能源化工—石油及石油化工产品利用课件.ppt

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1、能源化工石油及石油化工产品利用,1,第七章 石油及石油化工产品利用,能源化工工艺学,Energy Chemical Industry Technology,能源化工石油及石油化工产品利用,2,汽车运行材料,能源化工石油及石油化工产品利用,3,教学要求：本章主要介绍石油的组成与分类、石油的勘探和开采、石油的炼制过程。重点内容是石油的组成、分类以及石油的炼制过程。,要求学生了解石油的分类、石油的勘探和开采方法，熟悉常用的石油炼制方法，掌握石油的馏分组成。,教学提示：石油是重要的能源之一，按分馏过程，石油的馏分组成通常分为汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和润滑油馏分等。,常用的石油炼制方法有常压蒸馏、减

2、压蒸馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整、烷基化、延迟焦化等。,能源化工石油及石油化工产品利用,4,1.石油的形貌,石油又称原油，是从地下深处开采的、具有特殊气味的可燃粘稠液体，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。,石油的颜色非常丰富，有红色、金黄色、墨绿色、黑色、棕黑色、褐红色等等，甚至还有透明的石油。图1-1是透明和黑色石油的实物照片。,a)透明的石油 b)黑色的石油 图1-1 石油的颜色,7.1 石油的组成及其物理性质,能源化工石油及石油化工产品利用,5,石油的颜色取决于它本身所含胶质、沥青质的含量，含的越高颜色越深。石油的颜色越浅其油质越好，透明的石油可直接加在汽车油箱中代替汽

3、油。,2.石油的成因,目前，在石油地质学界有关石油的成因一直存在着激烈的争论。比较有代表性的有无机论和有机论两种学说。,无机论 即石油是在基性岩浆中形成的。,无机论认为，石油来源于地幔，是地幔沿着地壳裂隙上涌过程中的衍生物，是地幔发生热膨胀时，在特定的环境中形成的一种新物质形态。,能源化工石油及石油化工产品利用,6,能源化工石油及石油化工产品利用,7,有机论 有机论认为，各种有机物如动物、植物、特别是低等的动植物像藻类、细菌、 蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地， 经过复杂的物理化学作用，最后逐渐形成为石油。,能源化工石油及石油化工产品利用,8,能源化工石油及石油

4、化工产品利用,9,3.石油的成分与分类,1.石油的成分,石油的成分主要有：油质（这是其主要成分）、胶质（一种粘性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳质（一种非碳氢化合物）。,由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%-99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。,不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。,能源化工石油及石油化工产品利用,10,通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。,我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低

5、， 镍、氮含量中等，钒含量极少。,石油的性质因产地而异，密度为0.8-1.0 g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30-60C），沸点范围为常温到500C以上，可容于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。,组成石油的化学元素主要是碳 （83% 87%）、氢（11% 14%），其余为硫（0.06% 0.8%）、氮（0.02% 1.7%）、氧（0.08% 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。,能源化工石油及石油化工产品利用,11,除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占1/3。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。,大庆原油的主要特点是含蜡量高，凝点

6、高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。,能源化工石油及石油化工产品利用,12,2.石油的馏分组成,馏分就是石油在分馏过程中所得到的蒸馏物。石油是个多组分的复杂的混合物。在研究石油的组成时，通常按沸点高低切割成几个馏分。,按分馏过程，石油的馏分组成通常分为汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和润滑油馏分等。,但这里的汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和润滑油馏分不等同于汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品，要想得到各馏分所对应的石油产品，必须对相应的馏分进行再加工。,能源化工石油及石油化工产品利用,13,（1）汽油馏分,汽油馏分为在分馏塔上部得到的轻质馏分，蒸发温度一般在35200范围。汽油馏分中含的正构烷烃碳原子数

7、多为511，异构烷烃碳原子数稍多，环烷烃和芳香烃多为单环。其中烷烃的质量分数最大，约占50。,（2）煤油馏分与柴油馏分,煤油馏分与柴油馏分为在分馏塔中部得到的中质馏分，蒸发温度一般在200350范围。馏分中含的正构烷烃碳原子数多为1120，异构烷烃碳原子数稍多，环烷烃和芳香烃环数增多，除单环外，还有双环和三环的。,（3）润滑油馏分,润滑油馏分为在分馏塔下部得到的重质馏分，蒸发温度一般在350500范围。,馏分中含的正构烷烃碳原子数多为2036，异构烷烃碳原子数稍多，环烷烃和芳香烃环数多为三环以上。其中环烷烃的质量分数较大，约占40。,能源化工石油及石油化工产品利用,14,石油馏分是将石油按其所

