石油炼制石油炼制基础知识

石油炼制——石油炼制基础知识1观察石油的外观性质2石油元素的组成3石油的烃类组成10原油加工方案的基本类型9原油评价的内容8原油分类的方法7石油的主要产品6石油及产品的物理性质5石油的馏分组成4石油的非烃类组成石油炼制基础知识石油炼制详细任务：任务一：观察石油的外观性质石油炼制石油定义：石油（Petroleum）是一种从地下深处开采出来的呈黄色、褐色甚至黑色的可燃性粘稠液体，常与天然气共存（从石油的外观、来源、最基本特性）性状影响因素常规原油特殊原油我国原油颜色胶质、沥青质的含量越高，石油的颜色越深大部分石油颜色为黑色，也有墨绿色或黑褐色红、淡黄、褐红，甚至无色青海柴达木盆地：淡黄色四川盆地：黄绿色玉门：黑褐色大庆：黑色相对密度胶质、沥青的含量越高，石油的相对密度越大一般在0.80~0.98个别高达1.02或低至0.71一般在0.85~0.95，属于偏重的常规原油流动性常温下石油中含蜡量少，其流动性好一般是流动或半流动的粘稠液体个别是固体或半固体蜡含量和凝固点偏高，流动性差气味含硫量高，臭味较浓程度不同的臭味含硫量较少气味偏淡石油性质由于地址构造、原油产生的条件和年代不同，世界各地所产原油的化学组成和物理性质，有的相差很大，有的却很相似。其组成元素有：任务二：石油元素的组成元素碳氢硫氮氧镍、钒、钠等含量（质量分数）/%83-8711-140.04-60.1-1.50.01-0.50.005-0.02我国部分原油的碳氢元素及硫含量化学元素C（质量分数）/%H（质量分数）/%S（质量分数）/%N（质量分数）/%大庆85.8713.730.100.16胜利86.2612.200.800.41孤岛85.1211.612.090.43新疆86.1313.300.050.13大港85.6713.400.120.23原油名称任务三：石油的烃类组成天然石油中的烃类主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃，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的人造石油（页岩油）中含有不同数量的烯烃。实验室蒸馏石油蒸馏烧瓶冷凝管接液管锥形瓶温度计酒精灯铁架台冷凝水出口冷凝水进口铁圈、石棉网石油蒸馏原理：各种纯净物都有自已固定的熔、沸点，当加热时，沸点低的物质先挥发变成气态，沸点高的物质不易挥发，而仍留在液体内，从而达到分离的目的。蒸馏：适用于不同物质之间沸点相差较大的混合物的分离，精确蒸馏可得到纯净物。分馏：适用于不同物质之间沸点相差较为接近的混合物的分离，得到的物质为混合物。注意：①蒸馏与分馏的原理是一致的，都是物理变化，混合物▲气体冷凝液体气化(1)蒸馏与分馏（减压分馏）重油凡士林液态烃和固态烃的混合物；石蜡(含C20～C30的烃)沥青(含C30～C40的烃)注意：减压分馏是利用外界压强越大，物质的沸点越高的原理，降低分馏塔里的压强，使重油在低温下能充分分馏，防止重油在高温下炭化结焦。（常压分馏）原油分馏塔石油气(含C4以下烃)汽油(含C5～C12的烃)煤油(含C12～C16的烃)柴油(含C15～C18的烃)重油(含C20以上的烃)润滑油(含C16～C20的烃)（直馏汽油）石油的炼制石油馏分图：任务四：石油非烃类组成石油中含有相当数量非烃化合物，主要包括含硫、含氮、含氧化合物机器胶状，沥青状物质。虽然这些化合物含量只是（1%~5%），但是形成的非烃类化合物的含量相当高，可高达20%以上，且大部分集中在重质馏分中。非烃类化合物的存在对于石油加工金额石油产品的使用性能具有很大的影响。1.含硫化合物石油中的硫多以有机硫化物形式存在，已经确定的有：S、H2S、RSR、环硫醚、二硫化物、噻吩，以及同系物。含硫化合物对产品危害（1）严重腐蚀管线（2）可使油品某些实用性变坏（3）环境污染（4）在石油二次加工过程中，会使默写催化剂中毒。石油中含硫化合物按性质可分为：活性硫化物：元素硫、硫化氢和硫醇等非活性硫化物：硫醚、二硫化物和吩噻活性硫化物对设备有强烈的腐蚀性。