石油炼制工程课件.ppt

付雪石油炼制工程，重庆科技学院，第1章绪论1。炼油工业在国民经济中的地位。炼油工业是国民经济中最重要的支柱产业之一，也是提供能源的最重要产业，尤其是运输燃料和有机化工原料。据统计，世界40%的能源需求依赖于石油产品。几乎所有用于汽车等交通工具的原材料都是石油产品。有机化学原料也主要来自炼油工业。世界石油总产量的10%用于生产有机化学原料。表1-1世界能源需求的比例%能源1995年2000年石油40.1340.04天然气22.9423.23煤27.1026.89核能7.267.08液压和其他2.572.76总计100.00100.00主要石油产品，燃料：各种品牌的汽油，润滑油如柴油：各种等级的内燃机油和机械油有机化学原料：裂化原料炼油工业的发展。炼油工业的建立可以追溯到19世纪末。1823年，俄罗斯的多宾恩兄弟建立了第一个釜式蒸馏炼油厂，1860年，美国的斯利曼建立了原油分馏装置，这可以被视为炼油工业的原型。20世纪初，内燃机的发明和汽车工业的发展，特别是第一次世界大战对汽油的需求，促进了炼油工业的迅速发展。20世纪中叶，炼油工业发展成为一个技术先进、规模庞大的产业。中国的炼油工业起步较晚。虽然陕西石油管理局的炼油室成立于1907年，但直到1949年全国只有几个小型炼油厂。1958年，中国第一座100，104吨/年的现代化炼油厂建成。20世纪60年代，随着大庆油田的发现和开发，中国炼油工业发展迅速。目前，中国炼油工业规模已位居世界第四，炼油技术水平也已进入世界先进行列。世界主要炼油国的炼油能力及其石油储量和产量，第三，炼油技术的发展阶段，最早的炼油工业主要是生产家用煤油，加工手段是简单蒸馏。20世纪初，汽车工业的发展和第一次世界大战中对汽油的需求激增。从石油蒸馏中直接获得的汽油数量已不能满足需求。由重馏分或重油生产汽油的热裂解技术应运而生。20世纪30年代末和40年代，催化裂化技术出现并迅速发展，逐渐成为生产汽油的主要加工工艺。与此同时，润滑油生产技术也有了很大发展。20世纪50年代，铂重整技术出现，满足了汽油抗爆的要求，促进了催化重整技术的大发展。催化重整生产廉价的副产物氢气，也促进了加氢技术的发展。20世纪60年代，分子筛催化剂的出现及其在催化裂化过程中的首次大规模应用彻底改变了催化裂化技术。20世纪70年代，中东石油禁运引发的石油危机推动了节能技术的发展。同时，有限的石油资源和不断上涨的油价推动了重油轻质化技术的发展。进入20世纪80年代，从全球角度看，炼油工业的规模和基本技术构成相对稳定。第二章是石油的化学组成，主要包括石油的一般特征、元素组成、馏分组成、石油馏分中烃类的组成、石油中非烃类化合物的组成、石油中微量元素的残留以及残渣中胶质和沥青质的组成。首先，石油的一般特征。首先，石油(或原油)的物理性质(也有一些微量元素)原油中：碳的质量分数一般为83%87%氢、11%14%硫、0.05%8%氮、0.02%2%氧、0.05% 2%。3.烃含量和氢碳比一般都在95%以上。原油的氢碳比用来反映原油的性质。通常，轻质原油或石蜡基原油具有较高的氢碳比，而重质原油或环烷原油具有较低的氢碳比。氢碳比还包含一个重要的结构信息，这是一个与化学结构相关的参数。烷烃、环烷烃和芳香烃，4。硫、氮和氧的含量。石油中的硫、氮和氧不是以元素形式存在，而是以化合物形式(碳氢化合物的衍生物)存在。它对石油加工技术和石油产品的性能有很大的影响。例如：催化剂中毒和环境污染。中国的原油含硫量低，含氮量高。大多数原油含硫量不到1%，含氮量超过3。石油中的含硫化合物，如果硫含量高于2%，则称为高硫石油；如果硫含量低于0.5%，则称为低硫石油；如果硫含量介于两者之间，则称为含硫石油。我国大部分原油属于低硫原油和含硫原油。大多数硫集中在重馏分和渣油中。石油中的含硫化合物可分为：活性硫化物；非活性硫化物，如元素硫、硫化氢和硫醇；硫化物、二硫化物和噻吩类活性硫化物对设备有很强的腐蚀性。原油中含硫化合物主要是硫醚和噻吩，原油中硫元素和硫化氢含量很低。