8、含组分的沸点或蒸汽压的不同而分离为轻重不同的各种馏分,或者是分离为近似纯的产物.,能源化工石油及石油化工产品利用,15,3.石油的分类,一般按下列依据对石油进行分类。,（1）按原油的密度分类 轻质原油 密度小于0.878g/cm3； 中质原油 密度介于0.8780.884g/cm3之间； 重质原油 密度大于0.884g/ cm3。,（2）按硫含量分类 低硫原油 硫的质量分数低于0.5； 含硫原油 硫的质量分数介于0.52.0之间； 高硫原油 硫的质量分数大于2.0%。 我国原油多为低硫原油。,能源化工石油及石油化工产品利用,16,（3）按蜡含量分类 低蜡原油 凝点低于-16； 含蜡原油 凝点介

9、于-1520之间； 多蜡原油 凝点大于21。,凝点的测定是从石油中取出某一馏分，其粘度为53mm2s（50），然后测其凝点。,（4）按胶含量分类 低胶原油 胶的质量分数小于17； 含胶原油 胶的质量分数介于1835之间； 多胶原油 胶的质量分数大于35%。,胶含量测定仪,沥青蜡含量试验仪,能源化工石油及石油化工产品利用,17,（5）按特性因数分类,特性因数为 式中，K为特性因数；T为原油馏分的平均沸点，以热力学温度（K）表示。 原油按特性因数大小分：,能源化工石油及石油化工产品利用,18,石蜡基原油,特性因数K12.112.9，其特点是含蜡量较高，凝点较高，密度较小，直馏汽油的辛烷值较低，直馏

10、柴油的十六烷值较高，制得的润滑油粘温性能较好；,中间基原油,特性因数K11.512.1，其特点是含有一定数量的烷烃、环烷烃和芳香烃，性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间；,环烷基原油,特性因数K10.511.5，其特点是含有较多的环烷烃，凝点较低，密度较大，直馏汽油的辛烷值较高，直馏柴油的十六烷值较低，制得的润滑油粘温性能较差。,能源化工石油及石油化工产品利用,19,（6）按关键馏分特性分类,按关键馏分特性可把原油分为七类，即石蜡基原油、石蜡-中间基原油、中间-石蜡基原油、中间基原油、中间-环烷基原油、环烷-中间基原油和环烷基原油。,能源化工石油及石油化工产品利用,20,7.1.2 石油的物理性

11、质,（1）馏分和馏程,石油的每一种成分各有其沸点。油品生产中把原油分为几个不同沸点范围 的组分加以利用。 如沸点范围在40205的组分作为车用汽油；180300的组分作为灯用 煤油；250350的组分作为柴油；350520的组分作为润滑油，520 的组分作为重质燃料油。,对原油，常用一种称作实沸点的蒸馏装置 （对石油产品常用恩氏蒸馏装置）,蒸馏时，原油中的低沸点组分首先蒸发出来，蒸馏出 第一滴油品时的气体温度叫初馏点。随着蒸馏温度的 不断升高，高沸点组分相继蒸发，直至蒸发完气体达 到的最高温度，称为干点或终馏点。在一定温度范围 内蒸馏出的油品叫馏分。每个馏分的初馏点至干点叫 做该油品的馏程。,

12、能源化工石油及石油化工产品利用,21,（2）比重与密度,石油的比重是指在工程制单位中，20（或15.6）下的石油与4（或15.6） 下同体积的水的重量之比，以（d420、d415.6、d15.615.6 ）表示。在国际单位 制中采用的物理量是密度，并规定标准密度以20表示，即20时的密度。由于 胶质和沥青的比重与密度较大，所以石油中胶状物质的含量越多，比重与密度就 越大。当沸点范围相同时，含芳烃越多，比重与密度越大；含烷烃越多，比重与 密度越小。,（3）凝点,石油中常含有一些大分子的烷烃或带长侧链的环烷 烃等，分别叫做石蜡或地蜡。如果石油中含有相当 数量的石蜡或地蜡，则当油温高于蜡的熔点时，它

13、 们就完全溶解于油中。而当油温低至一定温度时， 石蜡或地蜡就会结晶析出成为固体，或者由于油的 粘度增大，使其失去流动能力，此时相应的温度叫 做凝点。含蜡越多，石油的凝点越高，对低温下的 储运和使用越不利。,SYA-510B石油产品凝点试验器,能源化工石油及石油化工产品利用,22,（4）闪点、燃点、自然点,石油受热会蒸发，蒸发出来的油气和空气相混合后，遇上点火，会发出短促的闪火现象，此时的温度叫闪点。继续升高温度，点火不但有闪火现象，而且使油持续燃烧，这时的温度叫燃点。如果再继续加热到足够的温度，油在不接触火焰的情况下也会自行燃烧，此时相应的最低温度叫自燃点。 石油中成分的沸点低，其闪点也低。但

