石油炼制工艺学总结1.docx

石油炼制工艺学总结1 石油炼制工艺学总结-1 绪 论 燃料：汽油、煤油、柴油、喷气燃料 化学工业的重要原料有：三烯指乙烯、丙烯；丁二烯、三苯指苯、甲苯、二甲苯；一炔指乙炔；一萘指萘 三大合成：合成纤维,合成橡胶，合成塑料 石油及其产品的组成和性质 1、简述石油的元素组成、化学组成。 石油主要由 C、H、S、N、O等元素组成, 其中C占8387，H占1114 。石油中还含有多种微量元素，其中金属量元素有 钒、镍、铁、铜、钙等，非金属元素有 氯、硅、磷、砷等，石油中各种元素多以化合物的形式存在。 石油主要由烃类和非烃类组成，其中烃类有：烷烃、环烷烃、芳烃，非烃类有含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶状沥青状物质。 石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来的危害有： 腐蚀设备、影响产品质量、污染环境、使催化剂中毒。 2、蜡 石蜡，分子量300450，C17C35，相对密度0.860.94，熔点3070。 主要组成：正构烷烃为主，少量的异构烷、环烷烃，芳烃极少。 微晶蜡（地蜡）地蜡,又称自然石蜡（新疆山区，埃及、伊朗 ） 分子量500800， C30C60，滴熔点7095。 主要组成：带有正构或异构烷基侧链的环状烃，尤其是环烷烃；含少量正构烷烃和异构烷烃。微晶蜡具有较好的延性、韧性和粘附性。 3、石油烃类组成表示方法 单体烃组成 表明石油馏分中每一种单体烃的含量数据。 族组成 表明石油馏分中各族烃相对含量的组成数据。 结构族组成的表示方法 把石油馏分看成是“平均分子”, 芳香环、环烷环、烷基侧链等结构单元组成 1 RA分子中的芳香环数 RN分子中的环烷环数 RT分子中的总环数, RT=RA+RN CA分子中芳香环上碳原子数占总碳原子数的百分数 CN分子中环烷环上碳原子数占总碳原子数的百分数 CR分子中总环上碳原子数占总碳原子数的百分数, CR=CA+CN CP分子中烷基侧链上碳原子数占总碳原子数的百分数 4、胶状-沥青状物质 沥青质：指不溶于低分子（ C5C7 ）正构烷烃，但能溶于热苯的物质。 可溶质：指既能溶于热苯，又能溶于低分子(C5C7 )正构烷烃的物质。含饱和分、芳香分和胶质。 胶质 胶质是一种很粘稠的流淌性很差的液体或半固体状态的胶状物，颜色为黄色至暗褐色。受热熔融，相对密度1.0，VPO法分子量约8003000。 胶质具有很强的着色实力，50ppm的胶质就可使无色汽油变为草黄色。 胶质能溶于石油醚、苯、乙醚及石油馏分。 胶质含量随沸点上升而增多，渣油中含量最大。 胶质易氧化缩合为沥青质，受热易裂解及缩合。 沥青质 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。相对密度略大于1.0，VPO法分子量约300010000。加热不熔，300以上时会分解及缩合。 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，不溶于石油醚。 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的胶体分散体系。 胶质、沥青质能与浓硫酸作用，产物溶于硫酸。 5、石油的馏分组成 500 ： 减压渣油(VR) 常压蒸馏后残余的>350 的油称为常压渣油或常压重油。（AR） 我国原油具有汽油含量低，渣油含量高的特点。 我国减压渣油的性质特点 C 8587%，H 1112%，氢碳原子比1.6； 硫含量不高，而氮含量较高，脱氮困难； 金属含量不高，且镍含量远高于钒含量；收率偏高，一般占原油的4050%。 组成特点：芳香分不高，30%；庚烷沥青质含量较低，多小于3%；胶质含量高，多在4050%。 第三章 石油及油品的物理性质 1、蒸汽压 概念：在某温度下，液体与其液面上方的蒸汽呈平衡状态时，由此蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。表示液体在肯定温度下的汽化实力。