第一章 石油的化学

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四、石油化工在国民经济中的地位
80年代,在工业发达国家中,化学工业的产值,一般占国民生产总值 6%~7%,占工业总产值7%~10%;而石油化工产品销售额约占全部 化 工产品的45%,其比例是很大的。 1.石油化工是材料工业的支柱之一 金属、无机非金属材料和高分子合成材料,被称为三大材料。全世界 石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨,1996年,我国超 过800万吨。除合成材料外,石油化工还提供了绝大多数的有机化工原 料,在属于化工领域的范畴内,除化学矿物提供的化工产品外,石油化 工生产的原料,在各个部门大显身手。(化妆品,食品糖纸等) 2.石油化工促进了农业的发展 农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的 80%,农用塑料薄膜的推广使用,加上农药的合理使用以及大量农业机 械所需各类燃料,形成了石化工业支援农业的主力军。
石油馏分的沸点范围称为馏程。
直馏分straight run fraction
原油经过直接分馏得到的产物,称为直馏分。
2、馏分的划分范围:
馏分划分范围
沸点范围/℃ ≤200(180) 200(180)~350 馏分名称 汽油馏分(低沸点馏分), 轻油或石脑油 煤、柴油馏分(中间馏分), 常压瓦斯油 减压馏分(润滑油馏分), 减压瓦斯油 减压渣油
(3)润滑油的粘温性差,难以生产高粘度的柴油机 油。 一般不用胜利原油制备润滑油。 三、孤岛原油 1、孤岛原油的归类 按关键馏分特性分类法分类,属于含硫环烷基原油。 2、孤岛原油的特点 密度大,粘度高,含硫多,含胶质、沥青质多,可 生产优质沥青。 3、其产品的特点 汽油、煤油、柴油的安定性差,必须精制。 26 目 录 主菜单 首 页
(2)含蜡原油
(3)高蜡原油
含蜡2.5~10%
含蜡>10%
如我国大庆、南阳、任丘原油含蜡多。
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一、大庆原油 1、大庆原油的归类 按关键馏分特性分类法分类,属于低硫石蜡基原油。
2、大庆原油的特点
含蜡多,凝点高,含硫少,汽油馏分较少。胶质沥青质含量 低,不能直接生产沥青产品。
3、其产品的特点
350~500
>500
3、说明 (1)各馏分仍然是混合物 只不过包含的组分数目比原油少而已。 (2)馏分还不是石油产品 馏分不是石油产品,还必须进一步加工以满足油品规格要求, 才能变成石油产品。 (3)同一馏分可加工成不同产品 同一沸点范围的馏分可加工成不同产品。 如航空煤油(150~280℃)、灯用煤油(200~300℃)、轻柴油 (200~350℃)都含有(200~280℃)的馏分。
第二关键馏分(重油部分)
API度 ≥30.0 20.1~29.9 ≥30.0 20.1~29.9 馏分类别 石蜡基 中间基 石蜡基 中间基
中间-环烷基
环烷-中间基
33.1~39.9
≤33.0
中间基
环烷基
≤20.0
20.1~29.9
环烷基
中间基
环烷基
石蜡-环烷基 环烷-石蜡基
≤33.0
≥40.0 ≤33.0
三、石油的馏分组成 1、相关名词: 石油馏分 petroleum fraction or distillate
在一定温度范围内蒸馏出的石油组分,称为石油馏分。 温度范围较宽称为宽馏分wide cut/long distillate 温度范围较窄(≤30℃)narrow cut
馏程或沸程distillate range/boiling range
第二节 天然气
一、天然气是重要的优质能源 天然气作为燃料和化工原料的优越性早已被人们所认识,在以 气代煤、以气代油、改变能源消费结构、减轻环境污染、减轻对 石油的依赖程度、缓解石油危机等方面,正发挥着越来越重要的 作用。 1、天然气在一次能源中占的比例 一次能源:自然界中以原有形式存在的、未经任何加工转 换的能量资源,所以又称天然能源。一次能源又可细分为再生能 源和非再生能源。再生能源是指能够重复产生的天然能源,如太 阳能、水能、风能、海洋能、生物质能、潮汐能等。非再生能源 指不能重复产生的天然能源,如煤、石油、天然气、油页岩等。 天然气生产量占总量的比例已经从1950年的9.7%上升到 1990年的22.9%。据世界权威机构预测,到2015年,世界天 然气在总能源构成中所占比例将达到29%~30%,超过煤炭和 石油而成为世界第一大能源。
(2)环烷基原油
特性因数K=10.5~11.5
密度较大,凝点低,所产汽油含有较多的环烷烃,辛烷值较 高,柴油的十六烷值较低,润滑油的粘温性质差。
