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文檔簡介
1、撫順石油化工公司催化劑廠油品及煉油基礎知識遼寧石油化工大學趙德智 主 要 內(nèi) 容第一章第一章 緒論緒論 第二章石油化學基礎知識第二章石油化學基礎知識 第三章常減壓蒸餾第三章常減壓蒸餾 第四章催化裂化第四章催化裂化第五章催化重整第五章催化重整 第六章催化加氫第六章催化加氫第七章第七章 其他工藝其他工藝第一章第一章 緒論緒論一、中國煉油工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1、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;在此之前僅有幾個很小的煉油廠,而且工藝技術(shù)落后,設備簡陋,大部分石油產(chǎn)品依靠進口。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;1
2、963年,實現(xiàn)了石油產(chǎn)品基本自給;1960年代初,開始我國能自行設計,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,基本掌握了當時世界上的一些主要的煉油工藝技術(shù)。1978年后,由于先進技術(shù)的引進,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。2、中國煉油工業(yè)現(xiàn)狀1)原油產(chǎn)量 1959年建成第一個石油基地大慶油田,年產(chǎn)量140萬噸,占當時產(chǎn)量50%;1963年生產(chǎn)原油439萬噸,占當時石油產(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;1998年生產(chǎn)原油1.6億噸,天然氣217億立方米;目前原油
3、產(chǎn)量排世界第五位,已成為世界產(chǎn)油大國;50年來,累計產(chǎn)原油35億噸,4000億立方米天然氣;按當前價則算約合人民幣40000億元;累計出口原油4.61億噸,成品油1.22億噸,創(chuàng)匯851億美元; 目前已探明原油儲量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2.7億噸,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%;2001年,原油加工量近2.1億噸,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
4、大的煉油廠規(guī)模高達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1600萬噸/年,平均規(guī)模378萬噸/年。3、煉油技術(shù)水平目前我國總體煉油技術(shù)水平已經(jīng)達到或基本達到世界先進水平。 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)已達到世界先進水平。其它煉油工藝技術(shù)基本達到或接近世界先進水平。 2) 設計水平 煉油裝置基本能自行設計、制造、安裝和運行,3)自動控制水平 已經(jīng)達到了先進控制水平,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,但與世界先進水平還有一定的差距。5)環(huán)保 一般水平
5、,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)量相對較差。 二、中國煉油工業(yè)發(fā)展方向1、重質(zhì)油輕質(zhì)化,提高輕油收率;2、改善產(chǎn)品質(zhì)量及結(jié)構(gòu),生產(chǎn)清潔燃料;3、進一步降低能耗; 4、加強企業(yè)管理;5、提高自動化控制水平;6、進一步加強環(huán)境保護;7、增大原油加工能力;8、延長開工周期;三、世界煉油技術(shù)發(fā)展趨勢三、世界煉油技術(shù)發(fā)展趨勢 1 實現(xiàn)規(guī)?;鸵惑w化經(jīng)營,提高綜合經(jīng)濟效益實現(xiàn)規(guī)?;鸵惑w化經(jīng)營,提高綜合經(jīng)濟效益 有關(guān)研究表明,一套能力為600萬ta的蒸餾裝置與2套300萬ta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,降低操作費用25。因此,實現(xiàn)煉油企
6、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。目前世界上最大煉油廠的規(guī)模已達到4085萬ta(韓國SK公司的Ulsan煉廠),最大單套蒸餾裝置的能力已達1250萬ta。 實現(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合,可以實現(xiàn)原料互供。節(jié)省工廠用地和公用輔助工程設施,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 2 為適應市場的需求,煉油企業(yè)為適應市場的需求,煉油企業(yè)要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)整產(chǎn)品要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 隨著環(huán)保要求日趨嚴格,世界各國隨著環(huán)保要求日趨嚴格,世界各國不斷提高汽、柴油質(zhì)量指標,燃料油品
7、不斷提高汽、柴油質(zhì)量指標,燃料油品的質(zhì)量將從目前的常規(guī)車用燃料向低排的質(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放清潔燃料、超低排放超清潔燃料的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。 3 3 優(yōu)化石油資源利用,煉油廠應靈活多產(chǎn)優(yōu)化石油資源利用,煉油廠應靈活多產(chǎn)清潔油品和石化原料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)要適應加工高含硫、高金屬、高殘?zhí)荚偷男枰?。煉油廠應靈活多產(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
8、藝發(fā)展新型重油加工工藝 。 4 4 用天然氣、煤炭為原料的合成油廠將用天然氣、煤炭為原料的合成油廠將成為成為2121世紀煉油工業(yè)的新亮點世紀煉油工業(yè)的新亮點 用天然氣、煤炭通過合成液化技術(shù)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)將推動煉油技術(shù)進步。 5 5 廣泛應用現(xiàn)代信息技術(shù),煉油廠逐廣泛應用現(xiàn)代信息技術(shù),煉油廠逐步智能化步智能化 煉油企業(yè)要在普及DCS集中控制的基礎上,發(fā)展管控一體化系統(tǒng)
9、。應用信息技術(shù)進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,按照供應鏈管理搞好現(xiàn)代物流配送,使煉油企業(yè)進一步智能化。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)四、中國煉油生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn) 1 1 國內(nèi)汽、柴油標準日漸嚴格,不斷改善油品質(zhì)量成國內(nèi)汽、柴油標準日漸嚴格,不斷改善油品質(zhì)量成為煉油業(yè)務發(fā)展的重要任務為煉油業(yè)務發(fā)展的重要任務 2 2 原油品種結(jié)構(gòu)將發(fā)生較大變化;煉油工藝路線原油品種結(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)整和裝置結(jié)構(gòu)要作較大調(diào)整 3 3 增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廉價化工原料和中間餾分,發(fā)展煉油化增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)廉價化工
