第一章石油的基本知识讲解课件.ppt

1、 第一章石油的基本知识第一章石油的基本知识 目标 重点 难点1.11.1石油的化学组成石油的化学组成 石油是一种黏稠的液体，通常是由红棕色到黑色，密石油是一种黏稠的液体，通常是由红棕色到黑色，密度一般都小于度一般都小于1 1/3(3(多为多为0.80g/0.80g/3 0.98g/3 0.98g/3)3)也有例外，如伊朗某些油密度可达也有例外，如伊朗某些油密度可达1.06g/1.06g/3 3，美国有，美国有些低于些低于0.707g/0.707g/3 3。表。表1-11-1部分石油产地原油物理性质部分石油产地原油物理性质 石油的化学成分比较复杂，是各种碳、氢化合物的石油的化学成分比较复杂，是各

2、种碳、氢化合物的混合物。按元素分析，主要组成元素是碳、氢，约占混合物。按元素分析，主要组成元素是碳、氢，约占95%99.5%95%99.5%，其中碳占，其中碳占83%87%83%87%，氢占，氢占11%14%11%14%，其他少量的为其他少量的为O O、S S、N N等元素，总共不超过等元素，总共不超过0.5%5%0.5%5%。此外还有微量的氯（此外还有微量的氯（clcl）、碘（）、碘（I I）、磷（）、磷（P P）、砷）、砷(As)(As)、钠（钠（NaNa）、钾（）、钾（K K）、钙（）、钙（CaCa）、铁（）、铁（F F）、铜（）、铜（CuCu）、）、镁（镁（MgMg）、铝（）、铝（Al

3、Al）、钒（）、钒（V)V)等。表等。表1-21-2 碳、氢化合物，称为烃，烃又分为烷烃、环烷烃、芳香烃、不碳、氢化合物，称为烃，烃又分为烷烃、环烷烃、芳香烃、不饱和烃饱和烃等等4 4类。类。我国部分石油产地原油的物理性质我国部分石油产地原油的物理性质表表0-10-1 石油的元素组成石油的元素组成 1)1)石油主要由碳、氢、硫、氧、氮五种元素组成石油主要由碳、氢、硫、氧、氮五种元素组成,它们它们在石油的含量四产地不同略有差别在石油的含量四产地不同略有差别,质量分数的范围大体如质量分数的范围大体如下：下：碳碳 83.083.087.087.0；氢氢 10.010.0 14.014.0；硫硫 0.

4、050.05 8.008.00；氧氧 0.050.05 2.002.00；氮氮 0.020.02 2.002.00。2)2)从上面数字看出，碳、氯两种元素含量占石油元素组从上面数字看出，碳、氯两种元素含量占石油元素组成的绝大部分成的绝大部分.二者合计为二者合计为9696 9999 二者含量的比值二者含量的比值(C/H)(C/H)大体在大体在6 6 7.57.5范围。范围。3)3)国内部分油田的原油中碳、氢两种元素的质量分数所国内部分油田的原油中碳、氢两种元素的质量分数所占含量及占含量及 者的比值如表者的比值如表0-20-2所示。所示。国内部分油田的原油中碳国内部分油田的原油中碳.氫元素的氫元素

5、的质量分数及二者的比值质量分数及二者的比值 表表0-20-2 1.11.1烃的组成烃的组成 一、烷烃一、烷烃 是链状饱和烃，分子结构呈链状，分子式通式为是链状饱和烃，分子结构呈链状，分子式通式为CnH2n+2,nCnH2n+2,n为碳原子数。为碳原子数。NN在在1010以内，以甲、乙、丙以内，以甲、乙、丙丁、戊、己、庚、辛、壬、葵命名，碳原子在丁、戊、己、庚、辛、壬、葵命名，碳原子在1010以上的以上的用中文十一、十二、十三等。用中文十一、十二、十三等。例甲烷、正辛烷例甲烷、正辛烷 H H H H H H H H HH H H H H H H H HH-C-H HH-C-H HC CC CC

6、CC CC CC CC CC-HC-H H H H H H H H H H H H H H H H H H H甲烷（甲烷（CH4CH4）正辛烷（正辛烷（C8H18C8H18）,简化简化CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-CH2CH2-CH2 烷烃按结构又分：烷烃按结构又分：正烷烃和异烷烃。凡是烷烃分子中正烷烃和异烷烃。凡是烷烃分子中的主碳链上没有碳支链的称正构烷烃，而有支链结构的的主碳链上没有碳支链的称正构烷烃，而有支链结构的称异构烷烃。称异构烷烃。异构烷烃按其总碳原子数命名为异构烷烃按其总碳原子数命名为“某某”烷烷 烷烃分子中碳原子的化合价都得到满

