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1、化工工艺学化工工艺学Chemical engineering technics第第7章章 石油炼制石油炼制Petroleum-refine processu7.1 原油的组成与一般性质原油的组成与一般性质u7.2 燃料油的生产燃料油的生产u7.3 润滑油的生产润滑油的生产7.1 原油的组成与一般性质原油的组成与一般性质u7.1.1 原油的元素组成原油的元素组成 P306P306u原油是成份极其复杂的有机矿物质。原油是成份极其复杂的有机矿物质。u主要元素：主要元素：C、H、S、O、N，此外还，此外还有其它金属及非金属元素。有其它金属及非金属元素。u产地不一，原油的颜色、比重、凝点各产地不一，原油
2、的颜色、比重、凝点各元素的比例也不同。具体情况见表元素的比例也不同。具体情况见表7.1.约占约占96-99.5%，碳氢比约碳氢比约6.5%表表7.1原油的元素组成原油的元素组成u产地产地 比重比重元素组成元素组成ud420Cu大庆大庆0.861585.7413.310.110.15u胜利胜利86.8811.110.900.32u孤岛孤岛0.964084.2411.742.200.47u大港大港0.889685.8212.700.140.09u新疆新疆86.1313.300.120.28u美国美国0.874084.9013.700.50-0.90u俄国俄国83.9012.302.670.330.
3、74 7.1.2 原油的馏分和馏分组成原油的馏分和馏分组成 P307P307u石油是组成复杂的混合物，没有固定的沸点。石油是组成复杂的混合物，没有固定的沸点。蒸馏时，蒸馏时，低沸点低沸点成分成分先先被蒸发出来，高沸点成被蒸发出来，高沸点成分则随蒸馏温度升高继续蒸发。分则随蒸馏温度升高继续蒸发。u馏分：馏分：在一定温度范围内蒸馏出来的油品。在一定温度范围内蒸馏出来的油品。u初馏点：初馏点：蒸馏出第一滴油时的气相温度。蒸馏出第一滴油时的气相温度。u10%,20%馏点馏点：蒸馏出蒸馏出10%,20%油时的油时的气相温度分别称为石油的气相温度分别称为石油的10%,20%馏点。馏点。u终馏点终馏点(干点
4、干点):蒸馏到最后的气相最高温度。蒸馏到最后的气相最高温度。u馏程：馏程：原油蒸馏时，从初馏点到干点的温度范原油蒸馏时，从初馏点到干点的温度范围。围。u初馏点初馏点干点干点u42 C馏程馏程500 Cu如：航空汽油的馏程约为如：航空汽油的馏程约为40 180 C；车用汽油；车用汽油的馏程约为的馏程约为35 200 C馏分的温度范围馏分的温度范围u石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、煤油等产品。煤油等产品。u200 C汽油馏分（或汽油馏分（或低沸馏分低沸馏分）u200 250 C煤油、柴油馏分（或煤油、柴油馏分（或中沸馏分中沸馏分）u350 500
5、 C润滑油馏分（或润滑油馏分（或高沸馏分高沸馏分）u馏分沸点升高，馏分沸点升高，C原子数和平均分子量均增加。较原子数和平均分子量均增加。较详细的馏分及沸点与详细的馏分及沸点与C原子数关系如表原子数关系如表7.2.表表7.2原油馏分的沸点与原油馏分的沸点与C原子数关系原子数关系馏分馏分沸点沸点C数数分子量分子量航空汽油航空汽油40 180 CC5 C10100 120车用汽油车用汽油80 205 CC5 C11100 120溶剂油溶剂油160 200 CC8 C11100 120灯用煤油灯用煤油200 300 CC11 C17180 200轻柴油轻柴油200 350 CC15 C20210 24
6、0低粘度润滑油低粘度润滑油C20300 360高粘度润滑油高粘度润滑油370 470 7.1.3 原油的烃类组成原油的烃类组成n原油中烃类包括分子量为原油中烃类包括分子量为16的甲烷到分子量为的甲烷到分子量为2000左右的左右的大分子化合物，甚至还有大分子化合物，甚至还有C125H234烃类。烃类。n烷烃烷烃原油中烷烃含量多。常温下原油中烷烃含量多。常温下C1 C4为气体为气体，C5 C15为为液体液体，C16以上为固体以上为固体。n环烷烃环烷烃中主要有单环及双环的五元环和六元环的环烷烃中主要有单环及双环的五元环和六元环的环烷烃（eg.环戊烷、环己烷）环戊烷、环己烷）。7.1.3 原油的烃类组
7、成原油的烃类组成n芳香烃芳香烃有单环（有单环（eg.苯）、双环（苯）、双环（eg.萘）和多环芳香烃（萘）和多环芳香烃（eg.蒽、菲）。蒽、菲）。n不饱和烃不饱和烃天然石油中一般不含不饱和烃，二次加工产品中天然石油中一般不含不饱和烃，二次加工产品中才含有不饱和烃。才含有不饱和烃。n非烃类非烃类：含：含S、O、N的化合物和胶质的化合物和胶质-沥青沥青质。质。元素量不多，元素量不多，但组成的化合物量多。但组成的化合物量多。特性因数特性因数u沸点越高密度越大沸点越高密度越大；u但化学组成不同时，同沸点范围的馏分其密度也不同。但化学组成不同时，同沸点范围的馏分其密度也不同。u由实验总结出下列经验关系来表
