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石油炼制2石油又称原油，是从地下深处开采的一种流动或半流动状的粘稠液体。世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80—0.98之间，但也有个别的高达1.02和低到0.71。我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。石油外观性质3最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋编著的《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年）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。在“石油”一词出现之前，国外称石油为“魔鬼的汗珠”、“发光的水”等，中国称“石脂水”、“猛火油”、“石漆”等。石油石油起源4目前就石油的成因有两种说法–无机论即石油是在基性岩浆中形成的。–有机论既各种有机物如动物、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、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。石油石油成因5世界主要分布地区–原油的分布从总体上来看极端不平衡：从东西半球来看，约3／4的石油资源集中于东半球，西半球占1／4；从南北半球看，石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看，主要集中在北纬20°-40°和50°-70°两个纬度带内。–世界石油探明储量有1804.9亿吨（2006年数据），仅中东地区就占68％的可采储量。其余依次为美洲、非洲、俄罗斯和亚太地区，分别占14％、7％、4.8％和4.27％。沙特、伊拉克和科威特等中东国家都是石油的主产国，其他国家如俄罗斯、美国、挪威、中国、墨西哥和委内瑞拉等国也是石油的重要生产国。石油石油分布6中国主要分布地区–我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量172亿吨，占全国的81.13％。–主要油田有大庆油田、胜利油田、长庆油田、辽河油田、克拉玛依油田、四川油田、华北油田、大港油田、中原油田、吉林油田、河南油田、江汉油田、江苏油田、青海油田、塔里木油田、土哈油田、玉门油田、滇黔桂石油勘探局、冀东油田、中国海洋石油南海东部公司。石油石油分布7元素组成–石油主要由碳(C)和氢(H)两种元素组成，其中碳含量为83％~87％，氢含量为11％~14％，两者合计为95％~99％。此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)元素。石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种主要元素外，还含有许多微量的金属元素和其他非金属元素，如镍、钒、铁、铜、钙、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计。–以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。所以，石油的组成是极为复杂的。石油石油组成8烃类组成–由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃。石油主要是由各种不同的烃类组成的。–石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。但已确定石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种烃类构成。天然石油中一般不含烯烃、炔烃等不饱和烃，只有在石油的二次加工产物中和利用油页岩制得的页岩油中含有不同数量的烯烃。石油石油组成9馏分组成–石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同的沸点。