石油加工工艺

蒸发性质:
饱和蒸汽压、沸程（馏程）、平均沸点、闪点
流动性质:
粘度（动力粘度－原油，运动粘度－石油产品，恩 氏粘度－燃料油）、粘度指数、凝固点、倾点、结 晶点、冷滤点等
热性质
热焓
临界性质
燃烧性质
燃烧热
其它性质
表面张力
临界温度 热容 汽化热 导热系数 临界压力
闪点 （爆炸下限） 燃点 自燃点 辛烷值
折光率
(1)含硫化合物
活性硫化物： 硫、硫化氢、硫醇等
非活性硫化物： 硫醚、二硫化物、噻吩等。
热稳定性较差→活性硫化物
(2)含氮化合物（氮杂环物）
碱性氮化物： 砒啶 喹啉 异喹啉 吖啶 砒咯 吲跺 卟啉化物（含镍、钒） 可转化为碱性氮化物 非碱性氮化物：
酰胺
(3)含氧化合物
酸性： 环烷酸（多）、芳香酸、脂肪酸和酚类等，统称石油酸 中性： 酮、醛、酯类等，含量极少。
十六烷值
第三章
石油产品及其质量要求
一、石油产品分类
燃料油品:
气体燃料、LPG、汽油、航空煤油、 柴油、燃料油 占８0％以上
润滑剂：
其中内燃机油、齿轮油、液压油 三大主要品种 约占2％
溶剂油和化工原料
蜡 沥青 焦 约占1％ 约占3％ 约占2％
约占10％
二、燃料使用性能
侧重节能、安全、环保、防腐
劳 斯 莱 斯 百 年 幻 影
石油气 C1～C4（LPG C3～C4） 汽油（石脑油）：初馏～200℃（180℃） 喷气燃料（航煤）：150～280℃
轻柴油：180～375℃ 重油（润滑油）馏分：350～550℃---VGO
常压渣油（AR） > 350℃ 减压渣油（VR） > 500℃
我国原油组成特点 轻质馏分含量低、渣油含量高
与汽油相比
节油、经济： 与汽油比，节省1/3 环保、清洁: 总废气排放减少～40％
动力、安全： 低速时扭矩大，既保证动力性，又有利 于低速时加速；不容易 挥发，着火点 较高
三、润滑油
保证、维护各类机器（机械）设备的正常运转， 密封、冷却、减磨、降低能耗、延长寿命。
基础油
添加剂
润滑油
1、分类
按ISO分为19组 见P97
16～22 光 亮 油 25～28 26～30 30～33
基础油粘度范围
粘度牌号
13～15
20～22 28～32
70～74
98～106 133～151
75
100 150
82～99
82～107 120～134 125～143 143～156
90
90 120 125/140 150
38～42
中 性 油 55～63 65～72 95～107 110～125 120～135 135～150
微量元素:
59种
(1)基本元素
碳 氢 硫 氮
83～87 % 11～14 %
0.05～8.00 %
0.02～2.00 %
0.05～2.00 %
氧
H/C原子比反映原油属性：
轻质原油~1.9 重质原油 ~1.5
(2)微量元素 • ppm级：Ni V Fe Pb Ca Cu • PPb级：Cl Si P As
按使用场合分为：内燃机油 齿轮油 液压油 工业设备用油（全损耗用油）
2、基础油
凯 迪 拉 克
CTS
基础油的类型
基础油
石油基基础油
合成油
主要成分为碳氢化合物
合成烃、酯类油、磷酸酯、硅油、氟碳油
我国润滑油基础油分类及代号
粘度指数 超高 品种代号 类别 通用基础油 粘度指数 VI≥140 UHVI 很高 粘度指数 120≤VI<140 90≤VI<120 VHVI HVI 40≤VI<90 MVI VI<40 LVI 高粘度指数 中粘度指数 低粘度指数
四、石油及其馏分的烃类（C、H）组成 天然气 炼厂气
汽油馏分
中间馏分
烷烃
环烷烃 芳烃 烯烃
高沸馏分
渣油 蜡
1．天然气（干气） 主要由甲烷（ >80v ％）、乙烷、 丙烷，丁烷、二氧化碳组成
2．炼厂气 氢气、C1～C4(烷烃和烯烃)
3．汽油馏分（≤C11）
(1)单体烃：
直馏、重整汽油<200种，催化、焦化汽油>200种 (2)烃族组成：
6 ．渣油
和结构族组成表示
由族组成（饱和烃、芳烃、胶质、沥青质组成）
7 ． 蜡
石蜡：
从馏份油中得到、主要是碳原子数在 17-35正构烃 从减压渣油中得到、主要是 C35 以上 带有正构或异构烷基侧链的环状烃
