石油炼制工艺---.ppt
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1、石油炼制工艺石油炼制工艺.石油炼制石油炼制Petroleum-refine processu原油的组成与一般性质原油的组成与一般性质u燃料油的生产燃料油的生产u润滑油的生产润滑油的生产.原油的组成与一般性质原油的组成与一般性质u原油的元素组成原油的元素组成 u原油是成份极其复杂的有机矿物质。原油是成份极其复杂的有机矿物质。u主要元素:主要元素:C、H、S、O、N,此外还,此外还有其它金属及非金属元素。有其它金属及非金属元素。u产地不一,原油的颜色、比重、凝点各产地不一,原油的颜色、比重、凝点各元素的比例也不同。元素的比例也不同。约占约占96-99.5%,碳氢比约碳氢比约6.5%.原油的元素组成
2、原油的元素组成u产地产地 比重比重元素组成元素组成ud420Cu大庆大庆0.861585.7413.310.110.15u胜利胜利86.8811.110.900.32u孤岛孤岛0.964084.2411.742.200.47u大港大港0.889685.8212.700.140.09u新疆新疆86.1313.300.120.28u美国美国0.874084.9013.700.50-0.90u俄国俄国83.9012.302.670.330.74 .原油的馏分和馏分组成原油的馏分和馏分组成u石油是组成复杂的混合物,没有固定的沸点。石油是组成复杂的混合物,没有固定的沸点。蒸馏时,蒸馏时,低沸点低沸点成分
3、成分先先被蒸发出来,高沸点成被蒸发出来,高沸点成分则随蒸馏温度升高继续蒸发。分则随蒸馏温度升高继续蒸发。u馏分:馏分:在一定温度范围内蒸馏出来的油品。在一定温度范围内蒸馏出来的油品。u初馏点:初馏点:蒸馏出第一滴油时的气相温度。蒸馏出第一滴油时的气相温度。u10%,20%馏点馏点:蒸馏出蒸馏出10%,20%油时的油时的气相温度分别称为石油的气相温度分别称为石油的10%,20%馏点。馏点。.u终馏点终馏点(干点干点):蒸馏到最后的气相最高温度。蒸馏到最后的气相最高温度。u馏程:馏程:原油蒸馏时,从初馏点到干点的温度范原油蒸馏时,从初馏点到干点的温度范围。围。u初馏点初馏点干点干点u42 C馏程馏
4、程500 Cu如:车用汽油的馏程约为如:车用汽油的馏程约为35 200 C.馏分的温度范围馏分的温度范围u石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、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。煤油等产品。u200 C汽油馏分(或汽油馏分(或低沸馏分低沸馏分)u200 250 C煤油、柴油馏分(或煤油、柴油馏分(或中沸馏分中沸馏分)u350 500 C润滑油馏分(或润滑油馏分(或高沸馏分高沸馏分)u馏分沸点升高,馏分沸点升高,C原子数和平均分子量均增加。较原子数和平均分子量均增加。较详细的馏分及沸点与详细的馏分及沸点与C原子数关系如表原子数关系如表.原油馏分的沸点与原油馏分的沸点与C原
5、子数关系原子数关系馏分馏分沸点沸点C数数分子量分子量航空汽油航空汽油40 180 CC5 C10100 120车用汽油车用汽油80 205 CC5 C11100 120溶剂油溶剂油160 200 CC8 C11100 120灯用煤油灯用煤油200 300 CC11 C17180 200轻柴油轻柴油200 350 CC15 C20210 240低粘度润滑油低粘度润滑油C20300 360高粘度润滑油高粘度润滑油370 470.原油的烃类组成原油的烃类组成n原油中烃类包括分子量为原油中烃类包括分子量为16的甲烷到分子量为的甲烷到分子量为2000左右的左右的大分子化合物,甚至还有大分子化合物,甚至还
6、有C125H234烃类。烃类。n烷烃烷烃原油中烷烃含量多。常温下原油中烷烃含量多。常温下C1 C4为气体为气体,C5 C15为为液体液体,C16以上为固体以上为固体。n环烷烃环烷烃中主要有单环及双环的五元环和六元环的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)环戊烷、环己烷)。.原油的烃类组成原油的烃类组成n芳香烃芳香烃有单环(有单环(eg.苯)、双环(苯)、双环(eg.萘)和多环芳香烃(萘)和多环芳香烃(eg.蒽、菲)。蒽、菲)。n不饱和烃不饱和烃天然石油中一般不含不饱和烃,二次加工产品中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。才含有不饱和烃。n
