化工工艺学7章 石油炼制

1、。化学工程技术，应用化学。第7章石油炼制过程，7.1原油的组成和一般性质7.2燃料油的生产7.3润滑油的生产，7.1原油的组成和一般性质，7.1.1原油的元素组成P306是一种组成极其复杂的有机矿物。主要元素：碳、氢、硫、氧、氮以及其他金属和非金属元素。原油凝固点的颜色、比重和每种元素的比例因地而异。详见表7.1。表7.1原油元素组成d420C大庆比重元素组成0.861585.7413.310.110.15胜利86.8811.110.900.32孤岛0.964084.2411.742.200.47大港0.889685。4.9013.700.50-0.90俄罗斯83.9012.302.670.3

2、30.74、7.1.2原油馏分和馏分构成P307。石油是一种没有固定沸点的复杂混合物。在蒸馏过程中，随着蒸馏温度的升高，低沸点组分首先蒸发，而高沸点组分继续蒸发。馏分：在一定温度范围内蒸馏的石油产品。初始蒸馏点：第一滴油被蒸馏掉的气相温度。10%、20%沸点：10%、20%油馏出时的气相温度分别称为10%、20%石油沸点。最终蒸馏点(干点):蒸馏至最终气相最高温度。馏程：原油蒸馏过程中从初始蒸馏点到干点的温度范围。初始蒸馏点42C的蒸馏范围是500，例如，航空汽油的蒸馏范围是大约40180；汽车汽油的馏程约为3520，馏出物的温度范围。石油馏出物必须经过再加工，才能真正成为汽油、煤油和其他产品

3、。汽油馏分(或低沸点馏分)、煤油、柴油馏分(或中沸点馏分)、润滑油馏分(或高沸点馏分)的沸点较高，碳原子数和平均分子量都有所增加。馏分与沸点和碳原子数之间更详细的关系见表7.2。表7.2原油馏分沸点与馏分碳原子数沸点碳数分子量航空汽油40180CC5C10100120汽车汽油80205CC5C11100120溶剂油160200CC8C11100120灯用煤油200300CC11C17180200轻柴油200350CC15C20210240低粘度润滑油20300366烷烃原油含有更多的烷烃。在常温下，C1C4是气体，C5C15是液体，C16或以上是固体。环烷烃主要包括单环和双环五元和六元环烷烃(

4、如环戊烷、环己烷)。芳烃包括单环(如苯)、双环(如萘)和多环芳烃(如蒽、菲)。不饱和烃天然石油通常不含不饱和烃，只有二次加工产品含有不饱和烃。非烃类：含有硫、氧、氮和胶质沥青质的化合物。元素不多，但有许多化合物。特征因子，沸点越高，密度越大；但是当化学成分不同时，具有相同沸点范围的馏分的密度也不同。从实验中总结出以下经验关系，以表达成分和密度之间的关系。定义特征因子平均沸点相对密度碳氢化合物特征因子碳氢化合物沸点碳相对密度甲苯110.60.86710.03甲基环己烷100.90.76911.35正庚烷98 . 40 . 68412 . 77结论特征因子K可用于了解原油和馏分的化学性质。烷烃较多

5、的k值为12.0-13.0；环烷烃的k值为11.0-12.0；芳烃的k值为9.7-11.0。原油特征因子分类表，原油特征因子分类示例。碳氢化合物族组成是指每个民族中碳氢化合物的含量。汽油馏分主要包括烷烃(p)、环烷烃(n)和芳烃(a)。一般规律：环烷烃含量随着沸点的升高而降低，芳烃含量随着沸点的升高而增加它可以被视为一个平均分子，从它由多少芳香烃、环烷烃和烷基侧链组成来分析。具体地说，它可以由每个结构单元中的碳原子数与碳原子总数的比率来表示。如前一个实施例中，碳原子总数是20，芳环、环烷环和烷基侧链中的碳原子数占碳总数的百分比，在碳芳环6C的第10侧上有CA、CN和CP。实例包括：ca=6/2

6、0=30% cn=4/20=20% CP=10/20=50%，然后用RT代表环的总数，RA和RN分别代表芳环和环烷环的数目。RT=2，RA=1，RN=1 .在通过实验测量平均分子量和元素组成之后，可以写出这些级分的平均分子式。例如，大庆原油窄馏分中饱和烃的分子式为C22.8H44.1，通式为CnH2n-1.5。表7.5是中国主要原油润滑油馏分的结构族组成。表7.5、P310、7.1.4原油中的非烃化合物主要包括含有杂原子的化合物，如硫、氮、氧等。虽然这些元素的含量很少，但化合物的组成很大。这些物质通常由大分子化合物组成，非烃随着沸点的升高而增加。大多数非烃类物质集中在重油和渣油中，以胶质沥青的