8、示组成与密度的关系由实验总结出下列经验关系来表示组成与密度的关系。u定义特性因数定义特性因数u平均沸点平均沸点相对密度相对密度u烃类特性因数烃类特性因数Ku烃类烃类沸点沸点 C相对密度相对密度 Ku甲苯甲苯110.60.86710.03u甲基环已烷甲基环已烷100.90.76911.35u正庚烷正庚烷98.40.68412.77u【结论】【结论】特性因素特性因素K可用于了解原油及馏分的化学性质。可用于了解原油及馏分的化学性质。u含烷烃多的含烷烃多的K值为值为12.0-13.0；含环烷烃多的；含环烷烃多的K值为值为11.0-12.0；含芳香烃多的；含芳香烃多的K值为值为9.7-11.0。原油特性
9、因数分原油特性因数分类类表表特性因素特性因素K原油原油类别类别特点特点K12.1石蜡基原石蜡基原油油烷烃烷烃含量一般在含量一般在50%以上以上，密度，密度较较小，含小，含蜡量蜡量较较高，凝点高，含硫、含氮、含胶高，凝点高，含硫、含氮、含胶质质量量较较低。我国大低。我国大庆庆原油和南阳原油是典型原油和南阳原油是典型的石蜡基原油。的石蜡基原油。K=11.5121中中间间基原基原油油性性质质介于石蜡基原油和介于石蜡基原油和环烷环烷基原油之基原油之间间。K=10511.5环烷环烷基原基原油油环烷环烷和芳香和芳香烃烃的含量的含量较较多多，密度，密度较较大，凝大，凝点点较较低，一般含硫、含胶低，一般含硫、
10、含胶质质、含、含沥沥青青质较质较多，所以又叫多，所以又叫沥沥青基原油。孤青基原油。孤岛岛原油和原油和单单家寺家寺(胜胜利油区利油区)原油等都属于原油等都属于环烷环烷基原油。基原油。用特性因素用特性因素对对原油分原油分类举类举例：例：烃类族组成烃类族组成u烃类族组成烃类族组成是指各族烃类的含量多少。是指各族烃类的含量多少。u汽油馏分中主要有烷烃汽油馏分中主要有烷烃(P)、环烷烃、环烷烃(N)和芳香烃和芳香烃(A)。u一般规律：一般规律：环烷烃含量环烷烃含量随沸点升高而下降随沸点升高而下降，芳香烃芳香烃含量含量随沸点升高而增加随沸点升高而增加。u沸点范围沸点范围/烷烃烷烃/%环烷烃环烷烃/%芳香芳
11、香烃烃/%u609556.841.12.1u9512256.239.04.3u12215060.532.66.9u15020065.025.39.7u一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表7.3和和7.4.表表表表7 7.3 3 大大大大庆庆庆庆及中原重整原料的及中原重整原料的及中原重整原料的及中原重整原料的烃烃烃烃族族族族组组组组成成成成 大大大大庆庆庆庆油油油油田田田田碳数碳数碳数碳数 烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%芳香芳香芳香芳香烃烃烃烃/%/%总计总计总计总计/%/%C C3 3C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7C
12、C8 8C C9 9C C1010总计总计总计总计0.050.051.431.436.336.3310.9810.9814.6014.6016.2716.2713.1913.191.511.5164.3664.361.241.247.897.8912.4812.486.316.315.965.960.250.2534.1334.130.260.260.920.920.320.321.511.510.050.051.431.437.577.5719.1319.1327.0827.0823.5023.5019.4719.471.761.76100.00100.00 中中中中原原原原油油油油田田田田
13、碳数碳数碳数碳数 烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%芳香芳香芳香芳香烃烃烃烃/%/%总计总计总计总计/%/%C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7C C8 8C C9 9C C1010总计总计总计总计0.100.101.211.215.915.9113.9713.9717.3517.359.879.870.750.7549.1649.160.210.215.395.399.509.508.318.314.994.990.220.2228.6228.625.875.878.878.876.936.930.550.5522.2222.220.100.101.421.
