原油加工方案及流程

1本章主要内容第一节石油的化学组成及石油产品的质量要求第二节原油评价第三节原油分类第四节炼油工艺过程简介第五节原油的加工方案第六节世界炼油技术发展趋势第七节炼油厂的主要构成2第一节石油的化学组成及石油产品的质量要求元素组成C、H、O、S、N、微量元素石油的化学组成烃类组成烷烃、环烷烃、芳香烃非烃类组成含S、N、O化合物单体烃烃类组成表示方法族组成结构族组成3一、石油中的非烃化合物1、含硫化合物硫在石油中的存在形态元素硫－－极少酸性硫：H2S、硫醇（RSH）中性硫：硫醚（RSR’）、二硫化物（RSSR’）热稳定性硫：噻吩、苯硫酚41、含硫化合物分布规律硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加，大部分硫均集中在重馏分和渣油中直馏汽油中，以硫醇和硫醚为主，少量二硫化物和噻吩中间馏分中，主要是硫醚和噻吩类高沸点馏分中，主要是硫醚、噻吩及其同系物除上述含硫化合物外，原油中还有相当大一部分硫存在于胶质、沥青质中；这部分含硫化合物的分子量更大、结构也复杂得多51、含硫化合物含硫化合物对加工过程及产品的危害对石油产品质量影响－－催化裂化、焦化产品，催化剂污染设备腐蚀－－硫化氢腐蚀、硫醇腐蚀、元素硫腐蚀对环境污染－－硫氧化物对策：产品精制、气体脱硫、废水处理62、含氮化合物氮在石油中的存在形态含氮化合物非碱性氮：吡咯、吲哚咔唑、卟啉类化合物碱性氮：吡啶、喹啉、氮杂蒽、氮杂菲NNNHNHNCH372、含氮化合物分布规律与硫在原油中的分布一样，石油中的氮含量也是随馏分沸程的升高而增加的，但其分布比硫更不均匀石油中的硫约有70%是集中在其减压渣油中，而石油中的氮则更集中，约有90%集中于其减压渣油中对多数原油而言，其碱性氮含量约占总氮含量的1/4~1/3一般来说，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82、含氮化合物含氮化合物的危害导致催化剂中毒催化裂化催化剂易生成胶状沉淀，影响油品的安定性油品燃烧生成NOX，造成环境污染93、含氧化合物氧在石油中的存在形态石油中的氧元素是以有机含氧化合物的形式存在的含氧化合物中性氧化物：酮、醛、酯，含量极少酸性氧化物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸103、含氧化合物分布规律特殊：中间馏分分布较多特点石油酸中90%为环烷酸我国只有克拉玛依原油含酸较多（0.48%）113、含氧化合物含氧化合物的影响原油乳化，不利加工设备腐蚀环烷酸的利用木材防腐、表面活性剂、钠盐为植物生长素、钙盐是杀虫剂、燃料和润滑油添加剂需要脱除124、石油中的微量元素微量元素的分类变价金属，如V、Ni、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、Pb、Hg等碱金属和碱土金属：如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等卤素和其它元素：如Cl、Br、Si、Al、As等134、石油中的微量元素微量元素的存在形态一是以乳化状态分散于原油中的水中所含的盐类，如K、Na、Ca、Mg的氯化物二是结合于有机化合物或络合物中，如V、Ni、Fe、Cu等三是悬浮于原油中的极细的矿物质微粒144、石油中的微量元素从世界范围来看，石油中含量最高的微量元素是钒，最高可达1000ppm以上；其次是镍，最高可达100ppm以上微量元素的分布规律与S、N相似，即随沸点升高含量增加，而且主要浓集在渣油中154、石油中的微量元素微量元素的危害从目前看来，对石油加工影响最大的微量元素有钒(v)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)，它们是催化裂化催化剂的毒物，而且在重油固定床加氢裂化过程中也能造成催化剂的失活和床层的堵塞砷(As)是催化重整催化剂的毒物；钠(Na)和钾(K)也会使催化剂减活165、渣油中的胶质和沥青质石油中所包含的胶状、沥青状物质，是一大类非烃化合物，它们在组成中除含C、H外，还有S、N、O及金属元素175、渣油中的胶质和沥青质胶质胶质是深棕