第一章 油料基本知识

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资源描述

石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体,并有特殊的气味。原油的颜色是与它本身所含胶质、沥青质的含量有关,沥青质含的越高颜色越深。原油的颜色越浅其油质越好!最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋文人李昉等编著的《太平广记》。正式命名为“石油”是根据中国北宋杰出的科学家沈括(1031——1095)在所著《梦溪笔谈》中根据这种油“生于水际砂石,与泉水相杂,惘惘而出”而命名的。最先为石油命名的人当是李昉。①无机论:石油是在基性岩浆中形成的;②有机论:各种有机物如动物、植物、特别是低等的动植物像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地经过许多物理化学作用,最后逐渐形成为石油。石油的元素组成元素组成是化学组成的基础。石油的元素碳氧、硫、氮96~99%83~87%11~14%0.5~5%微量金属和非金属元素灰分(钒和镍)V/Ni比值已被用来确定生油岩有机相、油源对比,取得了可喜成果。50%~70%氢石油主要由烷烃、环烷烃、芳香烃三类物质构成。不同产地的石油中,各种烃类的结构和所占比例相差很大,所以石油的成分也不同。通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油;以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油;介于二者之间的称中间基石油。组成不同类的石油,加工方法有差别,产品的性能也不同,应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高,凝点高,硫含量低,属低硫石蜡基原油。石油工业是从事石油勘探、石油开发和石油加工的能源和基础原材料生产部门。从寻找石油到利用石油,大致要经过四个主要环节,即寻找、开采、输送和加工,这四个环节一般又分别称为:①石油勘探石油工业的上游②油田开发③油气集输石油工业的下游④石油炼制1作为能源据有关组织统计,油气在世界一次能源消费总量中的比重,原油占40.2%,天然气占22.7%,总计为62.9%。2作为化工原料石油是石油化学工业赖以生存发展的物质基础。现在人们利用石油作为化工原料,开拓了化肥、合成纤维、塑料、合成橡胶、合成洗涤剂等一个又一个新的生产和生活领域。3作为战略物资作为战略资源,石油的确是战争的“血液”。石油在战争中的重要地位,已使其成为许多政治家,军事家关注的战略向题。现代战争的胜负结局几乎都与石油的储备与供应保障有直接的关系,可以说,没有石油,现代战争就无法进行;没有快速充足的油料保障,要取得战争的胜利是非常困难的。石油在世界战争舞台上扮演了极其重要的角色。第一次世界大战主要参战国拥有约34万辆汽车、9000多辆坦克和18.1万架飞机及大量军民用船只。如此大量的军事技术装备投入战争,需要数量巨大的液体燃料。据估计,在整个战争中各参战国用于战争的油料达3620万吨。第二次世界大战是人类战争史上消耗石油最多的一次战争,交战双方的军用油料消耗达到3亿多吨,比第一次世界大战的消耗量增加了7倍。第二次世界大战以后,战争对石油的需求大为增加。如美军在侵朝战争中消耗油料达2200多万吨,占各类作战物资总量的60%;侵越战争中消耗油料,3000多万吨,占各类作战物资总量的70%;特别是80年代初发生的英阿马岛战争,在短短的74天内消耗油料70多万吨,日耗油量达9460吨。90年代初的海湾战争,是现代高技术局部战争的缩影,对石油的依赖更加紧密。据初步估计,海湾战争中美军消耗油料达626万吨,日耗油量达15万吨,人均日耗油量约205公斤,占其物资消耗总量的50%以上。1995年12月15日,厄里特里亚与也门的大哈尼什岛石油战。1996年1月25日,希腊和土耳其在伊米亚岛展开了一场激烈的拔旗战。两伊战争的一个重要因素是争夺边境线上有丰富的石油资源的阿拉伯河的控制权。