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第5章石油炼制Petroleum-refineprocess5.1原油加工方法及炼油厂类型5.2常减压蒸馏5.3催化裂化5.4催化重整概述石油在国民经济中的地位和作用是十分重要的，有人誉它为“黑色的金子”、“工业的血液”等等；要进行建设，石油是不可缺少的，天上飞的，地下跑的，没有石油都转不动；石油是现代文明的神经动脉，没有石油，维持这个文明的一切工具，便告瘫痪；我国石油工业本身就是国家综合国力的重要组成部分。这些都说明，石油对于任何一个国家都是一种生命线，它对于经济、政治、军事和人民生活的影响极大。世界石油资源主要分布在中东、拉丁美洲、北美洲、西欧、非洲、东南亚、俄罗斯和中国。现在，产油的国家和地区已有150多个，发现的油气田已有四万多个。中东的沙特阿拉伯、伊朗、科威特、伊拉克和阿拉伯联合酋长国是世界最大的石油产地和输出地区。世界上最大的油田是沙特阿拉伯的加沃尔油田，可采石油储量达104亿吨。中国炼油工业发展•中国炼油工业是从建国以后开始建立的；•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；•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。有这样一个说法：在百年中国科学史上，让中华民族扬眉吐气的有两大事件，一是研制成功了“两弹一星”，一是发现了大庆油田。我国已在25个省和自治区中找到了400多个油气田或油气藏。自1978年以来我国石油年产量突破一亿吨大关从而成为世界十大产油国。我国最大的油田是大庆油田，它已经连续20多年年产量超过5000万吨，胜利油田排在第二位。自上世纪50年代开始，在世界能源消费结构中，石油跃居首位。石油是国家现代化建设的战略物资，许多国际争端往往与石油资源有关。现代生活中的衣、食、住、行直接地或间接地与石油产品有关。二十世纪是石油世纪，二十世纪的战争中大多数人的血都是为石油流淌的。当历史进入了二十一世纪的近几年，世界各国即使是普通人也已经真正地意识到了石油沉甸甸的分量。1973～1979年这段时期，曾有“石油危机”之称。1973年10月中东战争爆发，阿拉伯产油国以石油为武器，对西方国家实行石油禁运，并收回了原油标价大权，在两个月内提价近4倍，一直到70年代末油价不断上涨，到1979年油价已是前些年的近10倍。发达的资本主义国家在政治、经济和日常生活的方方面面都受到严重影响，使人们切实体会到能源对现代社会发展有举足轻重的影响，并称之为70年代的石油危机。“欧佩克”“欧佩克”即石油输出国组织。它是一个自愿结成的政府间组织，对其成员国的石油政策进行协调、统一。欧佩克旨在通过消除有害的、不必要的价格波动，确保国际石油市场上石油价格的稳定，保证各成员国在任何情况下都能获得稳定的石油收入，并为石油消费国提供足够、经济、长期的石油供应。欧佩克是1960年9月14日在伊拉克首都巴格达成立的，创始成员国有5个，它们是：伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯和委内瑞拉。1962年11月6日，欧佩克成为正式的国际组织。目前，欧佩克共有11个成员国（括号内为加入欧佩克的时间），它们是：阿尔及利亚（1969年）、印度尼西亚（1962年）、伊朗（1960年）、伊拉克（1960年）、科威特（1960年）、利比亚（1962年）、尼日利亚（1971年）、卡塔尔（1961年）、沙特阿拉伯（1960年）、阿拉伯联合酋长国（1967年）和委内瑞拉（1960年）。•炼油工艺一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品或石油化工原料（如正构烷烃、苯、甲苯、二甲苯等）的工艺过程。•石油炼制一般的过程是先将原油切割成各种不同沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产品。5.1原油加工方法及炼油厂类型5.1.1石油产品石油产品可分为：石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。