微晶蜡：
五、石油中的非烃类化合物
非烃类在石油中的含量相当可观，对 石油的加工、产品质量及使用影响很大。它们 主要是含硫、含氮、含氧化合物及胶质、沥青 质，在石油中随沸点升高而增加。
化学品制造商联合会(CMA)和美国材料与试验协会（ASTM） 等组织的合作过程中，专门为内燃机油，主要为小轿车汽 油机油和柴油机油，规定了基础油的分类
API润滑油基础油分类
类型 I II III 饱和烃含量/%（质） <90 90 90 和 /或 和 和 硫含量/% （质） >0.03 0.03 0.03 粘度指 数 80~120 80~120 120
沸点低，易气阻 冷起动难，蒸发潜热大
少量水分存在下容易发生相分离，可采取加入共溶剂 腐蚀性、毒性
掺入15％以下或改装发动机
燃料油品发展方向： 主要是适应环保要求
红 旗 加 长
汽 油：
无铅化
低（蒸气压、硫、烯烃、芳烃、90%馏出温度)
较高的含氧化合物
汽油含硫量控制 03年 德国 04年 加拿大 05年 欧盟 06年 美国 10ppm 30ppm 50ppm 30ppm
我国清洁车用轻柴油:
S% < 500ppm，十六烷值>45 芳烃<30％， 稠环芳烃<5％
欧美、中国的柴油标准指标 项目
排放标准 硫, 10
-6
1993
欧洲 I
1998
欧洲 II
2000
欧洲 III
2005
欧洲Ⅳ
美国
中国
十六烷值 十六烷指数 芳烃,V% 多环芳 烃,V% 密度
2000 49 46 无规定 0.82～ 0.86 370
(4）胶质、沥青质
原油中的大部分硫、氮、氧及绝大部
分金属集中在渣油的胶质、沥青质中。胶
质、沥青质一般是稠环结构，胶质分子量
比沥青质小。
六 石油及产品的理化性质
为了使油品性质具有可比性，大 多数理化性质都是在一定条件性试验下
得到的。
一般性质:
外观、密度、平均分子量、与化学组成有关的性质 （特性因数、元素、烃类等）
专用基础油
低凝 深度精制
UHVIW UHVIS
VHIVW VHVIS
HVIW HVIS
MVIW MVIS
我国润滑油基础油粘度牌号及粘度范围
属 性 运动粘度 赛氏粘度/s /mm2· s-1
9～10 55～59
基础油粘度范围
粘度牌号 60
属 性 运动粘度 赛氏粘度/s /mm2 · s-1 16～20
EMS):它能精确控制空气和燃油的的混合比例及点火及
时。比传统油化器降低50~60%污染，另外三元催化转
化器可降低95%的污染排放。铅会污染大气，使电喷氧
传感器失灵，寿命大大缩短，堵塞喷咀，还使催化剂中
的贵金属中毒。 EMS＋三元催化转化器是解决汽车污染的最佳方案， 具有很好的经济和环保意义。
柴油： 低硫、低芳烃、高十六烷值
500 49 46 无规定 0.82～ 0.845 370
350 51 46 11 0.82～ 0.86 360
50 58 1 0.82～ 0.825 340
500 ≥40 36
2000 500 45 365
≤0.876 0 340
T95(℃≯)
柴油含硫 06年 美国 15ppm
06年 日本东京 50ppm
石油及其产品组成和性质
一、原油的一般性状
原油通常是黑色、褐色或黄色的流 动或半流动粘稠液体，相对密度一 般在0.80～0.98之间。 我国主要原油的凝点及蜡含量较高， 沥青质含量较低，相对密度大多在 0.85～0.95间，属偏重原油。
二、石油的元素组成
基本元素:
5种
以碳氢化合物 及其衍生物形 态存在
178～196
256～292 302～334 440～496 510～579 556～625 625～695
200
300 350 500 600 650 750
160～180
200～230
百度文库
741～843
927～1065
900
1200
41～45
193～211
200/220
美国石油协会（API）在与美国汽车工程师协会(SAE)、
烯烃% 炭、颜色 热氧化安定性
汽油 辛烷值
轻柴油 十六烷值
低温性 腐蚀性 洁净度 其它 商品牌号
