原油加工方案及流程.ppt
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1、(最新整理最新整理)原油加工方案及流程原油加工方案及流程12021/7/262本章主要内容本章主要内容第一节第一节 石油的化学组成及石油产品的质量要求石油的化学组成及石油产品的质量要求第二节第二节 原油评价原油评价第三节第三节 原油分类原油分类第四节第四节 炼油工艺过程简介炼油工艺过程简介第五节第五节 原油的加工方案原油的加工方案第六节第六节 世界炼油技术发展趋势世界炼油技术发展趋势第七节第七节 炼油厂的主要构成炼油厂的主要构成3第一节第一节 石油的化学组成及石油产品的质量要求石油的化学组成及石油产品的质量要求 元素组成元素组成 C、H、O、S、N、微量元素、微量元素石油的化学组成石油的化学组
2、成 烃类组成烃类组成 烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃 非烃类组成非烃类组成 含含S、N、O化合物化合物 单体烃单体烃烃类组成表示方法烃类组成表示方法 族组成族组成 结构族组成结构族组成4一、石油中的非烃化合物一、石油中的非烃化合物1、含硫化合物、含硫化合物硫在石油中的存在形态硫在石油中的存在形态元素硫极少元素硫极少酸性硫:酸性硫:H2S、硫醇(、硫醇(RSH)中性硫:硫醚(中性硫:硫醚(RSR)、二硫化物()、二硫化物(RSSR)热稳定性硫:噻吩、苯硫酚热稳定性硫:噻吩、苯硫酚51、含硫化合物、含硫化合物分布规律分布规律硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高硫在石油馏分中的
3、分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加,大部分硫均而增加,大部分硫均集中在重馏分和渣油中集中在重馏分和渣油中直馏汽油中,以直馏汽油中,以硫醇和硫醚硫醇和硫醚为主,少量二硫化物和噻吩为主,少量二硫化物和噻吩中间馏分中,主要是中间馏分中,主要是硫醚和噻吩硫醚和噻吩类类高沸点馏分中,主要是高沸点馏分中,主要是硫醚、噻吩及其同系物硫醚、噻吩及其同系物除上述含硫化合物外,原油中还有相当大一部分硫存在除上述含硫化合物外,原油中还有相当大一部分硫存在于胶质、沥青质中;这部分含硫化合物的分子量更大、于胶质、沥青质中;这部分含硫化合物的分子量更大、结构也复杂得多结构也复杂得多61、含硫化合物、含硫化合物含硫化合
4、物对加工过程及产品的危害含硫化合物对加工过程及产品的危害对石油产品质量影响催化裂化、焦化产品,催对石油产品质量影响催化裂化、焦化产品,催化剂污染化剂污染设备腐蚀硫化氢腐蚀、硫醇腐蚀、元素硫腐蚀设备腐蚀硫化氢腐蚀、硫醇腐蚀、元素硫腐蚀对环境污染硫氧化物对环境污染硫氧化物对策:产品精制、气体脱硫、废水处理对策:产品精制、气体脱硫、废水处理72、含氮化合物、含氮化合物氮在石油中的存在形态氮在石油中的存在形态含氮含氮化合物化合物非碱性氮:吡咯非碱性氮:吡咯 、吲哚、吲哚 咔唑咔唑 、卟啉类化合物、卟啉类化合物碱性氮:吡啶碱性氮:吡啶 、喹啉、喹啉、氮杂蒽、氮杂菲氮杂蒽、氮杂菲NNNHNHNCH382、
5、含氮化合物、含氮化合物分布规律分布规律与硫在原油中的分布一样,石油中的氮含量也是随馏分与硫在原油中的分布一样,石油中的氮含量也是随馏分沸程的升高而增加的,但其分布比硫更不均匀沸程的升高而增加的,但其分布比硫更不均匀石油中的硫约有石油中的硫约有70%是集中在其减压渣油中,而石油中是集中在其减压渣油中,而石油中的氮则更集中,约有的氮则更集中,约有90%集中于其减压渣油中集中于其减压渣油中对多数原油而言,其碱性氮含量约占总氮含量的对多数原油而言,其碱性氮含量约占总氮含量的1/41/3一般来说,在较轻馏分中的氮主要是一般来说,在较轻馏分中的氮主要是碱性氮碱性氮;而在较重;而在较重的馏分及渣油中的氮则主