7、足，称为饱和烃。烷烃分子中碳原子的化合价都得到满足，称为饱和烃。在在 二、环烷烃 所有的碳价都被饱和，是一种环状饱和烃，分子通式CnH2n在燃油中，大都是单环的五碳环及六碳环烷烃。环烷烃化学性质较稳定，不易氧化变质，一般须在近 400以上时才能自燃，抗爆性比正烷烃高。凝点低，润滑性较好，是汽油和润滑油的良好成分。低温时化学性质较稳定，烷烃的碳链愈长，结构愈不稳定，易生成过氧化物，发火性好，是压燃发动机的良好成分。烷烃中的异构体较正构烷烃结构紧密，不易被氧化生成过氧化物，发火性差不易发生爆燃，是点火式发动机燃料的良好成分。三、芳香烃 芳香烃是以苯为基础的化合物，有单苯环、双苯环的还有三苯环和四苯

8、环的、带侧链的，有环烷烃和芳香烃 混合组成的芳香烃。由于苯的分子结构中的单键和双键能相互作用，因此，具有非常高的稳定性，其自燃稳定高达600，具有良好的抗爆性。汽油中掺入少量的苯可以提高抗爆性，但是，苯的发热量低，凝点高，毒性大，对有机物的溶解力较强。四、烯烃 分子电碳与碳原子间有双键连接，为不饱和烃。有一分子电碳与碳原子间有双键连接，为不饱和烃。有一 个双键的称为烯烃，有两个双键的称为二烯烃。个双键的称为烯烃，有两个双键的称为二烯烃。烯烃、二烯烃，安定性最差，在一定条件下很易氧化烯烃、二烯烃，安定性最差，在一定条件下很易氧化生成高分子黏稠物，特别易进行加成反应、氧化反应和聚生成高分子黏稠物，

9、特别易进行加成反应、氧化反应和聚合反应。合反应。所以，含烯烃较多的汽油或柴油，在长期存储中所以，含烯烃较多的汽油或柴油，在长期存储中易氧化变质。在工业上被广泛用来生产合成润滑油、合成易氧化变质。在工业上被广泛用来生产合成润滑油、合成橡胶、航空燃料和润滑油添加剂等。橡胶、航空燃料和润滑油添加剂等。不饱和烃对于大多数石油产品都不是理想成分。它在氧不饱和烃对于大多数石油产品都不是理想成分。它在氧化时，会形成胶质和有机酸。可通过精制是由产品将其去化时，会形成胶质和有机酸。可通过精制是由产品将其去掉。掉。1.1.1.1.石油中的非烃化合物石油中的非烃化合物 非烃化合物主要包括：非烃化合物主要包括：含硫化

10、合物、含氧化合物、含氮含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物及胶状物质和沥青状物质。化合物及胶状物质和沥青状物质。1.1.含硫化合物含硫化合物 包括包括硫化氢（硫化氢（HH2 2S S）、硫醇（）、硫醇（RSHRSH）、硫醚（）、硫醚（RSRRSR）二硫化物（二硫化物（RSSRRSSR）、环硫醚、噻吩及其同系物等。）、环硫醚、噻吩及其同系物等。硫化氢（硫化氢（HH2 2S S）：被空气氧化生成元素硫，碳与石油）：被空气氧化生成元素硫，碳与石油烃作用又可生成硫化氢和其他硫化物，烃作用又可生成硫化氢和其他硫化物，一般在一般在200200250250以上就能进行这种反应。以上就能进行这种反应。硫醇：硫醇

11、：在石油中含量不多，多存在于低沸点馏分中。在石油中含量不多，多存在于低沸点馏分中。硫醇中的硫醇中的R R可为烷基，也可以是环烷基、芳香基。可为烷基，也可以是环烷基、芳香基。硫醇不硫醇不溶于水，低分子甲碱醇（溶于水，低分子甲碱醇（CHCH3 3SHSH）、乙硫醇（）、乙硫醇（C C2 2H H5 5SHSH）有极）有极强的特殊臭味。强的特殊臭味。元素硫、硫化氢和低分子硫醇都能与金属作用引起腐元素硫、硫化氢和低分子硫醇都能与金属作用引起腐蚀，蚀，他们他们统称为活性硫化物。统称为活性硫化物。2 2、含氧化合物、含氧化合物 可分为酸性氧化物和中性氧化物。可分为酸性氧化物和中性氧化物。酸性氧化物有酸性氧