色至深褐色的，极为粘稠不易流动的液体或无定形固体其相对密度略小于1.0有很强的着色能力H/C：1.4～1.5受热时熔化，对热不稳定，能转化成沥青质185、渣油中的胶质和沥青质沥青质黑色至深褐色的无定形固体其相对密度略大于1.0全部集中在渣油中，一般不挥发H/C原子比：1.1～1.3195、渣油中的胶质和沥青质胶质和沥青质存在差别，但没有截然的不同，从胶质到沥青质是一个渐变的过程20二、石油产品基本性质要求汽油：低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值柴油：低硫、低芳烃、低凝点、高十六烷值润滑油：粘温性能好、低温流动性能好、抗氧化性能好沥青：延伸度好、软化点与针入度适宜固体蜡：滴点高、含油量低21第二节原油评价确定一种原油的加工方案是炼厂设计和生产的首要任务根据所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性，以及经济效益等方面的大量信息，进行全面的综合分析、研究对比，方能制订出合理的加工方案在上述的诸多考虑因素中，原油性质是最基本的因素22原油评价原油评价的目的根据原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的可行性，生产的灵活性及经济效益进行全面的分析评价，找到合理的加工流程方案23原油评价原油评价按其目的不同，大体可分为三个层次：原油的一般性质分析原油的常规评价原油的综合评价通常，在取得详细的原油性质数据的基础上，还需对该原油的加工方案提出建议24一、原油的一般性质分析在测定原油性质之前，先测定含水量、含盐量和机械杂质，若原油含水量大于0.5%，则应先脱水一般性质分析项目包括：密度、运动粘度、凝点、蜡含量、族组成、酸值、残炭、元素分析（C、H、S、N、O）、微量金属分析等25二、原油的常规评价包括原油一般性质测定和实沸点蒸馏数据及窄馏分性质1、实沸点蒸馏装置间歇釜式精馏设备，理论板数15～17，回流比5:1，馏出物的最终沸点为500～520℃为避免原油的裂解，釜底温度不超过350℃，重馏分采用减压蒸馏整个蒸馏过程分为三段进行：常压蒸馏，减压蒸馏（10mmHg），二段减压蒸馏（1~2mmHg，不带精馏柱）261、实沸点蒸馏装置原油在实沸点蒸馏装置中按沸点高低被切割成多个窄馏分和渣油一般按每3%～5%取作一个窄馏分将窄馏分按馏出顺序编号，称重并测量体积，然后测定各窄馏分和渣油的性质272、实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏曲线：以馏出温度为纵坐标，累计馏出质量分数（欧美多用体积分数）为横坐标作图该曲线上的某一点表示原油馏出某累计收率时的实沸点01020304050600100200300400500沸点,℃累计收率,wt%实沸点蒸馏曲线283、中比性质曲线中比性质曲线：以测得的窄馏分性质为纵坐标，以窄馏分馏出一半时的累计馏出质量分数为横坐标01020304050600.650.700.750.800.850.9020℃的密度,g/cm3中比收率,wt%中比密度曲线某个窄馏分是从累计收率为16.00%开始到19.46%结束，密度为0.8161g/cm3在标绘时，以0.8161为纵坐标、(16.00%+19.46%)/2＝17.73%为横坐标，就得到中比密度曲线上的一个点连接各点即得原油的中比密度曲线293、中比性质曲线中比性质曲线表示窄馏分性质随沸点和累计馏出百分数的变化趋势，可以预测窄馏分的性质大多数原油的物理性质没有加成性（密度除外），因此，这种预测方法只适用于窄馏分，对宽馏分是不适用的馏分越宽，预测结果的误差越大30三、原油的综合评价包括原油一般性质测定、实沸点蒸馏数据及窄馏分性质，还包括直馏产品的产率和性质根据需要，可增加某些馏分的化学组成、二次加工性能的评价等31原油脱水脱水原油一般性质分析实沸点蒸馏平衡蒸发三、原油的综合评价1、窄馏分性质测定2、不同深度的重油、渣油性质测定1、直馏产品的性质分析2、二次加工原料的性质分析3、沥青性质分析汽油、柴油和减压馏分的烃族组成分析润滑油、石蜡和地蜡的潜含量测定32第三节原油分类一、特性因数分类法特性因数K12