6、要是的馏分及渣油中的氮则主要是非碱性氮非碱性氮92、含氮化合物、含氮化合物含氮化合物的危害含氮化合物的危害导致催化剂中毒导致催化剂中毒催化裂化催化剂催化裂化催化剂易生成胶状沉淀,影响油品的安定性易生成胶状沉淀,影响油品的安定性油品燃烧生成油品燃烧生成NOX,造成环境污染,造成环境污染103、含氧化合物、含氧化合物氧在石油中的存在形态氧在石油中的存在形态石油中的氧元素是以石油中的氧元素是以有机含氧化合物有机含氧化合物的形式存在的的形式存在的含氧含氧化合物化合物中性中性氧化物:酮、醛、酯,含量极少氧化物:酮、醛、酯,含量极少酸性酸性氧化物:环烷酸、芳香酸、脂肪酸氧化物:环烷酸、芳香酸、脂肪酸 和酚
7、类,总称和酚类,总称石油酸石油酸113、含氧化合物、含氧化合物分布规律分布规律特殊:中间馏分分布较多特殊:中间馏分分布较多特点特点石油酸中石油酸中90%为环烷酸为环烷酸我国只有克拉玛依原油含酸较多(我国只有克拉玛依原油含酸较多(0.48%)123、含氧化合物、含氧化合物含氧化合物的影响含氧化合物的影响原油乳化,不利加工原油乳化,不利加工设备腐蚀设备腐蚀环烷酸的利用环烷酸的利用木材防腐、表面活性剂、钠盐为植物生长素、钙盐是杀木材防腐、表面活性剂、钠盐为植物生长素、钙盐是杀虫剂、燃料和润滑油添加剂虫剂、燃料和润滑油添加剂需要脱除需要脱除134、石油中的微量元素、石油中的微量元素微量元素的分类微量元
8、素的分类变价金属,如变价金属,如V、Ni、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、Pb、Hg等等碱金属和碱土金属:如碱金属和碱土金属:如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等等卤素和其它元素:如卤素和其它元素:如Cl、Br、Si、Al、As等等144、石油中的微量元素、石油中的微量元素微量元素的存在形态微量元素的存在形态一是以乳化状态分散于原油中的水中所含的盐类,如一是以乳化状态分散于原油中的水中所含的盐类,如K、Na、Ca、Mg的氯化物的氯化物二是结合于有机化合物或络合物中,二是结合于有机化合物或络合物中,如如V、Ni、Fe、Cu等等三是悬浮于原油中的极细的矿物质微粒三是悬浮于原油中的极细的矿物
9、质微粒154、石油中的微量元素、石油中的微量元素从世界范围来看,石油中含量最高的微量元素是从世界范围来看,石油中含量最高的微量元素是钒钒,最高可达,最高可达1000 ppm以上;其次是以上;其次是镍镍,最高可,最高可达达100 ppm以上以上微量元素的分布规律与微量元素的分布规律与S、N相似,即随沸点升高相似,即随沸点升高含量增加,而且含量增加,而且主要浓集在渣油中主要浓集在渣油中164、石油中的微量元素、石油中的微量元素微量元素的危害微量元素的危害从目前看来,对石油加工影响最大的微量元素有从目前看来,对石油加工影响最大的微量元素有钒钒(v)、镍镍(Ni)、铁铁(Fe)、铜铜(Cu),它们是催
10、化裂化催化剂的毒物,它们是催化裂化催化剂的毒物,而且在重油固定床加氢裂化过程中也能造成催化剂的,而且在重油固定床加氢裂化过程中也能造成催化剂的失活和床层的堵塞失活和床层的堵塞砷砷(As)是催化重整催化剂的毒物;是催化重整催化剂的毒物;钠钠(Na)和和钾钾(K)也会使也会使催化剂减活催化剂减活175、渣油中的胶质和沥青质、渣油中的胶质和沥青质石油中所包含的胶状、沥青状物质,是一大类非烃石油中所包含的胶状、沥青状物质,是一大类非烃化合物,它们在组成中除含化合物,它们在组成中除含C、H外,还有外,还有S、N、O及金属元素及金属元素185、渣油中的胶质和沥青质、渣油中的胶质和沥青质胶质胶质胶质是深棕色