–石油加工的第一工序——蒸馏(分馏)，就是根据各组分沸点的不同，用蒸馏的方法把石油“分割”成几个部分，每一部分称为馏分。通常把沸点小于200℃的馏分称为汽油馏分或低沸点馏分，200~350℃的称为煤、柴油馏分或中间馏分，350~500℃的称为减压馏分或润滑油馏分或高沸点馏分，大于500℃的称为渣油。–必须注意，石油馏分不是石油产品，石油产品必须满足油品规格的要求。通常馏分油要经过进一步的加工才能变成石油产品。石油石油组成10非烃组成–石油中的非烃化合物主要指含硫、氮、氧的化合物。这些元素的含量虽仅约1％～5％，但非烃化合物的含量都相当高，可高达20％以上。–非烃化合物在石油各馏分中的分布是不均匀的，大部分集中在重质馏分和残渣油中。–非烃化合物的存在对石油加工和石油产品使用性能影响很大，石油加工中绝大多数精制过程都是为了除去这类非烃化合物。石油石油组成11从石油中可生产出千余种产品，根据石油产品特征和用途，可以分为六大类：燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青和石油焦。从数量上看，燃料占石油产品的80％左右甚至更多，润滑剂仅占石油产品的5％左右。石油石油产品12燃料–液体燃料与固体燃料相比较，具有热值高(石油产品热值为40000—48000kJ／kg，煤的热值为25000～33500kJ／kg)、灰分少、对环境污染小及输送使用方便等优点，因而广泛用于国民经济各个部门。–液体燃料主要有汽油、柴油、航空煤油及燃料油等。石油石油产品13溶剂油–溶剂油是对某些物质起溶解、稀释、洗涤和抽提作用的轻质石油产品。–国产溶剂油有三种，即航空洗涤汽油、溶剂油和6号抽提溶剂油。其中，大部分溶剂的馏分都很轻，是蒸发性很强的易燃品。石油石油产品14润滑油–润滑油的主要作用是减轻机械设备在运转时的摩擦，这是因为它能够在两个相对运动的金属面问形成油膜，减轻摩擦表面的磨损，也降低了因摩擦而消耗的功率损失。所以使用润滑油以后，不仅可以保证机械设备在高负荷或高速度条件下运转，更可以延长设备的使用寿命。–润滑油主要有发动机润滑油、机械润滑油、电器用油、专用润滑油、齿轮油及液压油等。石油石油产品15蜡–蜡是炼油工业的副产品之一。在生产润滑油过程中，为使润滑油凝点合格，需要进行脱蜡，得到的蜡膏经进一步的脱油和精制，即得到一定熔点的成品蜡。–按组成和性质不同，蜡又分为石蜡和地蜡两大类。•石蜡产品有全精炼石蜡(用于复写纸、精密铸造等)、半精炼石蜡(用于蜡烛、化工原料等)、粗石蜡(用于橡胶制品、火柴等)和食品用石蜡(用于食品、药物成分等)等几个系列。•地蜡具有较高的熔点和细微的针状结晶，广泛用于制造高级蜡纸、绝缘材料、密封材料和高级凡士林等的原料。石油石油产品16沥青–沥青是主要的石油产品之一，可由合适的原油经减压蒸馏直接制得。–沥青根据用途不同分为道路沥青(如普通道路沥青和重交道路沥青)、建筑沥青(如防水防潮沥青、水工沥青等)、专用沥青(如橡胶沥青、油漆沥青、电缆沥青、管道防腐沥青等)和乳化沥青(如阳离子乳化沥青和阴离子乳化沥青)，其中道路沥青的需求和产量最大。石油石油产品17石油焦–石油焦是一种黑色或暗灰色的固体焦炭，是各种渣油、沥青或重油在高温下分解、缩合、焦化后而制得的。–石油焦又分为普通焦（也称生焦）和优质焦（也称针状焦）•普通焦主要用于制作普通功率石墨电极、铝用炭素及燃料等。•优质焦主要用作炼钢用高功率和超高功率的石墨电极使用。石油石油产品18石油炼制(简称炼油)是以原油为基本原料，通过一系列炼制工艺(或加工过程)，例如常减压蒸馏、催化裂化、催化加氢、催化重整、延迟焦化、炼厂气加工及产品精制等，把原油加工成各种石油产品，如各种牌号的汽油、喷气燃料(即航空煤油)、柴油、润滑油、溶剂油、重油、蜡油、沥青和石油焦，以及生产各种石油化工的基本原料。尽管原油经过一系列的加工过程可生产出各种石油产品，但是不同的原油适合于生产不同的石油产品，即不同的原油应选择不同的加工方案。原油加工方案除决定于原油的组成和性质之外，还决定于市场需求这一十分重要的因素。一般情况下，组成和性质相同的原油，其加工方案和加工中所遇到的问题也很相似。石油炼制概述19为了选择合理的原油加工方案，预测产品的种类、产率和质量，有必要对各种原油进行分类。