雷德蒸汽压测定器 2、馏分组成与平均沸点 ASTM蒸馏（或称恩氏蒸馏） 馏程：初馏点到终馏终点这一温度范围称油品沸程。 初馏点： 在肯定条件下，恩氏蒸馏中流出第一滴油品时的气相温度。终馏点： 蒸馏终了时的最高气相温度(干点：恩氏蒸馏过程中最终一个液滴汽化时的气相温度)。馏分： 在某一温度范围内蒸出的馏出物。馏分组成： 蒸馏温度与馏出量(体)之间的关系 平均沸点：体积平均沸点，质量平均沸点，实分子平均沸点，立方平均沸点，中平均沸点 3、密度与相对密度 相对密度：油品密度与标准温度下水的密度之比。(标准温度：常用4或15.6) 比重指数°API 油品密度的测定： 密度计法 韦氏天平法 密度瓶法 4、特性因素K 3 概念：特性因数是把油品的平均沸点和相对密度关联起来，说明油品化学组成特性的一个复合参数。 烷烃K=1213；环烷烃K=1112；芳烃K=9.711 5、平均相对分子量 油品的分子量是油品各组分分子量的平均值。 6、油品的黏度 流体流淌时，由于分子相对运动产生内摩擦而产生内部阻力,这种特性称为粘性,衡量粘性大小的物理量称为粘度。 动力粘度：1 Pa · s = 100 P（泊）= 1000 cP 运动粘度t 1 cm2/s(斯) =100mm2/s(厘斯，cSt) 条件粘度： 恩氏粘度OEt 雷氏粘度RIS 赛氏粘度分赛氏通用粘度(SUS)和赛氏重油粘度(SFS)。 mm2/s ： OE ： SUS ： RIS=1 ： 0.132 ： 4.62 ： 4.05 毛细管粘度计（牛顿）旋转粘度计（非牛顿） 粘温特性 粘度比： V50/V100 粘度比越小，油品粘度随温度改变越小，粘温性质越好。 粘度指数：VI 油品粘度随温度改变越小 正构烷烃的粘温性质最好；环状烃的粘温性质较差，环数越多越差，而侧链长的粘温性质也较好。 7、热性性质 焓(H)：将1 kg油品由基准状态加热到某指定状态时所需的热量称为油品的焓。 石油馏分的热焓与温度、压力、特性因数和相对密度有关。 比热（C）：单位物质(kg或kmol)温度上升1 时所须要的热量称为比热。 蒸发潜热(汽化潜热)：单位物质由液态转化为相同温度下气态所须要的热量称为汽化潜热。温度高，分子的能量大，液相变为气相较易，故汽化潜热小；温度、压力高至临界状态时，汽化潜热等于零。 8、低温流淌性 油品失去流淌性的缘由 粘温凝固：含蜡很少或不含蜡的油品，温度降低时粘度增加很快，当粘度增加到某个程度时, 油品变成无定型的粘稠的玻璃状物质而失去流淌性。 构造凝固：含蜡油品，当温度渐渐下降时，蜡渐渐结晶析出形成网状结构，将液体油品包在其中，使油品失去流淌性。 结晶点: 在油品到达浊点温度后接着冷却，出现肉眼视察到结晶时的最高温度。 凝固点：试样在规定条件下冷却至液面停止移动时的最高温度。 冷滤点：在规定条件下20毫升试样起先不能通过过滤器时的最高温度。 闪点：油品在规定条件下加热，蒸发的油蒸气与空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度 自燃点：将油品隔绝空气加热到肯定的温度后与空气接触，无需引火即可自然，发生自燃的最低温度.浊点：试油在规定条件下冷却， 起先呈现浑浊时的最高温度称为浊点。 倾点:在规定条件下被冷却的试样能流淌的最低温度。 冰点：油品被冷却时所形成的蜡结晶消逝一瞬间的温度。 燃点：在规定条件下，当火焰靠近油品表面时即着火，并持续燃烧至规定时间所需的最低温废，以表示。 闪点、燃点与油品的汽化性有关 自燃点与油品的氧化性有关 自燃点比较：烷烃 9、燃烧性能 发热值：标准状态下1kg油品完全燃烧时放出的热量称为发热量，或称热值，单位kJ/kg。高热值（理论热值）：燃料燃烧的起始温度和燃烧产物的最终温度均为15，产物水为液态。低热值（净热值）：产物水为汽态 10、其它物理性质 苯胺点：油品在规定条件下和等体积的苯胺完全混溶时的最低温度，以表示。 各类烃苯胺点比较：芳烃 5 烃类的吸水性：芳烃 >烯烃 >环烷烃 >烷烃 石油产品的质量要求 燃料 燃料包括汽油、柴油及喷气燃料(航空煤油)等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占80%，而其中约60%为各种发动机燃料，所产柴油和汽油的比例约为1.3:1。 