11、至深褐色的,极为粘稠不易流动的液体或胶质是深棕色至深褐色的,极为粘稠不易流动的液体或无定形固体无定形固体其相对密度略小于其相对密度略小于1.0有很强的着色能力有很强的着色能力H/C:1.41.5受热时熔化,对热不稳定,能转化成沥青质受热时熔化,对热不稳定,能转化成沥青质195、渣油中的胶质和沥青质、渣油中的胶质和沥青质沥青质沥青质黑色至深褐色的无定形固体黑色至深褐色的无定形固体其相对密度略大于其相对密度略大于1.0全部集中在渣油中,一般不挥发全部集中在渣油中,一般不挥发H/C原子比:原子比:1.11.3205、渣油中的胶质和沥青质、渣油中的胶质和沥青质胶质和沥青质存在差别,但没有截然的不同,从
12、胶胶质和沥青质存在差别,但没有截然的不同,从胶质到沥青质是一个渐变的过程质到沥青质是一个渐变的过程21二、石油产品基本性质要求二、石油产品基本性质要求汽油:低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值汽油:低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值柴油:低硫、低芳烃、低凝点、高十六烷值柴油:低硫、低芳烃、低凝点、高十六烷值润滑油:粘温性能好、低温流动性能好、抗氧化性润滑油:粘温性能好、低温流动性能好、抗氧化性能好能好沥青:延伸度好、软化点与针入度适宜沥青:延伸度好、软化点与针入度适宜固体蜡:滴点高、含油量低固体蜡:滴点高、含油量低22第二节第二节 原油评价原油评价确定一种原油的确定一种原油的加工方案加工方案是炼厂设计和
13、生产的首要是炼厂设计和生产的首要任务任务根据所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工根据所加工原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的先进性和可靠性,以及经济效益等方面的大技术的先进性和可靠性,以及经济效益等方面的大量信息,进行全面的综合分析、研究对比,方能制量信息,进行全面的综合分析、研究对比,方能制订出合理的加工方案订出合理的加工方案在上述的诸多考虑因素中,在上述的诸多考虑因素中,原油性质原油性质是最基本的因是最基本的因素素23原油评价原油评价原油评价的目的原油评价的目的根据原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的可行根据原油的性质、市场对产品的需求、加工技术的可行性,生产的灵活性及经济效
14、益进行全面的分析评价,找性,生产的灵活性及经济效益进行全面的分析评价,找到合理的加工流程方案到合理的加工流程方案24原油评价原油评价原油评价按其目的不同,大体可分为三个层次:原油评价按其目的不同,大体可分为三个层次:原油的原油的一般性质分析一般性质分析原油的原油的常规评价常规评价原油的原油的综合评价综合评价通常,在取得详细的原油性质数据的基础上,还需对该通常,在取得详细的原油性质数据的基础上,还需对该原油的加工方案提出建议原油的加工方案提出建议25一、原油的一般性质分析一、原油的一般性质分析在测定原油性质之前,先测定含水量、含盐量和机在测定原油性质之前,先测定含水量、含盐量和机械杂质,若原油含
15、水量械杂质,若原油含水量大于大于0.5%,则应先脱水,则应先脱水一般性质分析项目包括:密度、运动粘度、凝点、一般性质分析项目包括:密度、运动粘度、凝点、蜡含量、族组成、酸值、残炭、元素分析(蜡含量、族组成、酸值、残炭、元素分析(C、H、S、N、O)、微量金属分析等)、微量金属分析等26二、原油的常规评价二、原油的常规评价包括原油包括原油一般性质测定一般性质测定和和实沸点蒸馏实沸点蒸馏数据及窄馏分数据及窄馏分性质性质1、实沸点蒸馏装置、实沸点蒸馏装置间歇釜式精馏设备,理论板数间歇釜式精馏设备,理论板数1517,回流比,回流比5:1,馏,馏出物的最终沸点为出物的最终沸点为500520为避免原油的裂