10、原料和中間餾分,發(fā)展煉油化工一體化技術(shù)工一體化技術(shù) 4 4、源利用還不充分,特色產(chǎn)品缺乏影響力和知名、源利用還不充分,特色產(chǎn)品缺乏影響力和知名度度 5 5、信息技術(shù)在煉油企業(yè)應用還不廣泛,缺乏優(yōu)化信息技術(shù)在煉油企業(yè)應用還不廣泛,缺乏優(yōu)化和科學管理工具和科學管理工具 6 6、尚未建立起煉油科研開發(fā)體系,需要提高科研、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)新能力開發(fā)效率和創(chuàng)新能力 五、五、2121世紀中國石油化工技術(shù)展望世紀中國石油化工技術(shù)展望 到本世紀末,中國煉油將達到2.2億噸/年,乙烯生產(chǎn)能力將達500萬噸/年;2010年煉油能力要達到3億噸/年以上,乙烯生產(chǎn)能力800萬噸10
11、00萬噸/年,任務十分艱巨,21世紀前夕,中國石化工業(yè)將面監(jiān)前所未有的嚴峻形勢,機遇和挑戰(zhàn)并存,要在競爭中求生存、求發(fā)展,根本出路在于技術(shù)進步。 1、石油化工裝置大型化綜合配套技術(shù) 2、進口含硫原油及重油深度加工技術(shù) 3、乙烯裂解技術(shù) 5、有機原料生產(chǎn)技術(shù) 6、合成樹脂 7、合成纖維 8、合成橡膠 9、環(huán)境友好技術(shù) 10、開發(fā)和應用先進控制技術(shù)11、應用基礎研究 第二章石油化學基礎知識第二章石油化學基礎知識石油及其產(chǎn)品的化學組成和物理性質(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
12、環(huán) 芳烴: 單環(huán)、二環(huán)和多環(huán)石油化學基礎知識石油化學基礎知識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)是評定產(chǎn)品質(zhì)量和控制生產(chǎn)過程的重要指標,也是設計和計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)和化學性質(zhì)。油品是各含種烴類和非烴類的復雜混合物;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),這時蒸汽所產(chǎn)生的
13、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油品沸點隨氣化率增加而不斷增加。因此表示油品的沸點應以一個溫度范圍,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。它還是一個混合物,只不過包含的組分數(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價時,實驗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 40200; 燈用煤油 180300輕柴油200一300:噴氣燃料 l 30一240潤滑油350一500
14、; 重質(zhì)燃料油500密度和相對(比重)密度油品的密度和相對密度在生產(chǎn)和儲運中有著重要意義。相對密度與原油或產(chǎn)品的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)有關(guān)。我國規(guī)定油品20時密度作為石油產(chǎn)品的標準密度。液體油品的相對密度是其密度與規(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性質(zhì)的一個重要參數(shù)。K表示。我園原油大多只有較高的K值。大慶原油K12.5勝利原油K12.1大港原油K11.8粘度和粘溫性質(zhì)粘度是評定油品流動性的指標,是油品特別是潤滑油質(zhì)量標準中的重要項目之一。粘度值就是用來表示流體流動時分子間摩擦產(chǎn)生阻力大小的標志。餾分越重,粘度越大。粘度的表
15、示方法:運動粘度,mm2s。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相對比較指標。其它物理性質(zhì)一、低溫流動性 油品在低溫下失去流動性的原因有兩個,含蠟量極少的油品,當溫度降低時粘度迅速增加,最后因粘度過高而失去了流動性,變成為無定形的玻璃狀物質(zhì),這種情況稱為粘溫凝固;對于含蠟較多的油品來說,油品冷卻時,油中所含的蠟就逐漸結(jié)晶出來,當析出的蠟逐漸增多形成一個網(wǎng)狀的骨架后,將尚處于液體狀態(tài)的油品包在其中,使整個油品失去了流動性
16、,這種情況稱為構(gòu)造凝固。相應的失去流動性的溫度稱為凝點(或凝固點)。冷濾點: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)時的最高溫度。冷濾點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計的。二、燃燒性能1、閃點 閃點(或稱閃火點)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,能發(fā)生閃火(一閃即滅)的最低油溫。2、燃點: 在油品達到閃點溫度以后,如果繼續(xù)提高溫度,則會使閃火不立即熄滅,生成的火焰越來越大,熄滅前所經(jīng)歷的時間也越來越低,當?shù)竭_某一油溫時,引火后所生成的火焰不再熄火(不少于5秒)這時油品就燃燒了。發(fā)生這種現(xiàn)象的最低油溫稱為燃點。3
17、、自燃點: 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。 原 油 評 價一、 原油評價的目的意義二、原油評價的方法三、原油的分類方法四、國內(nèi)外主要原油的性質(zhì)、 特點和加工方案一、原油評價的目的意義1、掌握原油的性質(zhì);2、根據(jù)原油評價數(shù)據(jù)確定加工方案;3、通過原油評價掌握加工原油的產(chǎn)品特點;二、原油評價的方法確定一種原油的加工方案是煉油廠設計和生產(chǎn)的首要任務。制訂合理原油加工方案是根據(jù):所加工原油的性質(zhì);市場對產(chǎn)品的需求;加工技術(shù)的先進性和可靠性;對產(chǎn)品質(zhì)量的要求;經(jīng)濟效益等。同時進行全面的綜合分析,研究對比。其中原油性質(zhì)是最基本的因素。
18、什么是原油評價:通過各種實驗、分析,取得對原油性質(zhì)的全面認識。原油評價按其目的的不同,分為三個層次:l原油的一般性質(zhì):對原油一般性質(zhì)進行分析,了解原油的化學組成和主要物理化學性質(zhì)。對原油進行一般性的了解,掌握原油一般性質(zhì)信息。l常規(guī)評價:原油的性質(zhì)分析,原油的實沸點蒸餾,窄餾分的性質(zhì)分析。對原油進一步的了解,掌握原油的一般性質(zhì),不同沸點范圍的餾分分布,窄餾分的化學物性。l 綜合評價:除了上述兩項內(nèi)容外,還包括直餾產(chǎn)品的產(chǎn)率和性質(zhì)。也可以確定重油或渣油的可加工性能。原油評價流程原油的一般性質(zhì)性質(zhì)大慶勝利大港克拉瑪依遼河密度(20), g/cm30.85870.90050.88260.88080.