润滑剂 其中包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机件之间的摩擦和防止磨损，以削减能耗和延长机械寿命。其产量不多，仅占石油产品总量的2%左右，但品种达数百种之多。 石油沥青 石油沥青用于道路、建筑及防水等方面，其产量约占石油产品总量3%。 石油蜡 石油蜡属于石油中的固态烃类，是轻工、化工和食品等工业部门的原料，其产量约占石油产品总量的1%。 石油焦 石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等，其产量约为石油产品总量的2%。 溶剂和化工原料 约有10%的石油产品是用作石油化工原料和溶剂，其中包括制取乙烯的原料(轻油)，以及石油芳烃和各种溶剂油。 1、汽油机对燃料的运用要求 1 蒸发性：在全部工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气。 馏程 10%馏出温度：反映了汽油中轻组分的多少，用来保证具有良好的启动性 50%馏出温度：反映汽油的平均汽化性，用来保证汽车的发动机加速性能、最大功率及爬坡实力 90%馏出温度（t 90%） 和终馏点（或干点）：反映了汽油中重组分含量的多少，终馏点（干点）反映了汽油中最重组分的程度; 用来限制汽油的蒸发完全性及燃烧完全性。 6 蒸气压 蒸气压的大小表明汽油蒸发性的凹凸, 限制汽油在运用中不易产生气阻 2 抗爆性：燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象。 汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身剧烈振动的状况，并发出金属敲击声，同时发动机功率下降，排气管冒黑烟，严峻时导致机件损坏的现象，称爆震燃烧，也叫敲缸。 汽油的抗爆性指标: 辛烷值 我国车用汽油牌号用探讨法辛烷值凹凸划分 辛烷值：芳烃>异构烯烃>异构烷烃>环烷烃>正构烯烃>正构烷烃 汽油的志向组分：异构烷烃 提高汽油辛烷值的方法: 加入抗爆剂, 调合,加工工艺(如催化重整) 3 安定性：储存安定性好，生成胶质的倾向小。 实际胶质mg/ml 诱导期 min 碘值gI/100g油品 生成胶质的倾向：二烯烃环烯烃链烯烃 改善汽油安定性的方法: 精制除去担心定组分 加入抗氧剂和金属钝化剂 4 腐蚀性：对发动机没有腐蚀作用。 评定指标：硫及含硫化合物 有机酸 水溶性酸碱 腐蚀试验（铜片试验 博士试验） 5 干净性：排出的污染物少。 车用汽油的发展方向： 高辛烷值 低硫乃至无硫 低芳烃 低烯烃 低蒸汽压 2、柴油机的主要性能： 流淌性 四行程的汽油机与柴油机工作循环基本一样,都有按进气、压缩、作功和排气四个行程 柴油机的燃烧过程：滞燃期（发火延迟期）、急燃期、缓燃期（主燃期）、后燃期 汽油发动机与柴油发动机的区分区分主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途 轻柴油用于高速柴油机，>1000转/分 重柴油用于中低速柴油机， 3、喷气燃料的运用要求 燃烧性能 重量热值：烷烃>环烷烃>芳烃 重量热值高，战斗机 体积热值：烷烃 重量热值越大，耗油率越低；密度越大，飞机储备的热量越多，航程也越远 烟点 燃料含芳烃量越多无烟火焰高度越小 腐蚀性 不良成分：含硫化合物 含氧化合物 水分 特殊指标：银片腐蚀 航煤的最志向组分：环烷烃 具有较高的重量热值和体积热值，燃速快，不易积炭，安定性好，润滑性能好，结晶点低 4、汽油机产生爆震的缘由。 爆震缘由： 与发动机的结构和工作条件有关 压缩比与汽油质量不相适应，压缩比太大，压力和温度必定过高，形成许多过氧化物。 与燃料质量有关 燃料易氧化，过氧化物不易分解，自燃点低。在压缩过程中，温度接近、达到或超过汽油的自燃点。 烃类易氧化依次: 正构烷烃>环烷烃>烯烃>异构烷烃>芳烃; 同类烃中, 大分子烃比小分子烃易氧化。 