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1、第二章 石油及其产品组成和性质,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0.800.98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0.850.95间，属偏重原油。,一、原油的一般性状,二、石油的元素组成,基本元素:,微量元素:,59种,5种,以碳氢化合物及其衍生物形态存在,(1)基本元素,碳,氢,硫,氮,氧,8387 %,1114 %,0.058.00 %,0.022.00 %,0.052.00 %,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
2、P As,杂原子（硫、氮、氧+微量元素）5,杂原子的存在影响？,我国原油较为典型的元素组成特点,低 硫,高 氮,高 镍,低 钒,直馏馏分：,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）:,原油直接分馏得到,石油气 C1C4（LPG C3C4）,汽油（石脑油）：初馏200（180）,喷气燃料（航煤）：150280,轻柴油：180375,重油（润滑油）馏分：350550-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,四、石油及其馏分的烃类（C、H）组成,天然气,炼厂
3、气,汽油馏分,中间馏分,高沸馏分,渣油,蜡,烷烃,环烷烃,芳烃,烯烃,1天然气（干气）,2炼厂气,主要由甲烷（80v）、乙烷、丙烷，丁烷、二氧化碳组成,3汽油馏分（C11）,(1)单体烃：,直馏、重整汽油200种,(2)烃族组成：,4中间馏分（C11C20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（C20C36）,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,6 渣油,7 蜡,微晶蜡：,五、石油中
4、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。,(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 酰胺,非碱性氮化物：,砒咯 吲跺 卟啉化物（含镍、钒） 可转化为碱性氮化物,(3)含氧化合物,中性：,(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
5、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:,蒸发性质:,流动性质:,临界性质,燃烧性质,其它性质,热性质,第三章 石油产品及其质量要求,一、石油产品分类,燃料油品:,润滑剂：,溶剂油和化工原料 约占10,蜡 约占1 沥青 约占3 焦 约占2,二、燃料使用性能,侧重节能、安全、环保、防腐,劳斯莱斯百年幻影,GB17930-2006,现在国标准是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
6、用、工业用、切割、化工利用,大众甲壳虫,替代燃料,LPG、CNG、LNG,二甲醚：十六烷值5560,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：,醇类汽油（甲醇、乙醇）,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,03年 德国 10ppm 04年 加拿大 30ppm 05年 欧盟 50ppm 06年 美国 30ppm,汽油含硫量控制,欧盟和我国车用汽油主要规格,硫含量高,汽油中芳烃水平相对较低,汽油中烯烃含量高,汽油的蒸汽压偏高,含氧化合物低,辛烷值分布差,我国
7、汽油性质特点,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5060%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,我国清洁车用轻柴油:,柴油含硫 06年 美国 15ppm 06年 日本东京 50ppm,与汽油相比,节油、经济：,环保、清洁:,动力、安全：,与汽油比
8、，节省1/3,总废气排放减少40,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,按使用场合分为：,2、基础油,凯迪拉克CTS,我国润滑油基础油分类及代号,我国润滑油基础油粘度牌号及粘度范围,美国石油协会（API）在与美国汽车工程师协会(SAE)、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
9、类,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。,温度高，负荷大、速度快。保护膜。,良好的防腐蚀性能。,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（AM） 等,柴油机油： C（AJ）等,通用油（汽/柴通用）： SD/CC、SE/CC、SF/CD,粘度等级分类,单级油,多级油：,20、30、40、5
10、0、60、0W、5W、 10W、15W、20W、25W等,5W/30 10W/30 15W/40 20W/20等,内燃机油的粘度分类,表达任何一个品种的内燃机油牌号必须同时包括质量等级和粘度等级两部分如SC 15W/30,4. 油品添加剂,改善和提高该油品使用性能及贮存性能,4. 发展方向,（1）我国内燃机油现状,约占40，其中柴油机油70、汽油机油28% 在质量等级上基本上与欧美差12个档次，但添加剂品种单一、老化。,SJ级别油品已经成为主流产品，SL和SM也已开始从OEM原装到服务市场得到部分应用，SE和SF的份额在很快减少，但仍然保持一个从SE到SM的非常多元化的市场状态。,统治市场近2
