《化工工艺学7章石油炼制及润滑油生产.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工工艺学7章石油炼制及润滑油生产.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 化工工艺学7章石油炼制及润滑油生产 化工工艺学 Chemical engineering technics 第7章 石油炼制 Petroleum-refine process 7.1 7.2 原油的组成与一般性质 燃料油的生产 7.3 润滑油的生产 7.1 原油的组成与一般性质 7.1.1 原油的元素组成 P306 原油是成份极其简单的有机矿物质。 主要元素：C、H、S、O、N,此外还 约占96-99.5%, 有其它金属及非金属元素。 碳氢比约6.5% 产地不一，原油的颜色、比重、凝点各 元素的比例也不同。详细状况见表7.1. 表7.1 原油的元素组成 产地 比重 d420 C 大庆 0.8
2、615 85.74 成功 86.88 孤岛 0.9640 84.24 大港 0.8896 85.82 新疆 86.13 美国 0.8740 84.90 俄国 83.90 元素组成% H S N O 13.31 0.11 0.15 11.11 0.90 0.32 11.74 2.20 0.47 12.70 0.14 0.09 13.30 0.12 0.28 13.70 0.50 0.90 12.30 2.67 0.33 0.74 7.1.2 原油的馏分和馏分组成 P307 石油是组成简单的混合物，没有固定的沸点。 蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来，高沸点成 分则随蒸馏温度上升连续蒸发。馏分：在肯定
3、温度范围内蒸馏出来的油品。 初馏点：蒸馏出第一滴油时的气相温度。 10% , 20%馏点：蒸馏出10%,20%油时的 气相温度分别称为石油的10%,20%馏点。 终馏点(干点): 蒸馏到最终的气相最高温度。 馏程：原油蒸馏时，从初馏点到干点的温度范 围。 初馏点 干点 42 C 馏程 500 C如：航空汽油的馏程约为40 180 C ;车用汽油 的馏程约为35 200 C 馏分的温度范围 石油馏分一般必需再加工后才能真正成为汽油、煤油等产品。 200 C200 250 C 汽油馏分(或低沸馏分)煤油、柴油馏分(或中沸馏分) 350 500 C 润滑油馏分(或高沸馏分) 馏分沸点上升，C原子数和
4、平均分子量均增加。 较具体的馏分及沸点与C原子数关系如表7.2. 表 7.2 原油馏分的沸点与C原子数关系馏分 沸点 航空汽油 40 180 C 车用汽油 80 205 C 溶剂油 160 200 C 灯用煤油 200 300 C 轻柴油 200 350 C 低粘度润滑油 高粘度润滑油 C数 C5 C10 C5 C11 C8 C11 C11 C17 C15 C20 C20 分子量 100 120 100 120 100 120 180 200 210 240 300 360 370 470 7.1.3 原油的烃类组成 原油中烃类包括分子量为16的甲烷到分子量为2023左右的大分子化合物，甚至还
5、有C125H234烃类。 烷烃 原油中烷烃含量多。常温下C1 C4为气体，C5 C15为 液体，C16以上为固体。 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) 。 7.1.3 原油的烃类组成芳香烃有单环(eg.苯)、双环( eg.萘)和多环芳香烃 ( eg.蒽、菲)。 不饱和烃 自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。 非烃类：含S、O、N的化合物和胶质-沥青质。 元素量不多， 但组成的化合物量多。 特性因数 沸点越高密度越大； 但化学组成不同时，同沸点范围的馏分其密度也不同。 由试验总结出以下阅历关系来表示组成与密度的关系。 1/ 3 定
6、义特性因数 1.216T K 平均沸点 15.6 d 15.6 相对密度 烃类特性因数K 烃类 沸点/ C 相对密度 K 甲苯 110.6 0.867 10.03 甲基环已烷 100.9 0.769 11.35 正庚烷 98.4 0.684 12.77 【结论】特性因素K可用于了解原油及馏分的化学性质。 含烷烃多的K值为12.0-13.0;含环烷烃多的K值为11.012.0;含芳香烃多的K值为9.7-11.0。 用特性因素对原油分类举例： 原油特性因数分类表特性因素K 原油类别 特点 K12.1 烷烃含量一般在50%以上，密度较小，含 石蜡基原 蜡量较高，凝点高，含硫、含氮、含胶质 油 量较低
7、。我国大庆原油和南阳原油是典型 的石蜡基原油。 中间基原 性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间。 油 K=11.5 12.1 环烷和芳香烃的含量较多，密度较大，凝 K=10.5 环烷基原 点较低，一般含硫、含胶质、含沥青质较 11.5 油 多，所以又叫沥青基原油。孤岛原油和单 家寺(成功油区)原油等都属于环烷基原油。 烃类族组成 烃类族组成是指各族烃类的含量多少。 汽油馏分中主要有烷烃(P)、环烷烃(N)和芳香烃(A)。 一般规律：环烷烃含量随沸点上升而下降， 芳香烃 含量随沸点上升而增加。沸点范围/ 6095 95122 122150 150200 烷烃/% 56.8 56.2 60.5 65
