石油加工生產(chǎn)技術(shù)課件

石油及其產(chǎn)品的性質(zhì)第一節(jié)石油及其產(chǎn)品的組成和性質(zhì)一、石油的一般性狀及化學(xué)組成1、石油的外觀性質(zhì)各類原油的主要外觀性質(zhì)性狀影響因素常規(guī)原油特殊原油我國原油顏色膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量越多，石油的顏色越深大部分石油是黑色，也有暗綠或暗褐色顯赤褐、淺黃色，甚至無色四川盆地：黃綠色玉門：黑褐色大慶：黑色相對密度膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量多，石油的相對密度就大一般在0.80～0.98之間個(gè)別高達(dá)1.02或低到0.71一般在0.85～0.95之間，屬於偏重的常規(guī)原油流動(dòng)性常溫下石油中含蠟量少，其流動(dòng)性好一般是流動(dòng)或半流動(dòng)狀的粘稠液體個(gè)別是固體或半固體蠟含量和凝固點(diǎn)偏高，流動(dòng)性差氣味含硫量高，臭味較濃有程度不同的臭味含硫相對較少，氣味偏淡

我國幾種原油的主要物理性質(zhì)原油名稱大慶勝利孤島遼河華北中原新疆吐哈魯寧管輸密度(20℃)g/cm30.85540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937運(yùn)動(dòng)黏度(50℃)mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝點(diǎn)℃3028217(傾點(diǎn))363316.526.0蠟含量(品質(zhì)，%)26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷瀝青質(zhì)(品質(zhì)，%)0<12.90<0.1000殘?zhí)?品質(zhì)，%)2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分(品質(zhì)，%)0.00270.020.0960.010.0097—0.014—硫含量(品質(zhì)，%)0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量(品質(zhì)，%)0.160.410.430.400.380.170.050.29鎳含量μg/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3釩含量μg/g0.041.62.00.60.72.40.031.52.石油的元素組成石油主要由碳、氫兩種元素以及硫、氮、氧及一些微量金屬、非金屬元素組成。原油中元素組成的品質(zhì)分?jǐn)?shù)原油元素組成常規(guī)原油中元素含量*特殊原油我國原油主要元素（C、H）C：83%～87%H：11%～14%合計(jì)：96%～99%H/C原子比高，油品輕油收率高少量元素（S、N、O）S：

0.06%

~

0.8%N：0.02%

~

1.7%O：0.08%

~

1.82%合計(jì)：1%～4%委內(nèi)瑞拉（博斯坎）原油含硫量高達(dá)5.7%；阿爾及利亞原油含氮量高達(dá)2.2%含S量偏低，多數(shù)<1%含N量偏高，多數(shù)>0．3%微量金屬、非金屬元素（30餘種）金屬元素和非金屬元素含量甚微，大約在10-6～10-9級大多數(shù)原油Ni多，V少*含量均為品質(zhì)分?jǐn)?shù)3.石油的烴類組成石油中的烴類主要是由烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴這三種烴類構(gòu)成。1）烴類類型及分佈規(guī)律石油及其餾分中烴類類型及其分佈規(guī)律烴類類型結(jié)構(gòu)特徵分佈規(guī)律烷烴正構(gòu)烷烴（含量高）C1～C4：氣態(tài)C5～C15：液態(tài)C16以上為固態(tài)1．C1～C4是天然氣和煉廠氣的主要成分；2．C5～C10存在於汽油餾分（200℃）中；3．C11～C15存在於煤油餾分（200℃～300℃）中；4．C16以上的多以溶解狀態(tài)存在於石油中，當(dāng)溫度降低，有結(jié)晶析出，這種固體烴類為蠟。異構(gòu)烷烴（含量低，且?guī)в卸€(gè)或三個(gè)甲基的多）環(huán)烷烴（只有五員、六員環(huán)）環(huán)戊烷系（五碳環(huán)）單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)及多環(huán)，並以並聯(lián)方式為主1．汽油餾分中主要是單環(huán)環(huán)烷烴（重汽油餾分中有少量的雙環(huán)環(huán)烷烴）；2．煤油、柴油餾分中含有單環(huán)、雙環(huán)及三環(huán)環(huán)烷烴，且單環(huán)環(huán)烷烴具有更長的側(cè)鏈或更多的側(cè)鏈數(shù)目；3．高沸點(diǎn)餾分中則包括了單、雙、三環(huán)及多於三環(huán)的環(huán)烷烴。環(huán)己烷系（六碳環(huán)）芳香烴單環(huán)芳烴烷基芳烴1．汽油餾分中主要含有單環(huán)芳烴；2．煤油、柴油及潤滑油餾分中不僅含有單環(huán)芳烴，還含有雙環(huán)及三環(huán)芳烴；3．高沸餾分及殘?jiān)椭?，除含有單環(huán)、雙環(huán)芳烴外，主要含有三環(huán)及多環(huán)芳烴雙環(huán)芳烴並聯(lián)多（萘系）、串聯(lián)少三環(huán)稠合芳烴菲系多於蒽系四環(huán)稠合芳烴蒎系等

2）烴類的性質(zhì)及用途在一般條件下，烷烴的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)環(huán)烷烴的抗爆性較好、凝點(diǎn)低、有較好的潤滑性能和粘溫性，是汽油、噴氣燃料及潤滑油的良好組分。芳香烴抗爆性很高，是汽油的良好組分，常作為提高汽油品質(zhì)的調(diào)合劑

