化工工艺学-石油炼制-1

2019/8/121第7章石油炼制2019/8/122本章主要内容2.原油的组成与一般性质3.燃料油的生产1.炼油工业的历史与现状2019/8/123炼油工业又称石油炼制工业或石油加工工业。原料：原油（包括天然原油、人造石油、合成原油）。加工方法：一次加工工艺：原油常减压蒸馏.二次加工工艺：催化裂化、催化重整、延迟焦化、减粘裂化、加氢裂化、高温裂解、产品精制等。三次加工工艺：炼厂气加工.一、炼油工业的历史与现状2019/8/124一次加工工艺--------原油蒸馏常减压蒸馏原油预处理汽油轻柴油重柴油润滑油馏分渣油一、炼油工业的历史与现状2019/8/125二次加工工艺：重油轻质化过程三次加工工艺：炼厂气加工内容：烃烷基化、烯烃叠合、烃异构化等。将二次加工产生的各种气体进一步加工(即)以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品催化裂化热裂化加氢裂化催化重整产品精制燃料(汽油、柴油、煤油)化工原料润滑油馏分提高石油资源的利用效率；改善产品质量一、炼油工业的历史与现状2019/8/1261）世界炼油工业发展历史与现状1823年，俄国建成了世界上第一个釜式蒸馏炼油厂。1860年，美国建立了最早的原油分馏装置。石油的二次加工产生的原因：20世纪初期，内燃机问世，汽车工业迅速发展；第一次世界大战的刺激，汽油的需求量剧增。一、炼油工业的历史与现状2019/8/1271913年：石油热裂解生产汽油的工艺实现工业化。1936年：固定床催化裂化工艺实现工业化，这是炼油工业发展史上的一项重大突破。40年代：炼油工业由热加工为主转向以催化加工为主。50年代：是催化加工全面发展的时期。一、炼油工业的历史与现状2019/8/128流化床催化裂化工艺的迅速发展；以生产高辛烷值汽油为目的的催化重整工艺的开发和利用；催化重整的副产氢气促进了加氢精制技术的发展；催化加氢裂化工艺的出现。一、炼油工业的历史与现状2019/8/129自上世纪90年代以来，由于重质原油越来越多，重质油的轻质化已成为炼油工业的一个热点，同时也是一个难点。这主要是由其化学组成极其复杂所决定的。目前，重油的催化裂化、重油加氢裂化工艺受到广泛关注。一、炼油工业的历史与现状2019/8/1210表22004年世界各地区原油加工能力地区原油加工能力,亿吨占世界总量，%北美10.238124.80中南美洲3.28628.00欧洲8.340420.20前苏联4.141310.10中东3.23587.90非洲1.61523.90亚太地区10.347525.10全世界41.2045100.002019/8/12112）我国炼油工业的历史与现状1907年：陕北延长兴办了石油官矿局炼油房，在我国首次使用单独釜生产灯用煤油。1909年：新疆独山子开始炼油。1940年：玉门建起了日炼200吨原油的蒸馏装置，并开始利用热裂化装置生产汽油。一、炼油工业的历史与现状2019/8/12121949年：全国只有玉门、独山子等小规模的炼油厂和抚顺、锦州、锦西等人造石油加工厂。50年代：对在战争中被破坏的小炼油厂及人造石油厂开始进行恢复和扩建。1958年：利用引进前苏联的技术和设备，兴建了年处理能力为100万吨的兰州炼油厂，它的建成标志着我国现代化炼油工业的开始。一、炼油工业的历史与现状2019/8/121360年代：随着大庆和胜利等油田开发，依靠我国自身的力量，先后建成了大庆炼油厂、胜利炼油厂和东方红炼油厂，规模在150～250万吨。实现了石油产品的基本自给，结束了我国石油产品依赖进口的历史。上世纪60年代开始，我国通过引进与吸收，掌握了流化催化裂化、催化重整、延迟焦化、硫酸烷基化、加氢精制、加氢裂化等工艺技术，大大缩短了与世界炼油先进水平之间的差距。一、炼油工业的历史与现状2019/8/12141978年：我国的原油产量达到一亿吨，自此以后，我国炼油工业也进入了一个新的发展时期。