煉油工藝基礎(chǔ)知識(shí)--齊魯

1、齊魯石化公司培訓(xùn)中心 山東化工職業(yè)學(xué)院 趙業(yè)文n 什么是原油？ 從地下開(kāi)采出來(lái)的、未經(jīng)加工的石油稱為原油。 n 什么是石油產(chǎn)品？ 原油經(jīng)煉制加工得到的各種燃料油、潤(rùn)滑油、蠟、瀝青、石油焦等產(chǎn)品稱為石油產(chǎn)品。 n什么是石油？ 石油是碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物。n 為什么要了解石油及產(chǎn)品的化學(xué)組成和物理性質(zhì)？ 1、原油加工；2、產(chǎn)品應(yīng)用；3、石油綜合利用n流動(dòng)性：流動(dòng)半流動(dòng)的粘稠液體，流動(dòng)性差別很大，50運(yùn)動(dòng)粘度低的1.46mm2/s, 高的2000mm2/sn顏色：黑色、暗綠或暗褐色、赤褐色、淺黃色n氣味：臭味n相對(duì)密度一般都小于1，在0.800.98之間，個(gè)別高到1.02，低到0.71n外觀性

2、質(zhì)差別原因：化學(xué)組成不同 第二類（常見(jiàn)元素）：硫（S）、氮（N）、氧（O）元素 三者含量一般為1%5% 個(gè)別S含量達(dá)5.5%，N達(dá)1.42.2% 特點(diǎn)：含量少，影響大 與碳?xì)浣M成非烴類化合物 第三類（微量元素)：微量金屬元素和非金屬元素 金屬元素：鎳、釩、鐵、銅、鈣 非金屬元素：砷、氯、硅、磷 含量：百萬(wàn)分之幾計(jì) 組成金屬有機(jī)化合物或非金屬有機(jī)化合物 各種元素的存在形態(tài)： 相互結(jié)合成烴類化合物、非烴類化合物和金屬有機(jī)化合物 （一）烷烴 主要組分 存在形態(tài)：氣、液、固 1、氣態(tài)烷烴 常T、P下，C1C4為氣態(tài) 是天然氣和煉廠氣的主要成分。 區(qū)分：以天然氣中丁烷以上的液態(tài)烴(氣體汽油）含量來(lái)區(qū)分

3、貧氣：100g/m3氣體汽油 富氣： 100g/m3氣體汽油 2、液態(tài)烷烴 常T下，C5C15的烷烴為液態(tài) 分布：主要存在于汽油和煤油中 其中C5C12:進(jìn)入汽油， C12C15:進(jìn)入煤油 3、固態(tài)烷烴 常溫下，C16以上烷烴為固態(tài)， 存在狀態(tài)：以溶解狀態(tài)存在于石油中，低溫下析出，稱為蠟。 蠟的類型： 石蠟：結(jié)晶較大，呈板狀結(jié)晶，主要成分是正構(gòu)烷烴，分布于柴油和輕潤(rùn)滑油中 地蠟：呈細(xì)微的針狀結(jié)晶，以環(huán)狀烴為主，主要存在于重潤(rùn)滑油餾分、重油和渣油中 烷烴的化學(xué)性質(zhì)：一般條件下不活潑，特殊條件下，發(fā)生氧化、鹵化、 硝化及熱分解反應(yīng) （二）環(huán)烷烴 環(huán)狀飽和烴，主要成分 存在形式：五員環(huán)的環(huán)戊烷系、六

