石油炼制工程第5章-原油评价及炼油厂的构成

1、1石石 油油 炼炼 制制 工工 程程第五章第五章 原油评价原油评价 原油评价方法原油评价方法 原油的分类方法原油的分类方法 渣油的评价渣油的评价 原油加工方案的确定原油加工方案的确定汽油汽油柴油柴油第五章第五章 原油评价原油评价认识原油认识原油确定原油加工方案确定原油加工方案实验、分析，取得对实验、分析，取得对原油性质原油性质的全面数据的全面数据第五章第五章 原油评价原油评价 原油评价方法原油评价方法 （A）基本性质分析基本性质分析： 粘度、密度、凝固点、馏粘度、密度、凝固点、馏程程 （B）常规评价常规评价：基本性质：基本性质+实沸点蒸馏实沸点蒸馏 （C）综合评价综合评价：基本性质：基本性质+

2、实沸点蒸馏实沸点蒸馏+直馏产品直馏产品（宽馏分）分析（宽馏分）分析 综合评价的内容：综合评价的内容：A 原油的一般性质分析原油的一般性质分析 先测水量，含盐量和机械杂质，若先测水量，含盐量和机械杂质，若含水量含水量0.5，则，则需先脱水需先脱水。 然后测定脱水原油的然后测定脱水原油的密度、粘度、凝点、闪点、残炭、密度、粘度、凝点、闪点、残炭、灰分、胶质、沥青质、蜡含量、元素组成、金属含量及馏灰分、胶质、沥青质、蜡含量、元素组成、金属含量及馏程等程等。项项 目目方方 法法项项 目目方方 法法API度度GB1885-83闪点闪点GB267-77密度密度GB2538-81灰分灰分GB2538-81运

3、动粘度运动粘度GB2538-81酸值酸值GB7304-87凝点凝点GB2538-81元素分析元素分析 倾点倾点GB3535-83碳碳 蜡含量蜡含量 氢氢元素分析仪元素分析仪沥青质沥青质 氮氮 胶质胶质 硫硫X荧光法荧光法残炭残炭GB2538-81镍含量镍含量 水分水分GB2538-81钒含量钒含量 盐含量盐含量GB6532-86蒸馏馏程蒸馏馏程GBT 26984-2011原油性质分析内容和方法（原油性质分析内容和方法（ASTM、GB、SY、SH）P59原油馏程测定：原油馏程测定：恩氏蒸馏（恩氏蒸馏（ASTM D86）本质：渐次汽化本质：渐次汽化馏出温度（气相温度）对流出体积馏出温度（气相温度）

4、对流出体积分数作图分数作图优点：能反应油品在一定条件下的汽化性能优点：能反应油品在一定条件下的汽化性能缺点：不能表征油品各组分实际沸点缺点：不能表征油品各组分实际沸点P56 将将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点，加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点，馏出物为馏出物为10%、20%90%时的气相温度别别称为时的气相温度别别称为10%、20%90%点，蒸馏到最后所能达到的最高点，蒸馏到最后所能达到的最高气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏点）的温

5、度范围称为馏程。点）的温度范围称为馏程。以气相馏出温度为纵坐标，以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积为横坐标，可以绘馏出体积为横坐标，可以绘得该油品的恩氏蒸馏曲线。得该油品的恩氏蒸馏曲线。 综合评价的内容：综合评价的内容：B 原油馏分组成和窄馏分性质原油馏分组成和窄馏分性质 实沸点蒸馏实沸点蒸馏，切割成，切割成25馏程宽的馏程宽的窄馏分窄馏分，得到蒸馏，得到蒸馏数据（各馏分占原油的比例）。测定每个窄馏分的密度、数据（各馏分占原油的比例）。测定每个窄馏分的密度、粘度、凝点、苯胺点、酸值、折射率和硫含量等，并计算粘度、凝点、苯胺点、酸值、折射率和硫含量等，并计算特性因数和结构族组成，把数据以图表的形式