14、馏分的沸点低，其自燃点却高。从化学组成来看，碳原子数相同的各类烃中，烷烃的自燃点最低，环烷烃次之，芳烃最高。,ST267-1 石油产品开口闪点和燃点测定器,能源化工石油及石油化工产品利用,23,（5）含硫量 如前所述，石油中的硫化物对石油产品的性质影响较大。石油含硫多，加工中易引起设备腐蚀并污染环境。为得到不含硫的石油产品，须采用较复杂的加工工艺。我国大部分油田如大庆、新疆等都生产低硫原油，但胜利油田的原油含硫量很高。,石油含硫量测定仪,能源化工石油及石油化工产品利用,24,7.2 炼油厂的构成,炼油厂主要由两大部分组成，即：炼油过程和辅助设施。从原油生产出各种石油产品 一般须经过多个物理的及

15、化学的炼油过程。通常，每个炼油过程相对独立地自成为一 个炼油生产装置。在某些炼油厂，从有利于减少用地、余热的利用、中间产品的输送、 集中控制等考虑，把几个炼油装置组合成一个联合装置。为了保证炼油生产的正常进 行，炼油厂还必须有完备的辅助设施，例如供电、供水、废物处理、储运等系统。,炼油过程,辅助设施,能源化工石油及石油化工产品利用,25,7.2.1 炼油生产装置,（1）原油分离装置,原油加工的第一步是把原油分离为多个馏分油和残渣油，因此，每个正规的 炼厂都应有原油常压蒸馏装置或原油常减压蒸馏装置。在此装置中，还应设 有原油脱盐脱水设施。,土炼装置,能源化工石油及石油化工产品利用,26,能源化工

16、石油及石油化工产品利用,27,（2）重质油轻质化装置 为了提高轻质油品收率，须将部分或全部减压馏分油及渣油转化为轻质油，此任务由裂化反应过程来完成，如催化裂化、加氢裂化、焦炭化等。,原油的重轻质以原油的密度大小进行划分， 可将其分为轻质原油、中质原油、重质原 油油和特稠原油,催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油 发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。,焦化是以贫氢重质残油(如减压渣油、裂化渣油以及沥青等)为原料，在高温 (400500)下进行的深度热裂化反应。通过裂解反应，使渣油的一部分转 化为气体烃和轻质油品，由于缩合反应，使渣油的另一部分转化为焦炭。一 方面

17、由于原料重，含相当数量的芳烃；另一方面焦化的反应条件更苛刻，因 此缩合反应占很大比重，生成焦炭多。,能源化工石油及石油化工产品利用,28,催化裂化装置,能源化工石油及石油化工产品利用,29,加氢裂化装置,能源化工石油及石油化工产品利用,30,焦化装置,能源化工石油及石油化工产品利用,31,（3）油品改质及油品精制装置 此类装置的作用是提高油品的质量以达到产品质量指标的 要求，如催化重整、加氢精制、电化学精制、溶剂精制、 氧化沥青等。加氢处理，减粘裂化也可归入此类。,催化重整,能源化工石油及石油化工产品利用,32,电化学精制,氧化沥青,能源化工石油及石油化工产品利用,33,（4）油品调合装置 为

18、了达到产品质量要求，通常需要进行馏分油之间的调合（有时也包括渣油），并且加入各种提高油品性能的添加剂。油品调合方案的优化对提高现代炼厂的效益也能起重要作用。,油品调合装置控制装置,能源化工石油及石油化工产品利用,34,（5）气体加工装置 如气体分离、气体脱硫、烷基化、C5/C6异构化、合成甲基叔丁基醚（MTBE）等。 （6）制氢装置 在现代炼厂，由于加氢过程的耗氢量大，催化重整装置的副产氢气不敷使用，有必要建立专门的制氢装置。 （7）化工产品生产装置 如芳烃分离、含硫化氢气体制硫、某些聚合物单体的合成等。,此外，为了保证出厂产品的质量，炼厂中都设有产品分析中心。,能源化工石油及石油化工产品利用