开发了一批新的炼油技术及催化剂，如重油催化裂化、渣油加氢裂化、中、高压加氢裂化、连续催化重整等炼油新技术，使我国的炼油工艺技术达到或接近了当代世界先进水平。截止到目前：我国的炼油能力已经超过3亿吨，预计在今后几年内炼油能力还将增加一亿吨左右。2005年：我国原油的实际加工量为2.87亿吨，其中汽油产量为0.5405亿吨、柴油1.1062亿吨，煤油0.0989亿吨，轻质油品的收率占原油加工量的60.7%。我国已成为世界第二大石油消费国。一、炼油工业的历史与现状2019/8/1215总之，我国的炼油工业经过50多年的发展，取得了巨大的成就，从一个完全依赖进口石油产品的国家发展成为世界第二炼油大国，同时也掌握了世界主要的先进炼油技术，并根据我国的国情有所创造和发展。但是也面临着许多新的问题，如高含硫原油的加工、产品的进一步升级换代等。一、炼油工业的历史与现状2019/8/12162019/8/1217(1)主要动力资源自出现内燃机后，就成为各种交通工具主要燃料。国防装置如坦克、飞机、装甲车、舰艇等现代化武器多以石油产品为燃料，近代火箭燃料也有从石油中获得的。为什么选择石油作主要动力资源？作为燃料，石油较煤炭的发热值高，燃烧完全，使用方便，易于输送。(2)优质的润滑材料石油是提取润滑油的主要原料。目前全世界每年生产的石油约有2%作润滑油。3）石油炼制工业在国民经济中的地位一、炼油工业的历史与现状2019/8/1218(3)石油是重要的化工原料现代化工产品的80%有机化工产品，95%三烯、三苯、一炔合成材料、肥料、炸药等一、炼油工业的历史与现状2019/8/1219造气原油天然气轻烃和馏分油石油产品液态燃料润滑油工业用油等石油烃裂解中间产品醇、醛、酮、酸、酐、醚、腈、卤代烃、酚及各种单体三大合成材料(合成橡胶、合成纤维、合成树脂)医药、农药、炸药涂料、香料、染料溶剂、助剂、表面活性剂净化分离油田气合成氨石油化工基础原料如：三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）三苯（苯、甲苯、二甲苯）有机合成合成气制氢石油炼制一、炼油工业的历史与现状2019/8/12204)石油工业面临的形势(1)重质油轻质化技术受到重视。(2)增加炼油厂的灵活性(能加工不同类型的原油，生产多种产品)，提高原油加工深度，提高轻油收率。例如，各种重油(或渣油)的高效转化技术。(3)提高产品的环境性能或生产环境友好的产品；一、炼油工业的历史与现状2019/8/1221(4)减少污染物排放，消除炼油厂残渣。(5)促进炼油厂向石化延伸，增加炼油企业效益。我国共有各类炼油厂220个，100万吨/年以下的小炼油厂166个，千万吨级炼油企业有7个。世界炼油厂平均加工能力633万吨/年，韩国最高，达2120万吨/年。一、炼油工业的历史与现状2019/8/1222国家炼油工业“十一五”规划重点项目、广西北部湾经济区标志性工程――总投资151亿元的中国石油广西石化1000万吨/年炼油工程2010年9月在广西钦州市竣工投产。随着国民经济的快速发展，西南地区对能源需求持续增加。该项目投产后，每年可向西南地区供应830万吨汽油、柴油、航空煤油、液化石油气等燃料，以及90万吨聚丙烯、芳烃、苯、甲苯、混合二甲苯等石化产品，将进一步优化我国的能源配置，大大缓解西南地区成品油短缺的局面。广西的炼油工业一、炼油工业的历史与现状2019/8/1223二原油的组成与一般性质从地下开采出来的未经加工处理的石油称为原油.1原油的元素组成表7.1原油的元素组成2019/8/1224主要元素：C、H、S、O、N微量金属元素：钒、镍、铁、钙、钛、镁、钠、钴、铜、锌、铝、铬、铅、钼等微量非金属元素：氯、硅、磷、砷、碘等。注意：微量元素对原油加工过程和产品的性质有重要的影响。1原油的元素组成2019/8/12252原油的馏分组成1）几个概念初馏点：蒸馏出第一滴油品时的气相温度，叫初馏点。终馏点或干点：蒸馏最后达到的气相温度，叫终馏点或干点。馏分：在一定温度范围蒸馏出来的油品，叫馏分。2）原油的馏分每一种馏分仍然是多种烃的混合物。