(精品)第六章 石油化学及炼制.ppt
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1、第七章第七章 石油炼制石油炼制第一节第一节 石油的化学组成石油的化学组成第二节第二节 燃料油的生产燃料油的生产第三节第三节 润滑油的生产润滑油的生产第四节第四节 炼油厂典型流程炼油厂典型流程2023/4/111第六章 石油炼制第一节第一节 石油的化学组成石油的化学组成一一.石油的一般性质石油的一般性质石油:粘稠液体,产地不同其化学组成不同,使颜石油:粘稠液体,产地不同其化学组成不同,使颜色、比重和熔点等性质有很大差异。色、比重和熔点等性质有很大差异。2023/4/112第六章 石油炼制第一节第一节 石油的化学组成石油的化学组成n初馏点:蒸馏出第一滴油品时的气相温度。初馏点:蒸馏出第一滴油品时的
2、气相温度。n50%点:蒸馏出油品点:蒸馏出油品50%体积时的气相温度。体积时的气相温度。n终馏点:蒸馏到最后达到的气相最高温度,终馏点:蒸馏到最后达到的气相最高温度,亦称为干点。亦称为干点。n馏分:在一定温度范围内蒸馏出的油品。馏分:在一定温度范围内蒸馏出的油品。n馏程:某馏分从初馏点到干点的温度范围。馏程:某馏分从初馏点到干点的温度范围。2023/4/113第六章 石油炼制馏分和馏分组成馏分和馏分组成2023/4/114第六章 石油炼制第一节第一节 石油的化学组成石油的化学组成n低沸馏分:低沸馏分:C20300360高粘度润滑油高粘度润滑油370470原油馏分的沸点与碳原子数和分子量的关系原
3、油馏分的沸点与碳原子数和分子量的关系2023/4/116第六章 石油炼制石油的组成石油的组成n石油的烃类组成石油的烃类组成n石油中的非烃化合物石油中的非烃化合物n石油中的胶状沥青物质石油中的胶状沥青物质n石油中的固体烃石油中的固体烃2023/4/117第六章 石油炼制二二.石油的烃类组成石油的烃类组成石油中的烃类:烷烃、环烷烃和芳香烃石油中的烃类:烷烃、环烷烃和芳香烃分子量:从甲烷分子量:从甲烷162000左右的大分子左右的大分子烷烃:含量较高,常温时烷烃:含量较高,常温时C1C4为气体为气体C5C15为液体为液体C16以上为固体以上为固体2023/4/118第六章 石油炼制环烷烃:五元环和六
4、元环、单环和双环环烷烃:五元环和六元环、单环和双环芳香烃:单环、双环和多环芳香烃芳香烃:单环、双环和多环芳香烃2023/4/119第六章 石油炼制特性因数特性因数n原油馏分的密度、平均沸点和化学组成原油馏分的密度、平均沸点和化学组成之间存在一定的关系。之间存在一定的关系。n根据实验总结的经验关系式:根据实验总结的经验关系式:K特性因数;特性因数;T 原油或石油产品的原油或石油产品的平均沸点,平均沸点,K;d 原油或石油产品的原油或石油产品的相对密度相对密度。一般原油的一般原油的K值为值为9.7(芳香烃芳香烃)13.0(烷烃烷烃)2023/4/1110第六章 石油炼制石油的烃类分析石油的烃类分析
5、n单体烃分析:气相色谱单体烃分析:气相色谱n烃类族分析:烃类族分析:饱和烃饱和烃(P)、环烷烃环烷烃(N)、芳香烃芳香烃(A)n*结构族组成分析:结构族组成分析:结结构构族族组组成成:把把石石油油馏馏分分中中各各种种复复杂杂分分子子都都看看成成是是一一种种“平平均均分分子子”,由由烷烷基基侧侧链链、环环烷环和芳香环三个烷环和芳香环三个“结构单位结构单位”所组成。所组成。2023/4/1111第六章 石油炼制项目项目碳原子数碳原子数碳原子数碳原子数/总碳原子总碳原子数数环数环数烷基侧链烷基侧链1050/环烷环环烷环4201芳香环芳香环6301总数总数201002通过测定平均分子量和元素组成,写出