19、8818運動粘度(50),10-6m2/s 19.583.417.332.321.9凝點, 32 28 28 -57 21 含蠟量(吸附法), % 25.114.615.42.18.7瀝青質(zhì),% 0.15.113.10.5/膠質(zhì),% 8.923.29.715.015.7酸值,mg(KOH)/g /0.74 0.98 殘?zhí)浚? 3.06.43.23.84.8C86.386.385.786.1/元素分析,% H13.512.613.413.3/S0.150.880.120.120.18N/0.410.230.270.31微量金屬,g/g V0.11.01.0/0.6Ni2.02618/32300餾
20、出,% 25.618.026.031.0/三、原油的分類方法1、工業(yè)分類 1)按原油密度分類 2) 按原油硫含量分類 2、化學分類 1)特性因數(shù)分類 2)關(guān)鍵餾分特性分類1、工業(yè)分類 1)按原油密度分類 輕質(zhì)原油 密度0.8840 2) 按原油硫含量分類 低硫原油 2%2、化學分類 1) 特性因數(shù)分類石蠟基原油 特性因數(shù)K12.1中間基原油 特性因數(shù)K=11.512.1環(huán)烷基原油 特性因數(shù)K=10.511.5 2)關(guān)鍵餾分特性分類第一關(guān)鍵餾分 250275第二關(guān)鍵餾分 275300(40mmHg)四、國內(nèi)外主要原油的性質(zhì) 特點和加工方案1、我國主要原油的性質(zhì)和特點2、主要進口原油的性質(zhì)和特點3
21、、幾種類型原油加工特點4、 原油加工方案1、我國主要原油的性質(zhì)和特點我國產(chǎn)量較大的原油可分為三種類型:1)石蠟基原油2) 中間基與石蠟中間基原油3) 環(huán)烷和環(huán)烷中間基原油 1)石蠟基原油油田: 大慶、吉林、中原、青海等。特點: 含硫低,鎳和釩含量不高,殘?zhí)康停瑸r青質(zhì)低,含蠟高,凝固點高。2) 中間基與石蠟中間基原油油田:勝利、遼河、大港等。特點:蠟含量低,鎳含量高 3) 環(huán)烷和環(huán)烷中間基原油油田:孤島、單家寺、羊三木、 高升等。特點:密度大,含蠟低,凝點低, 膠質(zhì)、殘?zhí)?、酸值、鎳含量高?、主要進口原油的性質(zhì)和特點 1) 中東原油: 輕質(zhì)油收率高,氮含量低,硫含量高,蠟含量低,凝點低,金屬含量
22、高,釩高鎳低,膠質(zhì)含量低,殘?zhí)亢蜑r青質(zhì)高?;緦儆冢汉蚝透吡蛑虚g基原油。適于多產(chǎn)柴油和瀝青。 2) 亞太地區(qū)原油: 輕質(zhì)油收率高,硫含量低。 3) 西非原油:一般屬于低硫石蠟基原油,輕質(zhì)油收率高,硫含量低。 4) 獨聯(lián)體原油:輕質(zhì)油收率高,凝點低。 3、幾種類型原油加工特點 1) 低硫石蠟基原油 以大慶原油為代表,其加工特點:(1)由于原油含硫少,氮含量不高,輕質(zhì)直餾產(chǎn)品基本 不需要精制。(2)減壓餾分油是催化裂化的好原料,是生產(chǎn)潤滑油好原料。 (3)由于含蠟高,是生產(chǎn)石蠟的好原料。(4)由于輕餾分油飽和烴含量高,作為裂解原料,乙烯收率高。 (5)由于減壓渣油的殘?zhí)康停s質(zhì)少,可以作為:催化
23、裂化原料。 2) 中間基原油以勝利、遼河等原油代表,其加工特點: (1)直餾汽油芳烴潛含量較高,適于作為催化重整原料。其直餾產(chǎn)品酸度高,一般需要精制。 (2)減壓餾分油中,烷烴含量低,作為催化裂化原料,生焦量大,柴油十六烷值低,需要改質(zhì),各餾分的芳烴含量都較高,不適合作裂解原料。 (3) 渣油可以生產(chǎn)瀝青。3) 含硫和高硫原油 以中東原油為代表,其加工特點: (1) 產(chǎn)品含硫高,需要精制脫硫。 (2) 柴油收率高,凝點低,十六烷指數(shù)高,適合于生產(chǎn)低凝優(yōu)質(zhì)柴油。 (3)減壓渣油蠟含量低,飽和烴含量少,是生產(chǎn)高等級瀝青的優(yōu)質(zhì)原料。 4、原油加工方案 根據(jù)目的產(chǎn)品不同,原油加工方案可以分為三種基本類
24、型: 1) 燃料型 主要產(chǎn)品是用作燃料的石油產(chǎn)品。 2) 燃料潤滑油型 主要產(chǎn)品是燃料和潤滑油。 3) 燃料化工型 主要產(chǎn)品燃料,生產(chǎn)化工原料和化工產(chǎn)品。如:提供聚乙烯、聚炳烯原料,聚脂原料等。 輕質(zhì)油品的使用要求及質(zhì)量指標一、石油產(chǎn)品分類二、輕質(zhì)油品的使用要求三、輕質(zhì)油品的質(zhì)量指標一、石油產(chǎn)品分類我國現(xiàn)將石油產(chǎn)品分為6大類1、燃料2、潤滑劑3、石油瀝青4、石蠟5、石油焦6、溶劑和化工原料我國石油產(chǎn)品商品構(gòu)成產(chǎn)品類別 商品量構(gòu)成/% 產(chǎn)品類別 商品量構(gòu)成/% 石油燃料 72.6 化工用原料 16.2 發(fā)動機 59 潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品 1.6 照明 0.6 石蠟 0.8 船用 13 石油瀝青 2.