6、表达出来特性因数和结构族组成，把数据以图表的形式表达出来。 实沸点蒸馏（实沸点蒸馏（TBP）：）：实验室间歇精馏实验室间歇精馏精馏柱（相当于精馏柱（相当于1517块理论板的分离能力）块理论板的分离能力）常压蒸馏常压蒸馏+减压蒸馏减压蒸馏馏出温度（气相温度）对流出体积分数作图馏出温度（气相温度）对流出体积分数作图优点：能大致反应各组分沸点随流出量的变化优点：能大致反应各组分沸点随流出量的变化缺点：相当费时、成本高缺点：相当费时、成本高P162釜式常减压蒸馏装置釜式常减压蒸馏装置 精馏柱理论板数精馏柱理论板数1517层层 回流比为回流比为5:1或或4:1。 蒸馏分三段进行：蒸馏分三段进行： 第一段

7、为常压蒸馏，切取初馏点到200的各个馏分； 第二段为残压1.33 kPa左右的减压蒸馏，切取200到395的各个馏分； 第三段为小于0.27 kPa的残压，不用精馏柱的减压蒸馏。通常称为克氏蒸馏，切取395到约500的各个馏分； 最后留下的是500以上的渣油。釜底残留物为渣油，釜温不超过350。P9 切割成切割成25或或30 馏程宽的窄馏分，将窄馏分按馏程宽的窄馏分，将窄馏分按馏出顺序编号，称重及测量体积，然后测定各窄馏分馏出顺序编号，称重及测量体积，然后测定各窄馏分和渣油的性质。所得数据可列表统计。和渣油的性质。所得数据可列表统计。 以馏出温度为纵坐标，累计馏出质量分数（欧美以馏出温度为纵坐

8、标，累计馏出质量分数（欧美多用体积分数）为横坐标作图，即可得实沸点蒸馏曲多用体积分数）为横坐标作图，即可得实沸点蒸馏曲线。该曲线的某一点表示原油馏出某累计收率时的实线。该曲线的某一点表示原油馏出某累计收率时的实沸点。沸点。原油实沸点蒸馏曲线原油实沸点蒸馏曲线曲线越陡，分离精确度越高！恩氏蒸馏曲线恩氏蒸馏曲线中比性质中比性质只适用于窄馏分只适用于窄馏分馏分越宽，误差越大馏分越宽，误差越大P162模拟蒸馏（模拟蒸馏（ASTM D2887，D5307）：）：气相色谱仪气相色谱仪+模拟蒸馏软件模拟蒸馏软件 用具有一定分离度的非极性色谱柱，在线性程序升温条用具有一定分离度的非极性色谱柱，在线性程序升温条

9、件下测定已知标样的保留时间。然后在相同的条件下，将试件下测定已知标样的保留时间。然后在相同的条件下，将试样按组分沸点次序分离，经色谱分析得到油品馏程。样按组分沸点次序分离，经色谱分析得到油品馏程。 采用不同软件分析还可以得到与采用不同软件分析还可以得到与ASTM D86相对应的馏相对应的馏程数据。程数据。优点：用量少、分析快（汽油分析约优点：用量少、分析快（汽油分析约6 min，恩氏蒸馏：，恩氏蒸馏：1 h）缺点：无法得到窄馏分缺点：无法得到窄馏分C 直馏产品的切割与分析直馏产品的切割与分析 为了合理地提出原油的切割方案，把原油切割成各种为了合理地提出原油的切割方案，把原油切割成各种汽汽油油、

10、煤油、柴油、煤油、柴油、重整原料重整原料和裂解原料和裂解原料等，按产品规格要等，按产品规格要求的项目分析各求的项目分析各宽馏分宽馏分的性质，并测定不同拔出深度的重的性质，并测定不同拔出深度的重油和渣油的各种物性，减压渣油还需测定生产沥青时的针油和渣油的各种物性，减压渣油还需测定生产沥青时的针入度、延伸度和软化点等。入度、延伸度和软化点等。D 汽油、煤油、柴油和重整、裂解、催化裂化原料的汽油、煤油、柴油和重整、裂解、催化裂化原料的组成分析组成分析E 润滑油、石蜡和地蜡的潜含量及其性质分析润滑油、石蜡和地蜡的潜含量及其性质分析通过上述分析，确定产品切割方案，了解产品性通过上述分析，确定产品切割方案