硫化氢通常是由原油中硫化物的热分解产生的，硫化氢被氧化成元素硫，因此原油中的元素硫和硫化氢不一定是原油中的原始硫和硫化氢。石油中的含氮化合物。石油中的氮含量一般低于硫，质量分数通常在0.05%-0.5%之间。石油中的氮主要分布在400以上的重油中。石油中的含氮化合物会对石油的催化加工和产品的使用性能产生不利影响，导致催化剂中毒和失活，或导致石油产品不稳定，容易形成胶体沉淀。石油中含氮化合物的类型：碱性含氮化合物：吡啶、喹啉非碱性含氮化合物：咔唑一般来说，原油中碱性氮的含量约占总氮含量的25%-30%。非碱性含氮化合物性质不稳定，容易氧化和聚合，这是二次加工油产品颜色变暗并导致沉淀的主要原因。碱性氮和非碱性氮在一定条件下可以相互转化。石油中的含氧化合物。石油中的氧含量通常在千分之几的范围内。只有一些石油可以含有2%-3%的氧气。如果油在加工前或加工后长时间暴露在空气中，其含氧量会大大增加。石油中的氧元素以有机含氧化合物的形式存在。大致有两种类型：酸性含氧化合物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类中性含氧化合物：酮、醛和酯。石油中的含氧化合物主要是酸性含氧化合物，对设备有腐蚀性。石油中的微量元素和石油中所含的微量元素比石油中的碳、氢、氧、氮和硫这五种元素少得多，一般在一百万到十亿个等级之间。这些元素中的一些对石油加工有很大的影响，特别是对所用催化剂的活性。研究数据显示，石油中有几十种微量元素。到目前为止，石油中已检测出59种微量元素，其中45种为金属元素。石油中的微量元素按其化学性质可分为以下三类：变价金属：碱金属，如钒、镍、铁、钼、钴、钨、铬、铜、锰、铅、汞、钛等。碱土金属：卤素，如钠、钾、钡、钙、镁等。其他元素：氯、溴、碘、铝等。这是中国原油一个主要特征。一些微量元素以无机水溶性盐的形式存在，如钾和钠的氯化物盐，它们主要存在于原油乳化的水相中。这些盐可以通过水洗或添加破乳剂来去除。其他金属以油溶性有机化合物或络合物的形式存在。蒸馏后，大部分浓缩在残油中。有些可能悬浮在原油中非常细小的矿物颗粒中。石油馏分的组成石油是一种由多种组分组成的复杂混合物，沸点范围从常温到500以上，因此无论是研究还是加工，都必须对原油进行分馏。分馏是根据组分沸点的不同将原油“切割”成几个“馏分”，如350的油，称为常压渣油或常压重油。中国原油具有汽油含量低、渣油含量高的特点。原油直接分馏得到的馏分称为直馏分。它们基本上保留了原油的原有特性。经过二次加工后，得到的馏分在化学组成上不同于相应的直馏分。(3)石油馏分的烃组成和单体烃组成基团的结构基团组成。从化学组成来看，石油主要含有烃类和非烃类。碳氢化合物和非碳氢化合物存在于石油的不同部分。由于石油的来源和类型不同，碳氢化合物和非碳氢化合物的含量差异很大。然而，在同一原油中，随着馏分沸程的增加，烃含量降低，而非烃含量逐渐增加。石油中的烃类主要由烷烃、环烷烃和芳烃以及具有这三种烃结构的混合烃组成。单体烃组成：石油及其馏分中各单体化合物的含量。随着石油馏分沸程的增加，单体化合物的数量急剧增加。一般来说，它只限于使用低沸点馏分的石油天然气和石油。仅适用于窄分数。目前，汽油馏分中的数百种单体化合物可以通过气相色谱进行分析和鉴定。族组成：一类具有相似化学结构的化合物。它由石油馏分中碳氢化合物相对含量的组成数据表示。它简单实用。对哪些家庭的分析取决于分析方法和实际应用的需要。汽油馏分的分析基于烷烃、环烷烃和芳烃的含量。如果对裂化汽油的分析增加了不饱和烃，并且更详细，烷烃可以细分为正构烷烃和异链烷烃，环烷烃可以细分为环己烷和环戊烷体系。由于分析方法不同，煤油、柴油和减压馏分的分析项目也不同。采用液固色谱法进行分析，用饱和烃(烷烃和环烷烃)、轻质芳烃(单环芳烃)中的芳烃(双环芳烃)、重芳烃(多环芳烃)和非烃组分的含量来表示。使用质谱分析，结构基团组成表示为烷烃(正构烷烃、异链烷烃)、环烷烃(单环、双环、多环环烷烃)芳烃(单环、双环、多环芳烃)和非烃化合物的含量，并确定复杂分子混合物中的结构单元含量。