19、,35,7.2.2 辅助设施,（1）供电系统 多数炼厂使用外来高压电源，炼厂应有降低电压的变电站及分配用电的配电站。 为了保证电源不间断，多数炼厂备有两个电源。为了保证在断电时不发生安全 事故，炼厂还自备小型的发电机组。 （2）供水系统 新鲜水的供应系统主要由水源、泵站和管网组成，有的还需水的净化设施。大量 的冷却用水需循环使用，故应设有循环水系统。 （3）供水蒸气系统 主要由蒸汽锅炉和蒸汽管网组成。供应全厂的工艺用蒸汽、吹扫用蒸汽、动力用 蒸汽等。一般都备有1MPa和4MPa两种压力等级的蒸汽锅炉。 （4）供气系统 如压缩空气站、氧气站（同时供应氮气）等。 （5）原油和产品储运系统 如原油及

20、产品的输油管或码头或铁路装卸站、原油储堆区、产品储罐区等。 （6）三废处理系统 如污水处理系统、有害气体处理（如含硫化氢、二氧化硫气体）、废渣处理（如 废碱渣、酸渣）等。三废的排放应符合环境保护的要求。,能源化工石油及石油化工产品利用,36,此外，多数炼厂还设有机械加工维修、仪表维护、研究机构、消防队等设施。,机械加工维修,能源化工石油及石油化工产品利用,37,仪表维护,消防队,研究机构,技术改造交流,能源化工石油及石油化工产品利用,38,2009年4月8日凌晨4时30分，内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗境内伊泰煤制油 有限责任公司油品加工车间中间罐区4号罐起火，并迅速向邻近罐蔓延。 该罐区共有储罐1

21、2个，其中300M3储罐3个，500M3储罐4个，800M3储罐 2个，1000M3储罐3个，共储存轻质油、重质油、柴油、重质蜡5000吨左右 。轻质油罐1-A、1-B、1-C相继起火。,能源化工石油及石油化工产品利用,39,7.3 炼油装置工艺流程,能源化工石油及石油化工产品利用,40,7.4 石油产品及其应用 石油产品可以分成以下四大类：燃料油及溶剂油、润滑油及润滑脂、蜡和焦及沥青、苯及其他化学品。其中，燃料油是各类产品中产量最多的，而且是各种类型炼油厂产品的必然组成部分。因此，本节简要介绍几种燃料油的质量要求及其应用。,汽油,ULP，外观为透明液体，主要成分为C4C12脂肪烃和环烃类，并

22、含少量芳 香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。具有较高 辛烷值和优良的抗爆性，用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发 动机的功率，减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机 运转平稳、燃烧完全、积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不 易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。,能源化工石油及石油化工产品利用,41,抗爆性代表汽油在汽缸内的燃烧性能。抗爆性差的汽油在压缩比高的发动机中， 会以极大速度进行爆炸性燃烧，即出现“爆震”现象。爆炸时，缸壁温度剧增， 压力升高，并产生爆震波冲击缸壁，引起发动机强烈震动与发生金属敲击声， 造成发

23、动机损伤；同时由于使混合气燃烧不完全，功率下降，燃料耗量增大。 因此，抗爆性是衡量汽油质量的重要指标，,评定汽油抗爆性的指标是“辛烷值”。辛烷值越高，抗爆性能越好。汽油的抗爆性与其化学组成有关。正构烷烃在高温下易生成不安定的过氧化物，且自燃点低，易引起爆震，环烃、烯烃依次次之。带有很多支链的异构烷烃和芳烃抗爆性最好。为了比较各种汽油的抗爆性，选择了两种烃作为标准：一种是异辛烷，其抗爆性好，将它的辛烷值定为100；另一种是正庚烷，其抗爆性差，将它的辛烷值定为0。如果某汽油的抗爆性与75%异辛烷和25%正庚烷的混合物相同，该汽油的辛烷值就是75。车用汽油的牌号即代表其辛烷值。,为提高汽油的辛烷值，

24、可以在汽油中加抗爆添加剂。最常用的添加剂是四乙铅 Pb(C2H5)4，但辛烷值的提高并不与加入四乙铅的量成正比。加入量过大时，效 果不再明显，且对发动机工作不利，排出的铅化物（氯化铅、溴化铅）对空气还 会造成污染。因此，对加铅量应有严格的控制。随着社会的发展和进步，将限制 有铅汽油的使用，而采用加入其他掺和物（如醇类、醚类）的高标号，即高辛烷 值汽油，如90，93号汽油等。,能源化工石油及石油化工产品利用,42,能源化工石油及石油化工产品利用,43,柴油,柴油（Diesel）又称油渣，是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的 碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含9到18个碳原子的链烷、环烷或