凝点、粘度、冷滤点 结晶点、冰点 ――― 硫%、硫醇%、水溶性酸碱、铜片腐蚀，银片腐蚀(航煤) 机杂和水分 机杂和水分、灰分 润滑性、电导率 辛烷值 凝点 10、5、0、 结晶点、馏程 90#、93#、97# -10 、 -20 、 -35 、 1#、2#、3#、4# 98# -50 5#、6#
C％+H％>95％ 杂原子（硫、氮、氧+微量元素）<5％ 杂原子的存在影响？ 1.石油的加工过程 2.产品的质量
我国原油较为典型的元素组成特点
低 硫
高 氮
高 镍
低 钒
三、石油的馏分组成 原油是由成千上万个组分组成的混 合物，其沸点范围很宽，按沸程（馏程） 范围可分为（主要按使用要求而定）:
直馏馏分： 原油直接分馏得到
直馏、重整汽油由烷烃（正、异）环烷烃、芳烃组成 催化、焦化汽油：由烷烃（正、异）、环烷烃、 芳烃、烯烃组成
4．中间馏分（C11～C20的煤油、柴油）
族组成由烷烃（正、异）、环烷烃和芳烃（单、
双环为主）、胶质组成
5 ．高沸馏分（C20～C36）
a 族组成由烷烃（正、异）、环烷烃和芳烃（轻、 中、 重）、胶质组成，其中饱 和烃（烷烃、环 烷烃）＋（轻、 中）芳烃总量称为润滑油潜含量 b 结构族组成：%CP、%CN、%CA ， RT、RA、RN
替代燃料
LPG、CNG、LNG 二甲醚：十六烷值55～60 生物柴油：以天然油脂为原料制成的，主要成分是肪酸 甲酯，十六烷值高达53 GTL合成油品： 从天然气/煤→ 合成气（CO+H2）
再经过费—托法合成油
nC0+(2n+1)H2 → CnH2n+2+nH2O
醇类汽油（甲醇、乙醇）
辛烷值高：它和汽油混合的调和辛烷值上升效果很高 清洁环保：CO稍减少，NOx减少30～50％, HC减少30～60％ 低发热值：燃料耗量增加
IV V
所有的PAO（所有的聚α-烯烃） 其他（不包括在I~IV 中的基础油）
3.内燃机油
(1)性能要求
适当的粘度和良好的粘温性能。 高温润滑、密封，低温启动
良好的抗氧化和清净分散能力。 高温、空气、金属催化→酸性物 质、油泥漆膜和积炭
良好的抗磨性。
良好的防腐蚀性能。
温度高，负荷大、速度快。保护膜。
1.0 1.0 2.5 1.0 1.0
40 35 40 40 40
18 18 35 25 25
2.7 2.3 2.7
汽油中芳烃水平相对较低
硫含量高
汽油中烯烃含量高
我国汽油性 质特点
含氧化合物低
汽油的蒸汽压偏高
辛烷值分布差
汽车尾气排放物：CO、CO2 、SOx 、NOx 、CH化合物
电喷技术 ( 电子燃烧喷射或汽油发动机控制系统 , 简称
使用性能 燃烧性(抗爆性)
航煤 芳%、 烟点、 辉光值、 粘度、发热值、密度 内燃机型式 点燃式 压燃式 喷气式 工作方式 四冲程 四冲程 连续进油燃烧 供油特点 化油器、电喷 高压泵喷射 起燃方式 电火花 高温自然 电火花 燃烧不完全→积炭 燃烧不正常现象 早燃→→→爆震←←←滞燃 芳烃(除苯)、异构烃 少支链、异构烷烃 环烷烃，异构烃次 理想化学组成 蒸发性 ← 馏程、饱和蒸气压及闪点(汽油无闪点指标)→ 实际胶质、诱导期、 碘价、氧化安定性、 10% 残 碘价、实际胶质、动态 安定性
合金、苛刻环境、氧化、硫→酸性 物腐蚀←中和能力
发动机试验：如台架试验、行车试验等
(2) 分类和命名
参照API、SAE、和ASTM标准，按质量等级和粘度等级分类 质量等级分类（按字母顺序依次提高） 汽油机油： S（A～M） 等
GB17930-2006
现在国Ⅲ标准是0.015
宝 来 迷 你
其中3#航煤为民航和军用飞机通用，产量最大
燃料油（舰船、锅炉用）: 粘度、闪点(开)、硫%、灰分、机械杂质等。商品牌号: 恩 氏粘度 LPG: 绿色（清洁）、高效燃料 。 民用、车用、工业用、切割、化工利用
大 众 甲 壳 虫
欧盟和我国车用汽油主要规格
项目 欧Ⅱ(1995年) RON 95
硫/μg。g-1 苯/% 芳烃/% 烯烃/% 氧/%
< 200
< 2.5
< 42
< 20
<
欧Щ(2000年) 欧IV(2005年) 国Ⅱ(2003年) 国Щ(2010年) 国Ⅵ
98
90-97
90-97 90-97
150 50 500 150 50