石油安全工程 第五章 石油煉制

第五章石油煉制化工工藝學(xué)第五章石油煉制5.1原油的組成與一般性質(zhì)5.2燃料油的生產(chǎn)5.3催化裂化武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄5.1原油的組成與一般性質(zhì)5.1.1原油的元素組成碳?xì)淞虻饕欠墙饘僭兀禾細(xì)溲趿虻?，約占98%左右。其余的是微量的金屬和非金屬元素，主要包括釩、鎳、鐵、銅、鉛。非金屬元素主要包括氯、硅、磷、砷等。金屬一般與原油中的有機(jī)化合物形成配合物，盡管含量很小，但對原油加工影響很大。元素組成如下表：第5章圖表.doc武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)按特性因數(shù)K值分類T：石油或石油產(chǎn)品的平均沸點(diǎn)，Kd：原油或石油產(chǎn)品的相對密度按K值大小分為三類：特性因數(shù)K大于12.1，石蠟基原油特性因數(shù)K大于11.5小于12.1，中間基原油特性因數(shù)K小于11.5，環(huán)烷基原油武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)商業(yè)分類方法方法1：相對密度（20℃）API度輕質(zhì)原油d＜0.85API＞34中質(zhì)原油0.85≤d≤0.9320≤API≤34重質(zhì)原油0.93＜d≤0.9910≤API＜20超重質(zhì)原油d＞0.9910＜API武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.1315.1416.156.15-=dAPI商業(yè)分類方法方法2.按含蠟量分類低蠟原油0.5～2.5%含蠟原油2.5～10%高蠟原油＞10%方法3.按含硫量分類低硫原油（＜0.5%）含硫原油（0.5%～2.0%）高硫原油（＞2.0%）按關(guān)鍵組分分類：第5章圖表.doc部分原油的性質(zhì)原油性質(zhì)及加工方案.doc武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.1.2原油的餾分與餾分性質(zhì)初餾點(diǎn)干餾點(diǎn)。蒸餾出10%、50%、90%時(shí)的溫度分別叫10%、50%、90%點(diǎn)。餾分有汽油餾分、煤油餾分、溶劑油餾分、柴油餾分、潤滑油餾分等等。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.1.3原油的烴類組成碳?xì)浠衔铮和闊N、環(huán)烷烴、芳香烴。環(huán)烷烴主要有五元環(huán)、六元環(huán)。芳香烴主要有單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)芳香烴。按含蠟量分類蠟含量低蠟原油0.5～2.5%含蠟原油2.5～10%高蠟原油＞10%5.1.4原油中的非烴類物質(zhì)⑴按含硫量不同，可分為低硫原油（＜0.5%）含硫原油（0.5%～2.0%）高硫原油（＞2.0%）武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)⑵含氧化合物約千分之幾。原油中的氧主要集中在膠狀瀝青狀物質(zhì)中?？煞譃樗嵝院椭行詢纱箢悺Ｋ嵝晕镔|(zhì)主要是環(huán)烷酸。約占石油酸的95%。⑶原油中的含氮化合物約萬分之幾至千分之幾。主要以膠狀、瀝青狀物質(zhì)存在，有90%集中在渣油中。大多數(shù)是含氮雜環(huán)化合物。包括堿性氮雜環(huán)化合物，如喹啉、吡啶、異喹啉等非堿性氮雜環(huán)化合物，主要包括吡咯、吲哚和咔唑等。5.1.5原油中的膠狀瀝青狀物質(zhì)膠狀物質(zhì)、瀝青狀物質(zhì)，結(jié)構(gòu)不明，瀝青質(zhì)是膠質(zhì)縮合產(chǎn)物。5.1.6原油中的固體烴成分、存在、處理方法、用途。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.1.7原油的評價(jià)外觀上看是：流動或半流動粘稠液體，深黑色、暗綠色或赤褐色，有特殊氣味。原油評價(jià)一般包括六項(xiàng)。一般性質(zhì)：如密度、粘度、凝點(diǎn)、含蠟量、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、殘?zhí)?、水分、含鹽量、灰分、機(jī)械雜質(zhì)、元素分析、微量金屬及餾程。常規(guī)評價(jià)：還包括原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾和窄餾分性質(zhì)綜合評價(jià)：除上述兩項(xiàng)外，還包括直餾產(chǎn)品的產(chǎn)率和性質(zhì)。將原油切割成汽、煤、柴及重整原料、裂解原料和裂化原料等餾分，并測定其主要性質(zhì)。提出原油的不同切割方案，進(jìn)行汽油、柴油和重餾分油的烴類組成分析，進(jìn)行潤滑油、石蠟和地蠟的潛含量測定。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.1.8加工方案燃料－潤滑油型燃料型燃料－化工型原油性質(zhì)及加工方案.doc中華人民共和國地圖.jpg

