石油炼制基础知识介绍

1、石油炼制基础知识介绍,炼油工业简介,元素组成(质量分数) ： 碳：83.087.0 氢：11.014.0 硫：0.058.0 氧：0.052.0 氮：0.052.0 其他：trace,炼油工业的主要原料-原油,化学组成,石油是十分复杂的烃类及非烃类化合物的混合物，组成石油的化合物的相对分子质量从十几到几千。因此，石油一般不能直接作为产品使用，必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合使用要求的石油产品。,石油主要由烃类组成，烃类包括：烷烃、环烷烃、芳香烃和分子中兼有这三类烃结构的混合烃组成,非碳氢元素含量虽少，但以碳氢化合物的衍生物形式存在比例较大，对油品性质和加工过程影响也很大,微量的金属

2、和非金属元素(ppm和ppb级)对加工过程所用催化剂影响很大,Tips,各种食用、药用、化妆品用、包装用的石蜡和微晶蜡等,高炉焦、石墨电极等,公路、机场、码头等路面工程，以及建筑和水利工程等,燃料 气体燃料 液化气 馏分燃料：汽油、煤油、柴油 残渣燃料,沥青,各种牌号的内燃机油、机械油 润滑脂 变压器油、电缆油、液压油、橡胶油等,润滑剂及 有关产品,石油蜡,石油焦,溶剂和化工原料 溶剂 乙烯原料 芳烃原料,炼油工业的主要产品,石油产品种类繁多，市场上各种牌号的石油产品达1000种以上。GB498-87根据石油产品的主要特征 ，将石油产品分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂及有关产品、蜡、沥青以及焦

3、等六大类。,从原油到产品生产运营,销售油库,炼油厂,运输费,加工费,加工环节,销售环节,出厂价与批发价,批发价与零售价,成品,成品,加工,原油,火车汽车运输,船舶运输,管道运输,加油站,600元/吨,300-400元/吨,130-200元/吨,400元/吨,200元/吨,0-200元/吨,消费区,原油加工过程示意图,原油和主要产品介绍,1.特性因数分类法 特性因数K为 12.1 石蜡基原油 特性因数K为 11.512.1 中间基原油 特性因数K为 10.511.5 环烷基原油,原油分类,K =,第一关键馏分：常压蒸馏250275 的馏分； 第二关键馏分：残油在40mmHg下减压蒸馏，切取275

4、300 馏分（常压下395425 ）,2.关键馏分特性分类法,特性因数分类法的缺陷 不能分别表明原油低沸点馏分和高沸点馏分中烃类的分布规律; 由于原油组成复杂，粘度测定不够准确，求定的特性因数K不能完全符合原油的实际情况。,Tips,3.商品分类法 按密度分类：轻质、中质、重质、特稠（超稠） 按硫含量分类：低硫、含硫、高硫,原油分类,原油评价目的,原油评价分类,原油评价就是通过各种实验、分析，取得对原油性质的全面认识，原油评价是制定原油加工方案的依据。,一般性质分析； 常规评价； 综合评价。,原油评价内容,分析之前 先测定含水量、含盐量和机械杂质 若原油含水量大于0.5应先脱水 一般性质分析

5、密度、运动粘度、凝点、含蜡量、族组成、酸值、残炭、元素分析（CHNS)、金属分析等 常规评价 包括原油一般性质测定和实沸点蒸馏数据及窄馏分性质 综合评价 包括原油一般性质测定、实沸点蒸馏数据及窄馏分性质和直馏产品的产率和性质 根据需要，可增加某些馏分的化学组成、二次加工性能等专项评价,原油评价,石油产品分类,石油产品总分类,石油产品标准,石油产品质量标准的制定是综合考虑产品的使用要求、所加工原油的特点、加工技术水平及经济效益等因素，经一定的标准化程序完成的。是具有法规性的统一指标。我国目前执行的有强制性国家标准（GB）、推荐性国家标准（GB/T）、国家军用标准（GJB）、军队油料标准（YLB）