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环烷基原油中的重质原油,含有大量胶质和沥青质,可生产 高质量沥青,孤岛原油就是属于环烷基原油。 (3)中间基原油 特性因数K= 11.5~12.1
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环烷基 d420>0.8562 API度<33 (K<11.5) d420>0.9305 API度<20 (K<11.5)主菜单20来自第二关键馏分 (重油部分)
3、划分原油的类别(美国矿务局分类法)
原油类别 石蜡基 石蜡-中间基 中间-石蜡基 中间基
第一关键馏分(轻馏分)
API度 ≥40.0 ≥40.4 33.1~39.9 33.1~39.9 馏分类别 石蜡基 石蜡基 中间基 中间基
五、我国石油化工发展的特点
我国的石油化学工业是在十分薄弱的基础上起步,1949年底全国有机化工原 料的总产量仅900t。为了加速发展石油化学工业,50年代开始从国外引进石油化 工装置和较为先进的炼油设备。60年代大庆油田开发以后,我国石油炼制工业有 了很大规模的发展:70年代,北京燕山和上海金山两个石化企业的建设,使我国 形成了初具规模的石化工业;特别是1983年成立中国石化总公司之后.对全国 重要的炼油、石化、化纤和部分化肥企业集中领导,统筹规划。十几年来,石化 工业有了很大的发展,生产能力和产品质量持续稳定增长,基本形成了一个完整 的具有相当规模的工业体系。 逐步形成了自己的发展特点: (1)总体实力明显增强,主要产品能力产量跃居世界前列。 (2)市场需求旺盛,进口增幅减缓,但仍产不足需。 (3)增长方式由速度型向集约型推进。 (4)技术创新和重大装备自制供应能力大幅度提高。 (5)重视节能、安全、环保,实现可持续发展。
二、石油化工的发展 石油炼制起源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞 速发展,带动了汽油生产。为扩大汽油产量,以生产汽油为目的 热裂化工艺开发成功,随后,40年代催化裂化工艺开发成功,加 上其他加工工艺的开发,形成了现代石油炼制工艺。 石油化工高速发展的原因是: 有大量廉价的原料供应(50~60年代,原油每吨约15美元); 有可靠的、有发展潜力的生产技术;产品应用广泛,开拓了新的 应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合,实现了由煤化工 向石油化工的转换,完成了化学工业发展史上的一次飞跃。 20 世纪70年代以后,原油价格上涨(1996年每吨约170美元), 石油化工发展速度下降,新工艺开发趋缓, 并向着采用新技术、 节能、优化生产操作、综合利用原料、向下游产品延伸等方向发 展。
性质介于二者之间。
二、关键馏分特性分类 1、切割关键馏分
①第一关键馏分:将原油在分馏装置上进行常压蒸馏得 250~275℃馏出物;
②第二关键馏分:残余的油用不带填料的蒸馏瓶,在减压 (5.3kPa)进行减压蒸馏,取得275~300℃馏分。
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2、确定关键馏分的属性 测定以上两个关键馏分的相对密度,根据下表中的相对密度 分类标准,决定两个关键馏分的属性。
(2)中质原油
相对密度d420<0.878
相对密度d420=0.878~0.884
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含汽油、煤油、柴油等轻质馏分高,含硫、胶质较少。
(3)重质原油
相对密度d420>0.884
含轻馏分和蜡都较少,而含硫、氮、氧及胶质较多。 胜利、孤岛原油属重质原油,大港原油为中质原油,其他均 属轻质原油。 五、按原油的含蜡量分类 (1)低蜡原油 含蜡0.5~2.5%
石油与天然气化学
行课时间:1——7周,共40学时
考试方式:闭卷 平时成绩20%, 卷面成绩80% 参考书目: 石油商品学
主要授课内容:石油和天然气的化学组成
和石油产品,主要讲石油
绪论