7、非烃类非烃类:含:含S、O、N的化合物和胶质的化合物和胶质-沥青沥青质。质。元素量不多,元素量不多,但组成的化合物量多。但组成的化合物量多。.特性因数特性因数u沸点越高密度越大沸点越高密度越大;u但化学组成不同时,同沸点范围的馏分其密度也不同。但化学组成不同时,同沸点范围的馏分其密度也不同。u由实验总结出下列经验关系来表示组成与密度的关系由实验总结出下列经验关系来表示组成与密度的关系。u定义特性因数定义特性因数u平均沸点平均沸点相对密度相对密度u烃类特性因数烃类特性因数Ku烃类烃类沸点沸点 C相对密度相对密度 Ku甲苯甲苯110.60.86710.03u甲基环已烷甲基环已烷100.90.769
8、11.35u正庚烷正庚烷98.40.68412.77u【结论结论】特性因素特性因素K可用于了解原油及馏分的化学性质。可用于了解原油及馏分的化学性质。u含烷烃多的含烷烃多的K值为值为12.0-13.0;含环烷烃多的;含环烷烃多的K值为值为11.0-12.0;含芳香烃多的;含芳香烃多的K值为值为9.7-11.0。.原油特性因数分类表原油特性因数分类表特性因素特性因素K原油类别原油类别特点特点K12.1石蜡基原石蜡基原油油烷烃含量一般在烷烃含量一般在50%以上以上,密度较小,含,密度较小,含蜡量较高,凝点高,含硫、含氮、含胶质蜡量较高,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量
9、较低。我国大庆原油和南阳原油是典型的石蜡基原油。的石蜡基原油。K=11.5121中间基原中间基原油油性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间。性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间。K=10511.5环烷基原环烷基原油油环烷和芳香烃的含量较多环烷和芳香烃的含量较多,密度较大,凝,密度较大,凝点较低,一般含硫、含胶质、含沥青质较点较低,一般含硫、含胶质、含沥青质较多,所以又叫沥青基原油。孤岛原油和单多,所以又叫沥青基原油。孤岛原油和单家寺家寺(胜利油区胜利油区)原油等都属于环烷基原油。原油等都属于环烷基原油。用特性因素对原油分类举例:用特性因素对原油分类举例:.烃类族组成烃类族组成u烃类族组成烃类族组成是
10、指各族烃类的含量多少。是指各族烃类的含量多少。u汽油馏分中主要有烷烃汽油馏分中主要有烷烃(P)、环烷烃、环烷烃(N)和芳香烃和芳香烃(A)。u一般规律:一般规律:环烷烃含量环烷烃含量随沸点升高而下降随沸点升高而下降,芳香烃芳香烃含量含量随沸点升高而增加随沸点升高而增加。u沸点范围沸点范围/烷烃烷烃/%环烷烃环烷烃/%芳香烃芳香烃/%u609556.841.12.1u9512256.239.04.3u12215060.532.66.9u15020065.025.39.7u一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表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及中原重整原料的烃族组成
11、大庆及中原重整原料的烃族组成大庆及中原重整原料的烃族组成 大大大大庆庆庆庆油油油油田田田田 碳数碳数碳数碳数 烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃/%/%总计总计总计总计/%/%C C3 3C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7C C8 8C C9 9C C1010总计总计总计总计0.050.051.431.436.336.3310.9810.9814.6014.6016.2716.2713.1913.191.511.5164.3664.361.241.247.897.8912.4812.486.316.315.965.960.250.25
12、34.1334.130.260.260.920.920.320.321.511.510.050.051.431.437.577.5719.1319.1327.0827.0823.5023.5019.4719.471.761.76100.00100.00 中中中中原原原原油油油油田田田田碳数碳数碳数碳数 烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃/%/%总计总计总计总计/%/%C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7C C8 8C C9 9C C1010总计总计总计总计0.100.101.211.215.915.9113.9713.9717.3517