其中，各种燃料产量最大，约占总产量的90%；各种润滑剂品种最多，产量约占5%。一、汽油汽油是消耗量最大的品种。汽油的沸点范围（又称馏程）为30~205℃，密度为0.70~0.78g/cm3，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值70、（80、85、）90、93、97、98等。号越大，抗爆性能越好。汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料。过去商品汽油中添加有含铅添加剂（如抗爆剂四乙基铅）以改善使用和储存性能。受环保要求，今后将限制芳烃和铅的含量。汽油的辛烷值“辛烷值”是人们用来衡量汽油质量的一种重要指标,它表示了汽油爆震程度的大小。什么是汽油的爆震呢?汽油发动机吸气时,将汽油和空气的混合物吸入汽缸中,通过压缩使气体混合物温度升高,达到一定程度后经点火便会燃烧。但是一部分汽油不等点火就超前发生了爆炸式燃烧,这种不能控制的燃烧过程,通过汽油发动机的响声或震动表现出来,这种现象叫做爆震。汽油的爆震既损失能量、浪费燃料,又损坏汽缸。爆震现象与汽油的化学组成有关,汽油中直链烷烃在燃烧时发生的爆震程度比较大,芳香烃和带有支链的烷烃则不易发生爆震。经过比较发现,汽油中以正庚烷的爆震程度最大,而异辛烷（2，2，4－三甲基戊烷）的爆震程度最小。人们把衡量爆震程度大小的标准叫做辛烷值,把正庚烷的辛烷值定为0,异辛烷的辛烷值定为100，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。需要注意的是,辛烷值只表示汽油的爆震程度,并不表示汽油中异辛烷的真正含量。我国目前使用的车用汽油的牌号就是按照汽油辛烷值的大小划分的，牌号有70号、90号、93号、97号、98号等。牌号数值就相应表示这种汽油的辛烷值大小。辛烷值越高，表示汽油的抗爆震性能越好。汽油的辛烷值由其化学组成决定，纯烃的辛烷值数据已经很丰富。在分子大小相当的条件下，烃类辛烷值由高到低排序为：芳烃异构烷烃异构烯烃正构烯烃环烷烃直链烷烃。同族烃：分子量大，辛烷值小。直馏汽油的辛烷值只有40到50，为达到国家规定的要求，还需掺入催化裂化、催化重整的汽油。为了提高汽油的辛烷值,过去广泛采用的一种方法是在汽油中添加抗爆震剂四乙基铅。四乙基铅是一种带水果味、具有毒性的油状液体,它可以通过呼吸道、食道或皮肤进入人体,而且很难排泄出去。当人体内的含铅量积累到一定量时,就会发生铅中毒。目前世界上许多国家都已限制汽油中铅的加入量,逐步实行低铅化和无铅化。美国早在1988年就实现了车用汽油的无铅化。1997年6月1日在我国,北京、上海、广州等一些城市已禁止销售含铅汽油。2000年1月1日，全国停止生产含铅汽油，2000年7月1日停止使用含铅汽油，全国实现了车用汽油的无铅化。实现汽油无铅化,提高汽油辛烷值,目前主要是通过三种途径：一是选择良好的原料和改进加工工艺，改进炼油技术,发展能生产高辛烷值汽油组分的炼油新工艺；例如采用催化裂化、重整等二次加工工艺。二是向产品中调入抗爆性优良的高辛烷值成分，例如异辛烷、异丙苯、烷基苯等。三是加入抗爆剂。研究和开发新的提高汽油辛烷值的调合剂,代替四乙基铅作为汽油的抗爆剂。在实际工作中，可根据具体情况采用其中一种或同时采用几种方法，以获得高辛烷值的汽油。无铅汽油中的抗爆剂多年来，在人们实验过的许多金属和非金属抗爆剂中，锰基有机化合物是品质最好的抗爆剂之一，简称MMT。MMT可以在无铅汽油中有效地提高辛烷值，并且还有减轻发动机磨损的作用。但其成本高，大约是铅抗爆剂的四倍，它还有破坏汽车尾气净化的作用，使得它在使用中存在争议。金属氧化物系固体，不易排出气缸。我国使用较多的是一种简称MTBE（methyltert-butylether）的有机抗爆剂。这种抗爆剂在世界上应用得比较广泛。MTBE加入汽油中对汽油的理化性质及密度都影响不大，而且具有良好的抗爆怀，它的缺点是使汽油比较容易吸收水份，在使用、储运中应中以控制。MTBE在汽油中的加入量各国规定不一，美国规定11%，欧共体允许15%。