6、、石油和石油化工行业标准（SH）、地方标准（DB）和企业标准（QB）等数种。,主要产品介绍燃料,石油燃料的分组,馏分燃料的分类和使用范围,汽油机燃料汽油,1、汽油牌号 航空汽油：按辛烷值/品度分为 100/130、95/130、75 车用汽油：按研究法辛烷值（RON）分为90、93、97 2、主要性能要求 抗爆性：辛烷值 蒸发性：馏程、饱和蒸汽压 安定性：控制二烯烃、杂原子化合物含量 有害物质含量控制：主要控制S含量 含氧化合物：限制醇类用量 腐蚀性 低温性,汽油机压缩比 vs 汽油牌号,汽油机的压缩比越大，汽油更容易自燃，但是爆震倾向更强。所以，对于压缩比越大的汽油机应选用抗爆性越好（即辛烷

7、值较高）的汽油，才不致产生爆震。 提高汽油机压缩比可提高气缸内可燃气爆发压力，从而可提高汽油机热效率，从而降低油耗。因此，汽油机总是朝着提高压缩比的方向发展的。本世纪20年代，汽车刚出现时，其压缩比只有45，而现在已达到810，相应所需汽油的RON也从低于80提高至90，甚至97 下表为几种国产汽车的压缩比,所需辛烷值及油耗.,Tips,汽油机燃料汽油,3、汽油标准演变,汽油机燃料汽油,从2012年5月31日零时起，实施车用汽油(DB11/238-2012)和车用柴油(DB11/239-2012)两项地方标准，车用汽油按研究法辛烷值分为89号、92号、95号三个牌号。将原来第四阶段车用汽油中的

8、研究法辛烷值90号、93号、97号调整为89号、92号、95号。,4、我国汽油质量升级概况,汽油机燃料汽油,清洁汽油生产技术,5、汽油生产技术（国内）,汽油机燃料汽油,柴油机燃料柴油,1、柴油牌号 轻柴油：按凝点分为10号、0号、10号、20号、35号和50号 重柴油：按50运动粘度分为10号、20号、30号 2、主要性能要求 蒸发性能：馏程、闪点；抗爆性能：十六烷值 流动性能：粘度、凝点和冷滤点 安定性：控制二烯烃、多环芳烃、杂原子化合物含量,组分区别：车用汽油组分通常从C5到C10；柴油组分通常从C14到C20 馏程区别：车用汽油馏程通常从50到205；柴油馏程通常从180到365 使用区

9、别：车用汽油适用于作点燃式内燃机的燃料；柴油适用于汽车、拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组等压燃式发动机的燃料 关键指标区别：车用汽油影响使用的关键指标是辛烷值；柴油影响使用的关键指标是十六烷值 生产工艺区别：车用汽油通常是由催化汽油、重整汽油、烷基化油以及高辛烷值组分调合而成，汽油基本上需要调合；柴油通常是由直馏柴油、催化焦化加氢柴油、加氢裂化柴油等组成，可以调合也可不调合，尤其是一些低凝柴油，都是馏程切割或加氢降凝生产出来的。环保标准的日益严格促进了生产工艺的不断创新。,汽油 vs 柴油,Tips,柴油机燃料柴油,清洁柴油生产技术,3、柴油生产技术,HDS：加氢脱硫；HDN：加氢脱

10、氮；HAD：加氢脱芳,柴油机燃料柴油,喷气发动机燃料航空煤油,1、性能要求 喷气发动机的能量转化过程是在高空飞行条件下，对燃料（航煤）的质量要求非常严格： 良好的燃烧性能 适当的蒸发性 较高的热值和密度 良好的安定性 良好的低温性能 无腐蚀性 良好的洁净性 较小的起电性 适当的润滑性,喷气发动机燃料航空煤油,2、分类 按生产方法：直馏喷气燃料、二次加工喷气燃料 按馏分宽窄：宽馏分型：60280 （亚音速） 煤油型： 140280 （超音速） 重煤油型： 密度0.83g/cm3 （超音速） 3、牌号 RP-1：煤油型，150250，结晶点不高于60； RP-2：煤油型，150250，结晶点不高于