逞罗湾位于亚洲东南部,据称该地方蕴藏着丰富的石油。越南、泰国、柬埔寨、马来西亚、印度尼西亚都认为该海域是他们领土主权一部分,从而引起争端。福克兰群岛位于大西洋的南部,蕴藏着大量的石油。当年阿根廷去占领该岛时,英国不远万里,进军福克兰群岛,爆发了英阿战争。钓鱼岛位于我国台湾东北部,它蕴藏着丰富的石油。据有关专家预测,钓鱼岛周围海域的石油资源储量为(30~70亿吨)。日本认为该岛是琉球群岛的一部分。南海是世界上主要的冲积盆地之一。其中,位于我国南海传统海疆线以内的油气沉积盆地16个,油气资源储量在450亿吨以上,预计可开采量为40~50亿吨。越南、马来西亚、菲律宾等国家申称这一地区是它们大陆架的自然延伸。我国东海北部有一个地段,位于韩国济州岛以南和日本九州岛以西,面积为6万平方公里,是我国大陆延伸出去的大陆架,虽然有一条深水带把韩国和日本大陆架分开,二国均对此海域提出要求。石油储量占世界前10名的国家(1)沙特阿拉伯(SaudiArabia)(2)伊拉克(Iraq)(3)科威特(Kuwait)(4)阿拉伯联合酋长国(theUnitedArabEmirates)(5)伊朗(Iran)(6)委内瑞拉(Venezuela)(7)独联体(theformerSovietUnion)(8)利比亚(Libya)(9)墨西哥(Mexico)(10)中国(China)沙特阿拉伯4.03亿吨独联体3.17亿吨美国2.91亿吨伊朗1.78亿吨中国1.62亿吨挪威1.60亿吨墨西哥1.52亿吨委内瑞拉1.51亿吨伊拉克1.34亿吨英国1.26亿吨(世界总产量33.54亿吨)欧佩克成员国的石油储量占全球的78.2%,沙特阿拉伯位列世界石油储量之首。两个换算公式:储量换算:1桶=0.1370吨产量换算:1桶/日=50吨/年欧佩克成员国的天然气储量约占世界总储量的52%。俄罗斯位列世界天然气储量之首.俄罗斯、伊朗和卡塔尔是世界三大资源国,证实储量分别占世界总量的27.2%、15.8%和14.7%。体积换算公式:1立方英尺=0.028317立方米。近20年来世界经济的迅速发展伴随着的是石油消费速度的惊人增长,而石油资源可能正在枯竭。号称“工业血液”的石油给人类带来巨大物质利益的同时,也带来了不少副产品——污染。各个国家、各种势力之间为争夺对石油的控制权,也是不惜一切手段,甚至不惜诉诸武力,发动战争。石油资源日趋枯竭的危险将会淡化。环境保护、可持续发展是世界石油工业的必然决择。石油将得到近乎“完美”的利用石油是指气态、液态和固态的烃类混合物。它主要包括原油和天然气两种主要类型。天然气的的主要成分是甲烷,此外还含有少量碳原子少于4的烷烃,天然气一般还含有少量非烃类气体,如二氧化碳、硫化氢、氮气和氦气等。(一)原油的一般性质和元素组成1.原油的一般性质世界各油区所产原油的性质、外观都有不同程度的差异。大部分原油是暗色的,通常呈黑色、褐色,少数为暗绿、黄色,并且有特殊气味。原油既不是由单一元素组成的单质,而是由各种元素组成的多种化合物的混合物。因此,其性质就不象单质和纯化合物那样确定,而是所含化合物性质的综合体现。世界各国油田所产原油的性质虽然千差万别,但他们的元素组成基本一致。最主要的元素是碳和氢。碳氢两种元素占96%~99%,其余的硫、氮、氧和微量元素总含量不超过1%~4%。原油是一种主要由碳氢化合物(烃)组成的复杂混合物,原油中包含的化合物种类数以万计,但它们主要由烃类和非烃类组成,此外还有少量无机物。烃(即碳氢化合物)是石油的主要成分,石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳香烃。(1)烷烃凡是分子结构中碳原子之间均以单键相互结合,其余都与氢原子以单键相互结合的烃叫做为烷烃,它是一种饱和烃,其分子通式为CnH2n+2。烷烃是组成原油的基本组分之一。某些原油中烷烃含量高达50%~70%。也有一些原油的烷烃含量较低,只有10%~15%。在绝大多数的石油中,烷烃的含量都比较高烷烃分为正构体和异构体两类。以直链相连接的烷烃为正构烷烃,带有支链的烷烃为异构烷烃。通常以甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛等表示分子结构中碳原子的数目,并以正构键和异构键的连接方式来命名各类烷烃。