25、5石油溶劑和化工用原料 20 石油焦 2.5 溶劑油 1.3 合計 100 苯類產(chǎn)品 1.5 (1998年數(shù)據(jù)) 二、輕質(zhì)油品的使求1、汽油2、柴油機燃料3、噴氣燃料(航空煤油)4、燃料油1、汽 油 1)主要品種及其應用范圍 汽油的商品牌號為辛烷值 主要品種: 90# 93# 應用在壓縮比92)主要性能要求(1)抗爆性:辛烷值(2)蒸發(fā)性:餾程(3)安定性:(4)腐蝕性:(5)低溫性:(6)有害物質(zhì)含量控制:(7)含氧化合物:2、柴油機燃料1)主要品種及其應用范圍品種: 輕柴油:適用于高速柴油機 重柴油(農(nóng)用柴油):適用于中、低速柴油機 船用燃料油:適用于大功率、低速柴油機牌號: 輕柴油:按凝
26、固點劃分。 如:0# -10# -20# -35#等。 重柴油(農(nóng)用柴油):按粘度 船用燃料油:按粘度 如:1802)主要性能要求(1)自燃性(抗爆性):十六烷值(2)蒸發(fā)性:餾程(3)粘度:(4)低溫性能:凝固點(5)腐蝕性:(6)安定性:(7)有害物質(zhì)含量控制3、噴氣燃料(航空煤油) 1)主要品種及其應用范圍我國噴氣燃料目前分為5個牌號:牌號 餾程 結(jié)晶點 閃點 芳烴含量(v%) 適用1 135240 -60 軍用、民航 2 135240 -50 軍用、民航 3 140260 -46 38 民航 4 60280 -40 軍用5 150280 -46 60 25% 艦艇上飛機 2)對噴氣燃料
27、的主要性能要求(1)良好的燃燒性能:(2)適當?shù)恼舭l(fā)性:餾程(3)較高的熱值和密度: (4)良好的安定性:(5)良好的低溫性:(6)無腐蝕性:(7)良好的清凈性:(8)較小的起電性:(9)適當?shù)臐櫥裕?、燃 料 油1)燃料油的分類燃料油為家用或工業(yè)燃燒器上所用的液體燃料。 燃料油分為:1#、2#、4#輕、4#、5#輕、5#重、6#、7#。1#和2#是餾分燃料油:適用于家用或工業(yè)小型燃燒器上使用。4#輕和4#是重質(zhì)餾分燃料油,或者是餾分燃料油與殘渣燃料油混合而成的燃料油:適用于要求該粘度范圍內(nèi)的工業(yè)燃燒器上。5#輕、5#重、6#和7#是粘度和餾程范圍遞增的殘渣燃料油:適用于工業(yè)燃燒器。 燃料油
28、中應無無機酸,無過量的固體物和外來的纖維狀物質(zhì)2)燃料油的主要性能(1)粘度 粘度是燃料油的重要指標。(2)燃料油的低溫性能 燃料油的低溫性能一般用傾點來評定。(3)燃料油中含硫(4)燃料油的安定性(熱安定性和儲存安定性)三、輕質(zhì)油品的質(zhì)量指標1、汽油質(zhì)量指標2、柴油機燃料質(zhì)量指標3、噴氣燃料(航空煤油)質(zhì)量指標4、燃料油質(zhì)量指標1、汽油質(zhì)量指標1)中華人民共和國車用無鉛汽油2000年1月1日執(zhí)行GB179301999說明:本標準與SH00411993的主要差異是:l1、硫含量由不大于0.15%降為不大于0.10%。2000年7月1日起在在北京、上海和廣州執(zhí)行不大于0.08%。在2003年1月
29、1日起全國執(zhí)行。l2、增加苯含量不大于2.5%(v);l3、增加芳烴含量不大于40%(v);l4、增加烯烴含量不大于35%(v);2000年7月1日起在在北京、上海和廣州執(zhí)行不大于0.08%。在2003年1月1日起全國執(zhí)行。l5、氧含量不大于2.7%(m);規(guī)定鐵不得人為加入。2)車用無鉛汽油技術(shù)要求 質(zhì)量指標項目 要求 90# 93# 95#研究法辛烷值(RON) 不小于 90 93 95抗爆指數(shù)(RON+MON)/2 不小于 85 88 90含鉛量 g/L 不小于 0.005餾程:10% 不高于 70 50% 不高于 120 90% 不高于 190 終餾點 不高于 205 殘留量%(v)
30、不大于 2蒸汽壓,kPa 冬季 不大于 88 夏季 不大于 74實際膠質(zhì),mg/100mL 不大于 5誘導期,min 不小于 480硫含量%(m) 不大于 0.1銅片腐蝕(50 3 h)級 不大于 1水溶性酸或堿 無機械雜質(zhì)及水分 無苯含量,%(v) 不大于 2.5芳烴含量,%(v) 不大于 40烯烴含量,%(v) 不大于 353)世界無鉛汽油規(guī)范 質(zhì)量指標 1類無鉛汽油(無控制) 2類無鉛汽油(控制) 3類無鉛汽油(超前控制)項目 要求 91# 95# 98#研究法辛烷值(RON) 不小于 91 95 98馬達法辛烷值(MON) 不小于 82 85 88含鉛量 g/L 不小于 0.013 不
31、可觀察(無人為添加)不可觀察(無人為添加) 錳含量,g/L 無人為添加 不可觀察(無人為添加)不可觀察(無人為添加) 磷含量,g/L / 不可觀察(無人為添加)不可觀察(無人為添加) 硅含量,g/L / 不可觀察(無人為添加)不可觀察(無人為添加) 實際膠質(zhì),mg/100mL 不大于 5 5 5誘導期,min 不小于 360 480 480 硫含量%(m) 不大于 0.1 0.02 0.003含氧量,%(m) 不大于 2.7 2.7 2.7銅片腐蝕,級 不大于 1 1 1水溶性酸或堿 無 無 無機械雜質(zhì)及水分 無 無 無苯含量,%(v) 不大于 5 2.5 1.0芳烴含量,%(v) 不大于 5
32、0 40 35烯烴含量,%(v) 不大于 / 20 10密度,kg/m3 715/780 715/770 715/770沉淀物,mg/L 不大于 / 1 12、 歐美汽油標準及我國汽油的特點1)歐美汽油標準發(fā)展的最新動向 1998年6月35日,第三屆世界燃料會議在比利時的布魯塞爾舉行,提出了世界范圍的汽油和柴油標準。為了研究發(fā)展全世界的燃料標準,美國、歐洲、日本三個汽車制造者協(xié)會組織所屬的30個汽車公司,進行了為期兩年的工作。經(jīng)過大量的調(diào)查研究、試驗以及對未來技術(shù)發(fā)展的預測,制定廠適應普通、現(xiàn)代水平及未來發(fā)動機三個檔次的汽油標準。 (1) 辛烷值 三個檔次要求R0N分別達到91、95、98。同