.1石蜡基原油特性因数K11.5～12.1中间基原油特性因数K10.5～11.5环烷基原油K可以通过下式求得，也可根据运动粘度和比重指数等查图求定6.156.153/1dT216.1K33一、特性因数分类法特性因数分类法的缺陷：不能分别表明原油低沸点馏分和高沸点馏分中烃类的分布规律由于原油组成复杂，粘度测定不够准确，求定的特性因数K不能完全符合原油的实际情况34二、关键馏分特性分类法第一关键馏分：常压蒸馏250～275℃的馏分；第二关键馏分：常压渣油在40mmHg下减压蒸馏，切取275～300℃馏分（常压下395～425℃）测定关键馏分的密度，对照分类表，确定关键馏分的属性和原油类型35二、关键馏分特性分类法关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分d4200.8210APIº40D420=0.8210-0.8562APIº=33-40D4200.8562APIº33第二关键馏分d4200.8726APIº30d4200.8723-0.9305APIº=20-30D4200.9305APIº20关键馏分的分类指标36二、关键馏分特性分类法石蜡基原油的共性烷烃含量50%，密度较小，含蜡量高，含硫和胶质少直馏汽油的辛烷值低，直馏柴油的十六烷值高保证航空煤油的密度和结晶点之间存在矛盾可以生产粘温性质良好的润滑油馏分，但脱蜡负荷大重馏分和渣油中重金属含量少，是良好的裂化原料渣油难以生产质量好的沥青产品37二、关键馏分特性分类法环烷基原油的共性含环烷烃、芳烃较多，凝点低，含硫、胶质、沥青质较多汽油中环烷烃多，辛烷值高航空煤油的密度大，热值高柴油的十六烷值较低润滑油馏分的粘温性质较差渣油中含较多的胶质和沥青质，可生产高质量的沥青38三、商品分类法原油密度，g/cm3APIO轻质原油0.85234常规原油0.852~0.93120~34重质原油0.931~0.99810~20特稠原油0.998101、按密度分类39三、商品分类法2、按硫含量分类原油类型硫含量，wt%低硫原油0.5含硫原油0.5~2.0高硫原油2.040我国主要原油的基属原油大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆鲁宁管输大港属性低硫、石蜡基含硫、中间基含硫、中间－环烷基低硫、中间基低硫、石蜡基含硫、石蜡基低硫、石蜡－中间基含硫、中间基低硫、中间基原油吉林南阳长庆江汉江苏青海玉门延长四川属性低硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、中间－石蜡基含硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、石蜡－中间基低硫、石蜡基低硫、石蜡基41原油电脱盐脱水常压蒸馏常压馏分：汽油（石脑油）、煤油、柴油石脑油作为催化重整、蒸汽裂解原料AR减压蒸馏减压馏分：VGO润滑油基础油、催化裂化、加氢裂化的原料溶剂脱沥青、焦化、催化裂化、减粘裂化、加氢转化的原料VR第四节炼油工艺过程简介42原油润滑油溶剂脱沥青溶剂精制溶剂脱蜡补充精制重油轻质化工艺高辛烷值汽油生产工艺润滑油老三套工艺油品精制工艺延迟焦化催化裂化加氢裂化加氢精制溶剂精制燃料异构化烷基化醚化齐聚化工原料催化重整催化裂解蒸汽裂解化工原料生产工艺常减压蒸馏43炼油工艺过程原油分离－常减压蒸馏一次加工，炼厂的龙头脱盐、脱水、脱机械杂质获得直馏产品、二次加工的原料重油轻质化二次加工、化学加工催化裂化、加氢裂化、焦化提高轻质油收率44炼油工艺过程油品精制二次加工、化学－物理加工脱硫氮、提高辛烷值和十六烷值生产清洁油品调和组分高辛烷值汽油组分的生产二次加工、化学加工轻烃异构化，提高汽油前端组分的辛烷值C4烷基化，生产高辛烷值的汽油调和组分－理想组分醚化－是否造成环境污染？美国加州烯烃叠合－烯烃，但是汽油标准对烯烃含量有限制45炼油工艺过程化工原料生产二次加工、化学加工催化重整－苯、甲苯、二甲苯催化裂解、蒸汽裂解－乙烯、丙烯、丁烯润滑油生产二次加工、物理加工、化学加工46炼油工艺过程常减压蒸馏：炼油厂的龙头催化裂化：中国炼油界的立足之本加氢精制：中国炼油界的未来加氢裂化：中国炼油界的未来