6-石油加工

石油工业概论IntroductionofPetroleumindustry第四部分石油加工•第一节石油炼制工艺•第二节石油化工第一节石油炼制工艺——将原油或人造石油加工为汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、石油焦等各种石油产品和化工原料的方法和过程叫石油炼制或炼油工艺。一、石油的化学组成和物理性质（一）石油化学组成1、石油元素组成：主要元素：碳、氢、氧、硫、氮2、石油化合物组成（1）烃类：①烷烃类②环烷烃③芳香烃（2）石油的非烃组成①含硫化合物②含氮化合物③含氧化合物(二)天然气的组成气（油）藏气中，天然气的主要成分是烃类。通常甲烷占优势，并有数量不等的重烃气（C2+）。在某些伴生气中（气顶气或油溶气），重烃含量可以超过甲烷。非烃气在绝大多数气藏中为次要组成，但在个别情况下可以成为主要组成，形成N2、CO2、H2S气藏等。一般将C2+含量大于5%称为湿气，因为这些天然气在地表能析出液态烃。C2+含量5%称干气。（三）石油的物理性质1．颜色和气味：颜色变化较大，从无色、淡黄色、黄褐色、淡红色、深褐色、黑绿色到黑色。2．密度和相对密度：原油的密度在20℃下，一般介于0.75～1.0之间。通常把相对密度9.0的石油称为重质石油，小于0.9的为轻质石油。1桶≈0.159米3，国际上以沙特阿拉伯的轻质原油(相对密度为0.855)为国际标准原油1桶之重≈0.136吨。3、粘度：指流体质点相对移动时所受到的内部阻力。它是对流体流动性能的度量，单位为帕斯卡秒（Pa·S）。T↑、粘度↓；T↓、粘度高。P↑、粘度↑；P↓、粘度↓4．凝固点：将液体石油冷却到失去流动性时的温度称为凝固点。石油凝固点的高低取决于含蜡量及烷烃碳数高低。含蜡量高，则凝固点高，反之则低。5．导电性：原油是一种非异体，其电阻率高达109～1016Ω·m。可利用此性质，用电阻率曲线来判断油水层。6．溶解性：石油易溶于有机溶剂而难溶于水。7．荧光性：石油及其大部分产品（轻汽油及石蜡除外），在紫外线照射下均发出特殊蓝光的现象，称为荧光。8、沸点和馏程：每一种纯化合物都有其沸点，是一个常数。石油是混合物，没有明确的沸点。二、原油的蒸馏蒸馏是炼油厂的“龙头”，是石油炼制的第一步。它是利用石油中各组分沸点的不同，使其分离的方法。石油是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的复杂混合物，没有固定的沸点。一般石油的沸点范围在摄氏30度到摄氏600度左右。它是不同沸点的、大大小小的烃混合在一起的混合物，烃的沸点随碳数增加而增高。这样，把石油加热后，就能按各类烃沸点高低不同依次蒸发出来。加工石油的炼油厂，就是利用石油的这个特点，而使大量石油去经历不同温度的过程，便就能得到不同的产品了。常压蒸馏：在通常压强(1个大气压，即1.01325x105Pa)下进行的蒸馏。由于石油被加热到400℃以上就会分解，并且结成焦炭，所以沸点在400℃以上的馏分，用常压蒸馏的方法是不可能得到的。减压蒸馏：要把那些沸点较高的烃分馏出来，采取把它们的沸点降低的方法。人们用降低蒸馏塔压力的办法(如抽真空)，使原本400℃以上才能变成蒸汽的馏分，降低沸点，使之在400℃以前就可以蒸馏出来。常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏。原油的分馏产品及用途原油的一次加工所得的轻质油是有限的，一般仅占原油总量的25％左右。所得的直馏汽油一般只占原油总量的10％。为了提高轻质油的产量需要通过二次加工，使原油的重质组分更多地变为轻质的燃料油。此外，二次加工还可以提高一次加工所得油品的质量。1.裂化－热裂化、催化裂化、加氢裂化裂化的作用主要是通过加热升温，使具有长链的烃类(重质油)断链裂成短链的烃类(轻质油)。裂化有三种类型，即热裂化、催化裂化和加氢裂化。三、燃料油的生产（1）热裂化：是在热的作用下(不用催化剂)使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油、柴油的过程。热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油，或其他石油炼制过程副产的重质油。（2）催化裂化：是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的，是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350~540℃馏分的重质油，或重质馏分油中混入少量渣油，经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油；或全部用常压渣油或减压渣油。（3）加氢裂化：是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。2.催化重整“重整”是指对烃类分子结构进行重新排列，“催化重整”就是利用催化剂对烃类分子结构进行重新排列。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工手段，它旨在生产高辛烷值汽油、或者苯、甲苯以及二甲苯等化工原料，并副产大量氢气。3.延迟焦化原料渣油以高流速通过加热炉管，快速加热到进行深度反应的温度495～505℃，立即进入焦炭塔内停留足够的时间来进行热裂解和缩合反应。因为焦化反应不是在加热炉管而是延迟到焦炭塔内进行的，延迟焦化因此得名。汽油的标号：即实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值。标号越高，抗爆性能就越强。对于不同压缩比的发动机需要用不同燃烧性能的汽油。为了要确切地表征汽油在这方面性质的优劣，人们就提出了一个重要的质量指标叫做辛烷值。