13、.359.879.870.750.7549.1649.160.210.215.395.399.509.508.318.314.994.990.220.2228.6228.625.875.878.878.876.936.930.550.5522.2222.220.100.101.421.4217.1717.1732.3432.3432.5932.5915.4115.410.970.97100.00100.00.大庆大庆200500馏分的烃族组成馏分的烃族组成 实沸点范围实沸点范围实沸点范围实沸点范围/200250200250250300250300300350300350350400350400
14、400450400450450500450500烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%正构烷烃正构烷烃正构烷烃正构烷烃异构烷烃异构烷烃异构烷烃异构烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%一环烷烃一环烷烃一环烷烃一环烷烃二环烷烃二环烷烃二环烷烃二环烷烃三环烷烃三环烷烃三环烷烃三环烷烃四环烷烃四环烷烃四环烷烃四环烷烃五环烷烃五环烷烃五环烷烃五环烷烃六环烷烃六环烷烃六环烷烃六环烷烃55.755.732.632.623.123.136.636.625.625.69.79.71.31.362.062.040.240.221.821.827.627.618.218.26.96.92.52.564.564.545.145.1
15、19.419.425.625.617.117.15.75.72.82.863.163.141.141.122.022.024.824.811.811.86.86.82.62.62.92.90.70.752.852.823.723.729.129.133.233.213.613.68.48.45.35.33.33.31.81.80.80.844.744.715.715.729.029.039.039.017.417.410.610.67.37.33.13.10.60.6芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃/%/%单环芳烃单环芳烃单环芳烃单环芳烃双环芳烃双环芳烃双环芳烃双环芳烃三环芳烃三环芳烃三环芳烃三环芳烃
16、四环芳烃四环芳烃四环芳烃四环芳烃五环芳烃五环芳烃五环芳烃五环芳烃未鉴定未鉴定未鉴定未鉴定噻吩类噻吩类噻吩类噻吩类/%/%7.77.75.25.22.52.510.410.46.66.63.63.60.20.29.99.96.86.82.52.50.60.611.811.86.56.53.23.21.51.50.50.50.10.10.30.313.813.87.87.83.33.31.41.40.80.80.10.10.40.40.20.215.915.99.09.03.83.81.61.60.80.80.30.30.40.40.40.4.结构族组成结构族组成u概念:概念:石油组成复杂,有些分
17、子中既有芳香环又有环烷石油组成复杂,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。一些复杂分子很难说是一种烃类。可以将其看成一种平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。来分析组成。具体可用各结构单元具体可用各结构单元C原子数占总原子数占总C数的比数的比例来表示。如前例:例来表示。如前例:C总总20,C芳芳6C环环4C侧侧10u用用CA、CN、CP分别表示芳香环
18、、环烷环和烷基侧链上分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上C原子数占总原子数占总C数的百分比。数的百分比。前例有:前例有:uCA=6/20=30%CN=4/20=20%uCP=10/20=50%u再用再用RT表示总环数,表示总环数,RA、RN分别表示芳香环和环烷环的分别表示芳香环和环烷环的环数。环数。RT=2,RA=1,RN=1。-C10H21.u由实验测出平均分子量和元素组成后,就可以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窄馏分饱和烃的分子式为C22.8H44.1,通式为通式为CnH
19、2n-1.5.u下表是我国主要原油润滑油馏分的结构族组成。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化合物u原油中的非烃类主要有含原油中的非烃类主要有含S S、N N、O O等杂原子的化等杂原子的化合物,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沸点升高非烃类增多。绝大部分非烃类都集中在重油重油、渣油渣油中,以中,以胶状沥青状物质胶状沥青状物质的形态存在。的形态存在。1.含硫化合物含硫化合物u通常称含通