14、4217.1717.1732.3432.3432.5932.5915.4115.410.970.97100.00100.00P308表表7.4大庆大庆200500馏分的烃族组成馏分的烃族组成P309实实实实沸点范沸点范沸点范沸点范围围围围/200250200250250300250300300350300350350400350400400450400450450500450500烷烃烷烃烷烃烷烃/%/%正构正构正构正构烷烃烷烃烷烃烷烃异构异构异构异构烷烃烷烃烷烃烷烃环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃/%/%一一一一环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃二二二二环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃三三三三环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃
15、四四四四环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃五五五五环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃六六六六环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃55.755.732.632.623.123.136.636.625.625.69.79.71.31.362.062.040.240.221.821.827.627.618.218.26.96.92.52.564.564.545.145.119.419.425.625.617.117.15.75.72.82.863.163.141.141.122.022.024.824.811.811.86.86.82.62.62.92.90.70.752.852.823.723.729.129.133.233.2
16、13.613.68.48.45.35.33.33.31.81.80.80.844.744.715.715.729.029.039.039.017.417.410.610.67.37.33.13.10.60.6芳香芳香芳香芳香烃烃烃烃/%/%单环单环单环单环芳芳芳芳烃烃烃烃双双双双环环环环芳芳芳芳烃烃烃烃三三三三环环环环芳芳芳芳烃烃烃烃四四四四环环环环芳芳芳芳烃烃烃烃五五五五环环环环芳芳芳芳烃烃烃烃未未未未鉴鉴鉴鉴定定定定噻噻噻噻吩吩吩吩类类类类/%/%7.77.75.25.22.52.510.410.46.66.63.63.60.20.29.99.96.86.82.52.50.60.611.8
17、11.86.56.53.23.21.51.50.50.50.10.10.30.313.813.87.87.83.33.31.41.40.80.80.10.10.40.40.20.215.915.99.09.03.83.81.61.60.80.80.30.30.40.40.40.4结构族组成结构族组成u概念：概念：石油组成复杂，有些分子中既有芳香环又有环烷石油组成复杂，有些分子中既有芳香环又有环烷环还有烷基侧链。如环还有烷基侧链。如:是由一芳香环、一环烷环加一烷基侧链组成。所以石油中是由一芳香环、一环烷环加一烷基侧链组成。所以石油中一些复杂分子很难说是一种烃类。一些复杂分子很难说是一种烃类。可以
18、将其看成一种平可以将其看成一种平均分子，从它是由多少芳香烃、环烷烃和烷基侧链组成均分子，从它是由多少芳香烃、环烷烃和烷基侧链组成来分析组成。来分析组成。具体可用各结构单元具体可用各结构单元C原子数占总原子数占总C数的比数的比例来表示。如前例：例来表示。如前例：C总总20，C芳芳6C环环4C侧侧10u用用CA、CN、CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上C原子数占总原子数占总C数的百分比。数的百分比。前例有：前例有：uCA=6/20=30%CN=4/20=20%uCP=10/20=50%u再用再用RT表示总环数，表示总环数，RA、RN分别表示芳香环和环烷环的分别
19、表示芳香环和环烷环的环数。环数。RT=2,RA=1,RN=1。-C10H21u由实验测出平均分子量和元素组成后，就可以由实验测出平均分子量和元素组成后，就可以写出这些馏分的平均分子式。如大庆原油写出这些馏分的平均分子式。如大庆原油376 400 C窄馏分饱和烃的分子式为窄馏分饱和烃的分子式为C22.8H44.1,通式为通式为CnH2n-1.5.u表表7.5是我国主要原油润滑油馏分的结构族组成。是我国主要原油润滑油馏分的结构族组成。表表7.5P3107.1.4原油中的非烃化合物原油中的非烃化合物u原油中的非烃类主要有含原油中的非烃类主要有含S S、N N、O O等杂原子的化等杂原子的化合物，虽然