33、時對肋M0N提出要求、分別是82、85、88。 (2)硫含量 要求分別達到1000、200、30ppm。 (3)鉛含量 第檔次最大限值為0.013g/L,但不允許故意加鉛。第二、三檔次不允許加鉛,三個檔次都不允許添加MMT等錳金屬化合物。(4)氧含量(質(zhì)量分數(shù)) 三個檔次都是2.7%。添加乙醇時。允許最高氧質(zhì)量分數(shù)為37。但不允許添加甲醇。 (5)烴組成 三個檔次的芳烴體積分數(shù)分別是50%、40、30;苯的體積分數(shù)分別是5%、25%、1%;第二、三檔允許烯烴的體積分數(shù)分別是20和10%。 (6)揮發(fā)性 蒸氣壓要求最低為45kPa(使用溫度大于15度),蒸氣壓要求最高為105kPa (使用最高溫
34、度為15)。 (7)餾程 第檔次的終餾點為215C第二、三檔次的終餾點為195。 2) 我國汽油的特點(1) 硫含量低 從原油上講我國原油為低硫原油。催化裂化汽油中硫的質(zhì)量分數(shù)一般在0.05以下。而我國汽油中的硫80%以上來自于催化裂化汽油經(jīng)過調(diào)臺可以達到美國汽車制造者協(xié)會(AAMA)95號新配方汽油標準(0.05%)。(2) 芳烴含量低 目前我國93號商品汽油的芳烴含量僅203(90號汽油中重整油只占5芳烴含量更低)比美國AAMA新配方汽油標準(27%)還低7個百分點。這就給增加芳烴的調(diào)合比例提供了空間。因此大力發(fā)展重整將是我國實現(xiàn)汽油無鉛化的重要一步重整汽油不僅可提高汽油辛烷值,還能解決由
35、汽油無鉛化帶來的辛烷值分布問題。 (3)蒸氣壓高 我國現(xiàn)行汽油蒸氣壓指標(夏季74kPa、冬季88kPa高于歐美平均指標與日本指標(夏季4478kPa、冬季93kPa接近。 (4)高排放發(fā)動機 國內(nèi)汽車發(fā)動機大部分屆高排放發(fā)動機、在消滅70號汽油實現(xiàn)無鉛化之后,影響汽車尾氣排放的主要矛盾在汽車行業(yè)的發(fā)動機改造。 (5)催化裂化汽油含量高 催化裂化汽油占汽油總調(diào)合組分的70一80。這就造成汽油烯烴含量高的局面。 (6)我國經(jīng)濟發(fā)展不平衡 沿海大城市經(jīng)濟發(fā)達。車輛擁擠,排放污染嚴重。3 建議采取的對策(1)新一代的催化裂化工藝及催化劑 由于催化裂化汽油為我國成品汽油的主要組分,其性質(zhì)及組成對汽油的
36、質(zhì)量影響很大。催化裂化工藝及催化刑均需加強研究,減少裂化汽油中的烯烴含量,并提高異構(gòu)化性能,增加異構(gòu)烷烴含量,使汽油既能保持高辛烷值、又能減少高烯烴含量帶來的不良影響。常規(guī)催化裂化產(chǎn)品中的異丁烷含量較高。催化裂化家族技術(shù)中的異丁烯及異戊烯含量也較高。故其配套工藝。烷基化及醚化技術(shù)應推廣使用以改善我國成品汽油的組成。(2)建設生產(chǎn)汽油方案的寬餾分量整裝置 目的是提高汽油辛烷值,改善辛烷值分布。重整汽油具有100 C餾分辛烷值高的特點,若作為汽油的主要調(diào)合組分之一與催化裂化汽油調(diào)配可以彌補其后部餾分辛烷值偏低的不足使調(diào)合汽油的辛烷值分布趨于合理,由于重整油的摻入催化裂化汽油在汽油中的占有率明顯減少
37、,汽油中的烯烴、硫含量將大幅度降低。 (3) 增添含氧化合物調(diào)合組分 其目的是形成富氧燃燒降低CO排放,利用含氧化合物飽和蒸氣壓低的特點,控制汽油的揮發(fā)性污染減少烯烴與空氣中NOx接觸,從而抑制光化學煙霧的形成。 國內(nèi)于70年代末開始研究MTBE合成技術(shù),l 983年建成第一套MTBE裝置,至今已有20套裝置在運行,總能力為361kta。還有11套裝置處于在建或計劃階段,總能力為761 kt/a。4 對制定符合我國國情新配方汽油標準的幾點建議(1) 發(fā)展新配方汽油應有一個過程、美國至今新配方汽油只占汽油銷售量的30%,所以中國的新配方汽油標準不宜過早發(fā)布實施。(2) 汽油的蒸氣壓指標不僅是個技
38、術(shù)指標、也是一個很重要的經(jīng)濟指標,建議蒸氣壓指標在冬夏兩個指標不作大的修改的前提下按季節(jié)(分得更細:春夏秋冬)和按地區(qū)(大城市與農(nóng)村)應有不同標準(3) 要與汽車行業(yè)協(xié)同發(fā)展。汽油的升級要考慮到中國汽車工業(yè)的發(fā)展及發(fā)動機的適應性同時在汽油無鉛化之后。在汽車行業(yè)、環(huán)保等部門共同推出汽車尾氣轉(zhuǎn)化器。(4) 目前、應修訂90號汽油的部分規(guī)格指標,為配合北京等大城市的排放標準順利、有效地實施創(chuàng)造條件。建議有關(guān)環(huán)保的一些理化指標參照歐、美相應年份的汽油理化指標并考慮到目前我國煉油工業(yè)的實際水平,加以制定。2、柴油機燃料質(zhì)量指標1)中華人民共和國國家標準 GB 252xxxx 代替GB 25294輕柴油技
39、術(shù)要求項目 要求 10# 5# 0# -10# -20# -35# -50 #色度,號 不大于 3.5氧化安定性,總不溶物mg/100mL 不大于 2.5硫含量,%(m) 不大于 0.2酸度,mgKOH/100mL 不大于 710%蒸余物殘?zhí)浚?(m),不大于 0.3灰分,%(m) 不大于 0.01銅片腐蝕 不大于 1水分 痕跡機械雜質(zhì) 無運動粘度(20 ),mm2/s 3.0/8.0 2.5/8.0 1.8/7.0凝點, 不高于 10 5 0 -10 -20 -35 -50冷濾點, 不高于 12 8 4 -5 -14 -29 -44閃點, 不低于 55 45十六烷值 不小于 45餾程, ,