12、化物有环烷环烷酸、脂肪酸和酚类，总称酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸。石油酸。中性氧化物有中性氧化物有醛、酮醛、酮等等它们在石油中含量一般较少。它们在石油中含量一般较少。3 3、含氮化合物、含氮化合物 含氮化合物性质很不安定，易氧化叠合生成胶质，含氮化合物性质很不安定，易氧化叠合生成胶质，影响影响石油产品的使用性能。石油产品的使用性能。4 4、胶质和沥青质、胶质和沥青质 胶质和沥青质时石油中结构最复杂，分子量最大的物质，胶质和沥青质时石油中结构最复杂，分子量最大的物质，组成中除含有碳、氢外，还含有硫、氧、氮等元素。组成中除含有碳、氢外，还含有硫、氧、氮等元素。石油中的非烃化合物，主要是石油中的非烃

13、化合物，主要是胶质和沥青质，胶质和沥青质，其含量在石其含量在石油中可达百分之十几甚至百分之四十几。油中可达百分之十几甚至百分之四十几。1.1.31.1.3烃类在石油馏分中的分布规律烃类在石油馏分中的分布规律 蒸馏分离出来的各种成分，蒸馏分离出来的各种成分，叫做馏分。叫做馏分。一般情况下，一般情况下，蒸蒸发温度为发温度为3535200200的馏分，的馏分，为汽油；为汽油；蒸发温度为蒸发温度为200200350350的馏分，的馏分，为煤、柴油；为煤、柴油；蒸发温度为蒸发温度为350350500500的馏分，的馏分，为润滑油。为润滑油。表表1-11-1说明了各种烃类说明了各种烃类对石油产品中的分布规

14、律：对石油产品中的分布规律：烷烃、环烷烃和芳香烃在石油产品中的分布规律：烷烃、环烷烃和芳香烃在石油产品中的分布规律：1.1.汽油：汽油：2.2.柴油：柴油：3.3.润滑油：润滑油：油品中的烃类分布不同，油品的使用性能也不同。例油品中的烃类分布不同，油品的使用性能也不同。例汽油汽油与与轻柴油的密度和自燃点不同，轻柴油的密度和自燃点不同，在温度为在温度为2020，气压为，气压为100Kpa100Kpa时，时，汽油的密度为汽油的密度为0.74Kg/L0.74Kg/L，轻柴油的密度为，轻柴油的密度为0.830Kg/L0.830Kg/L。汽油自然点为汽油自然点为415415530530，轻柴油的自然点为

15、轻柴油的自然点为,240,240400400，1.21.2石油产品提炼的基本方法石油产品提炼的基本方法 1.2.11.2.1炼油厂的类型炼油厂的类型 一般将炼油厂分为一般将炼油厂分为燃料油、燃料燃料油、燃料润滑油和燃料润滑油和燃料化工三化工三种类型。种类型。燃料型炼油厂，常是燃料型炼油厂，常是先采用一次加工，即将原油进行蒸馏先采用一次加工，即将原油进行蒸馏，依次分离出汽、煤、轻柴、重柴油和润滑油等各种不同的馏，依次分离出汽、煤、轻柴、重柴油和润滑油等各种不同的馏分。分。燃料燃料润滑油型炼油厂：通过一次加工将原油中轻质润滑油型炼油厂：通过一次加工将原油中轻质油品分出，余下的重质油品，再经各种润滑

16、油生产工艺，生油品分出，余下的重质油品，再经各种润滑油生产工艺，生产出润滑油。产出润滑油。燃料燃料化工型炼油厂：首先经一次加工，蒸馏出轻质部化工型炼油厂：首先经一次加工，蒸馏出轻质部分，再通过对余下的重质部分进行二次加工，使转化为轻质分，再通过对余下的重质部分进行二次加工，使转化为轻质组分。组分。1.2.21.2.2石油产品的提炼方法石油产品的提炼方法 常用的石油炼制方法有：常用的石油炼制方法有：常压蒸馏、减压蒸馏、常压蒸馏、减压蒸馏、热裂化、催化裂化、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整、加氢裂化、催化重整、烷基化、延迟焦化等。烷基化、延迟焦化等。主要石油炼制（炼油）工艺主要石油炼制（炼油）

17、工艺 把原油或石油馏分加工（或精制）成目的产品的现代石油把原油或石油馏分加工（或精制）成目的产品的现代石油炼制工艺大体可分为三大类：炼制工艺大体可分为三大类：1.原油（常减压）蒸馏。通过常压和减压蒸馏，把原油中固有的各种不同沸点范围的组分分离成各种馏分。把原油中固有的各种不同沸点范围的组分分离成各种馏分。炼油厂以原油蒸馏的处理能力作为加工规模（如炼油厂以原油蒸馏的处理能力作为加工规模（如500500万吨万吨/年）。年）。2.2.二次加工。从原油中直接得到的轻馏分是有限的，二次加工。从原油中直接得到的轻馏分是有限的，大大量的重馏分和渣油需要进一步加工，以得到更多的轻质油品。量的重馏分和渣油需要进

