【正文】 撫順石油化工公司催化劑廠 油品及煉油基礎(chǔ)知識(shí) 遼寧石油化工大學(xué) 趙德智 主 要 內(nèi) 容 第一章 緒論 第二章石油化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 第三章常減壓蒸餾 第四章催化裂化 第五章催化重整 第六章催化加氫 第七章 其他工藝 第一章 緒論 一、 中國煉油工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國煉油工業(yè)發(fā)展簡史 中國煉油工業(yè)是從建國以后開始建立的；在此之前僅有幾個(gè)很小的煉油廠，而且工藝技術(shù)落后，設(shè)備簡陋，大部分石油產(chǎn)品依靠進(jìn)口。 1958年，在蘭州建成了中國第一座現(xiàn)代化煉油廠； 1960年，大慶油田的開發(fā)，為我國煉油工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)； 1963年，實(shí)現(xiàn)了石油產(chǎn)品基本自給； 1960年代初，開始我國能自行設(shè)計(jì)，先后建成常減壓蒸餾、催化裂化、催化重整等煉油生產(chǎn)裝置，基本掌握了當(dāng)時(shí)世界上的一些主要的煉油工藝技術(shù)。 1978年后，由于先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，使我國的煉油工藝技術(shù)基本或接近世界煉油技術(shù)水平。 中國煉油工業(yè)現(xiàn)狀 1）原油產(chǎn)量 1959年建成第一個(gè)石油基地大慶油田，年產(chǎn)量 140萬噸，占當(dāng)時(shí)產(chǎn)量50%； 1963年生產(chǎn)原油 439萬噸，占當(dāng)時(shí)石油產(chǎn)量 68%； 1974年大慶生產(chǎn)原油 5000萬噸； 1978年我國原油產(chǎn)量突破 1億噸，成為世界產(chǎn)油大國； 現(xiàn)在，全國共在陸地、海上建油氣田 25個(gè)； 1998年生產(chǎn)原油 ，天然氣 217億立方米； 目前原油產(chǎn)量排世界第五位，已成為世界產(chǎn)油大國； 50年來，累計(jì)產(chǎn)原油 35億噸， 4000億立方米天然氣；按當(dāng)前價(jià)則算約合人民幣 40000億元；累計(jì)出口原油 ，成品油 ，創(chuàng)匯 851億美元； 目前已探明原油儲(chǔ)量 197億噸，天然氣 2萬億立方米； 2）原油加工能力 我國第一座煉油廠在蘭州；到 1998年全國有大小煉油廠 194座，年原油加工能力 ，生產(chǎn)成品油 1億多萬噸，主要油品基本滿足需要。其中，處理能力大于 250萬噸 /年，占近 90%；2022年，原油加工量近 ，汽油產(chǎn)量 4124萬噸，柴油產(chǎn)量 7404萬噸，煤油產(chǎn)量 789萬噸，液化氣產(chǎn)量 1065萬噸，天然氣產(chǎn)量 303億立方米。 國外最大的煉油廠規(guī)模高達(dá) 4085萬噸 /年，平均規(guī)模 540萬噸 /年，我國最大的煉油廠規(guī)模高達(dá) 1600萬噸 /年，平均規(guī)模 378萬噸 /年。 煉油技術(shù)水平 目前我國總體煉油技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或基本達(dá)到世界先進(jìn)水平。 1） 工藝水平 最有代表性的是催化裂化及家族工藝技術(shù)（ MGG、 DCCI、DCCII、干氣制乙苯、還有正在開發(fā)的 HCC等）已達(dá)到世界先進(jìn)水平。其它煉油工藝技術(shù)基本達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。 2） 設(shè)計(jì)水平 煉油裝置基本能自行設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行， 3）自動(dòng)控制水平 已經(jīng)達(dá)到了先進(jìn)控制水平，一般煉油廠均采用 DCS控制系統(tǒng)。 4）節(jié)能 煉油生產(chǎn)裝置能耗較低，但與世界先進(jìn)水平還有一定的差距。 5）環(huán)保 一般水平，主要是重視程度不夠，三廢處理不夠。 6）產(chǎn)品質(zhì)量 優(yōu)質(zhì)成品油較少，產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)較差。 