11、，了解产品性质，提出进一步加工的途径。质，提出进一步加工的途径。 由于地质构造、生油条件及年代的不同，世界各由于地质构造、生油条件及年代的不同，世界各地区所产原油的物理性质和化学组成，有的差别很大，地区所产原油的物理性质和化学组成，有的差别很大，有的很相似；而同一产区的原油，有的在性质上差异有的很相似；而同一产区的原油，有的在性质上差异很大。组成和性质相似的原油，其输送方案和加工方很大。组成和性质相似的原油，其输送方案和加工方案可类似。因而根据原油的性质进行分类，对原油加案可类似。因而根据原油的性质进行分类，对原油加工和销售都是十分必要的。工和销售都是十分必要的。 化学分类法化学分类法 最常用

12、的有特性因数分类法和关键馏分特性分类法。最常用的有特性因数分类法和关键馏分特性分类法。 A 特性因数分类法特性因数分类法 根据特性因数大小把原油分为石蜡基、中间基和环烷基三类根据特性因数大小把原油分为石蜡基、中间基和环烷基三类6 .156 .153/216. 1dTK 特性因数，特性因数，K 12.1 11.512.1 10.511.5 原油类别原油类别 石蜡基石蜡基 中间基中间基 环烷基环烷基 P63 化学分类法化学分类法A 特性因数分类法特性因数分类法：烷烃含量高烷烃含量高，含蜡量高、密度小、凝点高、，含蜡量高、密度小、凝点高、含硫、含氮及含胶质量较低。生产的直馏汽油辛烷值低，柴油含硫、含

13、氮及含胶质量较低。生产的直馏汽油辛烷值低，柴油十六烷值高，航煤的密度和结晶点间矛盾较大。十六烷值高，航煤的密度和结晶点间矛盾较大。大庆原油大庆原油是典是典型的石蜡基原油。型的石蜡基原油。：环烷烃、芳烃含量高环烷烃、芳烃含量高，密度较大、凝点低。，密度较大、凝点低。环烷基中的重质原油，含有大量的胶质和沥青质。汽油辛烷值环烷基中的重质原油，含有大量的胶质和沥青质。汽油辛烷值相对高，柴油十六烷值相对低，航煤密度大、热值较高，可产相对高，柴油十六烷值相对低，航煤密度大、热值较高，可产优质沥青。优质沥青。孤岛原油孤岛原油属于此类。属于此类。介于二者之间。介于二者之间。胜利原油和大港原油胜利原油和大港原油

14、属于属于此类。此类。P106P116P11P126 化学分类法化学分类法B 关键馏分特性分类法关键馏分特性分类法 第一关键馏分：第一关键馏分：常压下蒸得常压下蒸得250275的馏分作为第一关键馏分，的馏分作为第一关键馏分，第二关键馏分：第二关键馏分：在在40毫米汞柱下减压蒸馏，切取毫米汞柱下减压蒸馏，切取275300馏分馏分 （相当于常压（相当于常压395425）作为第二关键馏分。）作为第二关键馏分。 分别测定上述两个关键馏分的相对密度。分别测定上述两个关键馏分的相对密度。P59 化学分类法化学分类法关键馏分分类指标关键馏分分类指标关键馏分关键馏分 石蜡基石蜡基中间基中间基环烷基环烷基第一关键

15、馏分第一关键馏分 d40(K11.9)d0.8562 比重指数比重指数33(K11.5)第二关键馏分第二关键馏分 d30(K12.2)d0.9305 比重指数比重指数20(K340.8550.85中质原油中质原油34200.8550.9340.8510.930重质原油重质原油20100.9340.9990.9310.996特稠原油特稠原油0.9990.996P5分类根据分类根据按含硫量分类按含硫量分类 按含氮量分类按含氮量分类 原油类别原油类别低硫低硫含硫含硫高硫高硫低氮低氮含氮含氮高氮高氮分类标准，分类标准，2.0%0.25 分类根据分类根据按含蜡量分类按含蜡量分类 按含硅胶胶质分类按含硅胶