5、汽油、柴油蒸发性要求的缘由 汽油对蒸发性要求的缘由：假如蒸发性太差，就不能全部汽化，启动与加速困难，燃烧不完全；蒸发性太好，则易在输油管中气化而造成气阻，供油不足甚至中断。 柴油对蒸发性要求的缘由：馏分过轻，蒸发太快，不易氧化,自燃点高；馏分过重，蒸发太慢，太易氧化,自燃点低。 6、柴油的十六烷值是否越高越好？ 十六烷值不是越高越好! 运用十六烷值过高（如大于65）的柴油同样会形成黑烟，燃料消耗反而增加，这是因为燃料的着火滞燃期太短，自燃时还未与空气 8 混合匀称，致使燃料燃烧不完全，部分烃类因热分解而形成带碳粒的黑烟；另外，太高还会削减燃料的来源。用十六烷值适当的柴油才合理。十六烷值在4055之间最合适，65滞燃期太短。 7、为何不能将柴油兑入汽油中作车用汽油运用？同时也不能将汽油兑在轻柴油中运用？ 肯定不能。因为汽油和柴油发动机燃烧原理不同，汽油机为点火式，而柴油机为压燃式。前者所用汽油，馏份轻，易挥发，自燃点高，辛烷值高；而车用柴油馏份重，自燃点低，辛烷值低，十六烷值高，因而混合的汽、柴油既不能在汽油发动机中运用，也不能在柴油机中运用。若在汽油发动机中运用，辛烷值太低，极易产生爆震。馏份重，燃烧的沉积物和积炭太重。若在柴油机中用，自燃点高，十六烷值太低，不易压燃，易产生爆震，损坏发动机。 8、试比较汽油机和柴油机工作原理的相同点和不同点，并从燃料的角度说明其产生爆震的缘由及志向组分是什么。 都具有进气、压缩、做功、排气四个工作过程。 汽油机产生爆震是由于汽油机压缩比与燃料质量不相适应，压缩比过大 , 燃料太易氧化，生成过多的过氧化物，过氧化物又不易分解，使燃料自燃点过低，燃料自燃而形成多个燃烧中心，产生爆炸性燃烧，瞬间释放出巨大的能量而产生爆震现象。压燃式发动机产生爆震是由于燃料自燃点高, 燃料不易氧化, 过氧化物生成量不足, 迟迟不能自燃(滞燃期太长), 以至喷入的燃料积聚过多, 自燃一起先, 这些燃料同时燃烧, 巨大能量瞬间释放出来, 大大超过正常燃烧压力, 引起爆震。 汽油机和柴油机虽然产生的爆震缘由不一样，但产生的危害是一样的。即爆震会损坏气缸部件，缩短发动机寿命，燃料燃烧不完全，增加油耗量，发动机效率降低。汽油志向组分：异构烷烃 柴油志向组分：烷烃、环烷烃。 9、汽油、轻柴油的商品牌号分别依据什么划分？ 我国车用汽油的牌号按探讨法辛烷值（RON）的大小划分。 柴油牌号以凝点和粘度凹凸来划分。 1 轻柴油用于高速柴油机。按凝点分为10号、0 号、-10号、-20号、-35号、-50号六个牌号。 9 2 重柴油用于中低速柴油机。按50 运动粘度(mm2/s )分为10号、20号、30号三个牌号。 10、试简述车用汽油规格指标中为什么要限制蒸汽压及10%、50%、90%和干点温度。 蒸气压的大小表明汽油蒸发性的凹凸。 用来限制车用汽油不至于产生气阻。 汽油的蒸发性由其馏程和饱和蒸汽压来评定。 10% 馏出温度（t10） 1 其凹凸反映了汽油中轻组分的多少。2 用来保证具有良好的启动性。 发动机易于启动的最低大气温度的关系 1 10%的馏出温度值越低，则表明汽油中低沸点组分越多、蒸发性越强、起动性越好，在低温下也具有足够的挥发性以形式可燃混合气而易于起动。若过低，则易于在输油管道汽化形成气泡而影响油品的正常输送，即产生气阻。 2 汽油的饱和蒸汽压越大，蒸发性越强，发动机就简单冷起动，但产生气阻的倾向增大，蒸发损耗以及火灾危急性也越大。 50%馏出温度 1 大小反映汽油的平均汽化性；2 用来保证汽车的发动机加速性能、最大功率及爬坡实力。 90%馏出温度 反映了汽油中重组分含量的多少。 干点（终馏点）反映了汽油中最重组分的程度，用来限制汽油的蒸发完全性及燃烧完全性。 第四章 原油评价与原油加工方案 1、原油的分类：我国目前通常采纳关键馏分特性，补充以硫含量的分类。 其分类通常为化学分类（特性因数K分类、关键馏分特性分类）和工业分类（硫含量、相对密度、氮含量、蜡含量、胶质含量） 2、特性因数K的分类方法： 石蜡基原油（K>12.1）；中间基原油（11.5 3、关键馏分特性分类标准：以原油的两个关键馏分的相对密度为分类标准。 第一关健馏分: 250275(常压)。 