烷烃单环、双环及多环环烷烃单环、双环芳香烃C20～C36左右的正构烷烃单、双、三环以及三环以上的环烷烃单、双、多环芳烃减压渣油二、石油的化学组成及分类方法含氮化合物含氧化合物胶质和沥青质含硫化合物（4）石油中的非烃类组成二、石油的化学组成及分类方法腐蚀性Fe+H2S→FeS+H2环境污染影响产品的储存安定性影响燃料的燃烧性能硫可使催化剂中毒※含硫化合物对石油加工及产品应用的影响原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类为主二、石油的化学组成及分类方法山东胜利职业学院大港“10.12”硫化氢中毒事故案例研讨二、石油的化学组成及分类方法二、石油的化学组成及分类方法山东胜利职业学院2005年10月12日下午，大港油田井下作业公司306队接到设计后，由技术员进行技术交底，副队长组织现场施工：按设计要求清理储液罐内井下返出物。将40袋除垢剂搬至罐顶平台上。副队长带领其他3名员工站在平台上向罐内倒除垢剂。二、石油的化学组成及分类方法19时50分，当倒至第24袋(每袋25千克)时，4人突然晕倒，其中3人掉入罐内，1人倒在平台上，现场人员发现后：立即将倒在平台上的人员抢救到安全地带。感觉有难闻气味，怀疑是有害气体中毒，没有贸然入罐抢救。立即向分公司汇报，并向周边作业队求救。二、石油的化学组成及分类方法二、石油的化学组成及分类方法山东胜利职业学院除垢剂的主要成分氨基磺酸与储液罐内残泥中的硫化亚铁发生化学反应，产生硫化氢气体，导致人员中毒H++S2-→H2SH2S氨基磺酸硫化亚铁二、石油的化学组成及分类方法2、间接原因（1）配液罐底存有残泥（2）配液罐结构不合理（3）现场人员对异常情况没有采取防范措施二、石油的化学组成及分类方法3、管理原因（1）规章制度不落实（2）设备管理漏洞（3）培训教育不到位二、石油的化学组成及分类方法※氮的存在对整个石油加工过程也有很大的危害＊影响产品的安定性：如含氮量高，影响柴油安定性差的主要原因。＊氮与微量金属作用，形成卟啉化合物。催化剂毒物＊污染环境＊多数原油，碱性氮含量约占总氮含量的1/4到1/3。＊在较轻馏分中的氮主要是碱性氮；而在较重的馏分及渣油中的氮则主要是非碱性氮。二