石油炼制工艺

石油炼制工艺石油炼制Petroleum-refineprocess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。约占96-99.5%，碳氢比约6.5%原油的元素组成产地比重元素组成％d420CＨＳＮＯ大庆0.861585.7413.310.110.15胜利86.8811.110.900.32孤岛0.964084.2411.742.200.47大港0.889685.8212.700.140.09新疆86.1313.300.120.28美国0.874084.9013.700.50-0.90俄国83.9012.302.670.330.74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42C馏程500C如：车用汽油的馏程约为35200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。＜200C汽油馏分（或低沸馏分）200250C煤油、柴油馏分（或中沸馏分）350500C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40180CC5C10100120车用汽油80205CC5C11100120溶剂油160200CC8C11100120灯用煤油200300CC11C17180200轻柴油200350CC15C20210240低粘度润滑油＞C20300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C1C4为气体，C5C15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110.60.86710.03甲基环已烷100.90.76911.35正庚烷98.40.68412.77【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。6.156.153/1216.1dTK原油特性因数分类表特性因素K原油类别特点K＞12.1石蜡基原油烷烃含量一般在50%以上，密度较小，含蜡量较高，凝点高，含硫、含氮、含胶质量较低。我国大庆原油和南阳原油是典型的石蜡基原油。K=11.5～12．1中间基原油性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间。K=10．5～11.5环烷基原油环烷和芳香烃的含量较多，密度较大，凝点较低，一般含硫、含胶质、含沥青质较多，所以又叫沥青基原油。孤岛原油和单家寺(胜利油区)原油等都属于环烷基原油。用特性因素对原油分类举例：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/%60~9556.841.12.195~12256.239.04.3122~15060.532.66.9150~20065.025.39.7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油田碳数烷烃/%环烷烃/%芳香烃/%总计/%C3C4C5C6C7C8C9C10总计0.051.436.3310.9814.6016.2713.191.5164.36——1.247.8912.486.315.960.2534.13———0.26—0.920.32—1.510.051.437.5719.1327.0823.5019.471.76100.00中原油田碳数烷烃/%环烷烃/%芳香烃/%总计/%C4C5C6C7C8C9C10总计0.101.215.9113.9717.359.870.7549.16—0.215.399.508.314.990.2228.62——5.878.876.930.55—22.220.101.4217.1732.3432.5915.410.97100.00大庆200~500℃馏分的烃族组成实沸点范围/℃200~250250~300300~350350~400400~450450~500烷烃/%正构烷烃异构烷烃环烷烃/%一环烷烃二环烷烃三环烷烃四环烷烃五环烷烃六环烷烃55.732.623.136.625.69.71.3———62.040.221.827.618.26.92.5———64.545.119.425.617.15.72.8———63.141.122.024.811.86.82.62.90.7—52.823.729.133.213.68.45.33.31.80.844.715.729.039.017.410.67.33.10.6—芳香烃/%单环芳烃双环芳烃三环芳烃四环芳烃五环芳烃未鉴定噻吩类/%7.75.22.5————————10.46.63.60.2———————9.96.82.50.6——————11.86.53.21.50.5——0.10.313.87.83.31.40.80.10.40.215.99.03.81.60.80.30.40.4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＝6C环＝4C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。-C10H21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376400C窄馏分饱和烃的分子式为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S＞2％的为高硫石油，0.52.0%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：①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备;②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：①胶状沥青质(90%以上）②酸性含O化合物（石油酸）：环烷酸、脂肪酸、酚类；③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：①碱性含N化合物：吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。②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CHO(N)S煤油0.0718829077.99.9710.331.80柴油0.5723729880.929.927.601.56轻润滑油5.8139246682.2910.226.231.26中润滑油7.3645047182.6210.066.151.17渣油21.3068875784.759.754.990.51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：①石蜡：板状或鳞片状、带状，存在于柴油、润滑油中；②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C2320-22036-50含蜡量％17.917.17.014.022.82.04蜡熔点C5152.4525450燃料油的生产Productionofthefueloils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：原油预处理作用:对原油脱盐脱水。方法:电-化学脱盐脱水法。原油精馏作用:精馏出不同馏程的馏分。方法:通过初馏、常压蒸馏、减压蒸馏三段精馏实现。二次加工作用:进一步加工各馏分，以得到更多轻质油。方法:热加工(延迟焦化)及催化加工(催化裂化、加氢裂化)精制作用:精制轻质燃料油，除去其中S、O、N化合物及胶质。方法:加氢精制及电-化学精制。各种产品燃料油燃料油的生产Productionofthefueloils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：①蒸馏时，水气化造成系统压力降增加，动能消耗加大；②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；③水分气化，气相