如异辛烷。烷烃在常温下其化学安定性比较好,在一定的高温条件下,烷烃容易氧化并生成醇、醛、酮、醚、酸、羧酸等一系列氧化产物。烷烃的密度最小,黏温性能最好,是燃料和润滑油的良好成分。烷烃的正构烷烃的自然点最低,在柴油机中其燃烧迟缓期短,故柴油含正构烷烃多,则燃烧性能好,柴油机工作平稳;但在汽油机中易生成过氧化物,引起混合气的爆燃,故汽油含正构烷烃多,而辛烷值低,汽油机易发生爆震。异构辛烷(特别是高度分支的异构辛烷)的自然点高,所以,辛烷值越高,汽油的抗爆性越强。如:90号汽油、93号汽油、97号汽油。环烷烃的化学结构与烷烃有相同之处,分子中的碳原子之间均以一单键相互结合,其余碳价均与氢原子结合,且碳原子相互连接成环状,故称为环烷烃。如:环丙烷、环丁烷等。分子通式为CnH2n。环烷烃也是原油的主要组分之一,含量仅次于烷烃。原油中的环烷烃主要是环戊烷和环己烷的同系物。。环烷烃的化学安定性良好,密度较大,自燃点较高,辛烷值居中;它的燃烧性较好,凝点低,润滑性好,故也是汽油、煤油和润滑油的良好成分。润滑油含单环环烷烃多则黏温性能好,含多环环烷烃多则黏温性能差。它最初是由天然树脂、树胶或香精油中提炼出来的,具有芳香气味,所以把这类化合物叫做芳香烃简称芳烃。芳香烃都具有苯环结构,但芳香烃并不都有芳香味。其分子通式有CnH2n-6、CnH2n-12、CnH2n-18等。芳烃有单环、双环、和多环,也是原油的主要组分之一。芳香烃的化学安定性良好,密度最大,自燃点最高,辛烷值最高;它对有机物的溶解力强,毒性也较大。故芳香烃是汽油的良好成分,而对柴油则是不良成分;煤油中须有适量(10%~20%)的芳香烃才能保证照明亮度,但如含量过大,点灯时易冒黑烟;橡胶溶剂油和油漆溶剂油中也需有适量芳香烃以保证有良好的溶解能力。因其毒性较大,故含量要适当地控制;润滑油中含有多环芳香烃会使其黏温性能显著变坏,故应尽量除去。不饱和烃是分子中含有碳碳双键或三键的碳氢化合物。不饱和烃在原油中含量极少,主要是在二次加工过程中产生的。热裂化产品中含有较多不饱和烃(主要是烯烃,间有少量二烯烃,但没有炔烃),它的化学安定性最差,易氧化生成胶质,但辛烷值较高,凝点较低。故有时将热裂化馏分掺入汽油以提高其辛烷值,掺入柴油以降低其凝点。因其安全性差,这类掺合产品均不宜长期储存,掺有热裂化馏分的汽油还应加入抗氧防胶剂。石油中的非烃类化合物虽含量不多,但它们对炼制过程和产品质量都有极大的危害。硫化物(如硫醇、硫醚、噻吩等)除对炼油设备有腐蚀外,还会使汽油的感铅性降低,影响汽油的抗爆性;氧化物(如环烷酸、苯酚等)对金属有腐蚀作用;氮化物(如吡啶、吡咯等)在空气中易氧化,颜色变深,汽油的变色与氮化物油罐;胶质、沥青质是含有氧硫、氮的高分子非烃化合物,石油中此类化合物含量越大,则颜色越深。总之,石油是由各种烃类和非烃类化合物所组成的复杂混合物。根据原油中的硫含量和主要烃类成分不同,大体上可分为石蜡基石油、环烷基原油和中间基原油三类。石蜡基原油含烷烃较多;环烷烃原油含烷烃、芳香烃较多;中间基原油介于二者之间。除烃类及其衍生物外,原油中还含有少量无机物,主要是水及钠、钙、镁的氯化物,硫酸盐和碳酸盐以及少量污泥等。它们分别呈溶解、悬浮状态或以油包水型乳化液分散于原油中。其危害主要是增加原油贮运的能力消耗,加速设备腐蚀和磨损,促进结垢和生焦,影响深度加工催化剂的活性等。原油经过加工(炼制)可得到炼厂气及各种燃料油、润滑油、石蜡、石油焦和沥青等产品,这些产品称为石油产品。一、常用基本生产方法(1)常压蒸馏常压蒸馏是根据组成原油的各类烃分子沸点的不同,利用加热炉、分馏塔等设备将原油进行多次的部分企划和部分冷凝,使气液两相进行充分的热量交换和质量交换,以达到分离的目的,从而制得汽油、煤油、柴油等馏分。一般35~200℃的馏分为直馏汽油;175~300℃的馏分为煤油;200~350℃的馏分为柴馏分;350℃以上的馏分为润滑油原料或裂化原料。常压蒸馏得到的渣油是生产润滑油的原料。如果用常压蒸馏来进行分离,加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