11、50； RP-3：较重煤油型，180280，结晶点不高于47； RP-4：宽馏分型，60280，结晶点不高于40。,锅炉燃料燃料油,1、燃料油是家用和工业燃烧器所用的液体燃料。燃料油应具有良好的雾化性能和低腐蚀性，含胶质和沥青质较少，能充分燃烧并较少结焦 。 2、分类、牌号 按SH 0356-1996质量标准，燃料油分为1号、2号、4号轻、4号重、5号轻、5号重、6号、7号共八个牌号 1号、2号是馏分燃料油，适用于家用和工业小型燃烧器 4号轻、4号重是重质馏分燃料油，或是由馏分燃料油与残渣燃料油调合而成 5号轻、5号重、6号、7号是残渣燃料油,3、主要性能要求 粘度 粘度是燃料油的主要指标，直

12、接影响燃料的雾化和燃烧完全程度 使用粘度较大的燃料油要经过预热 低温性能 一般用倾点来表示。 燃料油的倾点与含蜡量有关，含蜡多则倾点较高。 硫含量 硫含量一般不大于0.5% 安定性 高粘度燃料油一般由减粘渣油调合而来，要求具有较好的热储存安定性,锅炉燃料燃料油,1、石油焦为黑色或暗灰色的固体，带有金属光泽、呈多孔性的无定形碳素材料，一般是减压渣油经延迟焦化制得。石油焦组成中含碳9097，氢1.58，其余为少量的硫、氧、氮和金属，H/C比在0.8以下 2、主要质量指标 挥发分 硫含量( 石油焦最关键的质量指标) 灰分,主要产品介绍石油焦,3、石油焦的分类 按加工深度分类 生焦 熟焦 按硫含量高低

13、分类 高硫焦（硫含量4%） 中硫焦（硫含量24） 低硫焦（硫含量2%) 4、石油焦的品种 延迟石油焦（1、2、3号） 针状焦 特种石油焦,按结构和外观分类,主要产品介绍石油焦,沥青,道路沥青,建筑沥青,专用沥青,普通/重交沥青,改性沥青,乳化沥青,道面、桥面、灌缝、冷补料,透层、粘层、封层、高铁,防腐沥青,电缆沥青,防水沥青,30#/50#/70#/90#,1、沥青分类（按用途）,主要产品介绍沥青,1、沥青分类（按来源）,沥青,石油沥青 (美语：asphalt，英语：bitumen) 天然沥青 (natural bitumen):湖沥青、岩沥青 焦油沥青（tar)：煤焦,特立尼达湖沥青湖沥青,

14、岩沥青,主要产品介绍沥青,1、沥青分类（按生产方法）,直馏沥青：常减压深拔(环烷基中间基石蜡基) 氧化沥青：氧气+沥青 调和沥青：掺加其他沥青或石油组分 改性沥青：聚合物+改性剂+沥青 乳化沥青：水乳化剂沥青 液体沥青：掺加煤油、汽油、柴油,沥青,主要产品介绍沥青,沥青质 胶质 饱和分/芳香分,2、沥青的组成与结构,1) 溶胶型结构 沥青质溶解 代表：直馏沥青、液体沥青 特点：高温粘度较低，粘性,2) 凝胶型结构 沥青质抱团 代表：氧化沥青、老化沥青 特点：变形能力差，脆性,主要产品介绍沥青, 按照针入度指标进行沥青分级7个标号,3、沥青标准：交通部技术规范（JTG F40-2004）, 按照

15、技术性能进行沥青分类：A、B、C,主要产品介绍沥青,如：P25,100,5=60 表示：试验温度25 荷载质量100g 历时5s 贯入沥青深度6mm,Tips,针入度：在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度，以0.1mm为单位,主要产品介绍沥青,主要产品介绍沥青,4、沥青生产技术,主要产品介绍沥青,4、沥青生产技术,主要产品介绍润滑油,润滑剂和有关产品包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机件之间的摩擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命。其产量不多，仅占石油产品总量的2%左右，但品种达数百种之多。,我国润滑油2010消费结构,由于品种多、生产批量小、质量要求严格、产品质