中石化產(chǎn)品.jpg中國大型石化企業(yè)介紹.doc5.1.9燃料油的性質(zhì)石油煉制的主要產(chǎn)品：石油產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標(biāo)要求：第5章圖表.doc汽油主要指標(biāo)：抗爆性（辛烷值）、蒸發(fā)性、安定性、腐蝕性柴油主要指標(biāo)：抗爆性（十六烷值）、霧化性和蒸發(fā)性、低溫流動性、安定性、抗蝕性和抗磨損性噴氣燃料：霧化性和蒸發(fā)性、燃燒性、低溫性能、安定性、腐蝕性、潔凈度武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)汽油抗爆震性與汽油組成的關(guān)系：在各族烴類中，芳香烴的抗爆性最好，辛烷值最高，正構(gòu)烷烴的抗爆性最差，辛烷值最低，異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴的辛烷值高于同碳原子數(shù)的正構(gòu)烷烴。一般來說，工廠提高汽油辛烷值的途徑有三個(gè)：

一是選擇良好的原料和改進(jìn)加工工藝，例如采用催化裂化、重整等二次加工工藝。

二是向產(chǎn)品中調(diào)入抗爆震性優(yōu)良的高辛烷值成分，例如異辛烷、異丙苯、烷基苯等。

三是加入抗爆劑。柴油的著火性能與柴油組成的關(guān)系：柴油中正構(gòu)烷烴的含量越大，十六烷值越高，燃燒性能和低溫啟動性越好，但沸點(diǎn)將升高，凝固點(diǎn)上升。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.2燃料油的生產(chǎn)5.2.1原油的預(yù)處理為什么進(jìn)行預(yù)處理？主要是脫鹽脫水。腐蝕、增加能耗、干擾蒸餾正常操作、動力消耗、影響二次加工原料質(zhì)量原理及設(shè)備：常減壓蒸餾圖表.doc

電脫鹽罐.JPG5.2.2原油的常減壓蒸餾一次加工過程：指原油的常壓蒸餾或常減壓蒸餾過程，所得的輕重產(chǎn)品稱為直餾產(chǎn)品二次加工過程：以直餾產(chǎn)品為原料，以提高輕油收率或產(chǎn)品質(zhì)量、增加油品品種為目的的加工過程，如熱裂化、焦化、催化重整、催化裂化、加氫裂化等。常減壓蒸餾的目的：武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.2.2.1常減壓裝置及流程三塔流程：初餾塔、常壓塔、減壓塔和附屬的汽提塔雙塔流程：常壓塔、減壓塔和附屬的汽提塔常壓蒸餾：單塔流程：只設(shè)常壓塔和附屬的汽提塔雙塔流程：初餾塔、常壓塔和附屬的汽提塔蒸餾類型⑴一段汽化式：常壓⑵二段汽化式：初餾（閃蒸）、常壓⑶二段汽化式：常壓、減壓⑷三段汽化式：初餾（閃蒸）、常壓、減壓⑸三段汽化式：常壓一級減壓、二級減壓⑹四段汽化式：初餾（閃蒸）、常壓、一級減壓、二級減壓武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)原油脫鹽閃蒸常壓加熱爐常壓塔減壓加熱爐減壓塔渣油減粘武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)原油（50℃）經(jīng)一段換熱器升溫到130℃，進(jìn)行電脫鹽和過濾脫鹽，再進(jìn)入二段換熱升溫到200℃～220℃，進(jìn)入閃蒸塔閃蒸分離，經(jīng)三段換熱升溫到280℃，進(jìn)入常壓爐加熱到365℃進(jìn)入常壓塔，塔底油溫度350℃進(jìn)入減壓加熱爐加熱到390℃，進(jìn)入減壓塔。⑴初餾初餾塔的作用：⑵常壓蒸餾常減壓塔結(jié)構(gòu)及相關(guān)數(shù)據(jù).doc初餾塔、常壓塔的壓力都略高于常壓，在0.125MPa～0.145MPa（絕壓）⑶減壓蒸餾390℃～400℃，殘壓1.33～2.66Kpa。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.2.2.2常減壓蒸餾影響因素及控制條件：常壓系統(tǒng)操作影響因素⑴溫度⑵壓強(qiáng)⑶回流比⑷汽流速度⑸水蒸汽量5.2.2.3常減壓蒸餾產(chǎn)品常減壓蒸餾產(chǎn)品.doc減壓蒸餾系統(tǒng)操作影響因素⑴塔盤壓力降⑵塔頂氣體導(dǎo)出管壓力降⑶抽真空設(shè)備的效能常減壓蒸餾圖表.doc各種條件變化的調(diào)節(jié)方法常減壓圖片.JPG

