油品及炼油基础知识

抚顺石油化工公司催化剂厂油品及炼油基础知识辽宁石油化工大学赵德智主要内容第一章绪论第二章石油化学基础知识第三章常减压蒸馏第四章催化裂化第五章催化重整第六章催化加氢第七章其他工艺第一章绪论一、中国炼油工业发展现状1、中国炼油工业发展简史中国炼油工业是从建国以后开始建立的；在此之前仅有几个很小的炼油厂，而且工艺技术落后，设备简陋，大部分石油产品依靠进口。1958年，在兰州建成了中国第一座现代化炼油厂；1960年，大庆油田的开发，为我国炼油工业的发展奠定了基础；1963年，实现了石油产品基本自给；1960年代初，开始我国能自行设计，先后建成常减压蒸馏、催化裂化、催化重整等炼油生产装置，基本掌握了当时世界上的一些主要的炼油工艺技术。1978年后，由于先进技术的引进，使我国的炼油工艺技术基本或接近世界炼油技术水平。2、中国炼油工业现状1）原油产量1959年建成第一个石油基地大庆油田，年产量140万吨，占当时产量50%；1963年生产原油439万吨，占当时石油产量68%；1974年大庆生产原油5000万吨；1978年我国原油产量突破1亿吨，成为世界产油大国；现在，全国共在陆地、海上建油气田25个；1998年生产原油1.6亿吨，天然气217亿立方米；目前原油产量排世界第五位，已成为世界产油大国；50年来，累计产原油35亿吨，4000亿立方米天然气；按当前价则算约合人民币40000亿元；累计出口原油4.61亿吨，成品油1.22亿吨，创汇851亿美元；目前已探明原油储量197亿吨，天然气2万亿立方米；2）原油加工能力我国第一座炼油厂在兰州；到1998年全国有大小炼油厂194座，年原油加工能力2.7亿吨，生产成品油1亿多万吨，主要油品基本满足需要。其中，处理能力大于250万吨/年，占近90%；2001年，原油加工量近2.1亿吨，汽油产量4124万吨，柴油产量7404万吨，煤油产量789万吨，液化气产量1065万吨，天然气产量303亿立方米。国外最大的炼油厂规模高达4085万吨/年，平均规模540万吨/年，我国最大的炼油厂规模高达1600万吨/年，平均规模378万吨/年。3、炼油技术水平目前我国总体炼油技术水平已经达到或基本达到世界先进水平。1）工艺水平最有代表性的是催化裂化及家族工艺技术（MGG、DCCI、DCCII、干气制乙苯、还有正在开发的HCC等）已达到世界先进水平。其它炼油工艺技术基本达到或接近世界先进水平。2）设计水平炼油装置基本能自行设计、制造、安装和运行，3）自动控制水平已经达到了先进控制水平，一般炼油厂均采用DCS控制系统。4）节能炼油生产装置能耗较低，但与世界先进水平还有一定的差距。5）环保一般水平，主要是重视程度不够，三废处理不够。6）产品质量优质成品油较少，产品质量相对较差。二、中国炼油工业发展方向1、重质油轻质化，提高轻油收率；2、改善产品质量及结构，生产清洁燃料；3、进一步降低能耗；4、加强企业管理；5、提高自动化控制水平；6、进一步加强环境保护；7、增大原油加工能力；8、延长开工周期；三、世界炼油技术发展趋势1实现规模化和一体化经营，提高综合经济效益有关研究表明，一套能力为600万t／a的蒸馏装置与2套300万t／a的装置相比，可节约投资32％，节省金属消耗47％，减少用地46％，降低操作费用25％。因此，实现炼油企业的规模化经营和装置的大型化一直是世界炼油工业努力的目标。目前世界上最大炼油厂的规模已达到4085万t／a(韩国SK公司的Ulsan炼厂)，最大单套蒸馏装置的能力已达1250万t／a。实现原油生产／炼油的一体化、炼油／发电一体化、炼油／石油化工一体化或其复合，可以实现原料互供。节省工厂用地和公用辅助工程设施，提高能量利用率，降低成本，提高效益。因此，这已成为世界炼油工业的主要发展趋向2为适应市场的需求，炼油企业要不断提高产品质量和调整产品结构随着环保要求日趋严格，世界各国不断提高汽、柴油质量指标，燃料油品的质量将从目前的常规车用燃料向低排放／清洁燃料、超低排放／超清洁燃料的方向发展。3优化石油资源利用，炼油厂应灵活多产清洁油品和石化原料石油是不可再生资源，将主要用来生产其他能源难以替代的轻质运输燃料。