石油炼制工艺 - PPT

结构族组成

概念：石油组成复杂，有些分子中既有芳香环又有环烷 环还有烷基侧链。如:
-C10H21
是由一芳香环、一环烷环加一烷基侧链组成。所以石油中 一些复杂分子很难说是一种烃类。可以将其看成一种平 均分子，从它是由多少芳香烃、环烷烃和烷基侧链组成 来分析组成。具体可用各结构单元C原子数占总C数的比 例来表示。如前例：C总＝20，C芳＝6 C环＝4 C侧＝10 用CA、CN、CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上C 原子数占总C数的百分比。前例有： CA = 6/20=30% CN =4/20=20% CP = 10/20=50% 再用RT表示总环数， RA、 RN分别表示芳香环和环烷环 的环数。 RT =2, RA =1, RN =1。
石油炼制工艺
石油炼制 Petroleum-refine process
原油的组成与一般性质 燃料油的生产
润滑油的生产
原油的组成与一般性质
原油的元素组成
原油是成份极其复杂的有机矿物质。 主要元素：C、H、S、O、N，此外还 约占96-99.5%， 有其它金属及非金属元素。 碳氢比约6.5% 产地不一，原油的颜色、比重、凝点各 元素的比例也不同。
碳数 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 总计
烷烃/% 0.05 1.43 6.33 10.98 14.60 16.27 13.19 1.51 64.36
烷烃/% 0.10 1.21 5.91 13.97 17.35 9.87 0.75 49.16
环烷烃/% — — 1.24 7.89 12.48 6.31 5.96 0.25 34.13

由实验测出平均分子量和元素组成后，就可以 写出这些馏分的平均分子式。如大庆原油 376400C窄馏分饱和烃的分子式为C22.8H44.1,
通式为CnH2n-1.5.

下表是我国主要原油润滑油馏分的结构族组成。
原油中的非烃化合物

原油中的非烃类主要有含S、N、O等杂原子的化 合物，虽然这些元素含量少，但组成的化合物含 量大。这些物质一般由大分子化合物组成，且随 沸点升高非烃类增多。绝大部分非烃类都集中在 重油、渣油中，以胶状沥青状物质的形态存在。

原油的元素组成

产地


比重 d420 C 大庆 0.8615 85.74 胜利 86.88 孤岛 0.9640 84.24 大港 0.8896 85.82 新疆 86.13 美国 0.8740 84.90 俄国 83.90
元素组成％ Ｈ Ｓ Ｎ Ｏ 13.31 0.11 0.15 11.11 0.90 0.32 11.74 2.20 0.47 12.70 0.14 0.09 13.30 0.12 0.28 13.70 0.50 0.90 12.30 2.67 0.33 0.74
— — 5.87 8.87 6.93 0.55 — 22.22
0.10 1.42 17.17 32.34 32.59 15.41 0.97 100.00
大庆200~500℃馏分的烃族组成
实沸点范围/℃ 烷烃/% 正构烷烃 异构烷烃 环烷烃/% 一环烷烃 二环烷烃 三环烷烃 四环烷烃 五环烷烃 六环烷烃 芳香烃/% 单环芳烃 双环芳烃 三环芳烃 四环芳烃 五环芳烃 未鉴定 噻吩类/% 200~250 55.7 32.6 23.1 36.6 25.6 9.7 1.3 — — — 7.7 5.2 2.5 —— —— —— — — 250~300 62.0 40.2 21.8 27.6 18.2 6.9 2.5 — — — 10.4 6.6 3.6 0.2 —— —— —— — 300~350 64.5 45.1 19.4 25.6 17.1 5.7 2.8 — — — 9.9 6.8 2.5 0.6 —— —— — — 350~400 63.1 41.1 22.0 24.8 11.8 6.8 2.6 2.9 0.7 — 11.8 6.5 3.2 1.5 0.5 —— 0.1 0.3 400~450 52.8 23.7 29.1 33.2 13.6 8.4 5.3 3.3 1.8 0.8 13.8 7.8 3.3 1.4 0.8 0.1 0.4 0.2 450~500 44.7 15.7 29.0 39.0 17.4 10.6 7.3 3.1 0.6 — 15.9 9.0 3.8 1.6 0.8 0.3 0.4 0.4
原油的馏分和馏分组成

石油是组成复杂的混合物，没有固定的沸点。 蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来，高沸点成 分则随蒸馏温度升高继续蒸发。
馏分：在一定温度范围内蒸馏出来的油品。 初馏点：蒸馏出第一滴油时的气相温度。


10% , 20%…馏点：蒸馏出10%,20%…油时的 气相温度分别称为石油的10%,20%…馏点。
环烷和芳香烃的含量较多，密度较大，凝 K=10．5～ 环烷基原 点较低，一般含硫、含胶质、含沥青质较 11.5 油 多，所以又叫沥青基原油。孤岛原油和单 家寺(胜利油区)原油等都属于环烷基原油。
烃类族组成