16、胶质分类 原油类别原油类别低蜡低蜡含蜡含蜡高蜡高蜡低胶低胶含胶含胶多胶多胶分类标准，分类标准，0.52.52.510.010.015P5 世界石油市场上的原油趋重，渣油轻质化问题已成为炼油技术发展中的最重要的问题之一。我国原油偏重，大于500减压渣油达40%50%，渣油轻质化问题更为突出。因此，如何对渣油进行正确的评价并对其性质有一个较深入的认识，对于合理加工渣油有很重要的实际意义。P10 渣油是十分复杂的混合物，但由于沸点很高、高温下又易分解，不能用蒸馏等一般的分离方法作进一步的分离。因此，多年来对渣油的认识只限于把它作为一个整体测定其平均性质，或者进一步用色谱法测定其SARA族组成（sat

17、urates，aromatics，resin，asphaltene）。石油大学发展了分离渣油的超临界溶剂萃取分馏技术（SFEF）。可将渣油大体上按相对分子质量大小在较低温度下（250）分离成多个窄馏分，所抽出馏分油的累计收率可达减渣的80%90%，其中最重窄馏分的平均沸点（相当于常压下）可达850以上。P76P68P7P5P5 由于由于UOP特性因数特性因数K不能较好地表征渣油的化学不能较好地表征渣油的化学特性，石油大学提出了表征渣油的化学特性的特性，石油大学提出了表征渣油的化学特性的特征化特征化参数参数KH，它可以从三个较易测定的性质求得：，它可以从三个较易测定的性质求得： M平均相对分子质

18、量；平均相对分子质量； d20密度，密度，gCm。 数据表明，特征化参数数据表明，特征化参数KH不但与渣油的不但与渣油的SARA组组成及残炭值成及残炭值有相当好的关联关系，而且与其有相当好的关联关系，而且与其裂化反应裂化反应性能性能也有较好的关联关系。也有较好的关联关系。 0.123610HH CKMd原子比6 .156 .153/216. 1dTK P64 从研究结果来看，特征化参数从研究结果来看，特征化参数KH能较好地表征渣能较好地表征渣油的化学特性，为此，石油大学建议按油的化学特性，为此，石油大学建议按KH值将减压渣值将减压渣油分为三类：油分为三类： 第一类第一类：KH7.5，二次加工性

19、能好。，二次加工性能好。 第二类第二类：6.5KH7.5，二次加工性能中等。，二次加工性能中等。 第三类第三类：KH6.5，二次加工性能差。，二次加工性能差。常减压蒸馏汽油AGOVGOVR密度密度粘度粘度凝点凝点闪点闪点残炭残炭胶质胶质沥青质沥青质蜡含量蜡含量元素组成元素组成金属含量金属含量馏程馏程。窄馏分及性质窄馏分及性质加工方案加工方案 燃料型燃料型 燃料燃料- -润滑油型润滑油型 燃料燃料- -化工型化工型 燃料燃料- -润滑油润滑油- -化工型化工型 常减压蒸馏热 裂 化催化裂化加氢裂化加氢精制催化重整烷基化,异构化,醚化大分子 小分子脱S、N、金属高辛烷值汽油/芳烃（BTX）高辛烷值

20、组分合成油品精制一、大庆原油的加工方案一、大庆原油的加工方案低硫石蜡基原油：低硫石蜡基原油： 含含蜡高蜡高（26%30%） 凝点高凝点高（约（约30） 含含硫低硫低（0.10%） 金属金属含量含量低低（Ni:2ppm、V70，但其收率受凝点限制但其收率受凝点限制 烷烃多，烷烃多，BMCI较小较小加工方案加工方案一、大庆原油的加工方案一、大庆原油的加工方案减压蜡油馏分减压蜡油馏分VGO（350500）1）生产润滑油）生产润滑油2）FCC生产轻质油生产轻质油 收率约为收率约为26 wt% 润滑油潜含量（烷烃润滑油潜含量（烷烃+环烷烃环烷烃+轻芳烃）约轻芳烃）约占占 15 wt% 黏度指数黏度指数9