原油中的含硫化合物一般以硫醚类和吩噻类为主，原油中的硫元素和硫化氢含量极少，，硫化氢一般由原油中的硫化物受热分解而产生的，硫化氢又被氧化成元素硫，所以原油中的元素硫和硫化氢并不一定都是原油本来就有的。石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常在0.05%-0.5%范围内，石油中的氮多分布在400℃以上的重油中。石油中的含氮化合物对石油的催化加工和产品的使用性能都有不利的影响，使催化剂中毒失活，或引起石油产品的不安定性，易生成胶状沉淀。1.含氮化合物碱性含氮化合物：砒啶、喹啉非碱性含氮化合物：咔唑一般来说，原油中的碱性氮的含量占总含氮量的25%-30%左右。非碱性含氮化合物性质不稳定，易被氧化和聚合，是导致石油二次加工油品颜色变深和产生沉淀的主要原因。碱性氮和非碱性氮在一定条件下可以相互转化。含氮化合物类型3.含氧化合物石油中的含氧量一般在千分之几的范围内，只有个别石油含氧量可达2%-3%。如果石油在加工前或加工后长期暴露在空气中，那么其含氧量就会大大增加。石油中的氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的，大致有两种类型：酸性含氧化合物：环烷酸、芳香酸和脂肪酸和酚类中性含氧化合物：酮、醛和酯类石油中含氧化合物以酸性含氧化合物为主，对设备有腐蚀性。4.胶质和沥青胶质是指原油中平均相对分子质量较大（300-100）的含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，呈半固态分散状溶解于原油中，易溶于石油醚、润滑油、汽油、氯仿等有机溶剂。沥青：原油中的沥青质的含量较少，一般1%.沥青质是一种高平均相对分子质量（1000），具有多环结构的暗褐色或深色或深黑色脆性的非晶体固体物质，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳等。沥青质含量增高时，原油质量变坏。就是把原油加热使之温度逐渐升高时，原油中所含的成分就会按照沸点由低到高，及按照分子的大小从小到大排着队逐渐变成气体。随后再把他们泠凝成液体从蒸馏塔里流出来，这样就可以按照沸点的高低把原油“切割”成若干部分，每一个部分成为馏分。任务五：掌握石油馏分组成注意：石油馏分并不是产品，石油产品必须满足油品的规格要求。石油及产品的物理性质，是生产和科研中评定油品质量和控制加工过程的主要指标。在加工一种原油之前，首先要测定他的各种物理性质，如沸点范围（馏分组成）、密度、黏度、凝点、闪点、残炭、含硫量等，称为原油的评价实验。任务六：石油及产品的物理性质1.蒸汽压在一定温度下，液体与其液面上方的蒸汽呈平衡状态时，蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。变现方法：A:气化率为0时的蒸汽压，称为泡点蒸汽压或真实蒸汽压。B:雷德蒸汽压：主要用于评价汽油的质量指标雷德蒸汽压器（1）沸程（馏程）在一定外压下，纯液体的沸点为一定值；当液体为混合物时，其沸点随着液体的不断汽化而升高。定义：石油及产品都是复杂的混合物，在一定外压下，油品的沸点不是某一个温度点，而是一个温度范围，这个温度范围及沸点范围称沸程（或馏程）——恩式蒸馏装置。2.沸程与平均沸点恩式蒸馏装置测定过程：浆100ml（20℃）油品放入标准的蒸馏瓶中，按产品性质不同，控制不同的蒸馏操作升温速度进行加热，当当蒸馏装置的冷凝管流出第一滴冷凝液时，的气相温度称为初馏点。继续加热，其温度不断升高，冷凝不断的流出，一次记录下流出液达到10ml、20ml、···，90ml时的气象温度，称为10%，20%···90%留出的温度（回收温度）。当气相温度到一定数值后，它就不再上升反而回落，这个最高气相温度称为终馏点。蒸馏烧瓶底部最后一滴液体汽化的瞬间所测地的气相温度称为干点，此时不考虑蒸馏烧瓶壁及温度计上的任何液滴和液膜。由于终馏点一般在蒸馏烧瓶全部液体气化后才出现，故与干点往往不同。有时也可根据产品规格要求，以98%或97.5%时的馏出温度来表示终馏点。