16、量升级换代快，因此先进的工艺技术对优质润滑油的开发和生产至关重要。 现代典型的润滑油生产模式：在炼油厂集中生产优质基础油，在添加剂厂生产优质添加剂，在调合厂以优质的基础油和添加剂相配伍，生产商品润滑油。每开发一个新品种或新牌号，都必须通过模拟仿真化的测试评定程序，进行质量认证。总之，现代润滑油生产必须具备基础油、添加剂和测试评定手段三个基本要素。,主要产品介绍润滑油,基础油组分与理化性能的关系,车用润滑油是润滑油中最重要的一类，占润滑油消费总量的一半以上, 是润滑油中升级换代最快的品种。从全球市场来看，车用润滑油中高、中、低档产品的比例大致为15%20%：50%：30%35%，但整个行业的利润

17、集中在高档产品。随着我国经济的快速增长，我国车用润滑油连年高速增长。据统计，到2010年，消费量已经超过400万吨。 黏度：用来表示流体流动时分子间摩擦阻力的大小。 黏度指数：表征油品黏温特性好坏的指标。是与标准油比较得出的相对值。,车用润滑油,主要产品介绍润滑油,工业润滑油,工业润滑油包括液压油、工业齿轮油、油膜轴承油、橡胶填充油、变压器油、金属加工液、冷冻机油等。环烷基油主要用于橡胶填充油、变压器油等。 到2010年，我国环烷基油的总生产能力达到110万吨/年，产量约87万吨。主要集中在中石油，占全国总生产能力的80%以上。,主要产品介绍润滑油,润滑油基础油生产技术,4.各线馏分油加氢脱酸

18、中压加氢处理蒸馏基础油 5.各线馏分油、轻脱沥青油高压加氢处理汽提高压临氢降凝-加氢精制常减压蒸馏基础油 6.各线馏分油、轻脱沥青油高压加氢处理汽提高压异构脱蜡-加氢精制常减压蒸馏基础油,1.各线馏分油糠醛精制白土精制基础油 克拉玛依、辽河等炼厂早年都曾采用这一流程，目前只有中国海油中沥公司采用.这一流程投资、操作费用较低，可生产变压器油料、冷冻机油料、芳香型橡胶填充油、润滑脂基础油等产品。主要缺点一是精制深度不够，二是对凝点偏高、酸值偏高的原料很难加工，三是加工芳烃含量较高的原料收率偏低。 2.各线馏分油加氢脱酸糠醛精制白土精制基础油 3.各线馏分油加氢脱酸糠醛精制临氢降凝-加氢精制基础油,

19、炼油工程和主要工艺技术简介,1、原油加工方案的确定与分类：所谓炼油就是油品轻质化的过程.石油产品中石脑油、汽油、煤油、柴油等所占比例较大，为了得到这些产品，需要将减压馏分油和渣油进行深度加工。 基本内容是如何高效、合理地 把原油加工成各种石油产品 确定方案考虑：市场需要、经济效益、投资力度和原油特性等 原油的综合评价结果是选择加工方案的基本依据。 （1）按照目的产品的不同而划分的原油加工方案 燃料型； 燃料润滑油型； 燃料化工型； 燃料润滑油化工型,原油加工方案,燃料型炼厂： 以汽油、喷气燃料、柴油、燃料油等石油燃料为主要产品，还可生产燃料气、芳烃和石油焦等 燃料润滑油型炼厂（中海沥青-滨州）