4、員環(huán)的環(huán)己烷系 且國(guó)內(nèi)：環(huán)己烷系環(huán)戊烷系， 國(guó)外：環(huán)戊烷系環(huán)己烷系 分布： 餾分沸點(diǎn)升高，相對(duì)含量增加； 高沸點(diǎn)餾分中含有雙環(huán)、多環(huán)環(huán)烷烴、環(huán)烷-芳香烴； 更重的石油餾分中，因芳烴含量增加，環(huán)烷相對(duì)含量減少。 環(huán)烷烴特點(diǎn)：抗爆性好、凝點(diǎn)低、有較好的潤(rùn)滑性和粘溫性，是汽油、噴氣燃料及潤(rùn)滑油的良好組分。 環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)：與烷烴相近，稍活潑，除發(fā)生烷烴的化學(xué)反應(yīng)外，還能脫氫生成芳烴。 （三）芳烴 分子中含有苯環(huán)，主要組分 分布：餾分沸點(diǎn)升高，芳烴含量增加 存在形式:單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán) 低沸點(diǎn)餾分以單環(huán)為主 高沸點(diǎn)餾分， 以雙環(huán)和多環(huán)為主 芳烴化學(xué)性質(zhì)：側(cè)鏈性質(zhì)較烷烴稍活潑，可發(fā)生反應(yīng)，如氧化反應(yīng)等；

5、 但苯環(huán)很穩(wěn)定，很難反應(yīng)，但一定條件下，發(fā)生加氫反應(yīng) （四）烯烴 存在于二次加工產(chǎn)物 分類（或存在形式）：?jiǎn)蜗N、雙烯烴、環(huán)烯烴 存在狀態(tài)：C2C4：氣體 C5C18：液體 C18以上：固體 化學(xué)性質(zhì)：很活潑，發(fā)生加成、氧化和聚合等各種反應(yīng)，在空氣中易氧化生成酸性物質(zhì)和膠質(zhì)，影響安定性。 什么是蒸餾（或分餾）？ 蒸餾（或分餾）是利用液體混合物中各組分的沸點(diǎn)的差異使它們得到 分離一種方法。 什么是餾分？ 利用蒸餾（或分餾）的方法，將石油分割成幾個(gè)部分，每一部分稱為餾分。 注意：餾分仍然是混合物，但沸點(diǎn)范圍小（窄）了。 石油餾分的分類： 200：汽油餾分（或稱低沸點(diǎn)餾分） 200350：煤、柴油餾

6、分（或中間餾分） 350500：減壓餾分（或潤(rùn)滑油餾分、 高沸點(diǎn)餾分 500：渣油 石油餾分和石油產(chǎn)品的區(qū)別： 1、石油餾分不是石油產(chǎn)品，石油產(chǎn)品必須滿足油品規(guī)格要求，餾分油要進(jìn)一步加工才能變成石油產(chǎn)品； 2、同一沸點(diǎn)范圍的餾分可以因目的不同而加工成不同的產(chǎn)品。 國(guó)內(nèi)外部分原油直溜餾分和減壓渣油含量比較：表1-1 結(jié)論： 我國(guó)原油輕餾分含量低，重餾分含量高 國(guó)外原油輕餾分含量高，重餾分含量低 非烴化合物：含硫、氮、氧的化合物 元素含量?jī)H15%,但非烴化合物含量可高達(dá)20%， 對(duì)加工和使用影響較大 （一）含硫化合物 硫（S）：常見(jiàn)的組成元素之一 含硫量：不同石油含硫量相差很大，從萬(wàn)分之幾百分之幾

7、 S對(duì)石油加工影響極大 含硫量常作為評(píng)價(jià)石油的一項(xiàng)重要指標(biāo) 根據(jù)含硫量，把石油分為： 高硫原油：含硫量2% ，含硫原油：0.52%，低硫原油0.5% 分布：餾分沸點(diǎn)范圍升高，含硫量增加，大部分集中在重油中 存在形式：少量元素硫（S）和硫化氫（H2S），大量有機(jī)含硫化合物 含硫化合物分為三類： 1、酸性含硫化合物 種類：硫化氫（H2S)和硫醇（RSH),是分解產(chǎn)物 分布：存在于低沸點(diǎn)的汽油和煤油餾分中 硫化氫：有臭味，有毒，用乙醇胺液吸附后氧化制硫 的方法除去 硫醇：有特殊臭味，有腐蝕性，與烯烴縮合生膠，用抽提氧化的方法除去 2、中性含硫化合物 種類：硫醚（RSR)、二硫化物（RSSR) 分布：