石化工业的发展，也将越来越依靠炼油厂提供廉价优质原料。今后石油重质化和劣质化的趋势将加快，炼油技术要适应加工高含硫、高金属、高残碳原油的需要。炼油厂应灵活多产清洁油品和石化原料，这就要求炼油厂必须走深加工之路，不断发展新型重油加工工艺。4用天然气、煤炭为原料的合成油厂将成为21世纪炼油工业的新亮点用天然气、煤炭通过合成液化技术几乎可以生产任何清洁油品和石油化工原料。随着技术的不断进步，生产成本的不断降低，用天然气、煤炭为原料生产车用燃料将快速发展。传统的炼油技术和信息技术、生物技术、纳米技术、膜技术、合成技术等高新技术的结合将更紧密，高新技术将推动炼油技术进步。5广泛应用现代信息技术，炼油厂逐步智能化炼油企业要在普及DCS集中控制的基础上，发展管控一体化系统。应用信息技术进行原油资源的选择和分配，生产过程的优化控制，油品的在线调合，按照供应链管理搞好现代物流配送，使炼油企业进一步智能化。管控一体化将改变炼油厂的管理模式，大大提高生产过程的控制和管理水平。四、中国炼油生产面临的挑战1国内汽、柴油标准日渐严格，不断改善油品质量成为炼油业务发展的重要任务2原油品种结构将发生较大变化；炼油工艺路线和装置结构要作较大调整3增产优质廉价化工原料和中间馏分，发展炼油化工一体化技术4、源利用还不充分，特色产品缺乏影响力和知名度5、信息技术在炼油企业应用还不广泛，缺乏优化和科学管理工具6、尚未建立起炼油科研开发体系，需要提高科研开发效率和创新能力五、21世纪中国石油化工技术展望到本世纪末，中国炼油将达到2.2亿吨/年，乙烯生产能力将达500万吨/年；2010年炼油能力要达到3亿吨/年以上，乙烯生产能力800万吨~1000万吨/年，任务十分艰巨，21世纪前夕，中国石化工业将面监前所未有的严峻形势，机遇和挑战并存，要在竞争中求生存、求发展，根本出路在于技术进步。1、石油化工装置大型化综合配套技术2、进口含硫原油及重油深度加工技术3、乙烯裂解技术5、有机原料生产技术6、合成树脂7、合成纤维8、合成橡胶9、环境友好技术10、开发和应用先进控制技术11、应用基础研究第二章石油化学基础知识石油及其产品的化学组成和物理性质石油的一般性质石油的元素组成石油及石油馏分的烃组成：烷烃：是组成石油的基本组分之一。石油中的烷烃总含量一般约为40％一50％(体)。环烷烃：单环、二环和多环芳烃：单环、二环和多环石油化学基础知识石油中的非烃化合物硫：活性硫和非活性硫氮：碱性氮化物，非碱性氮化物氧：环烷酸类胶质和沥青质石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质是评定产品质量和控制生产过程的重要指标，也是设计和计算石油加工工艺装置的重要数据。油品的物理性质与其化学组成有着密切的关系，油品的物理性质在很大程度上取决于其中所烃类的物理性质和化学性质。油品是各含种烃类和非烃类的复杂混合物；它的理化性质是各种化合物性质的宏观综合表现。它们之中有的性质有可加性，有的则没有，而且多数不具有可加性。蒸汽压在某一温度下液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态，这时蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压。蒸汽压的高低表明了液体气化或蒸发的能力，蒸汽压愈高，就说明液体愈容易汽化。馏分组成与平均沸点油品沸点随气化率增加而不断增加。因此表示油品的沸点应以一个温度范围，即称为沸程。在某一温度范围内蒸馏出的馏出物称为馏分。它还是一个混合物，只不过包含的组分数目少一些。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。在石油产品的质量控制或原油的初步评价时，实验室常用比较粗略而又最简便的恩氏蒸馏装置来测定油品的沸点范围。思氏蒸馏装置如图所示。各种直馏产品的馏程范围汽油40—200℃；灯用煤油180—300℃轻柴油200一300℃：喷气燃料l30一240℃润滑油350一500℃；重质燃料油＞500℃密度和相对（比重）密度油品的密度和相对密度在生产和储运中有着重要意义。