乙醇汽油目前我国正重点推广车用乙醇汽油，乙醇汽油技术在国外已十分成熟。目前，国外使用车用乙醇汽油的国家主要是美国和巴西，欧盟国家也使用车用乙醇汽油。目前，我国汽油年消耗量约为3600万吨，即使全部使用乙醇汽油，生产乙醇所需玉米，仅占我国玉米产量的8％左右。因此，不会对粮食供应产生冲击，而且有利于环境改善。用乙醇替代等量汽油，可降低汽车尾气有害物质排放，而且使用燃料乙醇汽油对汽车行驶性能也没有什么影响。乙醇汽油价格将与目前同等标号的无铅汽油相同，它基本随国内汽油价格浮动，因此使用乙醇汽油不会增加消费者负担。二、喷气燃料喷气燃料主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60℃－280℃（俗称航空汽油）或150℃－315℃（俗称航空煤油）。航空煤油的主要指标是它的发热值、密度和低温性能，此外，还对它的馏程范围和粘度也有一定的要求。航空煤油主要用于喷气式战斗机的燃料，由于飞行高度高、续航里程远、飞行速度快，要求航空煤油有较高的发热值和较大的密度。喷气式飞机的飞行高度在一万米以上，气温低达-55℃~-60℃，要求航空煤油在这样的低温下不能凝固。由于对航空煤油要求严格，所以在炼油中主要采用加氢裂化的办法来生产。三、煤油（kerosene）沸点范围为180℃~310℃为水白色透明液体，安定性好，质量稳定，点灯时亮度足，火焰稳定，不冒黑烟，含硫少，无臭味。主要供照明、生活炊事用。此外在工业上被用作航空煤油和洗涤剂，在农业上用作杀虫药的溶剂等。目前产量不大。四、柴油沸点范围有180℃~370℃和350℃~410℃两类。前者称为轻柴油，后者称为重柴油。农村的拖拉机、农用排灌机械、大型载重汽车等压燃式发动机都要用柴油做燃料。现代小汽车发展也以柴油车为主。对重柴油的使用要求不严格，对轻柴油有较严格的判断轻柴油的主要指标是:燃烧性能、抗爆性能、凝固点和粘度。十六烷值十六烷值就是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为100，纯－甲基萘的十六烷值定为零，以不同的比例混合起来，可以得到十六烷值0至100的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对比。柴油的燃烧性能主要是以十六烷值来表示的。十六烷值越高，柴油的燃烧性能越好，但是其凝点也较高。凝点表示柴油的低温流动性，是指油料遇冷开始凝固而失去流动性的最高温度，是柴油的重要指标之一。轻柴油的抗爆性能用“十六烷值”来衡量。十六烷值越高，抗爆性能越好。五、润滑油润滑油从石油制得的。润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。若在两个物体的接触面之间加上润滑油，就便它们之间形成了一层油膜，这样也就改变了接触表面的摩擦力。这种摩擦，即变成油膜分子间的相互摩擦，摩擦阻力是很小的。所以，润滑油能使得机器运转灵活，减轻摩损，而且还节省了动力能源的消耗。六、石蜡油包括石蜡（占总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等。石蜡的用途是十分广泛，主要做包装材料、化妆品原料以及化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。将纸张浸入石蜡后就可制取有良好防水性能的各种蜡纸，可以用于食品、药品等包装、金属防锈和印刷业上；石蜡加入棉纱后，可使纺织品柔软、光滑而又有弹性；石蜡还可以制得洗涤剂、乳化剂、分散剂、增塑剂、润滑脂最等。石蜡是怎样炼制出来的呢？在减压塔得到蜡油，即含有较多石蜡的润滑油原料。采取压榨脱蜡或溶剂脱蜡的方法提取出石蜡，再经精制后(如加白土脱色)就可得到质量好、熔点较高的石蜡。市场上卖的带各种颜色的蜡制品，是人们根据需要加入的颜色。七、石油沥青主要供道路、建筑用。从炼油厂的常、减压塔底渣油以及催化裂化等装置都可生产出各种牌号的沥青产品。行驶在柏油路面上的汽车，其平均时速要比砂石路面提高25%。由于沥青具有很好的粘结性、绝缘性、隔热性及防湿、防渗、防水、防腐、防锈等性能，所以，除了铺路外，还有很广泛的用途。在修建防屋时，