8、 硫醚：隨餾分沸點(diǎn)升高，含量增加，大量集中在煤油、柴油餾分中 二硫化物：含量較少，多集中在高沸點(diǎn)餾分中 性質(zhì)： 硫醚：為中性液體，熱穩(wěn)定性高，不與金屬發(fā)生化學(xué) 反應(yīng) 二硫化物：不與金屬發(fā)生反應(yīng)，但熱穩(wěn)定性差，受熱后分解成硫醚、硫醇或硫化氫 3、熱穩(wěn)定性較高的含硫化合物 種類：噻吩（ ）和四氫化噻吩（ ） 分布：存在于中間餾分中 性質(zhì)：與苯及其同系物性質(zhì)接近，對(duì)熱穩(wěn)定，易溶于硫酸含硫化合物的危害： 對(duì)設(shè)備管線造成腐蝕； 使油品的某些使用性能變壞； 污染環(huán)境；使催化劑中毒脫除方法：酸堿洗滌、催化加氫、催化氧化抽提等 （二）、含氮化合物 含氮量：萬(wàn)分之幾千分之幾 密度大，膠質(zhì)多、含硫量高的石油，含氮

9、量高 分布：餾分沸點(diǎn)升高，氮化物的含量升高，大部分氮化物以膠質(zhì)、瀝青質(zhì)物質(zhì)存在于石油中 氮化物分類： 1、堿性氮化物 種類：吡啶（）、喹啉（）及其同系物， 約占2040% 2、非堿性氮化物 種類：吡咯（）、吲哚（）、金屬卟啉化合物， 約占6080%氮化物的危害： 氧化生膠，影響油品儲(chǔ)存安定性 使催化劑中毒必須除去 （三）含氧化合物 氧含量：很少，約千分之幾 分布：含氧化合物大部分集中在膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中（單獨(dú)討論） 含氧化合物分類：酸性氧化物和中性氧化物 1、酸性氧化物 種類：環(huán)烷酸、脂肪酸和酚類，統(tǒng)稱為石油酸環(huán)烷酸的含量：最重要，占石油酸的90%環(huán)烷酸的分布：集中在中間餾分，而在低沸和高沸餾分中

10、都很低2、中性氧化物種類：醛、酮、酯類含量：極少 （四）膠狀瀝青狀物質(zhì) 膠狀瀝青狀物質(zhì)(膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）： 屬于非烴化合物，是由碳、氫、硫、氮、氧和一些金屬元素組成的多環(huán)復(fù)雜化合物。 膠質(zhì)與瀝青質(zhì)的區(qū)別： 膠質(zhì)：是粘稠的液體或半固狀的膠狀物，能溶于石油醚及苯，及一切石油餾分，黃色或褐色，著色力強(qiáng)，受熱或常溫氧化轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)。 油品中的膠質(zhì)必須除去。 瀝青質(zhì)：是暗褐色或深黑色脆性的非晶體固體粉末，不溶于石油醚而溶于苯。 膠質(zhì)瀝青質(zhì)的用途： 含大量膠質(zhì)瀝青質(zhì)的渣油可生產(chǎn)瀝青。 歸納總結(jié)出石油的準(zhǔn)確定義： 石油是以烴類有機(jī)物為主，還包括一定非烴類有機(jī)物的復(fù)雜混合物。 第一節(jié)小結(jié)： 一、外觀性質(zhì)；二、元

11、素組成；三、烴類組成；四、非烴類組成；五、膠狀瀝青狀物質(zhì)。 研究石油及其產(chǎn)品物理性質(zhì)的意義： 1、物性是生產(chǎn)和科研中評(píng)定油品性質(zhì)和控制加工過(guò)程的主要指標(biāo) 原油評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)：即測(cè)定原油的物理性質(zhì) 2、物性與化學(xué)組成有關(guān)，物性是所含各種成分的綜合表觀 即通過(guò)物性數(shù)據(jù)可大致判斷其化學(xué)組成 物性特點(diǎn)： 1、條件性 即規(guī)定測(cè)定方法、儀器和條件 2 、標(biāo)準(zhǔn)化 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 1、密度 定義：在規(guī)定溫度下，單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量，稱為密度 單位：g/cm3或kg/m3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：20時(shí)密度為石油和液體石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度，表 示為20。其他溫度下測(cè)得的密度用t表示。 2、相對(duì)密度 定義：油品的