16、解,釜底温度不超过为避免原油的裂解,釜底温度不超过350,重馏分采,重馏分采用减压蒸馏用减压蒸馏整个蒸馏过程分为三段进行:整个蒸馏过程分为三段进行:常压蒸馏常压蒸馏,减压蒸馏减压蒸馏(10 mmHg),),二段减压蒸馏二段减压蒸馏(12 mmHg,不带精馏柱,不带精馏柱)271、实沸点蒸馏装置、实沸点蒸馏装置原油在实沸点蒸馏装置中按沸点高低被切割成多个原油在实沸点蒸馏装置中按沸点高低被切割成多个窄馏分和渣油窄馏分和渣油一般按每一般按每3%5%取作一个窄馏分取作一个窄馏分将窄馏分按馏出顺序编号,称重并测量体积,然后将窄馏分按馏出顺序编号,称重并测量体积,然后测定各窄馏分和渣油的性质测定各窄馏分和
17、渣油的性质282、实沸点蒸馏曲线、实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏曲线:以实沸点蒸馏曲线:以馏出温度馏出温度为纵坐标,为纵坐标,累计馏出质量分数累计馏出质量分数(欧美多用体积分数)欧美多用体积分数)为横坐标作图为横坐标作图该曲线上的某一点表该曲线上的某一点表示原油馏出某累计收示原油馏出某累计收率时的实沸点率时的实沸点01020304050600100200300400500沸点,累计收率,wt%实沸点蒸馏曲线实沸点蒸馏曲线293、中比性质曲线、中比性质曲线中比性质曲线:以测得的窄馏分性质为纵坐标,以中比性质曲线:以测得的窄馏分性质为纵坐标,以窄馏分馏出一半窄馏分馏出一半时的累计馏出质量分数为横坐标时的
18、累计馏出质量分数为横坐标01020304050600.650.700.750.800.850.9020的密度,g/cm3中比收率,wt%中比密度曲线中比密度曲线某个窄馏分是从累计收率某个窄馏分是从累计收率为为16.00%开始到开始到19.46%结结束,密度为束,密度为0.8161 g/cm3在标绘时,以在标绘时,以0.8161为纵为纵坐标、坐标、(16.00%+19.46%)/217.73%为横坐标为横坐标,就得到,就得到中比密度曲线上的一个点中比密度曲线上的一个点连接各点即得原油的中比连接各点即得原油的中比密度曲线密度曲线303、中比性质曲线、中比性质曲线中比性质曲线表示窄馏分性质随沸点和累
19、计馏出百中比性质曲线表示窄馏分性质随沸点和累计馏出百分数的变化趋势,可以预测窄馏分的性质分数的变化趋势,可以预测窄馏分的性质大多数原油的物理性质大多数原油的物理性质没有加成性没有加成性(密度除外),(密度除外),因此,这种预测方法只适用于窄馏分,对宽馏分是因此,这种预测方法只适用于窄馏分,对宽馏分是不适用的不适用的馏分越宽,预测结果的误差越大馏分越宽,预测结果的误差越大31三、原油的综合评价三、原油的综合评价包括原油包括原油一般性质一般性质测定、测定、实沸点蒸馏实沸点蒸馏数据及窄馏分数据及窄馏分性质,还包括性质,还包括直馏产品直馏产品的产率和性质的产率和性质根据需要,可增加某些馏分的根据需要,
20、可增加某些馏分的化学组成化学组成、二次加工二次加工性能性能的评价等的评价等32原油原油脱水脱水脱水原油脱水原油一般性质分析一般性质分析实沸点蒸馏实沸点蒸馏平衡蒸发平衡蒸发三、原油的综合评价三、原油的综合评价1、窄馏分性质、窄馏分性质测定测定2、不同深度的、不同深度的重油、渣油性重油、渣油性质测定质测定1、直馏产品的、直馏产品的性质分析性质分析2、二次加工原、二次加工原料的性质分析料的性质分析3、沥青性质分、沥青性质分析析汽 油、柴 油汽 油、柴 油和 减 压 馏 分和 减 压 馏 分的 烃 族 组 成的 烃 族 组 成分析分析润滑油、石润滑油、石蜡和地蜡的蜡和地蜡的潜含量测定潜含量测定33第三