第一节 石油概述 一、石油化工的含义 石油化工又称石油化学工业,指化学工业中以石油为原料 生产化学品的领域,广义上也包括天然气化工。 石油化工的范畴: 石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏 分和炼厂气,以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质 油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等 烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃,芳烃亦可来自石油轻馏分 的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分 氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃 出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着 科学技术的发展,上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树 脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品,如表 面活性剂等精细化学品,因此石油化工的范畴已扩大到高分 子化工和精细化工的大部分领域。
一、石油一般性状的特点 流动状态(Fluidity)


颜色
气味 密度或相对密度(Relative Density)
二、石油的元素组成 主要元素有5种:C、H、O、N、S C和H:一般占95%以上 S、N、O:含量一般为1~4% 微量元素:(百万分级ppm~十亿分级ppb,即 10-6~10-9)
(1)汽油的抗爆性能差,辛烷值低。 (2)柴油的燃烧性能好,十六烷值高,但凝点较高,低温流 动性差。
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(3)润滑油的粘温性能好。 二、胜利原油 1、胜利原油的归类 按关键馏分特性分类法分类,属于含硫中间基原油。 2、胜利原油的特点 密度大,粘度高,含硫量较高,含胶质、沥青质较 多,可生产道路沥青。 3、其产品的特点 (1)汽油、煤油、柴油的性质不如大庆原油,需精 制。 (2)油品的储存安定性差,容易氧化变质。 25 目 录 主菜单 首 页
表示原油的相对密度、平均沸点与其化学组成之间 之间存在一定关系的数值。 (TK)1/ 3
K 1.216
15 6 d15..6
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2、特性因数分类 (1)石蜡基原油 特性因数K>12.1 一般含烷烃量超过50%,含蜡量较高,密度小,凝点高,含 硫、含胶质量低。 汽油辛烷值较低,柴油十六烷值较高,并可制得粘温性质好 的润滑油,大庆原油是典型的石蜡基原油。
关键馏分 第一关键馏分 (轻油部分) 石蜡基 d420<0.8210 API度>40 (K>11.9) d420<0.8723 API度>30 (K>12.2) 中间基 d420=0.8210~0.8562 API度=33~40 (K=11.5~11.9) d420=0.8723~0.9305 API度=20~30 (K=11.5~12.2)
用于香精、油脂、涂料工业做溶剂, 或清洗仪器、机械零件。
用作汽车、摩托车、直升飞机的燃料。
主要供喷气式飞机使用。 用于大型车辆、船舰。 润滑、冷却、密封、防腐、绝缘、清 洗、传递能量的作用。 做包装材料、化妆品原料及蜡制品。
做石油化工的基础原料。
主要供道路、建筑、电气用。
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§2-1
石油一般性质和化学组成
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4、我国原油的特点 单从相对密度看,我国原油属于较重原油,石蜡基原油多。 我国原油的凝点以及蜡含量均较高,庚烷沥青质含量较低 我国大部分原油的S含量都很低,但是含N都偏高 我国原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高
补充、原油的分类: 原油的组成及性质随产地不同而有所区别,有些含 烷烃多,有些含环烷烃多;有些含硫高,有些含蜡高。 为了合理利用资源,有必要对原油进行评价和分类。 一、特性因数分类 1、特性因数的定义
环烷基
石蜡基 环烷基
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≤20.0
≤20.0 ≥30.0
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环烷基
环烷基 石蜡基
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三、按含硫量分类 (1)低S原油 (2)含S原油 含S量<0.5% 含S量=0.5~2.0%
(3)高S原油
含S量>2.0%
在我国胜利、孤岛原油属含硫原油,其余属低硫原油。 四、按原油相对密度分类
(1)轻质原油
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