整个石油馏分被认为是一个中等的“平均分子”，这个“平均分子”是由一些结构单元组成的。分数结构族的组成由分子中结构单元在“平均分子”上的比例来表示。无论石油碳氢化合物的结构有多复杂，它们都由三个结构单元组成：烷基、环烷基和芳基。分子中结构单元的组分可以用芳环中的碳原子占分子中总碳原子的百分比(，环烷环中的碳原子占分子中总碳原子的百分比(%CN)和烷基侧链中的碳原子占分子中总碳原子的百分比(。例如，石油重油的结构族组成由密度法确定，石油中间馏分和高沸馏分的结构族组成由密度法确定但是，必须注意的是，该方法的应用范围仅限于具有以下条件的石油馏分：M200，不含不饱和烃；RT4，RA2或% Cr75(%)；钙/氯化萘1.5；含硫量“2%，氮 0.5%，氧 0.5%。石油重油结构族组成的测定密度法适用于重油或渣油，密度法可用于确定其结构参数。烃类密度与其结构密切相关。在相对分子质量相近的情况下，不同类型的烃类具有不同的密度，因此密度可以用来关联油样的化学结构。在相关性中，引入参数Mc，其代表每个碳原子的平均相对分子质量，即M/C，其中M代表平均相对分子质量，C代表每个平均分子的碳原子数。如果参数Mc除以密度，它代表每个碳原子所占的摩尔体积。对于具有不同结构的烃，每个碳原子的摩尔体积是不同的。由于重油或残油通常含有杂原子，因此必须将分子轨道数/日修正为(分子轨道数/日)c。人们提出的经验修正形式如下：这将与重油的芳烃碳率fA有关。威廉姆斯通过实验数据提出：4、各种结构参数参数的计算，石油气体和石油馏分的烃组成。1.石油气态烃组成天然气组成纯气田天然气主要由甲烷组成，一般占90%以上(体积分数),此外还有少量乙烷、丙烷、丁烷和非烃气体，如氮气、硫化氢和二氧化碳，一般称为干气。虽然甲烷仍是凝析气田的主要天然气，但乙烷、丙烷和丁烷的含量明显增加，达到10% 20%，甚至含有少量戊烷和己烷，俗称水分。原油伴生气的组成与凝析气田的组成相对接近。(2)炼厂气的成分石油炼厂气的成分可能因加工条件和原料而有很大差异。在由石油的纯热分解反应获得的气体中，除烷烃外，通常还含有烯烃。高温热解反应气体中含有大量乙烯；催化裂化反应气体中含有大量异丁烷；催化裂化反应气体中含有大量的丙烯和丁烯，而催化重整反应气体的主要成分是氢气。我国四种原油直馏汽油馏分中主要单体烃(烷烃、环烷烃、芳烃)为：正构烷烃含量较高。(2)对于异链烷烃，具有较少支链(具有一个甲基)的异链烷烃的含量较高，并且具有一个甲基支链的异链烷烃的含量通常占总异链烷烃的一半以上。对于相同碳原子数的异链烷烃，含量随着异构化程度的增加而降低。(3)对于环烷烃，中国汽油馏分中只有环戊烷和环己烷化合物。在环己烷系列中，甲基环己烷的含量最高。(4)芳烃方面，我国汽油馏分中芳烃的总含量较低，尤其是苯含量很低，甲苯和二甲苯的相对含量较高。在三种二甲苯异构体中，间二甲苯的含量最高。直馏汽油馏分的烃族组成汽油的烃族组成分析直馏汽油馏分主要由烷烃和环烷烃组成，芳烃含量一般不超过20%(质量分数)。其分布规律：随着沸点的升高，芳烃含量逐渐增加。石油中间馏分和高沸点馏分的烃类组成，3。中高沸点馏分油的烃类类型，中馏分油的环烷烃和芳烃主要为单环和双环，三环或三环以上的含量明显降低。高沸点馏分环烷烃包括环戊烷环或环己烷环从单环到六环的环烷烃，其结构主要为缩合型。高沸点馏分中的芳烃主要是单环、双环和三环芳烃。同时，有一定量的四环和少量的石蜡主要来自：从柴油和减压馏分油中分离出的晶体形状：较大的晶体和板状晶体/板状平均分子量：300-450分子中的碳数：17-35相对密度：0.86-0.94小熔点：30-70低化学组成：高正链烷烃含量，特别是商业石蜡中较高的正链烷烃含量。除了正构烷烃，石蜡还含有少量的异链烷烃、环烷烃和非常少量的芳烃。微晶蜡的折射率很小。微晶蜡的主要来源是从真空残渣中分离出的结晶形式：细结晶形式/针状或细颗粒状平均分子量：分子中450-800个碳原子；相对密度：3