石油化工工藝學 第2章 石油天然氣的形成與加工

1、 第2章 石油天然氣的形成與加工1桶=42加侖=0.159 M3石油是什么？目錄石油與天然氣的形成 石油與天然氣的開采與儲運石油產(chǎn)品 石油與天然氣的加工海相生油:石油僅僅為海洋生物生成,石油的原始物質是低等海洋生物；前蘇聯(lián)地球化學之父別納科依也指出，石油是海洋生物生成的；所有的產(chǎn)油層幾乎毫無例外地都是海相地層或與海相地層密切相關的淡水地層 “中國貧油論”陸相生油: 1941年李四光、謝家榮、潘鐘祥、黃汲清、孫健初等創(chuàng)建：油源巖可由陸相湖泊沉積物形成 。玉門油田，大慶油田，渤海灣、江漢、南襄、蘇北、北部灣、二連等油氣盆地和地區(qū) 第一節(jié) 石油與天然氣的形成 第一節(jié) 石油與天然氣的形成 油氣的形成

2、沉積有機質在一定的古地理環(huán)境與地質條件下，經(jīng)過一系列的物理化學過程形成。 油氣藏的形成1、豐富的油氣2、有利生、儲、蓋條件3、有效的圈閉4、必要的保存條件 石油儲量 頁巖油是指以頁巖為主的頁巖層系中所含的石油資源。其中包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中的致密碳酸巖或碎屑巖鄰層和夾層中的石油資源。通常有效的開發(fā)方式為水平井和分段壓裂技術。據(jù)美國油氣公布的統(tǒng)計數(shù)字，全世界頁巖油儲量約11萬億13萬億噸，遠遠超過石油儲量。主要分布于美國、剛果、巴西、意大利、澳大利亞、中國和加拿大等9個國家，全世界頁巖油總儲量為3450億桶，其中俄羅斯750億桶，美國580億桶，中國320億桶 石油組成

3、： 烴類化合物：80%，組成烴類沸點：常溫-500度 雜質組分（膠質，瀝青質）10-20% 雜質組分：含硫化合物（元素硫，硫醇，硫化氫，噻吩等） 含氮化合物（咔唑，卟啉） 含氧化合物（石油酸等）天然氣成分： 烴類：甲烷80%；乙烷10%；C3-C4 非烴類：硫化氫，二氧化碳，一氧化碳等石油天然氣的組成原油相對密度一般在0.75-0.95之間，少數(shù)大于0.95或小于0.75，相對密度在0.93-1.0的稱為重質原油，小于0.852的稱為輕質原油。原油按照硫含量分類可以分為低硫原油、含硫原油、高硫原油,指標分別為2%。第二節(jié) 石油,天然氣的開采與儲運石油開采：自噴采油，氣舉采油，有桿泵采油油井增產(chǎn)

4、：一次采油（自身壓力） 二次采油（注水，注氣） 三次采油（化學驅，表面活性劑，CO2等） 四次采油（微生物）石油天然氣儲運：管線輸送（中間輸送站補充能量）頁巖油開采 設計一座新煉油廠或加工一種新的原油，首先必須對所提供的原油進行評價以了解其基本性質作為制訂出加工方案的依據(jù)。根據(jù)原油評價目的的不同，所要求評價的內(nèi)容也有所不同。但所進行的評價方法必須規(guī)范。常規(guī)的原油評價一般包 括原油性質分析、原油通過蒸榴切割為餾分以及餾分油及渣油的性質分析、族組成。 第三節(jié) 石油評價 原油評價一般是在實驗室采用蒸餾和分析方法(即原油評價試驗)，全面掌握原油性 質，以及可能得到半產(chǎn)品和產(chǎn)品的收率、及一些基本性質原油

5、簡單評價原油綜合評價關鍵餾分特性因素分類第三節(jié) 石油產(chǎn)品 石油燃料占石油產(chǎn)品總量的從90%以上下降到70%以上，其中以汽油、柴油等發(fā)動機燃料為主石油產(chǎn)品和中間組分的餾分組成: 汽油: 40-200 C5-C11 煤油: 160-310 C10-C16 噴氣燃料: 145-245 C10-C15 柴油: 180-350 C16-C18 潤滑油: 350-520 重燃料油: 520 石腦油: 70145(輕石腦油)；70180(重石腦油 ) 瓦斯油: 200380的餾分汽油-汽油機工作原理辛烷值的意義：燃燒是自由基歷程，燃料不穩(wěn)定，形成過氧化物，自然點低辛烷值的定義：以異辛烷為100，正庚烷辛烷值

6、為0，兩者不同體積比混合構成一系列標準燃料。汽油產(chǎn)品基本指標10%餾出溫度 7050%餾出溫度 12090%餾出溫度 190汽油抗爆性安定性腐蝕性 烴類辛烷值辛烷值高辛烷值組分： 芳烴，苯胺類、烯烴，多支鏈烷烴、一些含氧化合物（甲醇、MTBE）、酯類提高高辛烷值成分： 四乙基鉛，羰基錳、羰基鐵汽油質量指標變化汽油質量指標變化汽油質量指標變化航空煤油-噴氣式發(fā)動機航空煤油的質量標準航空煤油的質量標準柴油-柴油發(fā)動機柴油-柴油十六烷值柴油的質量標準中國2000年柴油質量標準柴油“世界燃油規(guī)范”類標準柴油的質量標準潤滑油及潤滑酯其他石油燃料產(chǎn)品其他石油產(chǎn)品: 重燃料油: 520 煉廠氣 溶劑油 石油