二、中國煉油工業(yè)發(fā)展方向 重質(zhì)油輕質(zhì)化，提高輕油收率； 改善產(chǎn)品質(zhì)量及結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)清潔燃料； 進(jìn)一步降低能耗； 加強(qiáng)企業(yè)管理； 提高自動(dòng)化控制水平； 進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)； 增大原油加工能力； 延長開工周期； 三、世界煉油技術(shù)發(fā)展趨勢 1 實(shí)現(xiàn)規(guī)?；鸵惑w化經(jīng)營，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益 有關(guān)研究表明，一套能力為 600萬 t／ a的蒸餾裝置與 2套 300萬 t／ a的裝置相比，可節(jié)約投資 32％，節(jié)省金屬消耗 47％，減少用地 46％，降低操作費(fèi)用 25％。因此，實(shí)現(xiàn)煉油企業(yè)的規(guī)?；?jīng)營和裝置的大型化一直是世界煉油工業(yè)努力的目標(biāo)。目前世界上最大煉油廠的規(guī)模已達(dá)到 4085萬 t／ a(韓國 SK公司的 Ulsan煉廠 )，最大單套蒸餾裝置的能力已達(dá) 1250萬 t／ a。 實(shí)現(xiàn)原油生產(chǎn)／煉油的一體化、煉油／發(fā)電一體化、煉油／石油化工一體化或其復(fù)合，可以實(shí)現(xiàn)原料互供。節(jié)省工廠用地和公用輔助工程設(shè)施，提高能量利用率，降低成本，提高效益。因此，這已成為世界煉油工業(yè)的主要發(fā)展趨向 2 為適應(yīng)市場的需求，煉油企業(yè)要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 隨著環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，世界各國不斷提高汽、柴油質(zhì)量指標(biāo)，燃料油品的質(zhì)量將從目前的常規(guī)車用燃料向低排放／清潔燃料、超低排放／超清潔燃料的方向發(fā)展。 3 優(yōu)化石油資源利用，煉油廠應(yīng)靈活多產(chǎn)清潔油品和石化原料 石油是不可再生資源，將主要用來生產(chǎn)其他能源難以替代的輕質(zhì)運(yùn)輸燃料。石化工業(yè)的發(fā)展，也將越來越依靠煉油廠提供廉價(jià)優(yōu)質(zhì)原料。今后石油重質(zhì)化和劣質(zhì)化的趨勢將加快，煉油技術(shù)要適應(yīng)加工高含硫、高金屬、高殘?zhí)荚偷男枰?。煉油廠應(yīng)靈活多產(chǎn)清潔油品和石化原料，這就要求煉油廠必須走深加工之路，不斷 發(fā)展新型重油加工工藝 。 4 用天然氣、煤炭為原料的合成油廠將成為 21世紀(jì)煉油工業(yè)的新亮點(diǎn) 用天 然氣、煤炭通過合成液化技術(shù)幾乎可以生產(chǎn)任何清潔油品和石油化工原料。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)成本的不斷降低，用天然氣、煤炭為原料生產(chǎn)車用燃料將快速發(fā)展。傳統(tǒng)的煉油技術(shù)和信息技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)、膜技術(shù)、合成技術(shù)等高新技術(shù)的結(jié)合將更緊密，高新技術(shù)將推動(dòng)煉油技術(shù)進(jìn)步。 5 廣泛應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，煉油廠逐步智能化 煉油企業(yè)要在普及 DCS集中控制的基礎(chǔ)上，發(fā)展管控一體化系統(tǒng)。應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行原油資源的選擇和分配，生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制，油品的在線調(diào)合，按照供應(yīng)鏈管理搞好現(xiàn)代物流配送，使煉油企業(yè)進(jìn)一步智能化。管控一體化將改變煉油廠的管理模式，大大提高生產(chǎn)過程的控制和管理水平。 