12、密度與規(guī)定溫度下水的密度之比稱為油品的相對(duì)密度，用d表示 表示方法：n d204:我國(guó)常用，即20時(shí)油品的密度與4 時(shí)水的密度之比 4 水的密度約等于1g/cm3 數(shù)值上d20420，但d204無(wú)單位 n d15.615.6：歐美常用，即15.6時(shí)油品的密度與15.6時(shí)水的密度之比。 15.6 換算為華氏溫度為60n 比重指數(shù)：API度，表示為0API， 0API=141.5/d15.615.6-131.5 由關(guān)系式可看出：0API與d15.615.6成反 比關(guān)系，即0API越大，密度越小 3、油品密度與組成關(guān)系 同一原油的不同餾分油，沸點(diǎn)范圍升高，密度增大 不同原油的同一沸點(diǎn)范圍的餾分油，芳

13、烴含量越多，密度越大；烷烴含量越多，密度越小通過(guò)密度可以大致判斷石油的組成 1、定義： 在一定溫度下，液體與其液面上方蒸氣呈平衡狀態(tài)時(shí)，該蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。 蒸氣壓愈高，液體愈容易氣化 2、純烴與石油餾分蒸氣壓的差別： 純烴的蒸氣壓只與溫度有關(guān)，T升高，蒸氣壓增大 石油餾分的蒸氣壓不僅與溫度有關(guān)，而且與氣化率（液相組成）有關(guān)，T一定時(shí)，氣化率越高，液相組成就越重，蒸氣壓越小 3、油品蒸氣壓的表示方法： 雷德蒸氣壓 用雷德蒸氣壓測(cè)定器測(cè)定。 測(cè)定條件：T=38,汽相體積：液相體積=4：1 真實(shí)蒸氣壓 氣化率為0時(shí)的蒸氣壓，即泡點(diǎn)蒸氣壓。 1、沸點(diǎn)定義 純物質(zhì)在一定外壓下

14、，當(dāng)加熱到某一溫度時(shí)，其飽和蒸氣壓等于外界壓力，此時(shí)液體沸騰，此溫度稱為沸點(diǎn)。 外壓一定時(shí)，純化合物的沸點(diǎn)是一個(gè)定值。 2、餾程的定義 對(duì)于化合物，所含各組分沸點(diǎn)不同，一定外壓下，油品的沸點(diǎn)不是一個(gè)溫度點(diǎn)，而是一個(gè)溫度范圍。 將油品在特定的儀器中進(jìn)行蒸餾時(shí)，流出的第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度叫初餾點(diǎn)，溜出物體積分別達(dá)到10%、20%、30%.90%時(shí)的氣相溫度分別稱為10%、30%.90%點(diǎn)，蒸餾到最后達(dá)到的氣體的最高溫度叫干點(diǎn)（或終餾點(diǎn)）。 從初餾點(diǎn)到干點(diǎn)這一溫度范圍稱為餾程。 在此溫度范圍內(nèi)溜出的部分稱為餾分。 蒸餾溫度與溜出量之間的關(guān)系叫油品的餾分組成。 3、餾程的測(cè)定方法 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾 特點(diǎn)

15、：設(shè)備精密、餾出的氣相溫度較接近餾出物的沸點(diǎn)，溫度與餾出物的質(zhì)量%呈對(duì)應(yīng)關(guān)系，適用于原油評(píng)價(jià)及制定產(chǎn)品的切割方案。 恩氏蒸餾 特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)便、方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)容易得到，但餾程不能代表真實(shí)的沸點(diǎn)范圍， 適用于生產(chǎn)控制、產(chǎn)品質(zhì)量及工藝計(jì)算。 特性因數(shù)（K）是反映石油或石油餾分化學(xué)組成特性的一種特性數(shù)據(jù)。 1、定義式 K=1.216T1/3/d15.615.6 2、不同烴類K值的比較 烷烴12.環(huán)烷烴11.芳烴10. 3、石油及其餾分的K值 含烷烴多的：1213； 含環(huán)烷多的：1112； 含芳烴多的：1011 通過(guò)K值大小，可大致判斷石油餾分的化學(xué)組成 1、定義 石油是多種化合物的復(fù)雜混合物，石油餾分