20、： 产品除燃料油品外，还生产各种润滑油及石蜡、沥青等。 燃料化工型炼厂（惠炼）： 主要为石油化工装置提供原料，同时生产汽油、柴油、燃料油等 燃料润滑油化工型炼厂： 既生产燃料、润滑油等石油产品，也生产石油化工原料或产品,（2）原油加工方案各类型的特点：,原油加工方案,原油加工方案,2、石油炼制的主要过程,炼油生产装置: 原油分离装置； 重质油轻质化装置； 油品改质及精制装置； 油品调和装置； 气体加工装置； 化工产品生产装置等。 辅助设施系统: 供电系统； 供水系统； 供水蒸汽系统； 原油和产品储运系统； 三废处理系统等。,燃料生产装置装置 加氢裂化装置 催化裂化装置 延迟焦化装置 渣油加氢处

21、理装置 汽柴油加氢精制装置 航煤加氢精制装置 S-Zorb汽油脱硫装置 氢氟酸烷基化装置 MTBE装置,化工原料生产装置 连续重整装置 芳烃抽提装置 气体分馏装置 干气提浓乙烯装置,润滑油生产装置 糠醛精制装置 酮苯脱蜡装置 白土精制装置 丙烷脱沥青装置 石蜡加氢装置 石蜡成型装置 润滑油加氢装置,环保装置 气体脱硫装置 酸性水汽提装置 硫磺回收装置 烟气脱硫装置,世界炼油技术发展历程,俄国建成世界第一套釜式蒸馏装置,催化加工全面发展,热加工 转向 催化加工,美国建成世界最早原油分馏装置,从世界范围来看，炼油工业规模和基本技术构成相对比较稳定，但是具体各项技术，如工艺设备、催化剂、系统优化、过

22、程模拟和先进控制、环境保护等方面，都有重要进步和发展,起步阶段,稳定阶段,润滑油生产技术快速发展,热裂解工艺实现工业化,1936年，固定床催化裂化工艺的工业化是炼油工业发展过程中的一项重大突破,FCC 催化重整,中东石油危机促进了节能技术和重质油轻质化技术的发展。在此期间，计算机技术、过程系统优化技术等在炼油工业中得到了广泛应用,发展阶段,加氢技术迅速发展,分子筛,工艺技术简介,常减压装置是常压蒸馏和减压蒸馏两个装置的总称，因为两个装置通常在一起，故称为常减压装置。 主要包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。,工艺技术简介-常减压,常减压蒸馏装置简介,（1）原油的脱盐、脱水 从油

23、田送往炼油厂的原油往往含少量金属盐类、微量重金属、固体杂质及一定量的水（溶于油或呈乳化状态）。一般规定原油开采出来后，需要在油田就地进行脱盐脱水，达到含盐量50mg/L、含水0.5%后输送到炼油厂。 原油含盐、含水对运输和下游加工带来的危害 增加原油储存和运输负荷 影响原油蒸馏的平稳操作 增加蒸馏过程中的能量消耗：含水量增加1%相当于加热炉负荷增加5% 造成设备和管道的结构或堵塞 造成设备和管道的腐蚀 造成后续加工过程催化剂中毒 影响产品质量：石油焦灰粉增加、沥青的延度降低,一般要求脱后含盐量3mg/L、含水0.2%，脱盐排水含油量 200mg/L，常压塔顶冷凝水中氯离子含量小于20mg/L。

24、,工艺技术简介-常减压,电脱盐单元典型流程图,工艺技术简介-常减压,（2）常压蒸馏 a.加热炉 原油中的重组分在高温时易发生热裂化，产生的焦炭易于堵塞设备，引起生产事故。为了减少重质油在塔底的停留时间，原油蒸馏不采用再沸器而采用加热炉一次气化工艺。一般常压炉的最高炉出口温度在360-370 之间。,工艺技术简介-常减压,b.常压塔,常压塔是常压蒸馏的主要设备。原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四五种以上的产品。常压塔一般设3-5个侧线，主要根据产品种类的多少来确定。为了优化取热、均衡常压塔的气液负荷及塔径，根据产品数量的不同常压塔一般还要设置2-4个中端回流。,（3）减