20、这些元素含量少，但组成的化合物含合物，虽然这些元素含量少，但组成的化合物含量大。这些物质一般由大分子化合物组成，且随量大。这些物质一般由大分子化合物组成，且随沸点升高非烃类增多。绝大部分非烃类都集中在沸点升高非烃类增多。绝大部分非烃类都集中在重油重油、渣油渣油中，以中，以胶状沥青状物质胶状沥青状物质的形态存在。的形态存在。1.含硫化合物含硫化合物u通常称含通常称含S2的为的为高硫石油高硫石油，0.5 2.0%为为含硫含硫石油石油，0.5%为为低硫石油低硫石油。u我国的石油除胜利、江汉、孤岛石油外，均为低我国的石油除胜利、江汉、孤岛石油外，均为低硫石油。硫石油。原油中硫的存在形式及危害原油中硫的
21、存在形式及危害u石油中石油中S的存在形态：的存在形态：活性硫：活性硫：多以元素硫、硫化氢、硫醇等形式多以元素硫、硫化氢、硫醇等形式存在；能与金属作用腐蚀设备存在；能与金属作用腐蚀设备;非活性硫：非活性硫：硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物；硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物；不能直接腐蚀金属设备。不能直接腐蚀金属设备。u危害危害:u硫的危害除硫的危害除腐蚀腐蚀设备外，还可使润滑油设备外，还可使润滑油积炭积炭等等而加大摩擦，缩短润滑油寿命。而加大摩擦，缩短润滑油寿命。u硫是很多硫是很多催化剂的毒物催化剂的毒物。2.含氧化合物含氧化合物u90以上含氧化合物集中在以上含氧化合物集中在胶状沥青质胶状沥青质中，故重
22、质石油中，故重质石油含氧量较高。含氧量较高。u石油中石油中O的存在形态：的存在形态：胶状沥青质胶状沥青质(90%以上）以上）酸性含酸性含O化合物（石油酸）：化合物（石油酸）：环烷酸、脂肪酸、酚类；环烷酸、脂肪酸、酚类；中性含中性含O化合物：化合物：醛、酮等，含量极微。醛、酮等，含量极微。u危害：危害：u环烷酸约占石油酸的环烷酸约占石油酸的95%,一般在中沸点馏分（多在一般在中沸点馏分（多在250-300）中含量最多，低沸点和高沸点馏分都较低。环）中含量最多，低沸点和高沸点馏分都较低。环烷酸能烷酸能腐蚀金属腐蚀金属。一般用。一般用碱洗碱洗的方法可除去。的方法可除去。3.含氮化合物含氮化合物u氮也
23、主要在氮也主要在胶状沥青物质胶状沥青物质中，其含量随着馏分沸点升高而中，其含量随着馏分沸点升高而增加，增加，90%集中在集中在渣油渣油中。中。u石油中含石油中含N化合物的存在形态：化合物的存在形态：碱性含碱性含N化合物：化合物：吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。吡啶、喹啉、异喹啉及吖啶同系物。非碱性含非碱性含N化合物：化合物：吡咯、吲哚、咔唑及金属卟啉化合物。吡咯、吲哚、咔唑及金属卟啉化合物。石油中微量钒、镍、铁等都在金属卟啉化合物中。简单金石油中微量钒、镍、铁等都在金属卟啉化合物中。简单金属卟啉化合物具有一定挥发性，在煤油及中间馏分中就有。属卟啉化合物具有一定挥发性，在煤油及中间馏分中就有。u
24、危害：危害：u碱性氮化物碱性氮化物和和金属卟啉化合物金属卟啉化合物是催化裂化所用是催化裂化所用硅铝催化剂硅铝催化剂的毒物的毒物；此外还会使；此外还会使油品变质油品变质、变色变色等。等。7.1.5原油中的胶状沥青状物质原油中的胶状沥青状物质u石油中石油中S、N、O绝大部分都以胶状沥青状物质形式绝大部分都以胶状沥青状物质形式存在。分子量很大，分子中杂原子多，但结构还不存在。分子量很大，分子中杂原子多，但结构还不清楚。清楚。u石油馏分中胶质性质石油馏分中胶质性质馏分馏分胶质胶质馏分馏分胶质胶质元素组成元素组成量量分子量分子量分子量分子量CHO(N)S煤油煤油0.0718829077.99.9710.
25、331.80柴油柴油0.5723729880.929.927.601.56轻润滑油轻润滑油5.8139246682.2910.226.231.26中润滑油中润滑油7.3645047182.6210.066.151.17渣油渣油21.3068875784.759.754.990.51u胶质沥青状物质可分为：胶质沥青状物质可分为：胶质胶质沥青质沥青质半油焦质和油焦质半油焦质和油焦质加热或氧化加热或氧化加热或氧化加热或氧化u胶质的危害：胶质的危害：u油品中含有胶质使用时会生成炭渣，从而使机械部件磨油品中含有胶质使用时会生成炭渣，从而使机械部件磨损、油路堵塞。损、油路堵塞。u胶质的处理：胶质的处理：u