四、中國煉油生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn) 1 國內(nèi)汽、柴油標(biāo)準(zhǔn)日漸嚴(yán)格，不斷改善油品質(zhì)量成為煉油業(yè)務(wù)發(fā)展的重要任務(wù) 2 原油品種結(jié)構(gòu)將發(fā)生較大變化；煉油工藝路線和裝置結(jié)構(gòu)要作較大調(diào)整 3 增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廉價(jià)化工原料和中間餾分，發(fā)展煉油化工一體化技術(shù) 源利用還不充分，特色產(chǎn)品缺乏影響力和知名度 信息技術(shù)在煉油企業(yè)應(yīng)用還不廣泛，缺乏優(yōu)化和科學(xué)管理工具 尚未建立起煉油科研開發(fā)體系，需要提高科研開發(fā)效率和創(chuàng)新能力 五、 21世紀(jì)中國石油化工技術(shù)展望 到本世紀(jì)末，中國煉油將達(dá)到 噸 /年，乙烯生產(chǎn)能力將達(dá) 500萬噸 /年；2022年煉油能力要達(dá)到 3億噸 /年以上，乙烯生產(chǎn)能力 800萬噸 ~1000萬噸 /年，任務(wù)十分艱巨， 21世紀(jì)前夕，中國石化工業(yè)將面監(jiān)前所未有的嚴(yán)峻形勢，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，要在競爭中求生存、求發(fā)展，根本出路在于技術(shù)進(jìn)步。 ? 石油化工裝置大型化綜合配套技術(shù) ? 進(jìn)口含硫原油及重油深度加工技術(shù) ? 乙烯裂解技術(shù) ? 有機(jī)原料生產(chǎn)技術(shù) ? 合成樹脂 ? 合成纖維 ? 合成橡膠 ? 環(huán)境友好技術(shù) ? 開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù) ? 1 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 第二章石油化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) ? 石油及其產(chǎn)品的化學(xué)組成和物理性質(zhì) ? 石油的一般性質(zhì) ? 石油的元素組成 ? 石油及石油餾分的烴組成： 烷烴： 是組成石油的基本組分之一。石油中的烷烴總含量一般約為 40％一 50％ (體 )。 環(huán)烷烴： 單環(huán)、二環(huán)和多環(huán) 芳烴： 單環(huán)、二環(huán)和多環(huán) 石油化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) ? 石油中的非烴化合物 硫：活性硫和非活性硫 氮：堿性氮化物，非堿性氮化物 氧：環(huán)烷酸類 膠質(zhì)和瀝青質(zhì) ? 石油及其產(chǎn)品的物理性質(zhì) 石油及其產(chǎn)品的物理性質(zhì)是評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量和控制生產(chǎn)過程的重要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)和計(jì)算石油加工工藝裝置的重要數(shù)據(jù)。 油品的物理性質(zhì)與其化學(xué)組成有著密切的關(guān)系，油品的物理性質(zhì)在很大程度上取決于其中所烴類的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。油品是各含種烴類和非烴類的復(fù)雜混合物；它的理化性質(zhì)是各種化合物性質(zhì)的宏觀綜合表現(xiàn)。它們之中有的性質(zhì)有可加性，有的則沒有，而且多數(shù)不具有可加性。 蒸 汽 壓 在某一 溫度 下液體與其液面上的蒸汽呈平衡狀態(tài)，這時(shí)蒸汽所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱為蒸汽壓。蒸汽壓的高低表明了液體氣化或蒸發(fā)的能力，蒸汽壓愈高，就說明液體愈容易汽化。 餾分組成與平均沸點(diǎn) ? 油品沸點(diǎn)隨氣化率增加而不斷增加。因此表示油品的沸點(diǎn)應(yīng)以一個(gè)溫度范圍，即稱為沸程。在某一溫度范圍內(nèi)蒸餾出的餾出物稱為餾分。它還是一個(gè)混合物，只不過包含的組分?jǐn)?shù)目少一些。溫度范圍窄的稱為窄餾分，溫度范圍寬的稱為寬餾分。 ? 在石油產(chǎn)品的質(zhì)量控制或原油的初步評(píng)價(jià)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室常用比較粗略而又最簡便的恩氏蒸餾裝置來測定油品的沸點(diǎn)范圍。思氏蒸餾裝置如圖所示。 各種直餾產(chǎn)品的餾程范圍 ? 汽油 40—200℃ ； ? 燈用煤油 180—300℃ ? 輕柴油 200一 300℃ ： ? 噴氣燃料 l 30一 240℃ ? 潤滑油 350一 500℃ ； ? 重質(zhì)燃料油＞ 500℃ 密度和相對(duì)（比重）密度 ? 油品的密度和相對(duì)密度在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)中有著重要意義。