6、馏分的平均分子式。通过测定平均分子量和元素组成,写出馏分的平均分子式。P3012023/4/1112第六章 石油炼制三三.石油中的非烃化合物石油中的非烃化合物 石石油油中中S、O、N元元素素质质量量分分数数只只有有1%,但但其其化化合合物物却却可可达达1520%,是是原原油油的的重重要要组成部分。组成部分。石石油油馏馏分分中中S、O、N元元素素含含量量随随馏馏分分沸沸点点的的升升高高而而增增大大,绝绝大大多多数数集集中中在在重重油油、渣渣油油和胶状沥青中。和胶状沥青中。2023/4/1113第六章 石油炼制含含S化合物化合物W(S):2.0%高硫石油高硫石油 W(S):0.52.0%含硫石油含
7、硫石油 W(S):0.5%低硫石油低硫石油存在形式存在形式:活性硫、非活性硫活性硫、非活性硫危害危害:对金属的腐蚀对金属的腐蚀 使润滑油使用周期缩短使润滑油使用周期缩短 使辛烷值降低,影响汽油抗爆性使辛烷值降低,影响汽油抗爆性2023/4/1114第六章 石油炼制含含O 化合物化合物含量含量(质量质量)10-4存在:存在:o胶状沥青胶状沥青90%o酸性含氧化合物酸性含氧化合物(石油酸石油酸):环烷酸:环烷酸95%o中性含氧化合物:醛、酮,极微中性含氧化合物:醛、酮,极微危害:环烷酸能腐蚀金属,碱洗除去危害:环烷酸能腐蚀金属,碱洗除去2023/4/1115第六章 石油炼制含含N 化合物化合物含量
8、含量(质量质量)10-5 10-4存在:存在:o胶状沥青,馏分中胶状沥青,馏分中90%集中在渣油里集中在渣油里o碱性含氮化合物碱性含氮化合物:可用:可用HCLO4滴定,滴定,吡啶、喹啉吡啶、喹啉o非碱性含氮化合物:不可用非碱性含氮化合物:不可用HCLO4滴定,滴定,吡咯、吲哚、咔唑和吡咯、吲哚、咔唑和金属卟啉化合物金属卟啉化合物危害:危害:碱性氮化物和钒、镍等使催化裂化碱性氮化物和钒、镍等使催化裂化Cat.中中毒,还可能引起油品变质、变色。毒,还可能引起油品变质、变色。2023/4/1116第六章 石油炼制四四.石油中的胶状沥青物质石油中的胶状沥青物质是石油非烃类组分中最重要的一类是石油非烃类
9、组分中最重要的一类是是S、N、O绝大部分的存在形态绝大部分的存在形态是一些高分子量,分子中杂原子不止一种的复是一些高分子量,分子中杂原子不止一种的复杂化合物杂化合物其结构不明,根据性质得名其结构不明,根据性质得名组成:硅胶胶质和沥青质组成:硅胶胶质和沥青质危害:胶质会生成炭渣,磨损部件,堵塞油危害:胶质会生成炭渣,磨损部件,堵塞油路路2023/4/1117第六章 石油炼制五五.石油中的固体烃石油中的固体烃n高高熔熔点点,从从石石油油中中分分离离出出的的固固态态的的烃烃类类,如如C16以上的正构烷烃,工业上称为以上的正构烷烃,工业上称为“蜡蜡”。o石石蜡蜡:从从柴柴油油、润润滑滑油油馏馏分分中中
10、分分离离,板板状状,以以烷烷烃烃为为主主,分分子子量量300500,性性质质稳稳定定;用用于于医药、化妆品和精细化工等。医药、化妆品和精细化工等。o地地蜡蜡:从从减减压压渣渣油油中中分分离离,针针状状,以以固固体体环环烷烷烃烃和和芳芳香香烃烃为为主主,分分子子量量500700,性性质质活活泼泼;用于电子、航天等工业。用于电子、航天等工业。危害:低温影响流动性,不利于运输和加工危害:低温影响流动性,不利于运输和加工2023/4/1118第六章 石油炼制第二节第二节 燃料油的生产燃料油的生产一一.原油的预处理原油的预处理 原原油油在在油油田田开开采采出出来来后后,一一般般要要进进行行脱脱水水和和脱