21、节第三节 原油分类原油分类一、特性因数分类法一、特性因数分类法特性因数特性因数K12.1石蜡基原油石蜡基原油特性因数特性因数K11.512.1中间基原油中间基原油特性因数特性因数K10.511.5环烷基原油环烷基原油K可以通过下式求得,也可根据可以通过下式求得,也可根据运动粘度运动粘度和和比重指比重指数数等查图求定等查图求定6.156.153/1dT216.1K 34一、特性因数分类法一、特性因数分类法特性因数分类法的缺陷: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布规律由于原油组成复杂,粘度测定不够准确,求定的
22、特性因由于原油组成复杂,粘度测定不够准确,求定的特性因数数K不能完全符合原油的实际情况不能完全符合原油的实际情况35二、关键馏分特性分类法二、关键馏分特性分类法第一关键馏分:常压蒸馏第一关键馏分:常压蒸馏250275 的馏分;的馏分;第二关键馏分:常压渣油在第二关键馏分:常压渣油在40mmHg下减压蒸馏下减压蒸馏,切取,切取275300 馏分(常压下馏分(常压下395425)测定关键馏分的密度,对照分类表,确定关键馏分测定关键馏分的密度,对照分类表,确定关键馏分的属性和原油类型的属性和原油类型36二、关键馏分特性分类法二、关键馏分特性分类法关键馏分关键馏分石蜡基石蜡基中间基中间基环烷基环烷基第
23、一关键馏分第一关键馏分d42040D420=0.8210-0.8562API=33-40D4200.8562API33第二关键馏分第二关键馏分d42030d4200.9305API50%,密度较小,含蜡量高,含硫和胶质少,密度较小,含蜡量高,含硫和胶质少直馏汽油的辛烷值低,直馏柴油的十六烷值高直馏汽油的辛烷值低,直馏柴油的十六烷值高 保证航空煤油的密度和结晶点之间存在矛盾保证航空煤油的密度和结晶点之间存在矛盾可以生产粘温性质良好的润滑油馏分,但脱蜡负荷大可以生产粘温性质良好的润滑油馏分,但脱蜡负荷大重馏分和渣油中重金属含量少,是良好的裂化原料重馏分和渣油中重金属含量少,是良好的裂化原料渣油难以
24、生产质量好的沥青产品渣油难以生产质量好的沥青产品38二、关键馏分特性分类法二、关键馏分特性分类法环烷基原油的共性环烷基原油的共性含环烷烃、芳烃较多,凝点低,含硫、胶质、沥青质较含环烷烃、芳烃较多,凝点低,含硫、胶质、沥青质较多多汽油中环烷烃多,辛烷值高汽油中环烷烃多,辛烷值高 航空煤油的密度大,热值高航空煤油的密度大,热值高柴油的十六烷值较低柴油的十六烷值较低润滑油馏分的粘温性质较差润滑油馏分的粘温性质较差渣油中含较多的胶质和沥青质,可生产高质量的沥青渣油中含较多的胶质和沥青质,可生产高质量的沥青39三、商品分类法三、商品分类法原油原油密度,密度,g/cm3APIO轻质原油轻质原油34常规原油
25、常规原油0.8520.9312034重质原油重质原油0.9310.9981020特稠原油特稠原油0.998101、按密度分类、按密度分类40三、商品分类法三、商品分类法2、按硫含量分类、按硫含量分类原油类型原油类型硫含量,硫含量,wt%低硫原油低硫原油2.041我国主要原油的基属我国主要原油的基属原油大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆鲁宁管输大港属性 低硫、石蜡基含硫、中间基含硫、中间环烷基低硫、中间基低硫、石蜡基含硫、石蜡基低硫、石蜡中间基含硫、中间基低硫、中间基 原油吉林南阳长庆江汉江苏青海玉门延长四川属性低硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、中间石蜡基含硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、石蜡基低硫、石蜡中间
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