相對(duì)密度與原油或產(chǎn)品的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。 ? 我國規(guī)定油品 20℃ 時(shí)密度作為石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度。 ? 液體油品的相對(duì)密度是其密度與規(guī)定溫度下水的密度之比，也稱比重，是無因次的。 ? 比重指數(shù) (API度 ) 特性因數(shù) ? 特性因數(shù)是表示烴類和石油餾分化學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。 K表示。 ? 我園原油大多只有較高的 K值。 ? 大慶原油 K＝ ? 勝利原油 K＝ ? 大港原油 K＝ 粘度和粘溫性質(zhì) ? 粘度是評(píng)定油品流動(dòng)性的指標(biāo)，是油品特別是潤滑油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的重要項(xiàng)目之一。 ? 粘度值就是用來表示流體流動(dòng)時(shí)分子間摩擦產(chǎn)生阻力大小的標(biāo)志。餾分越重，粘度越大。 ? 粘度的表示方法：運(yùn)動(dòng)粘度， mm2／ s。 ? 條件粘度：恩氏粘度、賽氏粘度、雷氏粘度等。它們都是用特定儀器在規(guī)定條件下測定的。 粘度與溫度的關(guān)系 ? 油品的粘溫性質(zhì)：油品的粘度隨溫度的升高而減少，隨溫度的降低而增大。 ? 粘度指數(shù)：它是衡量潤滑油粘度受溫度影響變化程度的一個(gè)相對(duì)比較指標(biāo)。 其它物理性質(zhì) 一、低溫流動(dòng)性 油品在低溫下失去流動(dòng)性的原因有兩個(gè)，含蠟量極少的油品，當(dāng)溫度降低時(shí)粘度迅速增加，最后因粘度過高而失去了流動(dòng)性，變成為無定形的玻璃狀物質(zhì)，這種情況稱為粘溫凝固；對(duì)于含蠟較多的油品來說，油品冷卻時(shí)，油中所含的蠟就逐漸結(jié)晶出來，當(dāng)析出的蠟逐漸增多形成一個(gè)網(wǎng)狀的骨架后，將尚處于液體狀態(tài)的油品包在其中，使整個(gè)油品失去了流動(dòng)性，這種情況稱為構(gòu)造凝固。相應(yīng)的失去流動(dòng)性的溫度稱為凝點(diǎn) (或凝固點(diǎn) )。 ? 冷濾點(diǎn)：是指在規(guī)定條件下，試油每分鐘開始不能通過濾清器流量 20(mL)時(shí)的最高溫度。冷濾點(diǎn)測定的方法原理是模擬柴油在低溫下通過濾清器的工作狀況而設(shè)計(jì)的。 二、燃燒性能 ? 閃點(diǎn) 閃點(diǎn) (或稱閃火點(diǎn) )是指可燃性液體(如烴類及石油產(chǎn)品 )的蒸氣同空氣的混合物在有火焰接近時(shí)，能發(fā)生閃火 (一閃即滅 )的最低油溫。 燃點(diǎn)： 在油品達(dá)到閃點(diǎn)溫度以后，如果繼續(xù)提高溫度，則會(huì)使閃火不立即熄滅，生成的火焰越來越大，熄滅前所經(jīng)歷的時(shí)間也越來越低，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一油溫時(shí)，引火后所生成的火焰不再熄火 (不少于 5秒 )這時(shí)油品就燃燒了。發(fā)生這種現(xiàn)象的最低油溫稱為燃點(diǎn)。 自燃點(diǎn)： 無需引火，油品即可因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒，這就是油品的自燃。能發(fā)生自燃的最低油溫，稱為自燃點(diǎn)。 原 油 評(píng) 價(jià) 一 、 原油評(píng)價(jià)的目的意義 二、原油評(píng)價(jià)的方法 三、原油的分類方法 四 、 國內(nèi)外主要原油的性質(zhì) 、 特點(diǎn)和加工方案 一、原油評(píng)價(jià)的目的意義 掌握原油的性質(zhì)； 根據(jù)原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)確定加工方案； 通過原油評(píng)價(jià)掌握加工原油的產(chǎn)品特點(diǎn)； 二、原油評(píng)價(jià)的方法 ? 確定一種原油的加工方案是煉油廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的首要任務(wù) 。 制訂合理原油加工方案是根據(jù)：所加工原油的性質(zhì)；市場對(duì)產(chǎn)品的需求；加工技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性