26、胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气胶质受热或氧化会转化为沥青质。可将渣油吹入空气氧氧化化，从而将部分烃类、胶质，从而将部分烃类、胶质转化转化为胶质和沥青质，制造为胶质和沥青质，制造人造沥青。人造沥青主要用于道路、油漆、建筑、绝缘人造沥青。人造沥青主要用于道路、油漆、建筑、绝缘材料等方面。材料等方面。7.1.6原油中的固体烃原油中的固体烃u石油中存在一些高熔点、常温下为固态的烃（如石油中存在一些高熔点、常温下为固态的烃（如C C1616以上正以上正构烷烃），虽然它们是溶解于石油的，但当温度降低时可构烷烃），虽然它们是溶解于石油的，但当温度降低时可能有部分固体烃类结晶析出，析出的称为能
27、有部分固体烃类结晶析出，析出的称为蜡蜡。u蜡的分类：蜡的分类：石蜡：石蜡：板状或鳞片状、带状，存在于柴油、润滑油中；板状或鳞片状、带状，存在于柴油、润滑油中；地蜡：地蜡：细小针状，主要存在于减压渣油中。细小针状，主要存在于减压渣油中。u蜡的危害：蜡的危害：u蜡的存在使油品低温流动性降低，对输送加工不利。蜡的存在使油品低温流动性降低，对输送加工不利。7.1.6原油中的固体烃原油中的固体烃u蜡的处理及利用：蜡的处理及利用：u脱蜡处理脱蜡处理石蜡：石蜡：可做蜡烛、蜡纸，广泛用于医药、化可做蜡烛、蜡纸，广泛用于医药、化妆品工业；石蜡氧化成的脂肪酸可作为肥皂、妆品工业；石蜡氧化成的脂肪酸可作为肥皂、洗涤
28、剂的原料；是制造烃基润滑脂的原料。洗涤剂的原料；是制造烃基润滑脂的原料。地蜡：地蜡：具有良好的绝缘性和密封性，可用于具有良好的绝缘性和密封性，可用于电子和航空工业。电子和航空工业。7.1.6原油中的固体烃原油中的固体烃表表7.6我国几种原油的含蜡量我国几种原油的含蜡量u原油原油大庆大庆胜利胜利孤岛孤岛大港大港任丘任丘克拉玛依克拉玛依u凝点凝点 C2320-22036-50u含蜡量含蜡量17.917.17.014.022.82.04u蜡熔点蜡熔点 C51 52.452 54507.2燃料油的生产燃料油的生产Productionofthefueloilsu燃料油包括：燃料油包括：汽油汽油(低沸低沸
29、)、煤油和柴油、煤油和柴油(中沸中沸)。u燃料油生产的大致步骤如下：燃料油生产的大致步骤如下：原油预处理原油预处理作用作用:对原油脱盐脱水。对原油脱盐脱水。方法方法:电电-化学脱盐脱水法。化学脱盐脱水法。原油精馏原油精馏作用作用:精馏出不同馏程的馏分。精馏出不同馏程的馏分。方法方法:通过初馏、常压蒸馏、减通过初馏、常压蒸馏、减压蒸馏三段精馏实现。压蒸馏三段精馏实现。二次加工二次加工作用作用:进一步加工各馏分，以得进一步加工各馏分，以得到更多轻质油。到更多轻质油。方法方法:热加工热加工(延迟焦化延迟焦化)及催化及催化加工加工(催化裂化、加氢裂化催化裂化、加氢裂化)精制精制作用作用:精制轻质燃料油
30、，除去精制轻质燃料油，除去其中其中S、O、N化合物及胶质。化合物及胶质。方法方法:加氢精制及电加氢精制及电-化学精制。化学精制。各种产品各种产品燃料油燃料油7.2燃料油的生产燃料油的生产Productionofthefueloilsu7.2.1原油的预处理原油的预处理u1）原油含水含盐的危害）原油含水含盐的危害u原油采出后要脱盐和脱水，以减少不必要的运输。原油采出后要脱盐和脱水，以减少不必要的运输。u含水的危害含水的危害：蒸馏时，水气化造成系统压力降增加，蒸馏时，水气化造成系统压力降增加，动能消耗加大；动能消耗加大；水气化潜能大，会增加加热炉及塔顶水气化潜能大，会增加加热炉及塔顶冷却器的负荷，
31、从而增加燃料耗量和冷却水用量；冷却器的负荷，从而增加燃料耗量和冷却水用量；水水分气化，气相体积增大，造成蒸馏塔内气速过大，易引起冲分气化，气相体积增大，造成蒸馏塔内气速过大，易引起冲塔等操作事故。塔等操作事故。7.2燃料油的生产燃料油的生产Productionofthefueloilsu含盐的危害：含盐的危害：会形成盐垢，影响设备传热；会形成盐垢，影响设备传热；加工中加工中CaClCaCl2 2和和MgClMgCl2 2会水解放出会水解放出HClHCl腐蚀设备；腐蚀设备；盐会对二次加工中的催化剂造成污染。盐会对二次加工中的催化剂造成污染。u脱盐脱水指标：脱盐脱水指标：要求含盐量要求含盐量5mg
