石油炼制工程

《石油炼制工程I》教案辽宁石油化工大学石油化工学院LiaoningShihuaUniversitySchoolofPetrochemicalEngineering基本信息主讲教师赵德智教授教材《石油炼制工程》（第三版）林世雄主编理论教学学时80专业化学工程与工艺授课对象化学工程与工艺专业2004级1-4班课程性质专业必修课课程考核形式考试2007年3月目录第一章绪论第二章原油评价第三章常减压蒸馏第四章催化裂化第五章高辛烷值组分的合成第六章溶剂萃取过程（简介）第七章石油产品精制（简介）说明：本课程需要掌握的基本内容1、绪论要求掌握：1）世界及中国石油资源状况2）石油炼制工业在国民经济中的重要地位3）国内外石油炼制技术的现状及发展趋势4）我国石油炼制工业的发展2、原油评价要求掌握：1）原油评价的方法及重要意义2）渣油评价3）原油加工方案的确定3、原油常减压蒸馏工艺技术要求掌握：1）三种蒸馏曲线的换算方法2）石油精馏塔的工艺特征3）石油精馏塔的汽—液负荷分布规律4）石油精馏塔的工艺计算5）减压蒸馏工艺特点4、催化裂化工艺技术要求掌握：1）石油烃类的催化裂化反应及反应机理2）原料和产品特点3）工艺条件的影响4）催化裂化催化剂5）流态化基本原理6）催化裂化反—再系统及工艺计算第一章绪论石油无论作为一种燃料或化工原料在我们的现代生活是都是不可缺少的。据考证，人们在三四千年前就已经发现和利用石油了。在古代，中东的巴比伦人曾经把石油用于建筑和铺路。我国也是最早发现和利用石油的国家之一，早在西周（约公元前11世纪-公元前8世纪）初期，在《易经》中就有了“泽中有火”的记载。次后，至11世纪，北宋沈括在《梦溪笔谈》中首次命名了“石油”，并提出了“石油至多，生于地中无穷”的科学论断。从19世纪中叶起，近代石油工业迅速兴起，石油作为一种重要的能源、优质的有机化工原料，在世界政治经济中的地位日趋重要，它在各国的国民经济和国防建设中可以说起着举足轻重的作用。12、13世纪在陕北延安一带就出现了我国历史上最早的一批油井。由此可见，在古代，我国在石油与天然气的开采和利用方面，都创造辉煌灿烂的成就。当时在世界上居领先地位。一、世界及中国石油资源状况1、世界油气资源现状世界上油气勘探开发于19世纪50年代，已有150年的历史。截止1999年底，世界100多个国家670个盆地进行油气勘探，在250个含油气盆地中发现工业性油气田。还有200个含油远景盆地。探明石油剩余可采储量1404亿吨，天然气剩余储量146.5万亿立方米，累计石油产量1177亿吨，累计天然气产量65万亿立方米。世界年产石油34.5亿吨，年产天然气2.2万亿立方米。据世界各国油气专家估计，全世界可采资源量约4000亿吨，天然气400－550万亿立方米。世界石油年消费量约32.5亿吨，天然气2.1万亿立方米左右。目前，总体上油气消费总量低于世界石油的产量。按目前的消费水平，已探明的石油可采储量可持续稳定供应42年和60年以上，可持续到2035（石油）年和2055年（天然气），再考虑尚未探明的油气资源量，预计油气还可采70年和100年以上。油气资源、储量和产量分布现状，世界上油气资源的分布很不均衡，探明石油储量主要集中分布在中东地区。截止1999年底世界探明剩余石油可采储量为1494亿吨，其中中东地区探明剩余可采储量915亿吨，占世界探明可采储量的65.2％，其次为中南美洲和独联体国家，其剩余可采储量相应为129亿吨和90亿吨。2000年第十六届世界上十大富油国家分别为：沙特阿拉伯360亿吨伊拉克151亿吨科威特133亿吨阿拉伯联合酋长国126亿吨伊朗123亿吨委内瑞拉105亿吨俄罗斯67亿吨墨西哥41亿吨尼日利亚39亿吨美国35亿吨中国33.4亿吨位于11位。截止1999年底，世界石油年产量位34.52亿吨，石油年产接近1亿吨的国家共有14个，沙特阿拉伯、美国、俄罗斯、伊朗、墨西哥、委内瑞拉、中国、挪威、英国、伊拉克、加拿大、阿拉伯联合酋长国、科威特、尼日利亚。