石油化工简介(1)

• 油品从初馏点到干点的温度范围称为馏程或沸程。油品的大致馏程：
汽油
40—200℃
煤油 200—300℃
航空煤油 130—250℃ 柴油 250—350℃
润滑油 350—520℃
重质燃料油 ＞520℃
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
石油、天然气
开采
原油 油田气 天然气
合成
炼制
化肥
轻油、渣油、重油、柴油、煤油、汽油、炼厂气
• 催化裂化是重油轻质化和改质的主要手段之一
石油化工简介(1)
• 催化裂化——以减压馏分油、焦化柴油和蜡 油等重质馏分油或渣油为原料，在常压和 450—510℃、催化剂的存在下反应转化成气 体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。
• 目的——将不能作轻质燃料的常减压馏分油 （柴油）加工成辛烷值较高的汽油或柴油
• 蒸馏的三种形式： • 闪蒸(平衡气化或—次气化)——将液体混合物进料加热至部分气化，经过减
压阀，在一个容器(闪蒸罐、蒸发塔)的中间内，于—定温度压力下，使气液 两相迅速分离，得到相应的气相和液相产物。 • 简单蒸馏(渐次气化)——常用于实验室或小型装置上，间歇式蒸馏过程，分 离程度不高。 • 精馏——在精馏塔内进行，塔内装有用于气液两相分离的内部构件，可实 现液体混合物轻重组分的连续高效分离。
裂解 造气
重整
裂解轻油 裂解气 合成气
重整油
抽提
分离
苯、甲苯、二甲苯、萘
乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔
石油化工简介(1)
苯、甲苯、二甲苯、萘
合成气
乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔
合成
醇、醇、醛、酮、酸、酯、醚、酚、腈
再加工
合成纤维、合成树脂、合成橡胶
医药、农药、涂料、染料、助剂等
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
•
加工利用：制合成气CH4＋H2
•
高温部分氧化制 乙炔
•
制各种化工产品：碳黑、氢氰酸、氯代烷等
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
石油
石油——烃类和非烃类组成的复杂混合物，沸点范围：常温~500℃以上， 相对分子质量：数十到数千，相对密度：0.8~0.98。 • 组成——主要由C、H、O、S、N五种元素组成 • 碳：83％~87％；氢：10％~14％；硫、氮、氧：1％~4％；微量的铁、 铜、镍、钒、砷等，一般以l0-6或10-9数量级存在于原油中
石油化工简介(1)
2020/11/29
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
天然气
•
组成：主要为C1~C4，C1大于80％。
•
分类：干气——C5以上重质烃含量 < 13.5×10－6m3/m3
•
湿气——…………………… > 13.5×10－6m3/m3
来源： 煤田气、气田气（均为干气，CH4在95％以上）、油田伴 生气（湿气）
石油化工简介(1)
原油
拔顶气
塔顶 石脑油
初馏塔
底油 常压蒸馏 轻汽油 50～140℃ 含碳原子数 1～5
汽油 140～200℃
4～12
煤油 180～230℃
11～14
轻柴油 230～305℃
13～17
重柴油 305～405℃
16～25
塔底渣油 减压蒸馏 减压柴油
减压渣油 石油焦
石油沥青
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
催化裂化
• 催化剂——硅铝酸或高活性稀土Y型分子筛 • 特点——汽油选择性和汽油的辛烷值也高，气体和焦
炭产率低。 • 催化剂的择形——沸石分子筛催化剂根据其孔径大小
对原料有不同的选择特性。 • 在HZSM—5沸石分子筛上烷烃和支链烷烃裂化速度： • 正构烷烃＞一甲基烷烃＞二甲基烷烃
• 水滴直径愈大，原油和水的相对密度差愈大，温度 愈高，原油粘度愈小，沉降速度愈快。当水滴直径 小到使其下降速度小于原油上升速度时，水滴就不 能下沉，而随油上浮，达不到沉降分离的目的。
ຫໍສະໝຸດ Baidu石油化工简介(1)
4.2原油蒸馏