40、50% 不高于 300 90% 不高于 355 95% 不高于 3652)世界柴油規(guī)范性能 要求 1類柴油(無) 2類柴油(嚴格) 3類柴油(超前) 4類柴油(超前)十六烷值 不低于 48 53 55 55十六烷值指數(shù) 不低于 45 50 52 52密度15 820/860 820/850 820/840 820/840粘度40 mm2/s 2/4.5 2/4.0 2/4.0 2/4.0硫含量,%(m) 不高于 0.5 0.03 0.03 無硫總芳烴含量,%(m) 不高于 / 25 15 15多芳烴含量,%(m) 不高于 / 5 2 2T90, 不大于 / 340 320 320 T95, 不
41、大于 370 355 340 340終餾點, 不大于 / 365 350 350閃點, 不低于 55 55 55 55殘?zhí)? 不大于 0.3 0.3 0.2 0.2水分,mg/kg 不大于 500 200 200 200氧化安定性g/m3 不大于 25 25 25 25總酸值,mgKOH/g 不大于 / 0.08 0.08 0.08銅片腐蝕,級 1 1 1 1灰分,%(m) 不大于 0.01 0.01 0.01 0.01顆粒,mg/L 不大于 / 24 24 24注:當環(huán)境溫度低于-30 時,十六烷值,粘度 閃點,密度可以適當放寬。3、噴氣燃料(航空煤油)質(zhì)量指標項目 要求 1# 2# 3#密
42、度(20 )g/cm3 不小于 0.775 0.775 0.775/0.83 餾程 初餾點 不高于 150 150 / 50% 195 195 232 98% 250 250 300閃點, (閉口) 不低于 28 28 38冰點, 不高于 / / -47結(jié)晶點, 不高于 -60 -50 / 芳烴含量%(v) 不大于 20 20 20碘值,g(I)/100g 不大于 3.5 4.2 /硫含量,%(m) 不大于 0.2 0.2 0.2銅片腐蝕,級 不大于 1 1 1凈熱值,MJ/kg 不少于 42.9 42.9 42.8 燃燒性能,煙點,mm 不小于 25 25 25實際膠質(zhì),mg/100mL 不
43、大于 5.0 5.0 5.04、燃料油質(zhì)量指標項目 要求 1# 2# 4#輕 4# 5#輕 5#重 6# 7#閃點(閉口) 不低于 38 38 38 55 55 55 60 /閃點(開口) 不低于 / / / / / / / 130水和沉淀物%(v)不大于 0.05 0.05 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0 3.0 餾程 10% 不高于 215 / / / / / / / 90% 不低于 / 282 / / / / / / 不高于 288 338 / / / / / /運動粘度 40 不小于 1.3 1.9 1.9 5.5 / / / / mm2/s 不大于 2.1 3.4 5.5 2
44、4.0 / / / / 100 不小于 / / / / 5.0 9.0 15 / 不大于 / / / / 8.9 14.9 50.0 185 10%蒸余物殘?zhí)? 不大于 0.15 0.35 / / / / / /灰分,%(m) 不大于 / / 0.05 0.1 0.15 0.15 / /硫含量,%(m) 不大于 0.5 0.5 / / / / / /銅片腐蝕,級 不大于 3 3 / / / / / /密度,(20 ) 不小于 / / 872 / / / / / kg/m3 不大于 846 872 / / / / / /傾點, 不高于 -18 -6 -6 -6 / / / /5 國外發(fā)達國家清潔
45、燃料發(fā)展歷程 清潔燃料通常是指那些能夠為機動車提供有效動力,又能夠降低汽車尾氣中污染物質(zhì)排放的燃料。如:壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)、乙醇汽油、新配方汽油、新配方柴油等。 在過去的3D多年里,隨著汽車發(fā)動機技術(shù)的改進和環(huán)境保護要求的不斷提高,世界汽車燃料質(zhì)量也有很大的改善。主要表現(xiàn)在汽油的辛烷值逐步提高,汽油的組分也逐步優(yōu)化,汽油中硫、烯烴、芳烴等有害物質(zhì)逐步降低,鉛逐漸被禁止加入。柴油的十六烷值也逐步提高,柴油中硫、芳烴含量逐步降低*汽油、柴油中要求加入有效的清潔劑。在汽車燃料清潔化方面,美國、日本、歐盟等發(fā)達國家和地區(qū)走在世界前列。 美國從20世紀70年
46、代開始逐步限制在汽油中添加四乙基鉛,并在90年代初就實現(xiàn)了汽油無鉛化。1990年美國國會通過“空氣凈化法修正案,率先立法強制推行新配方汽油,要求從1995年1月1日起,在臭氧嚴重超標的九大城市必須使用新配方汽油。美國加州從1996年6月開始強制使用要求更嚴格的清潔新配方汽油,加入MTBE作為高辛烷值組分,降低苯含量。 歐盟在1996年6月出臺歐洲共同體燃料指令草案,該草案要求全體歐盟國家在2000年前全部取消含鉛汽油,并且要求汽油中烯烴的含量不超過18,芳烴含量不超過45,苯含量不超過2,氧含量不超過2.3(m),硫含量不超過200ppm. 1998年歐洲議會立法要求2000年實施清潔汽油配方
47、,提出進一步降低芳烴含量到42、苯為10,硫為150ppm的要求。日本1983年實現(xiàn)了汽油無鉛化,是世界上最早實現(xiàn)無鉛化的國家。但在汽油組分優(yōu)化方面與美國、歐洲相比相對滯后。日本1996年修訂汽油標眩對硫、苯、MTBE等提出要求,但比美國、歐洲的標準寬松。 國外發(fā)達國家對汽油質(zhì)量的要求,不再只要求辛烷值,而且還要求盡可能低的硫、苯、芳烴和烯烴含量,較低的蒸汽壓和T90點,同時要求添加含氧化合物和汽油清潔劑。6 中國石油天然氣股份有限公司車用燃料生產(chǎn)狀況 截止1999年末,中油股份公司共有大小煉廠30個(含大連西太平洋公司),原油一次加工能力1.07x108T/a,約占全國生產(chǎn)能力的42,分布在