其次关健馏分: 275300(减压，40mmHg，5.3 kPa；相当于常压395425) 。 4、原油分类的目的是什么? 常规评价：为一般炼油厂设计供应参数，或者作为各炼油厂进厂原油每半年或一季度原油评价的基本内容。 综合评价：为石油化工型的综合性炼厂供应生产方案参数，内容较全面。 5、实沸点蒸馏 中百分比曲线的运用 6、原油含水量超过0.5%的状况下先脱水，再进行一般性质分析。 原油实沸点蒸馏时考察原油馏分组成的重要试验方法。 7、原油加工方向： 燃料型；燃料-润滑型； 燃料-化工型； 燃-润-化。 大庆原油宜采纳燃料-润滑型加工方案，成功原油采纳燃料型加工方案。 剂。 8、将大庆原油和成功原油分类,并初步评价这两种原油所产汽油、柴油和润滑油的性质。 1）大庆原油的归类 低硫石蜡基原油 其产品的特点：(1) 汽油的辛烷值低,抗爆性差；(2) 柴油的十六烷值高，凝点较高，低温流淌性差； (3)润滑油的粘温性能好.2）成功原油的归类 含硫中间基原油 其产品的特点：(1) 汽油、煤油、柴油的性质不如大庆原油需精制；(2)油品的储存安定性差；(3) 润滑油的粘温性能差,所以一般不用成功原油生产润滑油. 第五章 原油蒸馏 1、平衡汽化：混合液体加热并部分汽化后，汽液两相始终接触，达到肯定程度时，两相才一次分别，此过程称为平衡汽化（一次汽化）。平衡汽化的逆过程平衡冷凝 2、简洁蒸馏（又叫渐次汽化，包括恩氏蒸馏）：在肯定的压力条件，给混合液加热，当温度升到泡点时，液体起先汽化，生成的蒸汽被引出并经冷凝冷却后收集起来，同时液体接着加热，接着生成蒸汽并被引出，这种蒸馏方式称为简洁 11 蒸馏。常用于浓缩物或粗油料分割 3、精馏过程两个前提：1 气、液相间的浓度差，是传质的推动力；2 合理的温度梯度，是传热推动力。精馏过程能够进行的必需具备以下两个条件：1 是精馏塔内必需有塔板或填料，它是是供应气液充分接触的场所；2 是精馏塔内必需供应气、液相回流，是保证精馏过程传热传质的另一必要条件。 4、回流的作用是什么？ 1 供应塔板上的液相回流，创建汽液两相充分接触的条件，达到传质、传热的目的 2 取出塔内多余的热量，维持全塔热平衡，利于限制产品质量。 5、回流的分类：塔顶回流（冷回流、热回流），循环回流（塔顶、中段、塔底） 6、三种精馏曲线：平衡蒸发、恩氏蒸馏、实沸点蒸馏曲线的比较P142 图5- 4、5 恩氏蒸馏曲线：将馏出温度（气相温度）对馏出量（体积百分率）作图就得到恩氏蒸馏曲线； 实沸点蒸馏曲线：是以馏出温度为纵坐标，累计馏出质量分数为横坐标的曲线。 平衡汽化曲线：以汽化温度和对应的气化率作图就得到该曲线。 分别精确度：是相邻两个馏分中, 重馏分的初馏点减去轻馏分的终馏点。 三种蒸馏曲线比较： 曲线斜率：实>恩>平； 馏程(终馏点-初馏点)：实>恩>平；分别精确度：实>恩>平。 实沸点蒸馏分别精确度最好，但在同一温度下汽化率最小。平衡汽化分别精确度最差，但在同一温度下汽化率最大，故广泛运用。平衡汽化数据最难得到，恩氏蒸馏数据最易得到。 平衡汽化在实际生产中得到广泛的应用 对分别精确度没有严格要求的状况下，采纳平衡汽化可以用较低的温度而得到较高的汽化率，从而不但可以减轻加热设备的负荷，而且也减轻或避开了油品因过热分解而引起降质和设备结焦。故这就是为什么平衡汽化的分别效果虽然最 12 差却被大量采纳的根本缘由。 7、原油含盐含水的危害： 增加能量消耗：水与油的汽化热分别为：水(100): 540kCal/kg，油：70kCal/kg ；依其的汽化热可知，原油含水量多时，会增加加热炉负荷和塔顶冷凝冷却负荷，增加体积输送量，使管路阻力增加，泵送能耗大。盐溶于水不溶于油，水汽化后，盐沉积下来形成积垢，使得管路阻力增大和换热器和加热炉炉管传热效率降低，严峻时堵塞管路而被迫停工。 干扰蒸馏塔的平衡操作：水的相对分子量相对比较小，当等质量时，依志向气体方程式可知，水蒸气占有的气体体积对于原油的成分而言就大许多，故原油含水量大，塔内汽相负荷过大，有可能造成冲塔，破坏蒸馏过程。 腐蚀设备：盐类水解生成腐蚀性很强的物质，造成管路腐蚀、穿孔、漏油、火灾。比如氯化盐、硫化盐的水解生成HCl、H2S，其与Fe、FeS发生化学反应，从而金属不断被腐蚀。 