7、形式存在。1.含硫化合物通常被称为高硫油，含有S2，0.52.0%含硫油和0.5%低硫油。除胜利油、江汉油和孤岛油外，中国所有的油都是低硫油。原油中硫的存在形式和危害；石油中硫的存在形式：活性硫；主要以元素硫、硫化氢和硫醇的形式存在；能够与金属相互作用的腐蚀设备；非活性硫：硫化合物，如硫醚、二硫化物和噻吩；金属设备不能被直接腐蚀。除了腐蚀设备外，对：硫的危害还会增加摩擦，缩短润滑油的使用寿命。硫是许多催化剂的毒物。超过90%的含氧化合物集中在胶质沥青质中，因此重质石油具有较高的氧含量。石油中氧的存在形式：胶质沥青质(90%以上)、酸性含氧化合物(石油酸)、环烷酸、脂肪酸和酚类；中性含氧化合物：

8、醛、酮等。内容很少。危害：环烷酸约占石油酸的95%，通常在中沸点馏分(主要是250-300)中含量最丰富，而低沸点和高沸点馏分含量较低。环烷酸能腐蚀金属。一般来说，它可以通过碱洗除去。含氮化合物，氮主要存在于胶质沥青中，其含量随着馏出物的沸点而增加，其中90%集中在残油中。石油中含氮化合物的存在形式：碱性含氮化合物：吡啶、喹啉、异喹啉和吖啶同系物。非碱性含氮化合物：吡咯、吲哚、咔唑和金属卟啉化合物。石油中的痕量钒、镍和铁都存在于金属卟啉化合物中。简单金属卟啉化合物具有一定的挥发性，存在于煤油和中间馏出物中。危害：碱性氮化物和金属卟啉化合物是催化裂化用硅铝催化剂的毒物；此外，机油会变质并变色。原

9、油中的胶质沥青质和石油中的大部分硫、氮、氧以胶质沥青质的形式存在。分子量很大，分子中有许多杂原子，但结构仍不清楚。石油馏分、胶质馏分、胶质元素、分子量、分子量、CHO(N) S煤油0.0718829077.99.9710.331.80柴油0.5723729880.929.927.601.56轻质润滑油5 . 81392682 . 2910 . 226 . 231 . 26润滑油7.3644。51、胶质沥青物质可分为：胶质沥青半焦和油焦加热或氧化加热或胶质氧化的危害：当油品中含有胶质时，会产生碳渣，造成机械零件磨损和油路堵塞。胶质的处理：胶质在加热或氧化时会转化成沥青质。残余的油可以吹入空气中进

10、行氧化，这样一些碳氢化合物和胶质可以转化为胶质和沥青质，并可以制造人造沥青。蜡的分类：石蜡：片状、鳞片状和带状，存在于柴油和润滑油中；土工布：细针，主要存在于真空残渣中。蜡的危害：蜡的存在降低了油在低温下的流动性，不利于运输和加工。蜡的处理和利用：脱蜡石蜡：可用作蜡烛和蜡纸，广泛用于医药和化妆品行业；从石蜡中氧化出来的脂肪酸可以用作肥皂和洗涤剂的原料。是制造碳氢润滑脂的原料。土工织物：具有良好的绝缘和密封性，可用于电子和航空工业。表7.6中国几种原油含蜡量大庆克拉玛依上限点C2320-22036-50含蜡量胜利孤岛大港含蜡量17.917.17.014.022.82.04蜡熔点C5152.452

11、5450、7.2，燃料油生产的一般步骤如下：7.2燃料油的生产，7.2.1，7.2.1原油的预处理1)水和盐对原油的危害原油生产后需要进行脱盐和脱水，以减少不必要的运输。水的危害：在蒸馏过程中，水的气化导致系统压降和动能消耗增加；水气化的巨大潜力将增加加热炉和塔顶冷却器的负荷，从而增加燃料消耗和冷却水消耗；水的汽化导致蒸馏塔内的气体速度过高，容易导致塔冲洗等操作事故。盐的危害：会形成盐垢，影响设备的传热；在加工过程中，氯化钙和氯化镁会水解并释放氯化氢，腐蚀设备；盐会在二次加工中污染催化剂。脱盐脱水指标：含盐量为5毫克/升，含水量约为0.2%。电化学脱盐和脱水的基本原理在石油、表面活性物质(如环