16、的相對(duì)分子質(zhì)量是其中各組分相對(duì)分子質(zhì)量的平均值，因此稱為平均相對(duì)分子質(zhì)量。 2、石油餾分的平均相對(duì)分子質(zhì)量 餾分沸程升高，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大 汽油：100200； 噴氣燃料：180200； 輕柴油：210240； 粘度是評(píng)價(jià)油品流動(dòng)性的重要指標(biāo)，是噴氣燃料、柴油重油和潤(rùn)滑油的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。 1、粘度定義 粘度是表示液體流動(dòng)時(shí)分子間摩擦而產(chǎn)生阻力的大小。 2、粘度表示方法 動(dòng)力粘度 動(dòng)力粘度是表示液體在一定剪切應(yīng)力下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度。 =剪切應(yīng)力/剪切速率 單位： 法定：帕秒（Pas)，習(xí)慣：厘泊（cP） 1 cP=10-3 Pas=1mPas 運(yùn)動(dòng)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度表示液體在重力作用下流

17、動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度。 =/ 單位： 法定：m2/s，物理：cm2/s（st，斯），常用：mm2/s(cSt,厘斯） 1m2/s=10000st=1000000cst(mm2/s) 恩氏粘度 為條件性粘度。是在規(guī)定條件下，油品從特定儀器中流出200mL所需時(shí)間（s)與20時(shí)流出200mL水所需時(shí)間的比值，以E表示。 Et=油/水 3、石油餾分粘度與組成的關(guān)系 含烷烴多，粘度較小；含環(huán)狀烴多，粘度較大； 餾分越重，沸點(diǎn)越高，粘度越大。 4、溫度對(duì)粘度的影響 T升高，液體油品粘度減小，油蒸氣粘度增大。 5、粘溫性質(zhì) 定義 油品粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫性質(zhì)。 粘溫性質(zhì)好的油品，粘度變化幅度較小。

18、粘溫性是潤(rùn)滑油的重要指標(biāo)之一。 粘溫性質(zhì)的表示方法 粘度比：常用50與100 運(yùn)動(dòng)粘度的比值，表示為50 / 100 粘度指數(shù)（VI）：歐美常用。VI越高，粘溫性質(zhì)越好 6、粘溫性質(zhì)與化學(xué)組成的關(guān)系 不同烴類，正構(gòu)烷烴粘溫性最好，環(huán)烷次之，芳烴最差 烴類分子中，環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多，粘溫性越差，側(cè)鏈越長(zhǎng)，粘溫性越好 評(píng)價(jià)低溫性能的指標(biāo)：濁點(diǎn)、冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)。 1、油品失去流動(dòng)性的原因： 粘溫凝固：不含蠟的油品，溫度降低，粘度增大而失去流動(dòng)性。 構(gòu)造凝固：含蠟油品，溫度降低，蠟結(jié)晶析出，形成網(wǎng)狀骨架，失去流動(dòng)性。 2、濁點(diǎn)、冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn) 三點(diǎn)可在同一個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)定。 濁點(diǎn)：出現(xiàn)蠟的微晶粒而呈霧狀和混濁時(shí)的最高溫度。 結(jié)晶點(diǎn)：繼續(xù)冷卻，出現(xiàn)看得到的晶體的溫度。 冰點(diǎn)：出現(xiàn)結(jié)晶后，再升溫，形成的結(jié)晶剛好消失的最低溫度。 3、凝點(diǎn)、傾點(diǎn)、冷濾點(diǎn) 凝點(diǎn)：油品剛