32、/l，含水量为，含水量为0.2%左右左右。u2）电）电-化学脱盐脱水法的基本原理化学脱盐脱水法的基本原理u在油中表面活性物质（如环烷酸、胶质、沥青质在油中表面活性物质（如环烷酸、胶质、沥青质等）分散在水滴的表面，使水滴稳定地分散在油等）分散在水滴的表面，使水滴稳定地分散在油中，从而阻止了水滴的聚集。中，从而阻止了水滴的聚集。u脱水的关键是脱水的关键是破坏乳化剂的作用破坏乳化剂的作用，使油水不能形，使油水不能形成乳化液，细小的水滴就可以相互聚集成大的颗成乳化液，细小的水滴就可以相互聚集成大的颗粒、沉降，最终达到油水分离的目的。粒、沉降，最终达到油水分离的目的。u而原油中所含无机盐（而原油中所含无
33、机盐（NaClNaCl约约75%,CaCl75%,CaCl2 2约约10%,MgCl10%,MgCl2 2约约15%15%）大部分溶解于水，因此脱盐和脱）大部分溶解于水，因此脱盐和脱水可同时进行。水可同时进行。u工业上普遍采用工业上普遍采用电电-化学脱盐脱水法化学脱盐脱水法。u【原理】【原理】在在破乳剂破乳剂和和高压电场高压电场作用作用下进行破乳化过程，使水凝聚成大下进行破乳化过程，使水凝聚成大水滴并沉降分离，盐也随之除去水滴并沉降分离，盐也随之除去。u补充知识补充知识u乳化（乳化（emulsification）：指一种液体以极微小液指一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作
34、用。滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。u破乳化（破乳化（demulsification）：又称反乳化作用。又称反乳化作用。是指乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液是指乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，最终使两相分层析出的过程。滴，最终使两相分层析出的过程。u破乳剂（破乳剂（demulsifier）：是一种表面活性剂，它是一种表面活性剂，它能使乳化状的液体结构破坏，以达到乳化液中各能使乳化状的液体结构破坏，以达到乳化液中各相分离开来的目的相分离开来的目的 。有有阴离子型破乳剂阴离子型破乳剂（如脂肪酸盐、磺酸盐类、烷（如脂肪酸盐、磺酸盐类、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等）
35、；基苯磺酸盐、聚氧乙烯脂肪醇磷酸盐等）；阳离阳离子型破乳剂子型破乳剂（如氯化十四烷基三甲基铵等）；（如氯化十四烷基三甲基铵等）；非非离子型破乳剂离子型破乳剂（如聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、（如聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚）。聚氧乙烯聚氧丙烯多乙烯多胺醚）。工作原理：工作原理：在在高压交流电场高压交流电场内，原内，原油中的微小水滴受到油中的微小水滴受到电场极电场极化化作用聚集成大水滴作用聚集成大水滴;在在油水密度差油水密度差的作用下，的作用下，水滴在油中水滴在油中沉降分离，沉降分离，原油原油中的中的盐溶解于水盐溶解于水，随水脱除随水脱除；沉降到下部水中的沉降到下部水中的固
36、体固体杂质杂质也随水排出或沉积在罐也随水排出或沉积在罐底部。底部。u原油脱盐脱水法使用的破乳剂一般为非离子型表面活性原油脱盐脱水法使用的破乳剂一般为非离子型表面活性剂，用量极少约剂，用量极少约10-20g/g。电压一般为。电压一般为16 35kV。u典型二级脱盐脱水工艺流程如图典型二级脱盐脱水工艺流程如图7.2P314。u注意！注意！注水的目的注水的目的是为了溶解原油中固体盐类；同时可是为了溶解原油中固体盐类；同时可减弱乳化作用，有利于水滴聚集，从而提高脱盐效率减弱乳化作用，有利于水滴聚集，从而提高脱盐效率。u3）电电脱脱盐盐脱水的流程脱水的流程一级脱盐罐一级脱盐罐二级脱盐罐二级脱盐罐一次注水
37、一次注水二次注水二次注水含盐废水含盐废水破乳剂破乳剂去原油蒸馏系统去原油蒸馏系统混合设施混合设施混合设施混合设施油油油油、水水水水、破破破破乳乳乳乳剂剂剂剂进进进进脱脱脱脱盐盐盐盐罐罐罐罐前前前前应应应应充充充充分分分分混混混混合合合合，使使使使水水水水和和和和破破破破乳乳乳乳剂剂剂剂在在在在原原原原油中尽量分散到合适程度。一般来说，分散细，脱盐率高。油中尽量分散到合适程度。一般来说，分散细，脱盐率高。油中尽量分散到合适程度。一般来说，分散细，脱盐率高。油中尽量分散到合适程度。一般来说，分散细，脱盐率高。电电电电脱脱脱脱盐盐盐盐罐罐罐罐交交交交直直直直流流流流电电电电脱脱脱脱盐盐盐盐罐罐罐罐的