48、中國北部和西部的13個省市自治區(qū)。1999年末各主要生產(chǎn)裝置加工能力占全國的比例分別為;催化裂化45,加氫裂化46,延遲焦化40,催化重整45,潤滑油70,石蠟61,氧化瀝青30。 中油股份公司1999年實際加工原油7222x104約占國內(nèi)同行業(yè)加工總量的409。一次加工能力的實際利用率6746。1999年生產(chǎn)汽、煤、柴油4301x104t。截止1999年末,中油股份公司主要煉油產(chǎn)品占全國的比例為:汽油46,煤油36,柴油47,潤滑袖56,石蠟62,瀝青40,燃料油48,石油焦41。7 中國石油股份公司生產(chǎn)清潔燃料目前存在的主要問題 目前中油股份公司催化裂化裝置是生產(chǎn)汽油、柴油的主要裝置,據(jù)統(tǒng)
49、計,1999年生產(chǎn)的90號無鉛車用汽油中催化裂化汽油組分占87以上,輕柴油中催化裂化柴油的比例占3040,與國外油品組成有很大不同(國外汽油中催化汽油組分只有13左右,柴油以加氫裂化、直餾輕柴油為主),高辛烷值汽油組分(重整汽油、烷基化油、MTBE等)和加氫裂化、加氫精制輕柴油比例嚴重偏低。尤其是近幾年重油催化裂化裝置加工原料越來越重,使汽油、柴油的質(zhì)量進一步降低。 目前中油股份公司生產(chǎn)的汽油中烯烴含量較高,平均含量45以上,特別是有一部分企業(yè)車用汽油中全部是催化汽油,烯烴含量5560,與國家新汽油標準有較大差距,和國際先進標準相比差距更大。因此烯烴含量過高是目前制約中油股份公司汽油質(zhì)量提高的
50、關(guān)鍵,是汽油質(zhì)量升級換代需要重點解決的問題。除烯烴外,中油股份公司大部分無鉛車用汽油中芳烴含量較低,流含量較低,可以滿足目前新汽油標準。但隨著加工進口俄羅斯、哈薩克斯坦等含硫原油和加工塔里木油田含硫原油的增加,部分煉油企業(yè)輕質(zhì)油品中硫含量將上升。第三章 原油常減壓蒸餾常減壓蒸餾在煉油工業(yè)中的重要地位與作用常減壓蒸餾工藝流程 原油蒸餾塔的工藝特征原油蒸餾塔的汽-液負荷分布規(guī)律蒸餾塔的回流方式 原油蒸餾工藝流程的類型常減壓蒸餾原料及產(chǎn)品特點常減壓蒸餾主要操作條件常減壓蒸餾在煉油工業(yè)中的重要作用與地位它的加工能力代表煉油廠的加工能力。是原油的第一道加工過程,也叫做一次加工。它是用物理方法蒸餾,將原油
51、按不同的沸點范圍分離成不同的餾分。煉油其他裝置的原料均由蒸餾提供原料。常減壓蒸餾工藝流程原油蒸餾塔的工藝特征1、復合塔2、汽提塔和汽提段3、全塔熱平衡4、恒分子回流的假定完全不適用原油蒸餾塔的汽-液負荷分布規(guī)律蒸餾塔的回流方式1、塔頂回流 冷回流 熱回流 循環(huán)回流 2、中段循環(huán)回流原油蒸餾工藝流程的類型 我國原油蒸餾工藝流程按煉油廠類型不同,可大致分為燃料型、燃料-潤滑油型二大類。(一)燃料型(二)燃料潤滑油型常減壓蒸餾原料及產(chǎn)品特點原油在進入常減壓蒸餾裝置前,首先進行脫鹽脫水。在常壓塔得到: 常壓塔頂:石腦油(汽油餾分): 因為辛烷值低可以作為溶劑油;催化重整原料; 常一線:航空煤油(煤油)
52、: 根據(jù)原油性質(zhì)不同,生產(chǎn)不同的煤油。 常二線:柴油 一般生產(chǎn)0#柴油 常三線:重柴油:20#重柴油在減壓塔得到: 餾分范圍為(350500)的蠟油1、在不同的側(cè)線得到各個餾分,作為生產(chǎn)潤滑油原料?;?qū)⒏鱾€餾分混合,特點:凝固點高,分子量大,作為:催化裂化原料,加氫裂化原料。2、在減壓塔底得到渣油,根據(jù)原油的性質(zhì)可以作為:燃料油,延遲焦化原料,生產(chǎn)瀝青的原料。常減壓蒸餾主要操作條件常壓塔 溫度:原油經(jīng)換熱后達到300左右,進入常壓加熱爐,原油被加熱到360380進入常壓塔進行蒸餾。塔頂100130 ,常一線(煤油)200 左右,常二線(柴油)280 左右,常三線(重柴油)340 左右。 壓力:
53、塔頂在0.10.16Mpa下操作。 減壓塔溫度:常壓塔底油 350左右進入減壓加熱爐,被加熱到380400進入減壓塔進行蒸餾。壓力:減壓塔頂殘壓一般在2060mmHg。減壓塔的工藝特點塔頂和塔底縮徑一般使用填料燃料型減壓塔有23個側(cè)線潤滑油型減壓塔有45個側(cè)線“干式”減壓特點塔頂殘壓在1020mmHg一般在塔底不注水蒸汽塔用填料爐管擴徑大直徑低速轉(zhuǎn)油線燃料型減壓塔使用該技術(shù)第四章 催化裂化工藝第一節(jié) 概 述第二節(jié) 烴類的催化裂化反應第三節(jié) 催化裂化的原料和產(chǎn)品特點第四節(jié) 催化裂化催化劑第五節(jié) 流態(tài)化基本原理第六節(jié) 催化裂化工藝流程第七節(jié) 渣油催化裂化第一節(jié) 概 述催化裂化在煉油工業(yè)中的地位和作
54、用催化化裂化的工業(yè)型式催化裂化技術(shù)發(fā)展的趨勢催化裂化在煉油工業(yè)中的地位和作用一般原油經(jīng)常減壓蒸餾后可得到1040的汽油,煤油及柴油等輕質(zhì)油品,其余的是重質(zhì)餾分和殘渣油。如果不經(jīng)過二次加工它們只能作為潤滑油原料或重質(zhì)燃料油。但是國民經(jīng)濟和國防上需要的輕質(zhì)油量是很大的,由于內(nèi)燃機的發(fā)展對汽油的質(zhì)量提出更高的要求而直餾汽油(辛烷值較低40)則一般難以滿足這些要求。原油經(jīng)簡單加工所能提供的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量同生產(chǎn)發(fā)展所需要的輕質(zhì)油品的數(shù)量和質(zhì)量之間的矛盾促使了催化裂化過程的產(chǎn)生和發(fā)展。促進催化裂化發(fā)展的因素中除了繼續(xù)解決上述的矛盾以外,還有像如何滿足石油化工原料的需要,如何節(jié)約能源以及減少環(huán)烷污染等