• 原油蒸馏—将原油加热汽化，经分馏、冷凝和冷却，得到几个不同沸点范 围馏分过程
• 蒸馏原理——依据混合物中各组分沸点(挥发度) 不同的原理，将液体混合 物加热后，将汽化的轻组分导出冷凝，达到轻重组分分离的目的。
• 焦化装置是炼厂提高轻质油收率的手段之一和日前 炼厂实现渣油零排放的重要装置之一。
• 焦化方法有：釜式焦化、平炉焦化、接触焦化、延 迟焦化等。我国应用最广的是延迟焦化。
石油化工简介(1)
• 延迟焦化的特点——原料油在管式加热炉中被急速加 热．达到约500℃高温后迅速进入焦炭塔内，停留足够的 时间进行深度裂化反应，生焦过程不在炉管内而延迟到塔 内进行。
（2)常压蒸馏塔——此塔中仅能分离出较低沸点的馏分：
拔顶气(C1一C4)
直馏汽油
(60℃一200℃馏分)
航空煤油、煤油(145℃一250℃馏分)
轻柴油
(250℃一300℃馏分)
重柴油
(300℃一350℃馏分)等
剩余部分从塔底进入减压塔，以避免蒸馏温度过高引起烃类裂解或结焦
⑶ 减压蒸馏塔——来自常压塔底的重油在此塔中在真空下(约8kPa压力)降低 沸点进行蒸馏，以避免油品的高温裂解和结焦，得到润滑油馏分，也可按 生产方案分割成二次加工的原料，如催化裂化原料或催化加氢原料等。
• 热裂化——以石油重馏分或重、残油为原料生产汽油和柴油的过 程。
• 减粘裂化——改善渣油的倾点和粘度，以达到燃料油规格要求。
• 焦化——以减压渣油为原料生产汽油、柴油和石油焦。
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
热加工过程基本原理：
1、热裂化：在高温下主要发生裂解和缩合两类化学反应： 1）裂解反应：分子烃类裂解成较小分子的烃类，因此从较重的
石油化工简介(1)
4.1 原油的预处理
1. 预处理目的——除去以乳化状态存在于原油中的水和无机盐 2. 原油中的盐类和水的存在对加工过程的危害：
(1) 在换热器、加热炉中管壁上形成盐垢，降低传热效率，减小管内流 通面积而增大流动阻力，水汽化之后体积明显增大也会造成系统压力 上升，使原油泵的出口压力增大，严重时甚至会堵塞管路导致停工。
• 当油品在恩氏蒸馏设备中按规定条件加热时，最先气化蒸馏出来的是一 些沸点低的烃类。流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。在蒸馏 过程中，烃类分子按其沸点高低依次逐渐蒸出，气相温度也逐渐升高， 将馏出体积为l0％、20％、30%、…、90％时的气相温度分别称为10％、 2最0高％气、相30温％度、称…为、终90馏％点点或(t1干0、点t。20、t30、…、t90)，当蒸馏到最后达到的
石油化工简介(1)
（一）石油中的烷烃——组成石油的主要成分之一
烷烃分别以气、液、固三态存在于石油中。 1.气态烷烃 甲烷~丁烷，天然气和炼厂气的主要成分；此外还含有氢气、
C1～C4烯烃和少量C5烃类等气体。
2．液态烷烃 C5～C15的烷烃，其沸点随着相对分子质量的增加而上升。主 要存在于汽油（ C5～C10）和煤油(C11～C15)中。
（补充）裂解--采用比裂化更高的温度使长链烃断 裂成各种短链的气态烃和少量液态烃。裂解是深度 裂化。
裂解气：主要含乙烯、丙烯、丁二烯等 裂化、裂解的不同点： （1）目的不同： 裂化为了提高轻质汽油的产量和质量
含有单环芳烃，煤油、柴油及润滑泊馏分中不但含有单环 芳烃，还含有双环及三环芳烃，三环及多环芳烃主要存在 于高沸馏分及残油中。
石油化工简介(1)
2. 馏程（沸程）
• 纯化合物的沸点——纯物质在一定外压下被加热到其饱和蒸气压等于外 界压力的某一温度。在一定外压下，是一个常数。
• 石油馏分无恒定的沸点。在一定外压下加热气化时，其残液的蒸气压随 气化率增加而不断下降，其沸点表现为一定宽度的温度范围，称为馏程 (或沸程)。
• 优点——可避免炉管内结焦，延长运转周期。
石油化工简介(1)
4.4催化裂化
石油化工简介(1)
• 催化裂化的目的： （1）提高原油加工深度，得到更多数量的轻质油产品 （2）增加品种，提高产品质量
• 原油一次加工仅得10%~40%的汽、柴、煤油，而社会 对轻质油品的需求量占石油产品的90%左右；
• 直馏汽油的辛烷值为40~60，一般汽车用油的辛烷值 要求＞90，常减压蒸馏一次加工无法满足市场的需求
原料油可以得到汽油馏分和中间馏分和小分子的烃类气体；