25、压蒸馏 a.原理：根据馏分的沸点随压力而变化的特点，通过降低蒸馏过程的操作压力，使原油中常压下不能汽化的组分（主要是蜡油组分）得以分离。 b.构成：减压蒸馏系统通常由减压加热炉、减压塔及相应的进料、产品抽出、回流系统、减压塔顶抽真空系统组成。 c.产品：其产品多为柴油馏分、轻蜡油馏分、重蜡油馏分和减压渣油，也有生产润滑油馏分和沥青的。当生产润滑油馏分时，馏分间的分离精度要求较为严格，再保证馏分宽度的同时，还要降低馏分的残碳和颜色。,工艺技术简介-常减压,1、简介 催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生轻质化的过程。以减压蜡油或减压渣油为原料，主要产品：干气、液化气、汽油

26、、柴油、油浆。催化裂化是我国生产汽油的主要工艺。 反应机理：与按自由基反应机理进行的热裂化不同，催化裂化是按碳正离子机理进行的，催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应，裂化产物比热裂化具有更高的经济价值，气体中C3和C4较多，异构物多；汽油中异构烃多，二烯烃极少，芳烃较多。 装置主要构成：反应再生系统、分馏系统、吸收稳定系统、脱硫系统、热工系统、机组、烟机发电系统。,石油的催化裂化过程,工艺技术简介-催化裂化,催化裂化装置典型流程图,原料喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。反应温度480530,压力0.14MPa（表压）。 反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器(简称旋分

27、器)，分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。 裂化气经压缩后去气体分离系统。 结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用，再生温度为600730。,工艺技术简介-催化裂化,与催化裂化不同的是在进行催化裂化反应时，同时伴随有烃类加氢反应。加氢裂化实质上是加氢和催化裂化过程的有机结合，能够使重质油品通过催化裂化反应生成汽油、煤油和柴油等轻质油品，又可以防止生成大量的焦炭，还可以将原料中的硫、氮、氧等杂质脱除，并使烯烃饱和。,加氢裂化(一段)装置典型流程图,工艺技术简介-加氢裂化,1、简介 加氢裂化是在高温、高氢压和催化剂存在的条件下，使重质油发生裂化反应，转化为气体、汽油、喷气燃料、柴油

28、等的过程。,2、加氢裂化类型 加氢裂化按操作压力可分为：高压加氢裂化和中压加氢裂化。前者操作压力一般为16MPa左右，后者操作压力一般为9MPa左右。 加氢裂化按工艺流程可分为：一段加氢裂化流程、二段加氢裂化流程、串联加氢裂化流程。 一段加氢裂化流程是指只有一个加氢反应器，原料的加氢精制和加氢裂化在一个反应器内进行。该流程的特点是：工艺流程简单，但对原料的适应性及产品的分布有一定限制。 二段加氢裂化流程是指有两个加氢反应器，第一个加氢反应器装加氢精制催化剂，第二个加氢反应器装加氢裂化催化剂，两段加氢形成两个独立的加氢体系，该流程的特点是：对原料的适应性强，操作灵活性较大，产品分布可调节性较大，

29、但是，该工艺的流程复杂，投资及操作费用较高。 串联加氢裂化流程也是分为加氢精制和加氢裂化两个反应器，但两个反应器串联连接，为一套加氢系统。串联加氢裂化流程既具有二段加氢裂化流程比较灵活的特点，又具有一段加氢裂化流程比较简单的特点，该流程具有明显优势，如今新建的加氢裂化装置多为此种流程。,工艺技术简介-加氢裂化,3、加氢裂化装置主要设备: （1）加氢反应器 加氢反应器多为固定床反应器，加氢反应属于气液固三相涓流床反应，加氢反应器分冷壁反应器和热壁反应器两种。 （2）高压换热器 用于反应器出料与原料油及循环氢换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器。 （3）高压分离器 高压分离器的工艺作用是进行气油水三相分离。 （4）反应加热炉 加氢反应加热炉的炉型多为纯辐射室双面辐射加热炉，为回收烟气余热，提高加热炉热效率，加氢反应加热炉一般设余热锅炉系统。 （5）新氢压缩机 新氢压