11、0年的CD正在逐步被CF-4所替代，CF-4已成为主流产品，由于汽车发动机生产技术来源和发展的多元化，CH-4、CI-4和一些OEM规格也在一定程度上占有相当的市场，CI-4+这样具有优异烟炱分散性能的发动机油也开始得到局部应用,2008年，中石油和中石化两大集团基础油产能之和达到470万t，新增产能主要以类加氢基础油为主。但I类基础油供给比例一直在70左右，严重过剩，尽管产能结构在进一步优化，但 、类油供应不足的局面依然没有得到有效扭转。我国产业升级速度加快以及汽车工业的迅猛发展使高端润滑油需求出现高速增长，中国目前、类基础油短缺较为严重，已经成为制约两大集团在高端市场取得更大突破的主要矛盾
12、之一。,（2）发展趋势,国外知名品牌占国内高端润滑油78，利润占整个润滑油市场的80的利润,无毒、可生物降解。,合成油,四、石油蜡,石 蜡,从减压馏分中获取，主要是由C17C35的正构烃组成的片状结晶物。主要性能指标是熔点、含油量和安定性。 商品牌号：按熔点（2）从5070划分牌号,微晶蜡,从减压渣油中获取，主要是由带有正构烃或异构烷基侧链的环状烃，尤其是环烷烃组成的针状或微粒结晶物。主要性能指标是滴熔点、含油量和安定性。 商品牌号：按滴熔点划分70、75、80、85、90等5个牌号,液体石蜡,熔点在40以下的C10到C18的各种正构烷烃组成的混合物，主要用于医药、化妆品等,五、石油沥青,从减
13、压渣油中获取，主要性能指标为：,针入度（1/10mm)：按25时的数值划分牌号,延度(cm),软化点,道路沥青：,普通道路沥青（60、100、140、180、200）、重交通道路沥青（AH-130、-110、-90、-70、-50),建筑沥青:,10、30、40,专用沥青：,电器绝缘、油漆、管道防腐,乳化沥青：,铺路、防水、防渗,石脑油、低碳烯烃、芳烃、白油、石油脂（凡士林）、硫磺、石油酸等,（由直馏馏分或重整抽余油等分馏或精制所得）：10个牌号用作溶剂、洗涤剂、萃取剂。一般无色、无味、无毒。 6号（动植物油萃取）,六、溶剂油和化工原料,六、石油焦,一般由减压渣油经延迟焦化制得，是高度缩合的碳
14、氢化合物，含碳9097、氢1.58.0%，另含有少量的S、N、O和金属，H/C原子比0.8以下。 主要质量指标：挥发分、硫含量、灰分,延迟(普通) 石油焦：,针状焦：,特种石油焦：,制备普通电极、电石、 碳化硅,高功率和超高功率石墨电极,核工业用,第四章 原油评价及加工方案,一、原油的分类,根据原油的类别，可大致推测它的性质和加工方案，判断它适宜于生产产品种类和产品的质量。,(1)关键馏分特性分类法,根据第一关键馏分：250275,根据两个关键馏分的密度确定各馏分的属性（石蜡基、中间基、环烷基）并后组合，共分为七类。（见p120),(2)商品分类法,密度法,硫含量法,轻质原油,中质原油,重质原
15、油,特稠原油,分低硫（0.5%）,含硫(0.52.0%),高硫(2.0%)原油,国际石油市场确定原油价格的主要依据,3.我国的原油分类,商品分类法,+,关键馏分 特性分类,大庆-低硫石蜡基,胜利-含硫中间基,孤岛-含硫环烷基,克拉玛依-低硫中间基,大港-低硫环烷中间基,二、原油评价,评价目的： 了解原油的性质、各直馏馏分和渣油的产率及性质，为炼厂装置设计和原油的加工方案提供依据。,常规评价: 原油一般性质、实沸点蒸馏和窄馏分性质（TBP曲线、原油性质(中百分比)曲线）,综合评价： 常规评价、直馏产品产率和性质（曲线）、馏分的化学组成、产品质量等,炼厂装置设计依据,确定加工方案依据,图4-1 大
16、庆原油实沸点蒸馏曲线及中百分比性质曲线,大庆原油航煤冰点-密度-产率曲线,图4-2 大庆汽油馏分产率性质曲线 图4-3 大庆原油重油产率性质曲线,三、原油加工方案的确定,1.基本依据,原油综合评价,市场需求,技术经济性,2. 原油加工类型,燃料型,燃料润滑油型,燃料化工,减,3.大庆原油的加工方案,原油特点,直馏产品特点,低硫石蜡基,直馏汽油产率低、辛烷值低,航空煤油密度小，结晶点高，只能生产2航煤,直馏柴油十六烷值高（70以上），凝点高,煤柴油馏分含烷烃多，是良好的制乙烯原料,350525的减压馏分（VGO）链烷烃多、环状烃少，润滑油潜含量高且粘度指数高（90120），是生产润滑油基础油的良
17、好原料，也是理想的催化裂化原料。,减压渣油的（硫、重金属、沥青质）含量低，饱和烃量高，适合掺炼作为催化裂化原料，可作生产低硫石油焦的原料，还可在脱沥青后作残渣润滑油生产原料。,减压渣油胶质沥青质含量低且含蜡量高，不能直接生产沥青，也不能生产高质量沥青,蜡含量高且质量高,(3) 加工方案：,发展重油深加工,高辛烷值汽油生产,润滑油生产,4.胜利原油加工方案,(1)原油特点,含硫中间基,直馏汽油辛烷值比大庆汽油高，但产率不高。石脑油芳烃潜含量高，是催化重整的良好原料， 直馏航煤密度大、结晶点低，精制后可作1航煤 柴油十六烷值较高，凝点低。可生产20#柴油 减压馏分（VGO）的脱蜡油粘度指数低，且酸
18、值和硫含量高，不宜生产润滑油基础油，可作催化裂化或加氢裂化原料。,(2)直馏产品特点,减压渣油的脱蜡油粘度指数低，且酸值和硫含量高，不宜生产润滑油基础油；它的、重金属含量、残炭值高，只能少量掺炼或经加氢处理后作为催化裂化原料；一般作焦化原料，但石油焦品级低。 减压渣油胶质沥青质含量较高，可直接生产沥青,（3）加工方案,大多采用燃料型加工方案，在重油深加工必须考虑加氢技术，以提高产品质量。,5中东（含硫、高硫）原油加工方案,中东原油特点是轻馏分油多，重馏分油和渣油少，且（硫、残炭、重金属）高，沥青质量好。加工方案以加氢技术为核心。,6.含酸原油加工方案,主要是环烷酸，酸值超过0.5mgKOH/g时，造成腐蚀，此外，原油酸值高，钙（环烷酸钙）含量也高。 脱酸+脱钙工艺组合,