2019/8/1226石油的蒸馏原油脱盐脱水石油常压蒸馏石油气(C1~C4)汽油(C5~C11)煤油(C10~C16)柴油(C15~C18)重油蒸馏：根据物质的沸点的不同进行分离的一种方法。溶剂油(C5~C8)25%75%2019/8/1227将重油进行减压蒸馏2）由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。1）若要将重油进一步分离，则要在更高的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。2原油的馏分组成2019/8/1228重油减压蒸馏重柴油润滑油凡士林石蜡沥青2019/8/1229表7.2原油馏分的沸点与碳原子数和分子量的关系2原油的馏分组成2019/8/1230常压加热炉减压加热炉常压分馏塔减压分馏塔原油重油轻柴油重柴油煤油汽油石油气轻润滑油中润滑油重润滑油渣油2019/8/12312019/8/12323原油的化合物组成1）烃类组成原油中的烃类烷烃正构烷烃异构烷烃环烷烃单环环烷烃双环环烷烃芳香烃单环芳香烃双环芳香烃多环芳香烃2019/8/1233单体烃组成：石油及其馏分中每一单体化合物的含量。特点：细、繁，随着石油馏分沸程的增高其单体化合物数目急剧增加。一般还只限于阐述石油气及石油低沸点馏分时采用。仅用于窄馏分。3原油的化合物组成原油组成分析方法：（1）单体烃分析主要分析手段：气相色谱法等。2019/8/1234族组成：化学结构相似的一类化合物。以石油馏分中各族烃类相对含量的组成数据表示。特点：简单实用，至于分析哪些族取决于分析方法以及实际应用的需要。如：汽油馏分的分析以烷烃、环烷烃、芳香烃的含量；分析裂化汽油增加不饱和烃，分析更细致些，则可将烷烃再分为正构烷烃和异构烷烃，将环烷烃分为环己烷系和环戊烷系。（2）烃类族分析3原油的化合物组成2019/8/12353原油的化合物组成（3）结构族分析基本原理：把原油各馏分数（含千百计的各种复杂分子）看成是一种“平均分子”，由烷基侧链、环烷环、芳香环3个“结构单位”组成。馏分结构族组成，用“平均分子”上结构单元在分子中所占的分量表示。2019/8/1236结构单元在分子中所占的分量可以用芳香环上的碳原子占分子总碳原子的百分数（%CA）、环烷环上的碳原子占分子总碳原子的百分数（%CＮ）和烷基侧链上的碳原子占分子总碳原子的百分数（%CP）来表示。3原油的化合物组成2019/8/1237表7.3大庆及中原重整原料的烃族组成3原油的化合物组成2019/8/12383原油的化合物组成2019/8/12393原油的化合物组成2019/8/12403原油的化合物组成CA、CN、CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上碳原子占分子占分子中数总碳分子的百分数；RA、RN分别表示芳香环、环烷环的环数。2019/8/12412）非烃类化合物的组成(1)原油中的含硫化合物3原油的化合物组成2019/8/12423原油的化合物组成A分类与组成原油中的含硫量,是评价原油质量的重要指标.原油高硫原油(ω＞2%)含硫原油(ω＞0.5%～2%)低硫原油(ω＜0.5%)2019/8/12433原油的化合物组成原油中含硫组成活性硫S、H2S、RSH等；特点：腐蚀设备。非活性硫R-S-R、R-S-S-R、噻吩等；特点：对设备没有直接腐蚀。B原油中硫的危害I是催化剂的毒物2019/8/12443原油的化合物组成II加速发动机、机械零件的损耗含硫化合物燃烧SO2、SO3水H2SO4、H2SO3对金属有强烈腐蚀作用III使润滑油、汽油、柴油变质H2SO4、H2SO3+润滑油磺酸、硫酸酯、胶质等2019/8/12453原油的化合物组成硫化合物使汽油的辛烷值降低。噻吩+O2磺酸使柴油变色、产生沉淀（2）原油中的含氧化合物2019/8/12463原油的化合物组成原油中含氧组成氧在原油中存在胶状沥青状物质中。酸性含氧化合物（或石油酸）：环烷酸、脂肪酸、酚类等。中性含氧化合物：醛、