25、芳烃。它的化学和物理特性位于汽油和重油之间，沸点在170至390间 ，比重为0.820.845kg/l。,柴油主要用于内燃式发动机（柴油机）。柴油可分为 轻柴油和重柴油，前者用于1000 r/min以上的高速柴 油机，后者用于1000r/min以下的低速柴油机。由于 对轻、重柴油的使用条件不同，对它们的质量指标制 定了不同的标准，现以轻柴油为例作一说明。,对普通轻柴油按其凝点不同分为10、0、10、20、35、50等6个 牌号，表示其凝点分别不高于10、0、10、20、35、 50。重柴油按其凝点可分为10、20、30等3个牌号。轻柴油使用牌 号根据地区和季节的气温选用；重柴油使用牌号根据转速

26、确定。,能源化工石油及石油化工产品利用,44,对于普通轻柴油的质量要求主要有以下几个方面。,A。良好的燃烧性能,柴油的燃烧性能常以十六烷值表示。十六烷值越高，柴油的发火性能越好，燃烧 性能越好。十六烷值越低，则发火性越差。爆震现象就严重。发火性的好坏和抗 爆性的好坏是一致的。烷烃自燃点最低，环烷烃次之，芳烃最高，所以含烷烃多 芳烃少的柴油发火性好。作为比较，选择了两种烃作为标准：一种叫正十六烷， 它的发火性好，将其十六烷值定为100；另一种是a-甲基萘，其发火性差，将其 十六烷值定为0。如果柴油的发火性与45%的正十六烷和55%的a-甲基萘组成的 混合物相同，则该柴油的十六烷值就是45。 十六

27、烷值并非越高越好。十六烷填达到50以上，再继续增大，效果不明显，且当 十六烷值大于6075后，反而会因裂化形成大量游离碳。游高碳若来不及烧尽， 将排出黑烟，增大油耗，降低功率。因此应当根据柴油机转速的不同，选用具有 适宜的十六烷值的柴油。转速高时，选用柴油的十六烷值应相应提高。,B.良好的低温性能,C.适宜的粘度,喷气燃料,灯用煤油,重油,能源化工石油及石油化工产品利用,45,除上述产品外，石油炼制还可生产出作为溶剂或稀释剂的溶剂油，用于建筑或 铺路的沥青，用于工业燃料的石油焦，以及通过其他深加工方法生产出各种化 工原料与化工产品，如烯烃（乙烯、丙烯与丁二烯）、芳烯（苯、甲苯、二甲 苯和萘）、

28、炔烃（乙炔）与合成橡胶、合成塑料、合成纤维、合成树脂、合成 洗涤剂、农药与肥料等。,能源化工石油及石油化工产品利用,46,7.5 石油的勘探和开采,7.5.1石油勘探,所谓石油勘探，是指为了寻找和查明油气资源，而利用各种勘探手段了解地下的地质状况，认识生油、储油、油气运移、聚集、保存等条件，综合评价含油气远景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，并探明油气田面积，搞清油气层情况和产出能力的过程。,勘探石油的方法主要有地质法、物探法和钻探法三类。,1.地质法,它通过观测、研究裸露在地面的地层、岩石，对地质资料进行分析综合，了解一个地区有无生成油气和储存油气的条件，最后提出对该地区的含油气评

29、价，指出有利地区。有时在岩石裸露的地区，也可能直接发现油气储藏。,能源化工石油及石油化工产品利用,47,2.物探法,在地表为松散沉积或沙漠覆盖的地区，被海水覆盖的海洋上，地面和海面上看不到岩石，地质法就受到了很大的限制，此时就要应用物探方法。,物探法是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等领域的新技术，建立起来的一种较新的勘探石油方法。,利用各种物理仪器，观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。,现代应用于石油勘探的主要物探方法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等方法。,能源化工石油及石油化工产品利用,48,3.钻探法,利用物探方法寻找到的

30、地质构造是不是储存了油气，还需要通过钻探才能确定。,钻探是地质勘探工作中的一项重要技术手段。,用钻机从地表向下钻进，在地层中形成圆柱形钻孔 ，以鉴别和划分地层。可从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究，用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标，提供设计需要。,所用钻机主要分为回转式与冲击式两种。,能源化工石油及石油化工产品利用,49,钻井平台（drilling platform）是主要用于钻探井的海上结构物。上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施。,钻井平台是海上油气勘探开发不可缺少的手段，主要有自升式和半潜式钻井平台。,自升式钻井平台 如图1.2所示，自升式