其总产量为25.66亿吨，占世界总产量的74％。探明的天然气储量主要集中分别在独联体和中东等两个天然气富集区，其探明天然气储量分别为55.93亿万立方米和49.5万亿立方米。占世界天然气探明总储量的71.94％，相应为37％和33.99％。世界上十大富气国家是：俄罗斯48.11万亿立方米伊朗23万亿立方米卡塔尔8.49万亿立方米阿联酋6万亿立方米沙特阿拉伯5.77万亿立方米美国4.64万亿立方米委内瑞拉4.03万亿立方米阿尔及利亚4.52万亿立方米伊拉克3.11万亿立方米土库曼斯坦2.6万亿立方米中国天然气剩余储量为1.37万亿立方米，居世界21位。2、世界石油储量、产量的分布及构成截止1999年底，世界已经探明石油可采储量约2563亿吨，已采出1177亿吨，剩余可采储量1386亿吨，按照1999年世界石油产量32.3亿吨计算，采储比为42.9。世界石油的总量一定，但是在各个地区的分布是不一样的，石油资源的分布是不均匀的，中东、北美和前苏联占了世界石油资源的72％。其中，中东占39.6％，亚太地区、南美和非洲仅不到30％。石油最丰富的是沙特、前苏联和美国，分别拥有最终可采资源量512.6亿吨、471.5亿吨和349.6亿吨，最终资源量大于100亿吨的国家依次还有伊拉克、伊朗、科威特委内瑞拉、墨西哥、中国和阿联酋。11个石油输出国组织欧佩克成员国所拥有的石油资源量占世界的49.8％，几乎与非欧佩克产油国平分秋色。3、世界石油的消费状况前面我们谈了世界石油的储量和生产量，而消费量才体现国家使用石油的状况，石油、天然气资源匹配及其不平衡，加上世界经济、社会发发展的的不均衡性，造成石油、天然气的消费的诧异性，使得石油天然气国际贸易具有很大的重要性。世界大战后世界主要资本主义国家实现了经济的高速增长，实现了能源结构的大转变。1953年到1973年的20年间，世界石油消费量大体是10年翻一番，1953年世界石油消费总量是6.49亿吨，1963年是13.8亿吨，1973年达到28.2亿吨。1980年后消费的增长受到遏制，到19998年，消费总量从31.5亿吨增加到36.8亿吨，只增加了17％。能源消费量是同国家的经济，社会发展水平相适应的。经济发达国家，必定是石油天然气的消费国。现今世界发达国家集中在OECD（世界经济合作与发展组织）中。世界石油、天然气的主要消费国正是他们。世界石油、天然气第一消费大国是美国。2亿人口的美国，1999年的石油消费高达94585万吨，即9亿多吨，天然气消费量达6038亿万立方米。1999年油气主要消费国家石油、天然气消费量序号国家石油消费量序号国家天然气消费量1美国945851美国60382日本275602俄罗斯39473中国205503德国9344德国145824英国8755俄罗斯123005加拿大8386意大利103626日本6927法国101607意大利6238韩国99758伊朗5179墨西哥97509荷兰49510加拿大936210沙特46711印度9200发达的石油消费国家远离石油的生产国。因此依赖于石油、天然气的国际贸易和跨国跨地区的长途运输。这些大的油气消费国中美国和前苏联消费量庞大，源于他们自身长期以来丰富的油气资源，有巨大的油气产量。美国由于开采日久，本国资源日渐枯竭，尽管它现在仍是油气的生产国，但是已经不能自给，需要大量的进口，已经是世界头号石油天然气进口国。俄罗斯目前尚是油气出口大国，西欧几个发达国家德国、法国‘意大利等和日本及韩国，则是缺乏油气资源的国家，因而也是油气的进口大国。1999年美国、西欧和日本的石油进口量及所占比重情况见下表。序号国家地区净进口量占世界比重1美国5215025.71%2西欧4810023.7%3日本2642013.0世界总进口量202570世界的石油出口，最主要的还是中东。尽管一、二十年来，由于欧佩克实行“限产保价”的政策，中东各主要产油国限制了本国的石油产量，从而也限制了石油出口。