21、0120 饱和分含量高，残碳饱和分含量高，残碳值低，金属含量低值低，金属含量低加工方案加工方案一、大庆原油的加工方案一、大庆原油的加工方案减压渣油减压渣油VR（500）1）掺入）掺入VGO作作FCC原料原料2）丙烷脱沥青和精）丙烷脱沥青和精制后生产高黏度润滑制后生产高黏度润滑油油3）难以生产高质量）难以生产高质量沥青沥青 收率约为收率约为43 wt% 含含S低低 重金属含量低，残炭重金属含量低，残炭值较低值较低 饱和分含量较高饱和分含量较高 胶质、沥青质含量少，胶质、沥青质含量少，蜡含量高蜡含量高加工方案加工方案加工方案：加工方案： 最理想：最理想：燃料燃料- -润滑油型润滑油型方案方案 或或

22、燃料燃料- -润滑油润滑油- -化工型化工型方案方案一、大庆原油的加工方案一、大庆原油的加工方案大庆原油是生产优质大庆原油是生产优质润滑油润滑油和各种和各种蜡蜡的良好原料。的良好原料。 二、胜利原油的加工方案二、胜利原油的加工方案含硫中间基原油：含硫中间基原油： 胶质胶质含量含量高高（约为约为23%） 密度较大密度较大（约（约0.900g/cm3） 含含蜡蜡量量较高较高 含含硫硫（约（约1%）轻馏分含量比大庆原油少轻馏分含量比大庆原油少二、胜利原油的加工方案二、胜利原油的加工方案直馏汽油（直馏汽油（200）1）催化重整好原料）催化重整好原料（高（高ON汽油汽油/芳烃）芳烃） 收率低收率低（约（

23、约7 wt%） 辛烷值辛烷值ON为为47左右左右 芳烃潜含量高芳烃潜含量高加工方案加工方案二、胜利原油的加工方案二、胜利原油的加工方案煤柴油馏分煤柴油馏分AGO（200300）1）脱硫醇后生产）脱硫醇后生产1#航航煤煤2）生产）生产-20#、-10#、0#号柴油号柴油 收率收率18wt%左右左右 密度大、结晶点低密度大、结晶点低 柴油指数较高（约为柴油指数较高（约为65），凝点不高），凝点不高加工方案加工方案二、胜利原油的加工方案二、胜利原油的加工方案减压蜡油馏分减压蜡油馏分VGO（350500）1）不宜生产润滑油）不宜生产润滑油2）做）做FCC、加氢裂、加氢裂化原料化原料3）FCC汽、柴油需

24、汽、柴油需脱硫脱硫 收率约为收率约为25 wt% 粘度指数低粘度指数低 含含S、酸值较高、酸值较高加工方案加工方案二、胜利原油的加工方案二、胜利原油的加工方案减压渣油减压渣油VR（500）1）不宜生产高粘度滑油）不宜生产高粘度滑油2）生产沥青产品）生产沥青产品3）少量掺入）少量掺入VGO中作中作FCC原料原料（掺渣量（掺渣量50%）加工方案加工方案四、克拉玛依原油的加工方案四、克拉玛依原油的加工方案低硫中间基原油：低硫中间基原油： 凝点极低凝点极低 含蜡很少含蜡很少含硫少含硫少四、克拉玛依原油的加工方案四、克拉玛依原油的加工方案直馏产品性质直馏产品性质1）汽油抗爆性很好）汽油抗爆性很好2）优质

25、喷气燃料）优质喷气燃料3）直馏柴油可用于高）直馏柴油可用于高寒地区寒地区4）生产低凝润滑油）生产低凝润滑油4）可以提取重要的化）可以提取重要的化工原料工原料环烷酸环烷酸 汽油汽油ON值高值高 航煤结晶点低，芳烃含航煤结晶点低，芳烃含量低量低 柴油凝点柴油凝点-60，十六，十六烷值烷值41-43 低凝原油酸值较高低凝原油酸值较高加工方案加工方案五、稠油的加工方案五、稠油的加工方案 密度、粘度大密度、粘度大 胶质、沥青质胶质、沥青质含量含量高高 凝点低凝点低 硫含量硫含量较较高高 轻质油轻质油含量很含量很低低，VR占占60% 渣油渣油的的残炭值高残炭值高、重金属重金属含量含量高高低凝柴油、低凝润滑