11、脱盐盐处处理理。进进入入常常减减压压装装置置的的原原油油,要要求求含含盐盐量量10mg/l,含水量含水量0.2%。1.含盐含水的危害含盐含水的危害n原原油油含含水水:系系统统压压力力降降增增加加,动动力力消消耗耗加加大大;增增加加燃燃料料 耗耗量量和和冷冷却却水水用用量量,降降低低装装置置的的处处理理能力。能力。n原原油油含含盐盐:沉沉积积在在加加热热炉炉和和换换热热器器管管壁壁形形成成盐盐垢,影响传热,使燃耗增加,炉管寿命下降。垢,影响传热,使燃耗增加,炉管寿命下降。2023/4/1119第六章 石油炼制2.脱除方法脱除方法n 原油中的绝大部分盐是溶于水的,盐原油中的绝大部分盐是溶于水的,盐
12、水可同时脱除。但原油一般以稳定的油水可同时脱除。但原油一般以稳定的油包水型的乳状液形式存在,因此仅依靠包水型的乳状液形式存在,因此仅依靠加热沉降是不能把水脱除的。加热沉降是不能把水脱除的。n 工业上普遍采用电工业上普遍采用电-化学脱盐脱水法,化学脱盐脱水法,其原理是借助于破乳剂和高压电场的共其原理是借助于破乳剂和高压电场的共同作用下进行破乳化,使水很快凝聚沉同作用下进行破乳化,使水很快凝聚沉降分离,盐也随之除去。降分离,盐也随之除去。工艺过程见二级电脱盐脱水工艺流程工艺过程见二级电脱盐脱水工艺流程2023/4/1120第六章 石油炼制二二 原油的精馏原油的精馏 原油是各种不同种类的复杂有机化合
13、物的原油是各种不同种类的复杂有机化合物的混合物,其中许多成分具有相近的沸点,比重等混合物,其中许多成分具有相近的沸点,比重等物理性质。生产中是将原油按一定的沸点范围分物理性质。生产中是将原油按一定的沸点范围分割成若干馏分,然后再分别进行加工利用。割成若干馏分,然后再分别进行加工利用。在现代炼油厂中,原油分馏是在外部气提的在现代炼油厂中,原油分馏是在外部气提的复杂塔中进行的。复杂塔中进行的。2023/4/1121第六章 石油炼制2023/4/1122第六章 石油炼制三三 常减压蒸馏装置常减压蒸馏装置1.常减压蒸馏(三级)工艺流程常减压蒸馏(三级)工艺流程初馏初馏 常压蒸馏常压蒸馏 减压蒸馏减压蒸
14、馏2023/4/1123第六章 石油炼制2023/4/1124第六章 石油炼制2.主要影响因素主要影响因素(1).常压系统常压系统 A 温度温度 B 压力压力 C 回流比回流比 D 蒸汽速度蒸汽速度 E 水蒸气用量水蒸气用量(2).减压系统减压系统 A 塔盘压力降塔盘压力降 B 塔顶气体导出管压力降塔顶气体导出管压力降 C 抽真空设备的效能抽真空设备的效能 2023/4/1125第六章 石油炼制 综上所述,在常压系统关键是控制好温度在综上所述,在常压系统关键是控制好温度在温度发生波动时,最主要的调节手段是改变回流温度发生波动时,最主要的调节手段是改变回流比;在减压系统操作中,蒸汽压力的变化时造