但是中东的出口量仍占世界的一半。由于中东拥有世界2/3以上的石油储量，它的这一重要地位是不可以替代的。1999年世界主要石油出口国的出口量及比重见表。序号国家地区出口量占世界比重1中东9086049%2独联体197063中南美154804墨西哥86405加拿大7500西半球15.6%6非洲2854014%中东石油的出口，1998年总共93510万吨，其中出口美国10500占11.23％；出口西欧21460万吨，占23.95％；出口日本21140万吨，占22.6％，出口其它国家占43.23％。美国从70年代起实行进口来源的多元化，1998年，它进口石油48820万吨，其中来自中东海湾地区10825万吨，占进口量的22％。来自加拿大、墨西哥、委内瑞拉其它国家总计18980万吨，分别占14％和39％。来自欧洲、东南亚等国家一共11760万吨，占总进口的24％。因此，美国对中东地区石油的依赖度不高，来自北美、中南美的已占53.8％。中国油气生产发展中国石油开采，半个世纪经历了起步，高速发展和走向高峰的过程，到1999年底，已经累计开采出石油35亿吨，已开发油田剩余可采储量尚有15.1亿吨，安目前的年生产1.6亿吨计算，仅有9年，21中国的发展关键在于资源。4、世界石油工业的历史及现状（1）1859年，美国打出了第一口油井。俄国在1860年开始采油。迄今石油工业约有130年的历史。（2）19世纪后半叶是石油的“灯油时代”（3）20世纪初开始，随着内燃机的不断扩大应用，石油的应用进入了“动力时期”（4）20世纪后半叶，石油进入了一个“综合利用时期”5、我国石油工业的历史及现状我国虽然是一个世界上最早发现和利用石油的国家，但是在十九世纪中叶以前，我们国家由于落后近代石油工业的基础很薄弱。1897年我国即开始用钻机打油井，但是中华人民共和国成立以前，只有几个小油田。1904-1948年的45年中全国累计生产原油只有300万吨左右。1914-1916年，美孚石油公司在陕北延安及其周围地区进行石油地质勘查及钻探失败后得出“中国贫油”的结论。建国后，李四光等科学家提出了陆相成油的观点，在此理论的指导下，开发和建成了以大庆油田为代表的大油田。摘掉了我国贫油的帽子。50年代末找到了克拉玛依和大庆油田。60年代发现了大港和胜利等油田。70年代发现了任丘、辽河和中原油田。近年来又在塔里木发现了大油田表0-0-4我国的能源消费构成年份能源消费量（百万吨标能源构成%煤炭石油天然气水力195246.9595.003.370.021.61195569.6892.944.910.032.121960165.4089.236.610.933.231965189.0186.4510.270.632.651970292.9180.8914.670.923.521975454.2571.8521.072.514.571980602.7571.8121.053.144.001985764.2675.8517.092.254.811989969.3075.8017.202.104.901990987.0376.2016.602.105.1019911023.0076.0017.002.005.00我国的煤炭资源十分丰富，以探明的储量是7000亿吨，仅次于独联体和美国。我国的原煤产量是11亿吨，在全世界位居榜首。相对于煤炭我国的石油资源比较少。由表0-0-4可见，我国的能源结构中是以煤炭为主的，约站75%；而石油只站17%。明显低于世界的平均值。天然气在能源结构中站2%。因此，从我国的国情出发，必须考虑有效利用我国的有限石油资源，以使其发挥最大的作用，同时到国际市场获取石油，针对石油的使用建立长远的目标。同时更有效地利用好石油，提高石油的利用价值。将石油转化为发动机的燃料和化学品而不是作为锅炉燃料。表0-0-5我国历年原油产量年份年产，万吨年份年产，万吨19502019724567195597197577061960520197793