12、烷酸、胶质、沥青质等)中。)分散在水滴的表面上，使得水滴稳定地分散在油中，从而防止水滴聚集。脱水的关键是破坏乳化剂的作用，使油和水不能形成乳状液，小水滴会聚集成大颗粒并沉降，最终达到油水分离的目的。原油中的大多数无机盐(约75%的氯化钠，约10-75%的氯化钙和约15%的氯化镁)溶解在水中，因此脱盐和脱水可以同时进行。电化学脱盐脱水法在工业上应用广泛。【原理】破乳过程是在破乳剂和高压电场的作用下进行的，使水凝结成大水滴，水滴被沉降分离，盐也被去除。乳化：指一种液体均匀分散在另一种液体中的行为，这种液体以微小液滴的形式互不混溶。破乳：也称为破乳。它是指分散相小液滴聚集成大液滴，最后两相分层分离的

13、过程。破乳剂：它是一种表面活性剂，能破坏乳化液的结构，从而达到分离乳化液中各相的目的。有阴离子破乳剂(如脂肪酸盐、磺酸盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等)。)；阳离子破乳剂(如十四烷基三甲基氯化铵)；非离子破乳剂(如聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚和聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚)。工作原理：在高压交流电场中，原油中的微小水滴通过电场极化聚集成大水滴；在油水密度差的作用下，水滴在油中沉淀分离，原油中的盐溶于水，随水去除；沉淀在下层水中的固体杂质也随水排出或沉积在水箱底部。原油脱盐脱水中使用的破乳剂一般为非离子表面活性剂，用量很少在10-20g/g左右，电压一般为1635千伏。典型的二次脱盐和脱水工

14、艺流程如图7.2P314所示。注意！注水的目的是溶解原油中的固体盐；同时，乳化作用可以减弱，有利于水滴聚集，从而提高脱盐效率。3)电脱盐脱水过程中，混合设施油、水和破乳剂在进入脱盐罐前应充分混合防爆高阻抗变压器必须是限流电源，要使用晶闸管交流自动调压变压器，并且必须具有良好的防爆性能。4)电脱盐脱水设备、5)见表7.7炼油厂P315原油脱盐脱水的典型方法和效果(理解)，7.2.2原油P315的精馏。在生产中，原油按照一定的沸点范围被蒸馏成几个馏分，然后分别加工两次。原油蒸馏塔通常是带有外汽提装置的复杂塔。每个部分的蒸馏馏分：塔底的重油，轻柴油底部的煤油，塔顶的汽油。7.2.2.1常减压蒸馏装置

15、和工艺P316一般分为三个部分：初馏、常压蒸馏和减压蒸馏。图7.4燃料型原油蒸馏的典型工艺流程图，215230，初始蒸馏点130，350365，90110，350，390400，工艺、初馏：塔顶初馏点为130，从中分离出重整原料或重汽油。侧线没有产品，底部液体进入常压塔继续蒸馏。常压蒸馏：初馏塔底部的原油在常压炉中加热至360，370，进入常压蒸馏塔，塔顶温度为90，110，顶部为汽油。重柴油、轻柴油和煤油从侧线排出；底部液体真空蒸馏。真空蒸馏：常压塔的底部被真空炉加热到410左右，进入真空分馏塔。只有不凝性气体和水蒸汽从塔顶分离出来，不凝性气体通过冷凝和冷却被抽出，以保持塔处于减压状态。润滑

16、油或裂化原油从侧线分离，减压渣油在塔底，轻组分用过热蒸汽提取，然后从塔中排出。嘿。常减压蒸馏三级塔蒸馏馏分表(见常减压蒸馏产品表7.8 P319)。7.2.2.2常减压蒸馏操作影响因素及调整P317，1)常压系统操作因素【特性】常压系统负责生产燃料油，要求高馏分组成，主要是提高分馏精度。分馏精度可以通过两个相邻馏分之间的“重叠”和“间隙”来判断。轻柴油馏分的馏程如下：ab重柴油馏分的馏程为cd，如果是bc，分馏效果差，“b-c”称为“重叠”:影响分馏精度的因素有：塔结构(板式、板间距、板数)、操作温度、操作压力、回流比、塔内蒸汽流速、蒸汽吹入。温度控制应稳定，温度波动会影响分馏效果。塔中的T、Q和每一点的T将使产品的每一部分更重；塔中的t、q和每一点的t将使产品的每一部分变轻。压力、沸点和蒸汽消耗有利于气化和分