31、钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。,a)渤海8号自升式海上石油钻井平台 b) 南海2号自升式海上石油钻井平台 图1.2 自升式海上石油钻井平台,能源化工石油及石油化工产品利用,50,半潜式钻井平台 如图所示，半潜式钻井平台上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。,a ) GM4000半潜式海上石油钻井平台 b ) D90半潜式海上石油钻井平台 图1.3 半潜式海上石油钻井平台,能源化工石油及石油化工产品利用,51,7.5.2石油的开采,石油开采工程主要包括测井工程、钻井工程、采油工程和油气集输工程4个方面。,1.测井工程,即在井筒中应用地球物理方法

32、，把钻过的岩层和油气藏中的原始状况和发生变化的信息，通过电缆传到地面，据以综合判断，确定应采取的技术措施。,2.钻井工程,在油气田开采中，钻井工程占有十分重要的地位，往往占总投资的50。一个油气田的开发应根据油田开发规划钻井，对于开采、观察和控制等不同目的的井（如生产井、注入井、观察井及专为检查水洗油效果的检查井）有不同的技术要求。,能源化工石油及石油化工产品利用,52,3.采油工程,采油工程是把油、气在油井中从井底举升到井口的整个过程的工艺技术过程。油气的上升可以依靠地层的能量自喷也可以依靠抽油泵、气举等人工增补的能量举升到井口。,游梁式抽油机是油田广泛应用的抽油设备，如图1.4所示。由于游

33、梁式抽油机在工作中，游梁和驴头不断仰俯摆动，状似磕头，故游梁式抽油机俗称“磕头机”。,游梁式抽油机（俗称“磕头机”）,能源化工石油及石油化工产品利用,53,4油气集输工程,将油田各油井生产的原油和油田气进行收集、分离、处理、计量和储存，并分别输送至矿场油库式外输油站和压气站。,使油气井中采出的油、气、水等混合流体，在矿场进行分离和初步处理，获得尽可能多的油气产品。,开采出来的原油要通过管道、油槽车或者油轮输送到炼油厂进行进一步的精炼。管道输送由于效率高、输送量大而应用广泛，但其初次投资额度也大。,如果油田和油井位于海上，也可以使用大型油轮进行输送。,能源化工石油及石油化工产品利用,54,我国3

34、0万吨油轮正在装油,视频：石油开采,能源化工石油及石油化工产品利用,55,7.6 石油的炼制过程,7.6.1石油的炼制方法,石油是十分复杂的混合物，不能直接使用，需送到炼油厂进行炼制，生产出符合质量要求的石油产品，才能满足各方面的使用需要。,常用的石油炼制方法有：常压蒸馏、减压蒸馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化重整、烷基化、延迟焦化等。,一般来说，无论哪种加工工艺，原油中的轻质组分首先分离出来，如首先是石油气、汽油，然后是中间基组分，如煤油柴油，然后是重质组分，如燃料油、沥青质等，大体的生产过程如图1.6所示。,能源化工石油及石油化工产品利用,56,石油分馏生产过程示意图,能源化工石油及石

35、油化工产品利用,57,1.常减压蒸馏,1）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，利用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。,常压蒸馏一般将石油分割成沸点范围为35200的汽油馏分，175300的煤油馏分，200350的柴油馏分，350以上的润滑油或裂化原料馏分等组分。,常压蒸馏流程如图1.7所示，首先将石油用油泵打入加热炉，加热到350360，然后送入常压蒸馏塔中。,能源化工石油及石油化工产品利用,58,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。如轻馏分，沸点低，蒸发性好，能上升到塔顶部位；重馏分，沸点高，蒸发性差，只能留于塔的下部。,常压蒸馏流程图,

36、能源化工石油及石油化工产品利用,59,于是，在蒸馏塔中，由上至下，馏分逐渐变重，依次是：塔顶部位的石油气体；塔上部的汽油馏分；塔中部的煤油馏分；塔下部的轻柴油馏分；再下部的重柴油馏分；以及塔底部的重油馏分。,重油馏分由塔底部流出后再进入减压蒸馏系统。,以上通过直接蒸馏得到的石油馏分，通常称为直馏产品。,直馏产品主要是由烷烃和环烷烃组成，一般不含或含很少量的不饱和烃，所以它的性质比较安定，不易氧化变质，适于长期贮存。,能源化工石油及石油化工产品利用,60,2）减压蒸馏,减压蒸馏是利用物质的沸点随外界压力减小而降低的原理，通过降低蒸馏的压力，来降低石油中烃分子的沸点，从而将常压蒸馏得到的重油再进行