38、的的的结结结结构构构构简简简简图图图图如如如如图图图图7 7.1.1所示。所示。所示。所示。防爆高阻抗变压器防爆高阻抗变压器防爆高阻抗变压器防爆高阻抗变压器必须限流式供电，要用可必须限流式供电，要用可必须限流式供电，要用可必须限流式供电，要用可控硅交流自动调压变压器，控硅交流自动调压变压器，控硅交流自动调压变压器，控硅交流自动调压变压器，而且必须有良好的防爆性而且必须有良好的防爆性而且必须有良好的防爆性而且必须有良好的防爆性能。能。能。能。4）电电脱脱盐盐脱水的脱水的设备设备u5）电脱盐脱水的工艺条件电脱盐脱水的工艺条件见表见表7.7炼油厂原油脱盐脱水典型方法及效果炼油厂原油脱盐脱水典型方法及
39、效果P315（了解）（了解）7.2.2原油的精馏原油的精馏P315u各段馏分：各段馏分：段塔底出段塔底出重油重油段塔底出段塔底出重柴重柴油油和和轻柴油轻柴油段塔底出段塔底出煤油煤油，塔顶出塔顶出汽油汽油气体烃气体烃汽油汽油煤油煤油轻柴油轻柴油重柴油重柴油常压重油常压重油水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气原油原油原油原油低低高高馏分沸点馏分沸点7.2.2.1常减压精馏装置及流程常减压精馏装置及流程P316u一般分为三段：初馏、常压精馏和减压精馏。一般分为三段：初馏、常压精馏和减压精馏。图图图图7.47.4燃料型原油蒸馏典型工艺流程图燃料型原油蒸馏典型工艺流程图燃料型原油
40、蒸馏典型工艺流程图燃料型原油蒸馏典型工艺流程图初馏塔初馏塔常压炉常压炉常压塔常压塔减压炉减压炉减压塔减压塔图图图图7.47.4燃料型原油蒸馏典型工艺流程图燃料型原油蒸馏典型工艺流程图燃料型原油蒸馏典型工艺流程图燃料型原油蒸馏典型工艺流程图215230初馏点初馏点13035036590110350390400P:1.332.66kPa工艺过程工艺过程u初馏：初馏：塔顶塔顶初馏点初馏点130130 C C,分出分出重整原料重整原料或或重汽油重汽油。侧线侧线不出产品，塔底液进入常压塔继续蒸馏。不出产品，塔底液进入常压塔继续蒸馏。u常压精馏：常压精馏：初馏塔底原油经常压炉加热到初馏塔底原油经常压炉加热
41、到360 360 370370 C C进入常压塔，进入常压塔，塔顶塔顶温度温度9090 110 110 C C,塔顶出塔顶出汽油汽油;侧线侧线出重柴油、轻柴油、煤油；塔底液到减压精馏。出重柴油、轻柴油、煤油；塔底液到减压精馏。u减压精馏：减压精馏：常压塔塔底经常压塔塔底经减压炉减压炉加热到加热到410410 C C左右进左右进入减压分馏塔，入减压分馏塔，塔顶塔顶不出产品不出产品只分出不凝气和水蒸气，只分出不凝气和水蒸气，经冷凝冷却抽出不凝气使塔内保持减压状态。经冷凝冷却抽出不凝气使塔内保持减压状态。侧线侧线分分出出润滑油润滑油或或裂化原油裂化原油，塔底塔底为为减压渣油减压渣油，也用过热蒸，也用
42、过热蒸汽汽提出轻组分后出塔。汽汽提出轻组分后出塔。常减压蒸馏三级塔馏分表常减压蒸馏三级塔馏分表（可参见表（可参见表7.8常减压蒸馏产物常减压蒸馏产物P319）塔顶馏分塔顶馏分侧线馏分侧线馏分塔底馏分塔底馏分是否有是否有汽提塔汽提塔初初馏馏塔塔初顶油（重初顶油（重整原料或较整原料或较重汽油）重汽油）无产品无产品拔头原油拔头原油无无常常压压塔塔汽油汽油 侧一线：煤油侧一线：煤油常压重油常压重油有有 侧一线：轻柴油侧一线：轻柴油 侧一线：重柴油侧一线：重柴油减减压压塔塔无产品无产品 减一线：较减二线轻的润滑减一线：较减二线轻的润滑油或裂化原料油油或裂化原料油减压渣油（焦化原料、减压渣油（焦化原料、润
43、滑油原料、沥青原润滑油原料、沥青原料或燃料油）料或燃料油）有有 减二线：较减一线重的润滑减二线：较减一线重的润滑油或裂化原料油油或裂化原料油7.2.2.2常减压蒸馏操作影响因素及调节常减压蒸馏操作影响因素及调节P317P317u1）常压系统操作因素常压系统操作因素u【特点】【特点】常压系统负责生产燃料油，对馏分组成要求高，常压系统负责生产燃料油，对馏分组成要求高，以提高分馏精确度为主以提高分馏精确度为主。u分馏精确度高低可由相邻两个馏分的分馏精确度高低可由相邻两个馏分的“重叠重叠”和和“间隙间隙”来判断。来判断。ueg.轻柴油馏分的馏程为：轻柴油馏分的馏程为：abu重柴油馏分的馏程为：重柴油馏