18、一步加工，以得到更多的轻质油品。二次加工工艺包括催化裂化、加氢裂化、重整、焦化等，是二次加工工艺包括催化裂化、加氢裂化、重整、焦化等，是以化学反应为主的加工过程。以化学反应为主的加工过程。3.3.油品精制和提高质量的有关工艺。包括加氢精制、油品精制和提高质量的有关工艺。包括加氢精制、脱脱硫醇等。硫醇等。(1)(1)常压蒸馏常压蒸馏 常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分子的沸点不同，利用常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。常压蒸馏将石油按沸点范围分：常压蒸馏将石油按沸点范围分：35-20035-20

19、0的汽油馏分的汽油馏分 ，175300175300的煤油馏分，的煤油馏分，2003501220035012的柴油馏分，的柴油馏分，350 350 以上的润滑油或裂化原料馏以上的润滑油或裂化原料馏 分等组分分等组分 1.1.将石油用油泵打入加热炉，加热将石油用油泵打入加热炉，加热到到350350360360，然后送入常压蒸，然后送入常压蒸馏塔馏塔 2.2.石油中各馏分根据自己的沸点和石油中各馏分根据自己的沸点和蒸发能力分别到达蒸馏塔相应部位。蒸发能力分别到达蒸馏塔相应部位。如轻馏分，沸点低，蒸发性好，升到如轻馏分，沸点低，蒸发性好，升到塔顶部位；重馏分，沸点高，蒸发忙塔顶部位；重馏分，沸点高，蒸

20、发忙差，留于塔下部。图差，留于塔下部。图o-1o-1示。示。常压蒸馏常压蒸馏-直流产品直流产品 1.在蒸馏塔由上至下，馏分逐渐变重，依次是：塔顶是石油气体-塔上部是汽油馏分；塔中部是煤油馏分-塔下部是轻柴油馏分；再下部是重柴油馏分-塔底部的重油馏分。2.重油馏分由塔底部流出后再进入减压蒸馏系统。3.通过直接蒸馏得到的石油馏分，称为直馏产品。直馏产品由烷烃和环烷烃组成，性质安定，不易氧化变质，适长期贮存，直馏产品的烃类组成表08所示(2)(2)减压蒸馏减压蒸馏 减压蒸馏是利用减压蒸馏是利用“物质的沸点随外物质的沸点随外界压力减小而降低界压力减小而降低”的原理，降低蒸馏的原理，降低蒸馏的压力，降低

21、石油的压力，降低石油中烃分子的沸点，中烃分子的沸点，将常压蒸馏得到的将常压蒸馏得到的重油再进行分馏的重油再进行分馏的加工过程。加工过程。减压蒸馏流程如减压蒸馏流程如图图0-20-2所示。所示。减压蒸馏流程 1.将常压蒸馏塔底流出的重油通过油泵送人加热炉中加热至400C以上，2.然后送入减托蒸馏塔巾，塔内保持133Pa的压 力，使重抽蒸发成气体，并在减压蒸馏塔中蒸发到相 应部位后进行冷却，于是在减压塔的不同高度即可获 得不同的馏分，从上至下，依次是轻质润滑汕馏分、巾质润滑抽馏分和重质润滑油馏分，最后，从减压蒸 馏塔底部流出的是减瓜渣汕。通过减压蒸馏得到的各种润滑汕馏分中还含有 些非理想组分，还需要进行精制。8石油产品的精制方法 石油炼制方法得到的石油产品大多数为半成品，其中还含有硫化物、氧化物、氮化物、胶质以及不饱和烃等杂质，对这些半成品进行精制加工。方法有：电化学精制、加氢精制、溶剂精制、白土补充精制、加氢补充精制、脱硫醇精制、溶剂脱蜡、尿素脱蜡、分子筛脱蜡、微生物脱蜡等。9石油产品的调合燃油的调合 (1)各种炼制方法得到的燃油馏分，成本不同，质量档次也不同，为保证出厂燃油既符合质量标准，又能降低牛产成本，一般要将各种方法得到的燃油馏分进行调合。(2)为满足现代内燃机的工作需求和排放标准的要求，还得向燃油中加入多种添加剂或其他提高燃油性能的组分。这上艺工程就是燃油的调合过程。