就好像人为地规定水的沸点为100℃，水结冰时的温度为0℃一样，人们用两种化合物作为参比，人为地把一种在汽油机中燃烧性能极好的异辛烷规定其辛烷值为100，而把另一种燃烧性能极差的正庚烷规定其辛烷值为0。一般汽油的燃烧性能是介于这两者之间的，它的燃烧性能可用一种特殊的仪器来评定，从而得到它实际的辛烷值。辛烷值的测定有研究法和马达法两种方法，由于测定的仪器和条件的不同，所得数据是有相当差别的，前者的数值较大。我国目前采用的是研究法辛烷值，英语缩略语是RON。平时所谓的90号、93号、97号和98号车用汽油指的就是它的研究法辛烷值不低于90、93、97和98。在美国则用研究法和马达法两种，辛烷值的平均值（即所谓抗爆指数）来作为车用汽油的标号，相应有87号、89号和93号。第二节石油化工一、石油化工的概念石油化学工业简称石油化工，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的步骤：第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。石油炼制原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）裂解------第一步基本化工原料（乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等）有机化工原料（约200种）合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）更多品种的化工产品石油及天然气合成氨、尿素，制硝酸石油化工合成------第二步1.石油产品或油品燃料油和润滑油及液化石油气等2石油化工产品二、石油化工在国民经济中的作用1．石油化工是能源的主要供应者2.石油化工是材料工业的支柱之一，金属、无机非金属材料和石油化工高分子合成材料，被称为三大材料。3．石油化工促进了农业的发展4．各工业部门离不开石化产品5．石化工业的建设和发展离不开各行各业的支持，石化行业是个技术密集型产业。三、石油化工的基础原料4类：三烯一炔，三苯一萘及合成气炔烃(乙炔)［一炔］烯烃(乙烯、丙烯、丁二烯)［三烯］芳烃(苯、甲苯、二甲苯、萘)［三苯一萘］合成气可以制备出各种重要的有机化工产品和合成材料。四、裂解和分离石油和天然气的主要组成是饱和的烷烃，而一级基本有机原料都是些不饱和的烯烃、炔烃、芳烃。它们在原油的化学组成中很少存在。裂解：为此，需要把烷烃的碳一碳链和碳一氢链“砍断”。“砍断”的方法就是裂解，就是将石油原料在高温下加热，一部分C—C键和C-H键就会断开，并且发生复杂的变化，生成各种烯烃、炔烃和芳烃的混合物。所以，石油烃的裂解是石油化工的基础。分离：裂解气是复杂的混合物，所以还必须采取分离的方法制取纯的烯烃、芳烃和炔烃。常用的方法有深冷分离法、吸附法、溶剂萃取法。五、三大合成材料指塑料（合成树脂）、合成橡胶和合成纤维。它们是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相对分子量可在10000以上。天然高聚物有淀粉、纤维素、天然橡胶和蛋白质等。三大合成材料是人工合成的高聚物。高聚物正在越来越多地取代金属，成为现代社会使用的重要材料。目前，世界塑料产量是钢产量的两倍，有色金属产量的17倍。1、指塑料（合成树脂）：非生物降解材料–白色污染塑料燃烧现象颜色透明度质量有毒塑料不易燃烧，燃烧时冒烟、有臭味一般有色一般较差较重无毒塑料易燃烧，不冒烟，无臭味一般无色一般半透明较轻2、合成橡胶：利用低分子物质合成的一类弹性特别的线型高聚物，如丁苯橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶。合成橡胶的很多性能比天然橡胶优越，广泛用于轮胎和制鞋工业等。3、合成纤维：用某些低分子物质经聚合反应制成的线形高聚物。合成纤维的品种很多，如尼龙、涤纶和人造羊毛（聚丙烯腈）等。合成纤维耐磨、耐蚀、不缩水。用它做的衣服，不易折皱，结实耐穿。合成纤维吸湿性和透气差。所以，人们把它和天然纤维混纺，这样制成的混纺织物兼有两类纤维的优点，极受欢迎。织物燃烧现象尼龙易燃，燃烧时有臭味，有火焰，余烬为灰白色轻灰涤纶近火时先熔化，后燃烧，燃后呈黑色块状，可压碎腈纶近火时先收缩，后燃烧，冒黑烟，有臭味，余烬呈黑色圆球棉布易燃烧，燃烧时无异味，余烬呈灰白色羊毛燃烧时发炮，有火焰，有燃烧头发的异味，余烬呈黑褐色丝绸燃烧缓慢，有臭味，余烬为深颜色小球，容易压碎各种纤维织物的燃烧鉴别思考题1、什么是石油炼制或炼油工艺？2、石油的烃类组成是什么？3、石油的非烃类组成是什么？4、什么是蒸馏？5、裂化的作用是什么？6、裂化有几种类型？7、什么是汽油的标号？8、什么是石油化工？9、三大合成材料有哪些？思考题1、将原油或人造石油加工为汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、石油焦等各种石油产品和化工原料的方法和过程叫石油炼制或炼油工艺。2、石油的烃类组成：烷烃，环烷烃，芳香烃3、石油的非烃类组成：含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物4、蒸馏是炼油厂的“龙头”，是利用石油中各组分沸点的不同，使其分离的方法。5、裂化的作用主要是通过加热升温，使具有长链的烃类(重质油)断链裂成短链的烃类(轻质油)。6、裂化有三种不同的类型，即热裂化、催化裂化和加氢裂化。7、汽油的标号：即实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值。标号越高，抗爆性能就越强。8、石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。9、三大合成材料是指塑料（合成树脂）、合成橡胶、合成纤维