茂名石化常減壓裝置.jpg金澳常減壓原則流程.JPG武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.2.2.4常減壓蒸餾設(shè)備防腐蝕設(shè)備腐蝕及防腐：按腐蝕形態(tài)可分為三種：⑴低溫部位型腐蝕武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)⑵高溫部位硫腐蝕⑶高溫部位環(huán)烷酸腐蝕武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)防腐蝕措施：（一脫四注）原油脫鹽原油注堿塔頂餾出線注氨塔頂餾出線注緩蝕劑塔頂餾出線注堿性水5.2.2.5常減壓蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)及節(jié)能措施加熱爐能耗占裝置總能耗的70%～80%。常減壓蒸餾圖表.docLinhoffProductsandServices.pdfIntegratedapproachtosavingEnergyandHydrogen.pdf武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.3催化裂化國產(chǎn)原油普遍偏重，沸程在350℃以上的常壓渣油占原油的70%～80%，沸程在500℃以上的減壓渣油占原油的40%～50%，我國輕質(zhì)油收率遠(yuǎn)低于美國的平均輕質(zhì)油收率(80%)。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)碳?xì)湓亟M成對比表石油產(chǎn)品石油氣體汽油柴油重燃料油焦炭H/C2.852.141.751.450.35H%19.3015.2312.8110.852.85武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)重油輕質(zhì)化必須脫碳或者增氫。屬于脫碳過程主要有催化裂化、延遲焦化和溶劑脫瀝青。屬于增(加)氫的過程主要有餾分油加氫裂化、緩和加氫裂化和渣油加氫處理(脫硫、脫氮、脫金屬、脫瀝青)。催化裂化是國內(nèi)原油二次加工的核心裝置，商品汽油中，催化裂化汽油占70%以上，催化裂化柴油占商品類柴油的三分之一以上。發(fā)展過程：1936年第一套催化裂化工業(yè)裝置在美國的Paulsboro煉油廠投產(chǎn)1943年第一套流化床催化裂化工業(yè)裝置在Magnolia石油公司的Beaumont煉油廠投產(chǎn)，并定名為ThermoforCatalyticCrackingHPC公司1948年開發(fā)出Houdriflow移動床催化裂化過程武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)概況：催化裂化是以重質(zhì)餾分油為原料，在催化劑存在的條件下和在450℃～530℃高溫和0.1～0.3MPa下，經(jīng)過以裂化為主的一系列反應(yīng)，生成氣體、汽油、柴油、重質(zhì)油及焦炭的工藝過程。其主要特點(diǎn)是輕質(zhì)油收率高，可達(dá)70%～80%。氣體產(chǎn)率為10%～20%，其中主要是碳3、碳4，烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)50%以上。是優(yōu)質(zhì)的石油化工原料和生產(chǎn)高辛烷值的原料。汽油產(chǎn)率是30%～40%，安定性好，辛烷值約70～80，高于直餾汽油和熱裂化汽油、焦化汽油。柴油產(chǎn)率為20%～40%，其中含芳烴多，抽提出來是寶貴的化工原料。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.3.1原理吸附能力按下降順序排序：稠環(huán)芳烴、稠環(huán)環(huán)烷烴、烯烴、單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳香烴、環(huán)烷烴、烷烴反應(yīng)速率由快到慢的順序是：烯烴、異構(gòu)烷與環(huán)烷基烷烴、正構(gòu)烷烴、烷基苯、稠環(huán)芳烴主要化學(xué)反應(yīng)類型：裂化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)芳構(gòu)化反應(yīng)疊合反應(yīng)烷基化反應(yīng)武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)裂化反應(yīng)規(guī)律：裂化速度快慢與結(jié)構(gòu)有關(guān)。為何是碳碳鍵斷裂裂化而不是碳?xì)滏I斷裂？碳原子數(shù)相同時(shí)，異構(gòu)大于正構(gòu)，裂化速度是叔碳大于仲碳大于伯碳環(huán)烷烴斷鏈開環(huán)均可芳烴不開環(huán)只斷鏈，且側(cè)鏈越長，異構(gòu)化程度越大，越容易斷鏈。武漢工業(yè)學(xué)院化工學(xué)院本章目錄總目錄第五章石油煉制化工工藝學(xué)5.3.2催化裂化催化劑⑴種類和結(jié)構(gòu)催化裂化催化劑結(jié)構(gòu).doc⑵催化劑的催化性質(zhì)⑶催化劑的中毒和污染催化裂化催化劑.doc5.3.3催化裂化操作因素分析轉(zhuǎn)化