影响二次加工原料的质量：盐类留在油品中会影响油品质量，二次加工时污染催化剂 8、脱水方法（沉降公式，加破乳剂，加热，加高压电场） 化学方法(加破乳剂) 水和原油在乳化剂(表面活性物质)作用下形成乳状液，水在原油中处于高度分散的乳化状态，水滴直径极(d)小，不易沉降。加入破乳化剂，破坏或减弱乳化剂分子形成的爱护膜，使水滴能聚集，水滴直径增大，加快水滴的沉降速度。(d)。 加热法 加原油加热，可以减小油的粘度()；使重度差增大(w-)即Tw，(w-)；还可以增加原油对乳化剂的溶解力,减弱或破坏乳化剂分子形成的爱护膜。 电化学法即加高压电场。 乳化剂分子形成的爱护膜坚固，单靠加破乳化剂和加热，往往不能达到脱水要求，为此，需采纳电场破乳。加电场前极性分子(水滴)杂乱, 加电场后极性分子定向排列；在直流电场作用下，带电负电何(极性)的小水滴会移动、碰撞或电 13 场力将水滴拉长、破坏，最终很多小水滴聚集成大水滴，加速沉降。 或是在沟通电场作用下，水滴不断被吸引、排斥和振动，使爱护膜被破坏，小水滴聚集成大水滴，加速沉降。 在实际的原油脱盐脱水工艺中，上述几种方法是同时进行的；加破乳化剂，加热，然后到电脱盐罐加高压电场。 10、三段汽化的常减压蒸馏工艺流程： 三段汽化流程包括三个部分：原油初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。 常压蒸馏和减压蒸馏都属物理过程，经脱盐、脱水的混合原料油加热后在蒸馏塔里，依据其沸点的不同，从塔顶到塔底分成沸点不同的油品，即为馏分，这些馏分油有的经调和、加添加剂后以产品形式出厂，绝大多是作为二次加工装臵的原料，因此，常减压蒸馏又称为原油的一次加工。 11、初馏塔作用 A、削减原油管路阻力，降低原油泵出口压力；B、削减常压炉的热负荷，降低装置能耗；C、平稳主常压塔的操作，使主-常塔免收水的影响；D、使腐蚀转移到初馏塔系统，减轻常压塔腐蚀，经济上合理；E、可获得含砷量低的重整原料。 12、常压塔有何特点？ 14 A、常压塔为一复合塔；B、设有汽提塔和汽提段；C、全塔热平衡；D、恒分子回流的假定完全不适用。 13、减压塔有何特征？ A、降低从汽化段到塔顶的流淌压降；B、降低塔顶油气馏出管线的流淌压降；C、减压塔塔底汽蒸汽用量比常压塔大；D、降低转油线的压降；E、缩短渣油在减压塔内的停留时间。 14、减压塔与常压塔比较有以下工艺特点。 (1) 分别精确度要求不高, 组分间相对挥发度大(易分别)； 塔板数少：常(68)，减(34)；塔板压降小：常(35mmHg)，减(12mmHg)。 汽化段压力低, 水蒸汽多, 汽体流量大, 塔径大; 压力: 减( 100mmHg) 常(1500mmHg) ； 塔径(250万吨/年)： 减压塔(6.4m) ，常压塔(3.8m) (3) 减压渣油温度高, 相对密度大,易结焦; (4) 减压下蒸馏, 液体表面易起泡沫; (5) 塔顶不出产品； (6) 回流热大部分由中段回流取出 15、为什么减压塔上大下小？ 因为温度高，减小塔径，可以提高流速，可以防止产品结焦。 16、实现减压的方法？ 注入大量的水蒸汽 用真空泵 17、试简述开设中段循环回流的优缺点。 循环回流假如设在精馏塔的中部，就称为中段循环回流。 优点：使塔内的汽、液相负荷沿塔高分布比较匀称；石油精馏塔沿塔高的温度梯度较大，从塔的中部取走的回流热的温位明显要比从塔顶取走的回流热温位高出很多，因而是价值更高的可利用热源。 缺点：中段循环回流上方塔板的回流比相应降低，塔板效率有所下降；中段循环回流的出入口之间要增设换热塔板，使塔板和塔高增大；相应地增设泵和换热器，工艺流程变得困难些。 18、汽提塔有何作用？ 15 答：汽提塔是利用气体通过液体时把液体中要提走的成分带走的装置。气提是一个物理过程，它采纳一个气体介质破坏原气液两相平衡而建立一种新的气液平衡状态，使溶液中的某一组分由于分压降低而解吸出来，从而达到分别物质的目的。 侧线产品汽提的目的：脱除其中的低沸点组分，提高产品的闪点，改善分馏精确度。 常压塔塔底汽提的目的：降低塔底重油中350以前组分的含量，提高轻质油品的收率，同时也减轻了减压塔的负荷。 