37、分馏的加工过程。,减压蒸馏装置,图1.8,减压蒸馏流程图,能源化工石油及石油化工产品利用,61,首先将常压蒸馏塔底流出的重油通过油泵送入加热炉中加热至400以上，然后送入减压蒸馏塔中，塔内保持133Pa的压力，使重油蒸发成气体，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，依次是轻质润滑油馏分、中质润滑油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压渣油。,通过减压蒸馏得到的各种润滑油馏分中还含有一些非理想组分，还需要进行精制。,在炼油厂的实际生产工艺流程中，往往把常压蒸馏和减压蒸馏组合进行，称为常减压蒸馏。,常减压蒸馏是炼油厂的第一道

38、工序，通过它可以直接从原油中提取石脑油、汽油、煤油、轻柴油及燃料油。,能源化工石油及石油化工产品利用,62,常减压蒸馏的流程图,能源化工石油及石油化工产品利用,63,常减压蒸馏塔实物照片,能源化工石油及石油化工产品利用,64,3.热裂化,热裂化是利用500左右的高温使重油一类的大分子烃受热分解裂化成小分子烃的加工过程。,热裂化产品有裂化气、汽油、柴油和渣油等。,裂化气的产率约为10，汽油的产率为3050，柴油的产率约为30，渣油的产率约为30。,对这些热裂化产品，由于含有较多不饱和烃，使得性质不稳定，易发生变质，所以热裂化方法已逐渐被淘汰。,能源化工石油及石油化工产品利用,65,4.催化裂化,

39、催化裂化是目前普遍采用的炼制方法，其工艺流程如图所示。,催化裂化流程图,能源化工石油及石油化工产品利用,66,催化裂化是在催化剂硅酸铝或分子筛的作用和450510的高温条件下，通过对原料油进行裂化、异构化、芳构化、氢转移等反应，使沸点较高的大分子烃裂化为小分子烃的加工工艺。,在这个过程中，由于催化剂的存在，除了大分子烃转变成小分子烃外，还发生分子结构的改变，从而使裂化产品中的不饱和烃大为减少，而异构烷烃和芳香烃的含量大大增加。,催化裂化由于不饱和烃含量大大减少，所以催化裂化产品比热裂化产品安定性好，不易发生变质。,催化裂化产品主要有石油气、汽油和轻柴油。,能源化工石油及石油化工产品利用,67,

40、5.加氢裂化,加氢裂化是使重质油轻质化的又一种方法。它是在370430的高温和1015MPa的高压，并有钨、钼、镍等催化剂的作用下，加入氢气，对原料油进行加氢、裂化和异构化等反应，从而使重质油转变成饱和的轻质油的一种炼制方法。,加氢裂化同催化裂化相似，除了大分子烃转变成小分子烃外，也发生分子结构的改变，从而使裂化产品中的不饱和烃大为减少，而异构烷烃和环烷烃的含量大大增加。,另外，加氢裂化还可以将原料油中的硫、氧、氮等非烃类化合物转化为易于脱除的水、氨、硫化氢等，所以加氢裂化产品含异构烷烃和环烷烃较多，含硫、氧、氮等非烃类化合物和烯烃很少，因而产品性质比较安定。,能源化工石油及石油化工产品利用,

41、68,加氢裂化的产品有汽油、柴油、润滑油等。,加氢裂化的汽油抗爆性好，腐蚀性低；加氢裂化的柴油发火性能好，凝点也低；加氢裂化的润滑油粘温性能好。,加氢裂化装置的实物照片如图所示。加氢裂化不如催化裂化方法应用普遍。,大庆炼油厂年处理能力 300kt加氢裂化装置,能源化工石油及石油化工产品利用,69,6.催化重整,催化重整是生产高辛烷值汽油的一种加工方法。,它是对直馏汽油馏分中的正构烷烃和环烷烃，在催化剂作用下，通过进行异构化、芳构化、脱氢等反应，使其烃分子结构进行重新排列而转化为异构烷烃和芳香烃，从而获得高辛烷值汽油。,催化重整按所用催化剂种类的不同，分为铂重整、铂铼重整、铂锡重整以及多金属重整