相对密度与原油或产品的物理性质、化学性质有关。我国规定油品20℃时密度作为石油产品的标准密度。液体油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比，也称比重，是无因次的。比重指数(API度)特性因数特性因数是表示烃类和石油馏分化学性质的一个重要参数。K表示。我园原油大多只有较高的K值。大庆原油K＝12.5胜利原油K＝12.1大港原油K＝11.8粘度和粘温性质粘度是评定油品流动性的指标，是油品特别是润滑油质量标准中的重要项目之一。粘度值就是用来表示流体流动时分子间摩擦产生阻力大小的标志。馏分越重，粘度越大。粘度的表示方法：运动粘度，mm2／s。条件粘度：恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等。它们都是用特定仪器在规定条件下测定的。粘度与温度的关系油品的粘温性质：油品的粘度随温度的升高而减少，随温度的降低而增大。粘度指数：它是衡量润滑油粘度受温度影响变化程度的一个相对比较指标。其它物理性质一、低温流动性油品在低温下失去流动性的原因有两个，含蜡量极少的油品，当温度降低时粘度迅速增加，最后因粘度过高而失去了流动性，变成为无定形的玻璃状物质，这种情况称为粘温凝固；对于含蜡较多的油品来说，油品冷却时，油中所含的蜡就逐渐结晶出来，当析出的蜡逐渐增多形成一个网状的骨架后，将尚处于液体状态的油品包在其中，使整个油品失去了流动性，这种情况称为构造凝固。相应的失去流动性的温度称为凝点(或凝固点)。冷滤点：是指在规定条件下，试油每分钟开始不能通过滤清器流量20(mL)时的最高温度。冷滤点测定的方法原理是模拟柴油在低温下通过滤清器的工作状况而设计的。二、燃烧性能1、闪点闪点(或称闪火点)是指可燃性液体(如烃类及石油产品)的蒸气同空气的混合物在有火焰接近时，能发生闪火(一闪即灭)的最低油温。2、燃点：在油品达到闪点温度以后，如果继续提高温度，则会使闪火不立即熄灭，生成的火焰越来越大，熄灭前所经历的时间也越来越低，当到达某一油温时，引火后所生成的火焰不再熄火(不少于5秒)这时油品就燃烧了。发生这种现象的最低油温称为燃点。3、自燃点：无需引火，油品即可因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧，这就是油品的自燃。能发生自燃的最低油温，称为自燃点。原油评价一、原油评价的目的意义二、原油评价的方法三、原油的分类方法四、国内外主要原油的性质、特点和加工方案一、原油评价的目的意义1、掌握原油的性质；2、根据原油评价数据确定加工方案；3、通过原油评价掌握加工原油的产品特点；二、原油评价的方法确定一种原油的加工方案是炼油厂设计和生产的首要任务。制订合理原油加工方案是根据：所加工原油的性质；市场对产品的需求；加工技术的先进性和可靠性；对产品质量的要求；经济效益等。同时进行全面的综合分析，研究对比。其中原油性质是最基本的因素。什么是原油评价：通过各种实验、分析，取得对原油性质的全面认识。原油评价按其目的的不同，分为三个层次：原油的一般性质：对原油一般性质进行分析，了解原油的化学组成和主要物理化学性质。——对原油进行一般性的了解，掌握原油一般性质信息。常规评价：原油的性质分析，原油的实沸点蒸馏，窄馏分的性质分析。——对原油进一步的了解，掌握原油的一般性质，不同沸点范围的馏分分布，窄馏分的化学物性。综合评价：除了上述两项内容外，还包括直馏产品的产率和性质。也可以确定重油或渣油的可加工性能。原油评价流程原油的一般性质性质大庆胜利大港克拉玛依辽河密度（20℃），g/cm30.85870.90050.88260.88080.8818运动粘度（50℃），10-6m2/s19.583.417.332.321.9凝点，℃322828-5721含蜡量（吸附法），%25.114.615.42.18.7沥青质，%0.15.113.10.5/胶质，%8.923.29.715.015.7酸值，mg(KOH)/g///0