15、成比;在减压系统操作中,蒸汽压力的变化时造成真空度波动的关键因素,必须注意调节真空度波动的关键因素,必须注意调节。项目项目常压蒸馏常压蒸馏减压蒸馏减压蒸馏目的目的分馏精度分馏精度拔出率拔出率控制指标控制指标温度温度真空度真空度调节手段调节手段回流比回流比蒸气压力蒸气压力2023/4/1126第六章 石油炼制四四 延迟焦化延迟焦化 绝大多数原油经过常减压蒸馏后,只绝大多数原油经过常减压蒸馏后,只能提供能提供30%左右的汽油、煤油和柴油等轻左右的汽油、煤油和柴油等轻质油品,必须采用化学加工的方法进行处质油品,必须采用化学加工的方法进行处理。按化学加工过程有无催化剂存在,可理。按化学加工过程有无催化
16、剂存在,可分为:热加工过程和催化加工过程。分为:热加工过程和催化加工过程。热加工过程:热裂化、减粘裂化、延迟焦化热加工过程:热裂化、减粘裂化、延迟焦化2023/4/1127第六章 石油炼制延迟焦化的基本过程:延迟焦化的基本过程:n 延延迟迟焦焦化化是是将将渣渣油油以以高高流流速速流流过过加加热热炉炉管管,加加热热到到反反应应所所需需的的温温度度500505,然然后后进进入入焦焦碳碳塔塔,在在焦焦碳碳塔塔里里靠靠自自身身带带入入的的热热量量进进行行裂裂化化、缩缩合合反反应应使使渣渣油油深深度度反反应应转转化化为为气气体体、汽汽油油、柴柴油油、蜡油和固体产品焦碳的过程。蜡油和固体产品焦碳的过程。n
17、 热热渣渣油油在在炉炉管管里里虽虽然然已已达达到到反反应应温温度度,但但由由于于焦焦油油的的流流速速很很快快,停停留留时时间间很很短短,裂裂化化和和缩缩合合反反应应来来不不及及发发生生就就离离开开了了加加热热炉炉,而而把把反反应应推推迟迟到到焦碳塔中进行,所以称为延迟焦化。焦碳塔中进行,所以称为延迟焦化。2023/4/1128第六章 石油炼制反应温度、系统压力、分馏塔操作温度、循环比反应温度、系统压力、分馏塔操作温度、循环比对流段对流段辐射段辐射段3504305001%循环油循环油2023/4/1129第六章 石油炼制五五 催化裂化催化裂化n 催化裂化是以重质馏分油为原料,在催化催化裂化是以重
18、质馏分油为原料,在催化剂存在的条件下和在剂存在的条件下和在450530,0.10.3 MPa下,经过裂化为主的一系列反应,生成下,经过裂化为主的一系列反应,生成气体、汽油、柴油、重质油和固体产品焦碳气体、汽油、柴油、重质油和固体产品焦碳的工艺过程。的工艺过程。n主要特点:主要特点:A.轻质油收率高,可达轻质油收率高,可达7080%,比热裂解和延,比热裂解和延迟焦化都高。迟焦化都高。B.气体产率为气体产率为1020%,其中主要是,其中主要是C3、C4,烯烯烃含量可达烃含量可达50%以上,是优良的石油化工原以上,是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料。料和生产高辛烷值组分的原料。2023/4
19、/1130第六章 石油炼制C.汽油产率为汽油产率为3060%,安全性好,辛烷值较,安全性好,辛烷值较高。马达法辛烷值约高。马达法辛烷值约7080,高于直馏汽油、,高于直馏汽油、热裂化汽油和焦化汽油。热裂化汽油和焦化汽油。D.柴油产率为柴油产率为2040%,其中含芳烃多,是宝贵,其中含芳烃多,是宝贵的化工原料。的化工原料。n 全世界大约全世界大约75%的转化过程是流化催化裂的转化过程是流化催化裂化,我国几乎所有的炼油厂都作为最重要的化,我国几乎所有的炼油厂都作为最重要的二次加工手段。二次加工手段。n 提升管式催化裂化反应器是提升管式催化裂化反应器是70年代后最主年代后最主要的型式。要的型式。20
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