42、等。,催化重整装置的实物照片,铂铼合金,能源化工石油及石油化工产品利用,70,7.烷基化,烷基化是指在催化剂作用下，烷烃与烯烃之间发生的化学加成反应。,异辛烷是车用汽油的理想调和组分，可使调和汽油的研究法辛烷值高达9295，并且具有良好的挥发性和燃烧性，还不含有烯烃。所以，烷基化对生产高辛烷值汽油具有重要意义。,8.延迟焦化,延迟焦化是为了充分利用能源，以获得更多的轻质油，对减压渣油进行深度加工的一种炼制方法。,所谓延迟焦化，就是通过缩短减压渣油在高温（500左右）炉管内的停留时间，使减压渣油在炉管内来不及结焦的条件下进入焦炭塔。,能源化工石油及石油化工产品利用,71,在焦炭塔中，减压渣油在高

43、温下进行充分反应，一方面由大分子烃裂化分解成小分子烃，直至成为气体，另一方面缩合成为石油焦，这样就避免了减压渣油在加热炉管内大量结焦的出现，从而使装置的运转周期得到延长。,延迟焦化的产物主要是汽油、柴油、裂化原料油和石油焦等。,1.3.2石油产品的精制方法,通过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，因此，还需对这些半成品进行精制加工，以除去其中的非理想组分。,石油焦,用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极。,能源化工石油及石油化工产品利用,72,常用的精制方法有：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

44、精制、溶剂脱蜡、尿素脱蜡、分子筛脱蜡、微生物脱蜡等。,1.3.3石油产品的调和,1.燃油的调和,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，又能降低生产成本，一般要将各种方法得到的燃油馏分进行调和。,同时，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。这一工艺工程就是燃油的调和过程。,能源化工石油及石油化工产品利用,73,2.润滑油的调和,经多种精制方法得到的润滑油馏分往往满足不了现代发动机等机械的要求，还不能直接使用，通常需要根据润滑油产品规定的性质要求，将不同加工方法得到的润滑油或不同粘度的润滑油相互

45、混合，并加入一定量的提高润滑油使用性能的添加剂后才能使用。,1.3.4辅助添加剂,为进一步提高石油产品的性能，满足现代机械产品对燃料和润滑油的使用要求，一般需要向石油产品中添入各种辅助添加剂。,润滑油调和釜,能源化工石油及石油化工产品利用,74,1.石油产品添加剂分类,石油产品辅助添加剂按应用场合分为润滑添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其他添加剂四部分。,对润滑添加剂又按照作用分为9组；对燃料添加剂也按作用分为15组；对复合添加剂按油品分为12组。同一组内根据其组成或特性不同又分为若干品种。,2.润滑添加剂,为改善润滑油的性能而加入的添加剂称为润滑添加剂。按其作用类别，可分为清净剂和分散剂、抗

46、氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂等等。,加入润滑剂中的一种或几种化合物，以使润滑剂得到某种新的特性或改善润滑剂 中已有的一些特性。添加剂的作用是提高基础油已有的性能和增加新的性能。,能源化工石油及石油化工产品利用,75,3.燃料添加剂,为改善燃料的性能而加入的添加剂称为燃料添加剂。,按其作用类别，可分为抗爆剂、十六烷值改进剂、低温流动性改进剂、清净分散剂、抗氧防胶剂、金属钝化剂等等。,“好马配好鞍”,能源化工石油及石油化工产品利用,76,复习思考题,1.石油的主要成分有哪些？,2.按分馏过程，石油的馏分组成通常分为哪几种？,3.一般按哪几种方法

47、对石油进行分类？在各种不同的分类方法中，把石油分成哪几类？,4.勘探石油的方法主要有哪3类？,5.石油开采工程主要包括哪4个方面？,6.常用的石油炼制方法有哪些？,能源化工石油及石油化工产品利用,77,陕西延长石油（集团）有限责任公司榆林炼油厂始建于1993年，一期15万吨/年常压、 7万吨/年催化装置分别于1996年10月和1997年5月建成投产。经过17年的发展，现已 形成常压380万吨/年，催化80万吨/年，重整45万吨/年，加氢60万吨/年的加工能力， 固定资产15.99亿元。工厂占地面积1542亩，职工1806人，大专以上达66%以上。主 要产品有90#、93#、97#汽油、-20#、+10#柴油和石油液化气等。截至2010年底，工 厂累计加工原料油1373.5万吨，实现销售收入593.98亿元，利税168.44亿元。企业先 后荣获全国企业文化“十佳”单位、陕西省精神文明单位、陕西省“创建学习型组织、争 做知识型员工”标兵单位、陕西省和谐企业等称 号。,能源化工石油及石油化工产品利用,78,能源化工石油及石油化工产品利用,79,视频：榆林炼油厂,能源化工石油及石油化工产品利用,80,能源化工石油及石油化工产品利用,81,谢谢！Thank you for your attention!,