烃类族组成是指各族烃类的含量多少。 汽油馏分中主要有烷烃(P)、环烷烃(N)和芳香烃(A)。 一般规律：环烷烃含量随沸点升高而下降， 芳香烃 含量随沸点升高而增加。




终馏点(干点): 蒸馏到最后的气相最高温度。 馏程：原油蒸馏时，从初馏点到干点的温度范 围。 初馏点 干点 42C 馏程 500C
如：车用汽油的馏程约为35200 C

馏分的温度范围

石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、
煤油等产品。


＜200C
200250C
汽油馏分（或低沸馏分）
石油馏分中胶质性质
馏分 胶质 馏分 胶质 量％ 分子量 分子量 煤油 0.07 188 290 柴油 0.57 237 298 轻润滑油 5.81 392 466 中润滑油 7.36 450 471 渣油 21.30 688 757 C 77.9 80.92 82.29 82.62 84.75 元素组成 ％ H O(N) 9.97 10.33 9.92 7.60 10.22 6.23 10.06 6.15 9.75 4.99 S 1.80 1.56 1.26 1.17 0.51
原油中的固体烃

石油中存在一些高熔点、常温下为固态的烃（如C16以上正 构烷烃），虽然它们是溶解于石油的，但当温度降低时可 能有部分固体烃类结晶析出，析出的称为蜡。 蜡的分类： ①石蜡：板状或鳞片状、带状，存在于柴油、润滑油中；

②地蜡：细小针状，主要存在于减压渣油中。

蜡的危害： 蜡的存在使油品低温流动性降低，对输送加工不利。
原油的烃类组成

原油中烃类包括分子量为16的甲烷到分子量为2000左右的
大分子化合物，甚至还有C125H234烃类。

烷烃 原油中烷烃含量多。常温下C1C4为气体，C5C15为 液体，C16以上为固体。

环烷烃中主要有单环及双环的五元环和六元环的环烷烃 （eg.环戊烷、环己烷） 。
原油的烃类组成

危害： 环烷酸约占石油酸的95%,一般在中沸点馏分（多在250300℃）中含量最多，低沸点和高沸点馏分都较低。环 烷酸能腐蚀金属。一般用碱洗的方法可除去。
3. 含氮化合物

氮也主要在胶状沥青物质中，其含量随着馏分沸点升高而 增加，90%集中在渣油中。
石油中含N化合物的存在形态：

①碱性含N化合物：吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。


胶质沥青状物质可分为： 胶质沥青质半油焦质和油焦质
加热或氧化 加热或氧化

胶质的危害：

油品中含有胶质使用时会生成炭渣，从而使机械部件 磨损、油路堵塞。
胶质的处理：


胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气 氧化，从而将部分烃类、胶质转化为胶质和沥青质， 制造人造沥青。人造沥青主要用于道路、油漆、建筑、 绝缘材料等方面。

芳香烃有单环（eg.苯）、双环（ eg.萘）和多环芳香烃 （ eg.蒽、菲）。

不饱和烃 天然石油中一般不含不饱和烃，二次加工产品中 才含有不饱和烃。

非烃类：含S、O、N的化合物和胶质-沥青质。 元素量不多， 但组成的化合物量多。
特性因数






沸点越高密度越大； 但化学组成不同时，同沸点范围的馏分其密度也不同。 由实验总结出下列经验关系来表示组成与密度的关系。 1/ 3 定义特性因数 1.216T K 平均沸点 15.6 d15.6 相对密度 烃类特性因数K 烃类 沸点／C 相对密度 K 甲苯 110.6 0.867 10.03 甲基环已烷 100.9 0.769 11.35 正庚烷 98.4 0.684 12.77 【结论】特性因素K可用于了解原油及馏分的化学性质。 含烷烃多的K值为12.0-13.0；含环烷烃多的K值为11.012.0；含芳香烃多的K值为9.7-11.0。
沸点范围/℃ 60~95 95~122 122~150 150~200 烷烃/% 56.8 56.2 60.5 65.0 环烷烃/% 41.1 39.0 32.6 25.3 芳香烃/% 2.1 4.3 6.9 9.7




一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表.
大庆及中原重整原料的烃族组成
碳数 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 总计
②非碱性含N化合物：吡咯、吲哚、咔唑及金属卟啉化合 物。石油中微量钒、镍、铁等都在金属卟啉化合物中。简 单金属卟啉化合物具有一定挥发性，在煤油及中间馏分中 就有。

危害：
碱性氮化物和金属卟啉化合物是催化裂化所用硅铝催化剂 的毒物；此外还会使油品变质、变色等。
原油中的胶状沥青状物质