原油的组成十分复杂，对原油的确切分类是极其困难的，至今还没有一种公认的标准分类方法。通常可以从工业、地质、物理和化学等不同角度对原油进行分类，但应用较广泛的是工业分类法和化学分类法。石油炼制原油分类20工业分类法–按密度分类（20℃密度）•轻质原油0.852•中质原油0.852~0.930•重质原油0.930~0.998•特稠原油0.998–按硫含量分类（m%）•低硫原油0.5•含硫原油0.5~2.0•高硫原油2.0石油炼制原油分类21化学分类法–按特性因数分类特性因数(K)是反映石油或石油馏分化学组成特性的一种特性数据，定义为：K=1.216T1/3／d15.615.6T——石油馏分的立方平均沸点，K;d15.615.6——15.6℃油品密度与15.6℃水的密度之比。•石蜡基原油K12.1•中间基原油11.5K12.1•环烷基原油10.5K11.5石蜡基原油的特点是：烷烃含量一般在50％以上，密度较小，含蜡量较高，凝点高，含硫、含氮、含胶质量较低。环烷基原油的特点是：环烷和芳香烃的含量较多，密度较大，凝点较低，一般含硫、含胶质、含沥青质较多，所以又叫沥青基原油。中间基原油的性质介于上述两者之间。石油炼制原油分类22石油炼制化学分类法–按关键馏分分类把原油放在特定的简易蒸馏设备中，按着规定的条件进行蒸馏，取250~275℃和395~425℃两个馏分分别作为第一关键馏分和第二关键馏分，根据密度对这两个馏分进行分类，最终确定原油的类别。关键馏分特性分类原油分类序号第一关键馏分的类别第二关键馏分的类别原油类别1石蜡石蜡石蜡2石蜡中间石蜡一中间3中间石蜡中间一石蜡4中间中间中间5中间环烷中间一环烷6环烷中间环烷一中间7环烷环烷环烷23石油炼制原油加工方案与原油的特性及国民经济对石油产品的需求密切相关，尤其是前者对制定合理的原油加工方案起着决定性的作用。例如：属于石蜡基原油的大庆原油，用其生产的润滑油质最好，收率高，同时得到的石蜡质量也很好。但是用其减压渣油很难制得高质量的沥青产品。因此，在确定大庆这类原油的加工方案时，应首先考虑生产润滑油和石蜡，同时生产一部分轻质燃料。与此相反，用属于环烷基的孤岛原油生产的润滑油，不仅质量差，而且加工十分复杂。但是利用孤岛原油的减压渣油可以得到高质量的沥青产品。因此，在考虑孤岛原油的加工方案时，不考虑生产润滑油。根据生产目的不同，原油加工方案有以下几种基本类型：原油加工方案24石油炼制–燃料型这类加工方案的产品基本上都是燃料，如汽油、喷气燃料、柴油和重油等，还可生产燃料气、芳烃和石油焦等。典型的燃料型加工方案的原则流程原油加工方案25石油炼制–燃料-化工型这种加工方案以生产燃料和化工产品或原料为主，具有燃料型炼厂的各种工艺及装置，同时还包括一些化工装置。典型的燃料-化工型加工方案的原则流程原油加工方案26石油炼制–燃料-润滑型这种加工方案除生产各种燃料外还生产各种润滑油。典型的燃料-润滑型加工方案的原则流程原油加工方案27石油炼制炼油工艺所使用的装置叫做炼油(工艺)装置。炼油装置是由一定的设备，按照一定的工艺要求组合而成的。不同的工艺过程所使用的设备也有区别。根据作用的不同，可将炼油设备大致分为六种类型，即：流体输送设备、换热设备、加热设备、传质设备、反应设备和容器等。炼油装置主要设备28石油炼制–流体输送设备•这类设备主要用于输送各种液体(如原油、汽油、柴油、水等)和气体(油气、空气、蒸汽等)，使这些物料从一个设备到另一设备，或者使其压力升高或降低，以满足炼油工艺的要求。•在炼油厂用以输送液体的机械主要是泵，体的机械主要有压缩机、鼓风机、真空泵等。常用的有离心泵、往复泵、旋涡泵等。输送气除此之外，流体输送设备还包括各类管线、阀门等。炼油装置主要设备29石油炼制–换热设备•把热量从高温流体传给低温流体的设备，叫做热交换器或换热器。炼油厂使用换热器的目的是加热原料、冷凝、冷却油品，并从中回收热量、节约燃料。这些设备也叫冷换设备。•根据使用目的的不同，可将换热设备分为换热器、冷凝器、冷却器、重沸器等。用于回收热量的叫换热器；用水或空气作冷却介质的叫冷却器；将介质从蒸汽状态冷凝为液体状态的叫冷凝器；重沸器是一种特殊形式的换热器，安装在精馏塔底部，用以加热塔底液体使之部分汽化。炼油装置主要设备30石油炼制–加热设备•为了把