从初馏点到终馏点温度范围称沸程或馏程（2）平均沸点石油馏分的平均沸点有五种:体积平均沸点，质量平均沸点，实分子平均沸点、立方平均沸点和中平均沸点。3.密度、相对密度和特性因数密度：在一定温度下单位体积物质所含有的质量称为密度，符号单位：Kg/m3相对密度：将t℃的油品的密度与4℃水的密度之比称为油品的相对密度，常用特性因数：特性因数K是有品的平均沸点和相对密度的函数，其数学表达式：dt46.156.153/1216.1dTK油品相对密度的测定——三种（1）比重计，精确度0.001（2）韦氏天平，精确度0.005（3）比重瓶，精确度0.00005韦氏天平比重瓶水的质量是样品的质量式样品的相对密度4.平均相对分子质量评价油品流动性的指标，是油品尤其是润滑油的重要指标之一。它表示液体流动时分子间摩擦而产生阻力的大小。石油馏分愈重则粘度愈大。5.黏度6.溶解性石油可以溶于多种有机溶剂，如氯仿、四氯化碳、硫化碳、苯、香精、醚等，在水里的溶解性很低当压力不变时，烃在水中的溶解度随温度的升高而变大油品失去流动性的原因之一是由于其中所含蜡的影响，当温度低于其溶解温度时就可以从油中析出，使其失去流动性，此时的温度称为凝固点。高凝油（40℃）常规由（-10~40℃）低凝油（-10℃）我国凝固点：15~30℃7.凝固点与含蜡量含蜡量是指在常温常压下，原油中所含石蜡和地蜡总和的百分数。我国石油含蜡量较高。8.低温流动性油品通常在冬季、室外、高空等低温条件下使用。浊点：试油在规定条件下进行冷却，在开始出现蜡的微小结晶粒或冰晶之前，而使清晰的试油呈现雾状或混浊时的最高温度。结晶点：试油到达浊点后继续冷却，知道用肉眼能看得到结晶体出现时的最高温度。冰点：试油中出现结晶后（即达到结晶点后），在使其升温，是原来形成的烃类结晶消失的最低温度。倾点：试油在规定的实验条件下冷却，能够流动的最低温度。冷凝点：试油在规定的实验条件下冷却，在1min内开始不能通过363目过滤网20ml时的最高温度。9.燃烧特性闪点：是指在规定条件下，加热油品所一处的蒸汽和空气形成的混合物，与火焰接触发生瞬间闪火但随之又熄灭时的最低温度。45度以下的液体叫易燃体。闪点在45度以下叫做可燃液体。燃点:是指在规定条件下，当火焰靠近油品表面的油气和空气形成的混合物时，发生闪火并能持续燃烧至少5s以上时的最低温度。自然点:无需引火，油品即可因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧时的最低温度。发热量：是指在标准状态下，1Kg油品完全燃烧时放出的热量，又称为热值，单位为1KJ/Kg热值也有“体积热值”之称。10.石油产品的其他物理性质熔点低点和软化点针入度伸长度苯胺点酸度和酸值含硫量胶质、沥青质和蜡含量残炭:在残炭测定装置的坩埚中将试油按规定的条件，加热到试油蒸发分解而形成的焦黑色残留物的量。灰分:高温下不能挥发、灼烧的物质。机械杂质和水分1.石油燃料点燃式发动机燃料（即汽油发动机燃料）喷气式发动机燃料（喷气燃料）液化石油气燃料锅炉燃料任务七：石油的主要产品2.润滑油和润滑脂从石油提炼的润滑油约占总润滑产品的95%以上。润滑油和润滑脂被用来减少基建之间的摩擦，保护机件以延长他们的使用寿命。润滑脂：俗称黄油，是润滑剂加筹划计支撑的固体或半流体，用于不一使用润滑油的轴承，齿轮部位。3.石蜡、沥青和石焦油4.溶剂和石油化工产品溶剂：香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料等工业。石油化工产品：有机合成工业的重要基本原料和中间体。任务八：原油分类方法3.商品分类法类别APIº20℃相对密度轻质原油中质原油重质原油特重原油31.131.1～22.322.3～10100.86610.8661～0.91620.9162～0.99680.9968原油的商品分类法又称工业分类法，是化学分类方法的补充。商品分类的根据很多，如分别按原油的密度、硫含量、氮含量、含蜡量和胶质含量分类等等。国际石油市场常用以计价的标准，多用比重指数APIº分类和含硫量分类。第十二届世界石油会议规定的原油分类标准。任务九：原油的评价内容原油性