20、常称含S2的为的为高硫石油高硫石油,0.5 2.0%为为含硫含硫石油石油,0.5%为为低硫石油低硫石油。u我国的石油除胜利、江汉、孤岛石油外,均为低我国的石油除胜利、江汉、孤岛石油外,均为低硫石油。硫石油。.原油中硫的存在形式及危害原油中硫的存在形式及危害u石油中石油中S的存在形态:的存在形态:活性硫:活性硫:多以元素硫、硫化氢、硫醇等形式多以元素硫、硫化氢、硫醇等形式存在;能与金属作用腐蚀设备存在;能与金属作用腐蚀设备;非活性硫:非活性硫:硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物;硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物;不能直接腐蚀金属设备。不能直接腐蚀金属设备。u危害危害:u硫的危害除硫的危害除腐蚀腐蚀设备外,
21、还可使润滑油设备外,还可使润滑油积炭积炭等等而加大摩擦,缩短润滑油寿命。而加大摩擦,缩短润滑油寿命。u硫是很多硫是很多催化剂的毒物催化剂的毒物。.2.含氧化合物含氧化合物u90以上含氧化合物集中在以上含氧化合物集中在胶状沥青质胶状沥青质中,故重质石油中,故重质石油含氧量较高。含氧量较高。u石油中石油中O的存在形态:的存在形态:胶状沥青质胶状沥青质(90%以上)以上)酸性含酸性含O化合物(石油酸):化合物(石油酸):环烷酸、脂肪酸、酚类;环烷酸、脂肪酸、酚类;中性含中性含O化合物:化合物:醛、酮等,含量极微。醛、酮等,含量极微。u危害:危害:u环烷酸约占石油酸的环烷酸约占石油酸的95%,一般在中
22、沸点馏分(多在一般在中沸点馏分(多在250-300)中含量最多,低沸点和高沸点馏分都较低。环)中含量最多,低沸点和高沸点馏分都较低。环烷酸能烷酸能腐蚀金属腐蚀金属。一般用。一般用碱洗碱洗的方法可除去。的方法可除去。.3.含氮化合物含氮化合物u氮也主要在氮也主要在胶状沥青物质胶状沥青物质中,其含量随着馏分沸点升高而中,其含量随着馏分沸点升高而增加,增加,90%集中在集中在渣油渣油中。中。u石油中含石油中含N化合物的存在形态:化合物的存在形态:碱性含碱性含N化合物:化合物:吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。非碱性含非碱性含N化合物:化合物:吡咯、吲哚、咔唑及金属卟啉化
23、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。属卟啉化合物具有一定挥发性,在煤油及中间馏分中就有。u危害:危害:u碱性氮化物碱性氮化物和和金属卟啉化合物金属卟啉化合物是催化裂化所用是催化裂化所用硅铝催化剂硅铝催化剂的毒物的毒物;此外还会使;此外还会使油品变质油品变质、变色变色等。等。.原油中的胶状沥青状物质原油中的胶状沥青状物质u石油中石油中S、N、O绝大部分都以胶状沥青状物质形式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
24、还不存在。分子量很大,分子中杂原子多,但结构还不清楚。清楚。u石油馏分中胶质性质石油馏分中胶质性质馏分馏分胶质胶质馏分馏分胶质胶质元素组成元素组成量量分子量分子量分子量分子量CHO(N)S煤油煤油0.0718829077.99.9710.331.80柴油柴油0.5723729880.929.927.601.56轻润滑油轻润滑油5.8139246682.2910.226.231.26中润滑油中润滑油7.3645047182.6210.066.151.17渣油渣油21.3068875784.759.754.990.51.u胶质沥青状物质可分为:胶质沥青状物质可分为:胶质胶质沥青质沥青质半油焦质和油
25、焦质半油焦质和油焦质加热或氧化加热或氧化加热或氧化加热或氧化u胶质的危害:胶质的危害:u油品中含有胶质使用时会生成炭渣,从而使机械部件磨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。损、油路堵塞。u胶质的处理:胶质的处理:u胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气氧氧化化,从而将部分烃类、胶质,从而将部分烃类、胶质转化转化为胶质和沥青质,制造为胶质和沥青质,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。材料等方面。.原油中的固体烃原油中的固体烃u石油中存在一些高
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