减压塔塔底汽提的目的：降低汽化段的油气分压，以尽可能提高减压塔的拔出率。汽提塔还可以调整产品的闪点与馏程。 第六章 催化裂化 催化裂化的几种工艺形式 催化裂化：反应-再生系统和分馏系统 簇新原料油经换热后与回炼油混合，经加热炉加热至200400后至提升管反应器下部的喷嘴，原料油由蒸汽雾化并喷入提升管内，在其中与来自再生器的 16 高温催化剂（600750）接触，随即汽化并进行反应。油气在提升管内的停留时间很短，一般只有几秒钟。反应产物经旋风分别器分别出夹带的催化剂后离开反应器去分馏塔。积有焦炭的催化剂(称待生催化剂)由沉降器落入下面的气提段。气提段内装有多层人字形挡板并在底部通入过热水蒸气。待生催化剂上吸附的油气和颗粒之间的空间的油气被水蒸气置换出而返回上部。经气提后的待生剂通过再生斜管进入再生器。 再生器的主要作用是烧去催化剂上因反应而生成的积炭，使催化剂的活性得以复原。再生用空气由主风机供应，空气通过再生器下面的协助燃烧室及分布管进入流化床层。对于热平衡式装置，协助燃烧室只是在开工升温时才运用，正常运转时并不烧燃烧油。再生后的催化剂(称再生催化剂)落入淹流管，再经再生斜管送回反应器循环运用。再生烟气经旋风分别器分别出夹带的催化剂后，经双动滑阀排入大气。 分馏系统 由反应器来的反应产物油气从底部进入分馏塔，经底部的脱过热段后在分馏段分割成几个中间产品：塔顶为汽油及富气，侧线有轻柴油、重柴油和回炼油，塔底产品是油浆。轻柴油和重柴油分别经气提后，再经换热、冷却后出装置。 催化裂扮装置的分馏塔有几个特点： 1 进料是带有催化剂粉尘的过热油气。 2 一般设有多个循环回流：塔顶循环回流、一至两个中段循环回流、油浆循环回流。 3 塔顶回流采纳循环回流而不用冷回流 汲取稳定系统 汲取-稳定系统主要由汲取塔、再汲取塔、解吸塔及稳定塔组成。从分馏塔顶油气分别器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有C 3、C4组分。汲取-稳定系统的作用就是利用汲取和精馏的方法将富气和粗汽油分别成干气(C2)、液化气(C 3、C4)和蒸汽压合格的稳定汽油。 1、催化裂化：催化裂化是在0.10.3MPa、500左右的温度及酸性催化剂作用下，重质原料油发生以裂解为主的一系列化学反应，转化为气体、汽油、柴油、油浆及焦炭的工艺过程。 2、催化裂化的原料和产品 烷烃、环烷烃易裂化，是志向原料 主要原料有：减压馏分油、蜡下油、焦化蜡油、常压重油等。减压馏分油和蜡下油含金属、残炭、沥青质、芳烃等较少，简单裂化，轻油收率高。焦化蜡油烯烃和芳烃较多，裂化转化率较低，生焦率较高。常压重油含大量胶质、沥青质和稠环芳烃，重金属、残炭及其它杂质含量高，难裂化，生焦率高。 衡量原料性质的指标 馏分范围窄比宽好, 但实际原料馏分都较宽 烷烃、环烷烃易裂化，是志向原料。芳烃难裂化，易生焦。烯类易裂化，也易生焦。 残炭、硫、氮含量： 硫含量会影响裂化的转化率、产品选择性和产品质量。硫含量增加，转化率下降，汽油产率下降，气体产率增加。 氮：原料中的氮化合物，特殊是碱性氮化合物能剧烈地吸附在催化剂表面，中和酸性中心，使催化剂活性降低。 重金属含量（Ni、V、Cu、Na、Fe） 钠除了本身具有碱性使催化剂酸性中心减活外，更主要的是它与钒在高温下 18 生成低熔点钒酸铝钠将破坏催化剂的晶格结构，使钒对催化剂的危害比镍还大。 重金属沉积在催化剂上，具有脱氢作用，使产品中氢气和焦炭产率增加。镍和钒毒害作用最大。 主要产品有：液化气、汽油、柴油、油浆等。液化气烯烃含量高，分别后可作为化工原料；汽油产率高，辛烷值高、质量好；柴油十六烷值低，安定性差，芳烃含量高，分别后可作化工原料；油浆稠环芳烃含量高，分别后可作橡胶溶剂油，可作焦化原料生产高质量石油焦。 3、催化裂化的化学反应 分解反应 .异构化反应 氢转移反应 芳构化反应 生焦反应 烷基化反应 汽油 ON 提高主要靠裂化和异构化反应 烷烃：主要发生分解反应分解成较小分子的烷烃和烯烃。多从中间的CC键处断裂，分子越大越易断裂 位断裂。 烯烃：主要反应也是分解反应，同时还有异构化，氢转移和芳构化反应 。 