7、芳烴 石蠟 瀝青 石油焦 硫磺 第四節(jié) 石油、天然氣的加工(常減壓裝置)平衡汽化簡單蒸餾-漸次汽化精餾常壓蒸餾、減壓蒸餾、加熱爐、換熱與余熱回收、輕烴回收和電脫鹽362 10-30mmHg390 脫鹽脫水的必要性：增加能量消耗，干擾塔平穩(wěn)，腐蝕設備，影響二次加工原油常減壓工藝過程“一脫三注”系統(tǒng)包括：原油脫鹽脫水、分餾塔頂注氨、注水、注緩 蝕劑等工藝過程，目的是為脫除原油中的鹽，減輕設備、管道、管件和閥件等腐蝕初餾塔：降低輕組分含量，減少水分干擾，減少硫對后續(xù)設備腐蝕，減少重整原料的砷含量 兩段汽化或三段汽化初餾塔常壓塔常壓塔：復合塔 設置汽提塔和汽提段 只靠進料供熱 汽提塔：對側線產(chǎn)品用直接

8、蒸汽汽提除去側線產(chǎn)品中的低沸點組分，使產(chǎn)品的閃點和餾程符合規(guī)定要求。減壓塔降低從汽化段到塔頂?shù)牧鲃訅航嫡羝昧勘瘸核罂s短渣油在塔內(nèi)停留時間高空塔線速，多個中段循環(huán)回流 減壓塔：外形粗而短，底座較高常減壓裝置的設計典型常減壓蒸餾換熱示意圖常減壓裝置防腐常減壓裝置防腐一脫四注摻煉，不能用堿中和？材質升級新緩蝕劑（尤其針對環(huán)烷酸類）裝置大型化高效塔內(nèi)構件有效利用熱能提高換熱器的效率提高抽真空系統(tǒng)效率強化分餾作用的助劑常減壓裝置的發(fā)展4.1石油加工-幾套主要裝置(催化裂化)將渣油轉化成輕質產(chǎn)品，副產(chǎn)烯烴氣體復雜反應酸性催化劑（酸性高嶺土+分子篩），劑油比高，易結焦失活高溫480-550 特殊的的反

9、應器設計催化裂化-反應催化裂化-反應催化裂化-反應催化裂化-反應正碳離子歷程正碳離子歷程正碳離子歷程催化劑催化裂化-催化劑指標催化劑失活催化劑失活催化裂化-反應指標催化裂化-反應條件催化裂化-反應條件反應器類型反應器類型4.1石油加工-幾套主要裝置(催化裂化)4.1石油加工-幾套主要裝置(催化裂化)反應溫度480530,壓力0.140.2MPa；再生溫度：600-700 反應-再生系統(tǒng)(并列式）、分餾系統(tǒng)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)催化裂化發(fā)展流化催化裂化-FCC原料重質化抗鎳、釩污染催化劑優(yōu)化噴嘴，改善油劑接觸MIP 技術-多產(chǎn)異構烷烴（裂化和轉化）兩段提升管技術（提升管接力）-輕收、液收分別提高4和2個

10、百分點輔助提升管技術：高品質汽油催化重整的目的：1、提高汽油辛烷值；2、為化工提供芳烴原料3、提供廉價氫源3.1石油加工-幾套主要裝置(催化重整)原料要求：芳烴潛含量催化重整中的典型反應脫水干燥-活化-還原4.1石油加工-幾套主要裝置(催化重整)Pt-Re/Al2O3 催化劑（3-7天再生一次）反應溫度：480-520 壓力：0.35-0.8MPaIFP催化重整流程催化重整高性能催化劑-降低壓力反應苛刻度提高：溫度提高，空速降低與乙烯裝置競爭原料4.1石油加工-幾套主要裝置(催化加氫)加氫精制加氫裂化加氫精制反應加氫精制反應加氫精制反應加氫裂化反應加氫精制催化劑加氫裂化催化劑加氫精制工藝加氫精

11、制溫度:320-360 壓力：4.5MPa4.1石油加工-幾套主要裝置(催化加氫)一段加氫裂化和兩段加氫裂化高壓加氫裂化:16MPa左右，中壓加氫裂化:9.0MPa左右。氣液固三相涓流床反應1966年中國建成了第一套加氫裂化裝置加氫裂化工藝:260-400催化加氫以多產(chǎn)中間餾分、清潔燃料和化工原料為主新催化劑出現(xiàn)降低反應溫度4.1石油加工-幾套主要裝置(延遲焦化)熱裂化工藝，將殘油轉化成輕質油反應溫度:500原料；重油、渣油、瀝青延遲焦化適應更差的原料改善產(chǎn)品分布提高處理量-210萬噸/年基礎油精制4.1石油加工-幾種工藝組合模式早期典型的石油加工廠-燃料油型4.2石油加工-幾種工藝組合模式燃料-潤滑油型石油加工廠4.2 石油加工:燃料-化工