44、分的馏程为：cdu若若bc，则分馏效果差，则分馏效果差,“b-c”叫叫“重叠重叠”:abcd重叠重叠T/abcd间隙间隙T/u影响分馏精确度的因素有：影响分馏精确度的因素有：塔结构塔结构（塔板型式、板间距、（塔板型式、板间距、塔板数）塔板数）、操作温度、操作压力、回流比、塔内汽流速度、操作温度、操作压力、回流比、塔内汽流速度、水蒸气吹入量等。水蒸气吹入量等。u温度温度温度控制要平稳，波动的温度影响分馏效果。温度控制要平稳，波动的温度影响分馏效果。uT，塔内，塔内Q，各点，各点T，会使各部分产品，会使各部分产品变重变重；uT，塔内，塔内Q，各点，各点T，会使各部分产品，会使各部分产品变轻变轻。u
45、压力压力u压力压力，沸点，沸点，热量消耗，热量消耗，有利于气化与分馏；，有利于气化与分馏；u压力压力，沸点，沸点，热量消耗，热量消耗，但油汽体积流量，但油汽体积流量，有利于提高，有利于提高处理量。处理量。u在操作过程中若在操作过程中若压力变高压力变高，可能是原油含水、塔顶回流带水，可能是原油含水、塔顶回流带水或处理量增大，容易造成或处理量增大，容易造成冲油冲油事故。事故。u回流比回流比影响塔顶温度和分馏效果影响塔顶温度和分馏效果,R是调解产品是调解产品质量的重要手段。质量的重要手段。uR可改善可改善分馏效果分馏效果；但过大，蒸汽消耗量和冷却水；但过大，蒸汽消耗量和冷却水量量。u汽流速度汽流速度
46、u过高过高，产生雾沫夹带；，产生雾沫夹带；u过低过低，处理量，处理量，分馏效果，分馏效果，甚至发生漏液。，甚至发生漏液。u生产中应在不超过允许气速的前提下，使气速尽可能生产中应在不超过允许气速的前提下，使气速尽可能高，既可提高分馏效果，又可提高设备处理能力。高，既可提高分馏效果，又可提高设备处理能力。u水蒸气量水蒸气量蒸汽主要作汽提轻组分，也作侧线热蒸汽主要作汽提轻组分，也作侧线热源。源。u蒸汽量蒸汽量，气速，气速破坏塔内平稳操作，冷凝水用量破坏塔内平稳操作，冷凝水用量，一，一般为原油处理量的般为原油处理量的2%5%。u2）减压系统操作因素）减压系统操作因素u【特点】【特点】减压系统负责减压系
47、统负责生产润滑油馏分生产润滑油馏分或或裂化原料油裂化原料油，对馏分，对馏分组成要求不高，主要要求组成要求不高，主要要求提高拔出率提高拔出率，减少渣油量减少渣油量。u减压精馏过程保证真空度是最关键条件。可采取的措施：减压精馏过程保证真空度是最关键条件。可采取的措施：u塔盘压力降要小塔盘压力降要小 可选用阻力小的塔盘和采用中段回流可选用阻力小的塔盘和采用中段回流。u塔顶气体导出管压力降要小塔顶气体导出管压力降要小塔顶不出产品也不打回流塔顶不出产品也不打回流。u抽真空设备效果要好。抽真空设备效果要好。塔内、塔顶压力降塔内、塔顶压力降减小，可减小真空减小，可减小真空设备负荷。设备负荷。小小结结u常压系
48、统常压系统关键是控制好关键是控制好温度温度，在温度发，在温度发生波动时，最主要的调节手段是生波动时，最主要的调节手段是回流比回流比。u减压系统减压系统关键是注意调节关键是注意调节蒸汽压力蒸汽压力。3 3）各种条件变化时的调节方法）各种条件变化时的调节方法u(1)原油含水量增大时，原油含水量增大时，要补充热源，保证原油换热后要补充热源，保证原油换热后的温度，尽量使水分在预馏塔内蒸出。的温度，尽量使水分在预馏塔内蒸出。u(2)原油品种变化原油品种变化,应改变操作条件。应改变操作条件。u(3)产品头轻产品头轻时，说明初馏点低。应时，说明初馏点低。应减小减小上一侧线上一侧线回流回流以提高本段馏出温度；
49、以提高本段馏出温度；或或加大蒸汽量加大蒸汽量赶出轻组分。赶出轻组分。u(4)产品尾重产品尾重时，原因是重组分带上来了。应降低本线时，原因是重组分带上来了。应降低本线馏出量，馏出量，加大回流加大回流，温度降低，温度降低；或；或减少减少下一线下一线蒸汽量蒸汽量以减少带上来的重组分。以减少带上来的重组分。7.2.2.3常常减压蒸馏减压蒸馏产品产品表7.8常减压蒸馏产物P319项项目目产产品品一般沸点范一般沸点范围围/一般一般产产率率(质质量分数）量分数）/%初初馏馏塔塔顶顶常常压压塔塔顶顶常常压压一一线线常常压压二二线线常常压压三三线线减减压压一一线线减减压压二二线线减减压压三三线线减减压压四四线线
50、减减压压渣油渣油汽油汽油组组分分(或或铂铂重整原料重整原料)汽油汽油组组分分(或或铂铂重整原料重整原料)煤油煤油(或航空煤油或航空煤油)轻轻柴油柴油重柴油重柴油催催化化裂裂化化原原料料或或润润滑滑油油原原料料焦焦化化原原料料、润润滑滑油油原原料料、氧氧化化沥沥青青原原料料或或燃燃料料油油组组分分初初馏馏点点95或略高或略高95200(或或95130)200250(或或130250)2503003003503505205202338(或或23)58(或或810)710710约约3035507.2.2.4常减压蒸馏常减压蒸馏设备防腐蚀设备防腐蚀（了解）（了解）u原油虽经脱盐脱水，但仍含有少量无机盐