55、新的因數(shù)對促進催化裂化發(fā)展也起重要作用。在一般工業(yè)條件下,氣體產(chǎn)率約10一20, 其中主要是C3、C4,汽油產(chǎn)率約20一60, 汽油的車烷值90左右,柴油產(chǎn)率約10一40,柴油的十六烷值較直餾柴油的低,焦炭產(chǎn)率約5一10,焦炭是裂化反應的縮合產(chǎn)物,催化裂化氣體含烯烴多,所以可作為化工原料。催化裂化的主要作用是將重質(zhì)油品轉(zhuǎn)化成高質(zhì)量的輕質(zhì)油。催化裂化幾乎在所有的煉油中都是最重要的二次加工手段。催化化裂化的工業(yè)型式催化裂化技術(shù)發(fā)展的趨勢自1936年工業(yè)化以來催化裂化技術(shù)發(fā)展很快。目前,在許多國家催化化裂化已成為最重要的二次加工手段之一。我國商品汽油中70%來自催化,柴油中30%來自催化。加工重質(zhì)原
56、料:目前以加工常壓和減壓渣油為主。降低能耗:催化裂化裝置的能耗較大,降低能耗的潛力也很大。減少環(huán)境污染:過程模擬和計算機應用。第二節(jié) 烴類的催化裂化反應烴類正碳離子反應機理單體烴的催化裂化反應石油餾分的催化裂化反應催化裂化反應的熱效應影響催化裂化的主要因素烴類催化裂化正碳離子反應機理烴類在裂化催化劑上進行反應的歷程,或稱反應機理。通過正十六烯的催化裂化反應來說明正碳離子學說。單體烴的催化裂化反應分解反應 異構(gòu)化反應氫轉(zhuǎn)移反應芳構(gòu)化反應疊合反應烷基話化反應 縮合反應石油餾分的催化裂化反應各類烴之間的競爭吸附和對反應的阻滯作用烴類催化裂化是個氣固非均相反應(1)原料分子自主氣流中向催化劑擴散;(2
57、)接近催化劑的原料分子向微孔內(nèi)表面擴散;(3)靠近催化刑表面的原料分子被催化劑吸附;(4)被吸附的分子在催化劑的作用下進行化學反應;(s)生成的產(chǎn)品分子從催化劑上脫附下來;(6)脫附下來的產(chǎn)品分子從微孔內(nèi)向外擴散;(7)產(chǎn)品分子從催化劑外表面再擴散到主氣流中。然后離開反應器。平行一順序反應影響催化裂化的主要因素反應溫度反應時間反應壓力劑油比催化裂化反應過程中的有關(guān)概念轉(zhuǎn)化率總轉(zhuǎn)化率 單程轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)品分布 原料裂化所得各種產(chǎn)品產(chǎn)率的總和為100,各產(chǎn)率之間的分配關(guān)系即為產(chǎn)品分布。 一般來說是希望盡量提高目的產(chǎn)物“汽油和柴油”的產(chǎn)率而限制副產(chǎn)品“氣體和焦炭”循環(huán)裂化影響因素分析影響催化裂化反應的主
58、要因索有:反應溫度反應時間劑油比反應壓力第三節(jié) 催化裂化的原料和產(chǎn)品特點催化裂化原料催化裂化原料的范圍很廣泛,大體對分為餾分油和渣油兩大類。餾分油(1)直餾重餾分油(蠟油350500):大多數(shù)直餾重餾分含芳烴較少,容易裂化,輕油收率較高,是理想的催化裂化原料。(2)熱加工產(chǎn)物:焦化蠟油、減粘裂化餾出油等。由于它們是已經(jīng)裂化過的油料,其中烯烴、芳烴含量較多,裂化時轉(zhuǎn)化率低、生焦率高,一般不單獨使用,而是和直餾餾分油摻合作為混合進料。(3)潤滑油溶劑精制的抽出油:此抽出油中含有大量難以裂化的芳烴,尤其是含稠環(huán)化合物較多,極易生焦。渣油:渣油是原油中最重的部分,它含有大量膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和各種稠環(huán)烴類,
59、因此它的元素組成中氫碳比小,殘?zhí)恐蹈?,在反應中易于縮合生成焦炭,這時產(chǎn)品分布和裝置熱平衡都有很大影響。原油中的硫、氮、重金屬以及鹽分等雜質(zhì)也大量集中在值油中。在催化裂化過程中會使催化劑中毒,進而也會影響產(chǎn)品分布,同時將加重對環(huán)境的污染。由于渣油的殘?zhí)?、重金屬、硫、氮等化合物的含量比餾分油高得多,增加了化化裂化的難度。衡量原料性質(zhì)的指標餾分組成化學組成殘?zhí)亢蚧衔镏亟饘佼a(chǎn)品特點產(chǎn)品分布:氣體:1020%;汽油:4060%;柴油:2040%;焦炭:510%。1氣體產(chǎn)品: 在一般工業(yè)條件下,氣體產(chǎn)率約為1020,催化裂化氣體中大量的是C3、C4(稱為液態(tài)烴或液化氣),約占90(重),其中液態(tài)烴
60、中C4含量約為C3含量的1525倍,而且烯烴比烷烴多C3中烯烴約為70左右C4烯烴約為55左右。由于上述特點至使催化裂化所產(chǎn)氣體成為石油化工的寶貴原料。 2液體產(chǎn)品 催化裂化汽油產(chǎn)率為40一60(重)。由于其中有較多烯烴(一般50%以上)、異構(gòu)烷烴和芳烴,所以辛烷值較高,一般為90左右(RON)。 柴油產(chǎn)率為20一40(重),因其中含有較多的芳烴約為40一50,所以十六烷值較直餾柴油低很多,只有203,常常需要與直餾柴油等調(diào)合后才能作為柴油發(fā)動機燃料使用。 3焦炭:催化裂化的焦炭沉積在催化劑上,不能作產(chǎn)品。常規(guī)催化裂化的焦炭產(chǎn)率約為57,當以渣油為原料時可高達10以上。第四節(jié)催化裂化催化劑催化
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