8、.0 环烷烃/% 41.1 39.0 32.6 25.3 芳香烃/% 2.1 4.3 6.9 9.7 一些原油的汽油馏分的烃类族组成见表7.3和7.4. P308 表7.3 大庆及中原重整原料的烃族组成碳数 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 总计碳数 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 总计 烷烃/% 0.05 1.43 6.33 10.98 14.60 16.27 13.19 1.51 64.36烷烃/% 0.10 1.21 5.91 13.97 17.35 9.87 0.75 49.16 环烷烃/% 1.24 7.89 12.48 6.31 5.96 0.25 34
9、.13环烷烃/% 0.21 5.39 9.50 8.31 4.99 0.22 28.62 芳香烃/% 0.26 0.92 0.32 1.51芳香烃/% 总计/% 0.05 1.43 7.57 19.13 27.08 23.50 19.47 1.76 100.00总计/% 大 庆 油 田 中 原 油 田 5.87 8.87 6.93 0.55 22.22 0.10 1.42 17.17 32.34 32.59 15.41 0.97 100.00 P309表7.4 大庆200500馏分的烃族组成实沸点范围/ 烷烃/% 正构烷烃 异构烷烃 环烷烃/% 一环烷烃 二环烷烃 三环烷烃 四环烷烃 五环烷烃
10、 六环烷烃 芳香烃/% 单环芳烃 双环芳烃 三环芳烃 四环芳烃 五环芳烃 未鉴定 噻吩类/% 200250 55.7 32.6 23.1 36.6 25.6 9.7 1.3 250300 62.0 40.2 21.8 27.6 18.2 6.9 2.5 300350 64.5 45.1 19.4 25.6 17.1 5.7 2.8 3 50400 63.1 41.1 22.0 24.8 11.8 6.8 2.6 2.9 0.7 400450 52.8 23.7 29.1 33.2 13.6 8.4 5.3 3.3 1.8 0.8 13.8 7.8 3.3 1.4 0.8 0.1 0.4 0.2
11、 450500 44.7 15.7 29.0 39.0 17.4 10.6 7.3 3.1 0.6 7.7 5.2 2.5 10.4 6.6 3.6 0.2 9.9 6.8 2.5 0.6 11.8 6.5 3.2 1.5 0.5 0.1 0.3 15.9 9.0 3.8 1.6 0.8 0.3 0.4 0.4 构造族组成 概念：石油组成简单，有些分子中既有芳香环又有环烷 环还有烷基侧链。如: -C10H21是由一芳香环、一环烷环加一烷基侧链组成。所以石油中 一些简单分子很难说是一种烃类。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 来分析组成。详细可用各构造单元C原子
12、数占总C数的比 例来表示。如前例：C总=20,C芳=6 C环=4 C侧=10 用CA、CN、CP分别表示芳香环、环烷环和烷基侧链上C 原子数占总C数的百分比。前例有： CA = 6/20=30% CN =4/20=20% CP = 10/20=50% 再用RT表示总环数， RA、 RN分别表示芳香环和环烷环 的环数。 RT =2, RA =1, RN =1。 由试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 376 400 C窄馏分饱和烃的分子式为C22.8H44.1, 通式为CnH2n-1.5. 表7.5是我国主要原油润滑油馏分的构造族组成。 P310表 7.5
13、 7.1.4 原油中的非烃化合物 原油中的非烃类主要有含S、N、O等杂原子的化 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 沸点上升非烃类增多。绝大局部非烃类都集中在 重油、渣油中，以胶状沥青状物质的形态存在。 1. 含硫化合物 通常称含S2%的为高硫石油，0.5 2.0%为含 硫石油，0.5%为低硫石油。 我国的石油除成功、江汉、孤岛石油外，均为低 硫石油。 原油中硫的存在形式及危害 石油中S的存在形态：活性硫：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; 非活性硫：硫醚、二硫醚、噻吩等硫化合物； 不能直接腐蚀金属设备。 危害:硫的危害除腐蚀设备外，还可使润滑油积炭等 而加大摩擦，缩短润滑油寿命。 硫是许多催化剂的毒物。 2. 含氧化合物 90%以上含氧化合物集中在胶状沥青质中，故重质石油 含氧量较高。石油中O的存在形态： 胶状沥青质 (90%以上)酸性含O化合物(石油酸):环烷酸、脂肪酸、酚类； 中性含O化合物：醛、酮等，含量极微。 危害： 环烷酸约占石油酸的95%,一般在中沸点馏分(多在250300)中含量最多，低沸点和高沸点馏分都较低。环 烷酸能腐蚀金属。一般用碱洗的方法可除去。