2）缩合反应：即原料和中间产物中的芳烃、烯烃等缩合成大 相对分子质量的产物，得到比原料油沸程高的残油甚至焦炭。
石油化工简介(1)
2 、减粘裂化——将渣油浅度热裂化，使重质原料中的非沥青质裂解为低沸 点的轻质产品。轻质烃能部分地溶解或稀释沥青质，从而降低原料粘度。 减粘的原料——减压渣油、常压重油、全馏分重质原油或拔头重质原油。 减粘裂化反应条件——450~490℃，4~5MPa。
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
石油分馏示意 图
石油气
常压加热炉
减压加热炉
汽油 煤油 轻柴油
重柴油
轻润滑油 中润滑油 重润滑油
原油
重油 常压分馏塔
渣油
减压分馏塔
石油化工简介(1)
4.3原油的热加工过程
• 热加工——靠加热作用，将重质原料油转化成气体、轻质油、燃 料油或焦炭的过程。 包括：热裂化、减粘裂化和焦化。
3．固态烷烃 C16以上的烷烃：一般多以溶解状态存在于石油中，当温度降 低时，就有结晶析出，工业上称这种固体烃类为蜡。
石油化工简介(1)
(二)石油中的环烷烃 • 环烷烃是石油的主要成分之一，也是润滑油组成的主要组
分。主要是环戊烷和环己烷及其衍生物。
(三)石油中的芳香烃 • 芳香烃也是石油的主要组分之一。一般在汽油馏分中主要
(2) 造成设备腐蚀。 (3) 影响二次加工原料的质量。原油中所含的盐类在蒸馏之后会集中于
减压渣油中，在对渣油深加工会使催化剂受损。含盐量高的渣油作为 延迟焦化的原料时，加热炉管内因盐垢而结焦，产物石油焦也会因灰 分含量高而降低等级。 • 脱盐脱水要求：脱后原油含盐量小于3mg/L，含水量小于0.2%；对不 设有重油催化裂化装置的炼厂，仅仅为了保护设备不被腐蚀，可以放 宽要求，脱后原油含盐量应小于53mg/L，含水量小于0．3％。
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
热裂化
目的:提高汽油的产量
缺点：温度过高，发生结焦现象
催化裂化
目的:提高汽油的质量和产量
催化剂：硅酸铝，分子筛 （铝硅酸盐）
实验
石油化工简介(1)
分馏汽油(直馏汽油)与裂化汽油有什么不同？
直馏 汽油
产量较低 质量不高 无烯烃
裂化 汽油
产量高 质量高
有烯烃
石油化工简介(1)
石油化工简介(1)
3、原油预处理的基本原理
• 电化学脱盐脱水——在原油中注入一定量的新鲜 水．充分混合，在破乳剂和高压电场的作用下，使 微小水滴逐步聚集成较大水滴，借重力从油中沉降 分离而达到脱盐脱水的目的。
• 原油乳化液通过高压电场时，在分散相水滴上形成 感应电荷，带有正、负电荷的水滴在作定向位移时， 相互碰撞而合成大水滴，从而加速沉降
石油化工简介(1)
3 焦炭化过程
• 焦化——无可代替的惟一生产石油焦的工艺过程， 在炼油工业中占居着重要地位。
• 焦化——以贫氢重质残油如减压渣油、裂化渣油以 及沥青等为原料，在400~500℃的高温下进行的深 度热裂化反应。 通过裂解和缩合反应，使渣油部分 转化为气体烃和轻质油品，部分转化为焦炭。
石油化工简介(1)
• 原油蒸馏通常在两个或三个塔内进行：
(1) 初馏塔（或闪蒸塔）：
及时分离出原油在换热过程中已气化的轻组分，减少原油管路阻力和 原油泵出口压力以及常减炉的热负荷；当原油因脱水效果波动而引起含水 量高时，水从初馏塔塔顶分出，保证常压塔产品质量合格；初馏塔加热温 度低，不会造成砷化物的热分解，塔顶汽油含砷量低，能避免重整铂催化 剂中毒；对含砷量低的原油，可以闪蒸塔代替初馏塔，闪蒸塔无回流，可 进一步降低能耗。
石油化工简介(1)
油品的分类及使用
石油产品分类——大致可分为燃料，润滑油和润滑脂，蜡、 沥青及石油焦，有机化学品等四大类
石油化工简介(1)
各产品占油品比例
• 燃料
80%
• 溶剂和化工原料 10%
• 润滑油和有关产品 5%
• 石油蜡 1%
• 石油沥青 3%
• 石油焦 2%
燃料油——汽油、煤油、柴油、重油等可用作动力燃料的 油品
石油化工简介(1)
第四节 原油的加工
• 一次加工——将原油用蒸馏方法分离成几个不同 沸点范围的馏分，常称为原油蒸馏。包括原油的 预处理、常压和减压蒸馏，产物为轻汽油、汽油、 煤油、柴油、润滑油等馏分和渣油。
• 二次加工——将一次加工过程产物进行再加工， 即将轻汽油馏分、重质馏分和渣油进行催化重整、 催化裂化、催化加氢、延迟焦化和热裂化等。