26、油五、稠油的加工方案五、稠油的加工方案VR性质性质1）生产优质沥青）生产优质沥青2）先加氢处理后）先加氢处理后FCC3）溶剂萃取脱沥青后）溶剂萃取脱沥青后送去送去FCC4）延迟焦化）延迟焦化 蜡含量低蜡含量低 胶质及、沥青质含量高胶质及、沥青质含量高 残炭值高、重金属含量残炭值高、重金属含量高高加工方案加工方案炼厂两大部分：炼厂两大部分：炼油过程，辅助设施炼油过程，辅助设施1.1.原油分离装置原油分离装置 常减压蒸馏常减压蒸馏2.重油轻质化装置重油轻质化装置 催化裂化、加氢裂化、焦化等。催化裂化、加氢裂化、焦化等。3.油品改质及油品精制装置油品改质及油品精制装置 催化重整、加氢精制、电化学精制

27、、溶剂精制、氧催化重整、加氢精制、电化学精制、溶剂精制、氧化沥青等。化沥青等。4.油品调和装置油品调和装置5.气体加工装置气体加工装置 气体分离、气体脱硫、烷基化、异构化、合成气体分离、气体脱硫、烷基化、异构化、合成MTBE等。等。6.制氢装置制氢装置 催化重整：副产氢气催化重整：副产氢气 若建加氢装置，需建立专门的制氢装置。若建加氢装置，需建立专门的制氢装置。7.化工产品生产装置化工产品生产装置 芳烃分离、含芳烃分离、含H2S气体制硫、聚合物单体的合成等。气体制硫、聚合物单体的合成等。1.供电系统供电系统 变电站、配电站、小型发电机组。变电站、配电站、小型发电机组。2.供水系统供水系统 水源

28、、泵站、管网，水净化设施、循环水系统。水源、泵站、管网，水净化设施、循环水系统。3.供水蒸气系统供水蒸气系统 蒸汽锅炉、蒸汽管线网。蒸汽锅炉、蒸汽管线网。 一般都有一般都有1MPa和和4MPa两种压力等级的蒸汽锅炉。两种压力等级的蒸汽锅炉。4.供气系统供气系统 压缩空气站、氧气站（同时供应氮气）等。压缩空气站、氧气站（同时供应氮气）等。5.原油和产品储运系统原油和产品储运系统 输油管或装卸站，原油储罐区、产品储罐区等。输油管或装卸站，原油储罐区、产品储罐区等。6.三废处理系统三废处理系统 污水处理系统、有害气体处理（如含污水处理系统、有害气体处理（如含H2S、SO2）、）、废渣处理（如废碱渣、

29、酸渣）等。废渣处理（如废碱渣、酸渣）等。加工能力：加工能力： 原油加工量原油加工量+加工各种产品的适应能力加工各种产品的适应能力国家国家美国美国中国中国俄罗俄罗斯斯日本日本韩国韩国德国德国意大意大利利印度印度沙特沙特加拿加拿大大原油加工能力 Mt/a872.4312.3271.4232.5128.8120.9116.9112.810498.5炼油过程能力Mt/a减压蒸馏415.2107.588.316.759.443.226.923.635.1焦化133.6404.75.1162.59.32.7热加工1.820.313.123.84.97.36.9催化裂化286.311016.546.29.417.515.615.25.225催化重整154.72032.131.210.117.512.31.88.316.2加氢裂化80.9252.98.769.714.72.76.711.4加氢处理685.450108.5226.253.410060.511.524.769.4烷基化490.70.42.90.21.31.71.43异构化30.500.914.14.81.43含氧化合物1.5720.310.130.380.570.50.060.16润滑油10.654.42.210.81.50.40.6一、重质油轻质化的能力一、重质油轻质化的能力将将VGO和和VR转化为轻质油转化为轻质油的能力。