环烷烃：主要反应有分解、脱氢和异构化 芳香烃：芳环非常稳定，但芳环上的烷基侧链很简单断裂生成较小分子的烯烃；多环芳烃主要发生缩合反应。 氢转移反应：某烃分子上的氢脱下来后马上加到另一烯烃分子上使之饱和的反应称为氢转移反应。（特征反应反应速度不快，较低温、高活性催化剂有利。氢转移反应是汽油饱和度较高，催化剂失活的主要缘由） 正碳离子：指缺少一对价电子的碳所形成的烃离子，或叫带正电荷的碳离子。 最初形成正碳离子的条件：有烯烃，有质子。原料中有烯烃，催化剂供应质子。 稳定性强弱 叔正碳离子>仲正碳离子>伯正碳离子 >乙基正碳离子>甲基正碳离子。 4、石油馏分的催化裂化反应有两方面的特点 （一）各种烃类之间的竞争吸附和对反应的阻滞作用(4分) 反应过程7步骤： 原料分子自主气流中向催化剂扩散； 接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散； 19 靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附； 被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应； 生成的产品分子从催化剂上脱附下来； 脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散； 产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中 各种烃类在催化剂表面的吸附实力大致为：稠环芳烃>稠环环烷烃>烯烃>单烷基侧链的单环芳烃>环烷烃>烷烃。在同一族烃类中，大分子的吸附实力比小分子的强。而各种烃类的化学反应速率快慢依次大致为：烯烃>大分子单烷基侧链的单环芳烃>异构烷烃及环烷烃>小分子单烷基侧链的单环芳烃>正构烷烃>稠环芳烃。稠环芳烃，它的吸附实力强而化学反应速率却最低。催化裂化回炼油和油浆，其中含有较多的稠环芳烃不仅难裂化还易生焦，所以须选择合适的反应条件，如缩短反应时间以削减生焦，或温度低、反应时间长一些以提高裂化深度，这就是选择性催化裂化的原理。 （二）困难的平行-依次反应 实际生产中应适当限制二次反应。当生产中要求更多的原料转化成产品，以获得较高的轻质油收率时，则应限制原料转化率不要太高，使原料在一次反应后即将反应产物分馏。然后把反应产物中与原料馏程相近的中间馏分(回炼油)再送回反应器重新进行裂化。这种操作方式称为循环裂化。 5、催化裂化催化剂的失活缘由有哪些？ 裂化催化剂的失活缘由主要有三：一是高温或高温与水蒸气的作用，在高温，特殊是有水蒸气存在条件下，裂化催化剂的表面结构发生改变，比表面积减小、孔容减小，分子筛的晶体结构破坏，导致催化剂的活性和选择性下降；二是裂化反应生焦，催化裂化反应生成的焦炭沉积在催化剂的表面上，覆盖催化剂上的活性中心，使催化剂的活性和选择性下降；三是毒物的毒害引起的失活。 6、固体流态化：细小的固体颗粒被运动着的流体(气体或液体)所携带使之形成象流体一样能自由流淌的状态，称为固体流态化，简称流态化或流化。 稀相输送：当流速增大至某一数值后，床层上界面消逝，床层空隙率增大，全部颗粒都悬浮在气流中并被气流带走。这时气流中颗粒浓度降低，由密相转变为稀相，这种状态称为稀相输送。 20 密相输送：催化剂颗粒不被气体加速，而是在少量气体松动的流化状态下考静压头之差产生的推动力，来克服流淌时的阻力。 7、裂化的过程中，间或H2产量多的缘由？ 重金属在催化剂上具有脱H的作用，故可能是金属的腐蚀厉害引起。 8、裂化的气体为什么含有C 3、C4的气体多而含有少量的C 1、C2？且裂化产物中含异构烃多？ 依据正离子反应机理可知，由于正碳离子分解时不生成比C 3、C4更小的正碳离子，而伯、仲正碳离子趋向于转化为更稳定的叔正碳离子，因此裂化产物中含异构烃多，裂化气中含C 1、C2少，催化裂化条件下总会伴有热裂化反应。 9、反应温度如何影响催化裂化的产品质量和产品分布？ 当提高反应温度时，由于分解反应（产生烯烃）和芳构化反应的反应的反应速率常数比氢转移反应的大，因而前两类反应的速率提高得快，于是汽油的烯烃和芳烃含