4.石油的非烴組成

石油中的非烴化合物主要指含硫、氮、氧的化合物。非烴化合物在石油餾分中的分佈是不均勻的，大部分集中在重質(zhì)餾分和殘碴油中。a、含硫化合物硫在石油中少量以元素硫和硫化氫形式存在，大多數(shù)以有機(jī)硫化物形式存在，如硫醇、硫醚、環(huán)硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物等。主要危害是：①對設(shè)備管線有腐蝕作用。②使油品某些使用性能（汽油的感鉛性、燃燒性、儲(chǔ)存安定性等）變壞。③污染環(huán)境，含硫油品燃燒後生成二氧化硫、三氧化硫等，污染大氣，對人有害。④在二次加工過程中，使某些催化劑中毒，喪失催化活性。b、含氮化合物石油中的氮化物大多數(shù)是氮原子在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的雜環(huán)化合物，主要有吡啶、喹啉等的同系物（統(tǒng)稱為鹼性氮化物）及吡咯、吲哚等的同系物（統(tǒng)稱為非鹼性氮化物）。石油中另一類重要的非鹼性氮化物是金屬卟啉化合物，分子中有四個(gè)吡咯環(huán)，重金屬原子與卟啉中的氮原子呈絡(luò)合狀態(tài)存在。當(dāng)油品中含有氮化物時(shí)，儲(chǔ)存日期稍久，就會(huì)使顏色變深，氣味發(fā)臭，這是因?yàn)椴环€(wěn)定的氮化物長期與空氣接觸氧化生成了膠質(zhì)。氮化物也是某些二次加工催化劑的毒物。C、含氧化合物石油中的氧均以有機(jī)物形式存在。這些含氧化合物分為酸性氧化物和中性氧化物兩類。酸性氧化物中有環(huán)烷酸、脂肪酸和酚類，總稱石油酸。中性氧化物有醛、酮和酯類，它們在石油中含量極少。含氧化合物中以環(huán)烷酸和酚類最重要，特別是環(huán)烷酸，約占石油酸總量的90%，而且在石油中的分佈也很特殊，主要集中在中間餾分中（沸程約為250～350℃），而在低沸餾分或高沸餾分中含量都比較低。酸類也有強(qiáng)烈的氣味，具有腐蝕性。但可作為消毒劑，還是合成纖維、醫(yī)藥、染料、炸藥等的原料。d、膠狀瀝青狀物質(zhì)膠質(zhì)一般能溶於石油醚（低沸點(diǎn)烷烴）及苯，也能溶於一切石油餾分。膠質(zhì)有很強(qiáng)的著色力，油品的顏色主要來自膠質(zhì)。膠質(zhì)受熱或在常溫下氧化可以轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)。瀝青質(zhì)是暗褐色成深黑色脆性的非晶體固體粉末，不溶於石油醚而溶於苯。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)在高溫時(shí)易轉(zhuǎn)化為焦炭。

5、石油的餾分組成蒸餾（或分餾）就是根據(jù)各組分沸點(diǎn)的不同，用蒸餾的方法把石油“分割”成幾個(gè)部分，這每一部分稱為餾分。從原油直接分餾得到的餾分稱為直餾餾分，其產(chǎn)品稱為直餾產(chǎn)品。沸點(diǎn)＜200℃的餾分稱汽油餾分或低沸餾分；200～350℃的餾分稱煤、柴油餾分或中間餾分；350～500℃的餾分稱減壓餾分或高沸餾分；大於500℃的餾分為渣油餾分。二、石油及其產(chǎn)品的物理性質(zhì)（一）蒸發(fā)性能1．蒸汽壓石油及石油餾分的蒸汽壓不僅與溫度有關(guān)，而且與氣化率（或液相組成）有關(guān)，在溫度一定時(shí)，氣化量變化會(huì)引起蒸汽壓的變化。油品的蒸汽壓通常有兩種表示方法：一種是油品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的雷德（Reid）蒸汽壓，是在規(guī)定條件（38℃、氣相體積與液相體積之比為4:1）下測定的；另一種是真實(shí)蒸汽壓，指氣化率為零時(shí)的蒸汽壓。2．餾程與平均沸點(diǎn)常用的餾程測定方法有實(shí)沸點(diǎn)蒸餾與恩氏蒸餾實(shí)沸點(diǎn)蒸餾適用於原油評價(jià)及制定產(chǎn)品的切割方案，恩氏蒸餾餾程常用於生產(chǎn)控制、產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及工藝計(jì)算平均沸點(diǎn)的概念，用於設(shè)計(jì)計(jì)算及其它物性常數(shù)的求定。平均沸點(diǎn)有五種表示方法，分別是體積平均沸點(diǎn)、品質(zhì)平均沸點(diǎn)、立方平均沸點(diǎn)、實(shí)分子平均沸點(diǎn)、中平均沸點(diǎn)。

（二）密度、特性因數(shù)、平均分子量

1．密度相對密度：20℃時(shí)油品的密度與4℃時(shí)水的密度之比

比重指數(shù)：＝141.5／一131.5

數(shù)值愈大，表示密度愈小同一原油的不同餾分油，隨沸點(diǎn)範(fàn)圍升高密度增大。當(dāng)沸點(diǎn)範(fàn)圍相同時(shí)，含芳香烴愈多，密度愈大；含烷烴愈多，密度愈小。2．特性因數(shù)特性因數(shù)的定義為：K＝1.216T1/3／式中：T—烴類的沸點(diǎn)、石油或石油餾分的立方平均沸點(diǎn)或中平均沸點(diǎn)，K。不同烴類的特性因數(shù)是不同的。烷烴的最高，環(huán)烷烴的次之，芳香烴的最低。含烷烴多的石油餾分的特性因數(shù)較大，約為12.5～13.0；含芳香烴多的石油餾分的較小，約為10～11；一般石油的特性因數(shù)在9.7～13之間。3．平均分子量石油餾分的平均分子量隨餾分沸程的升高而增大。汽油的平均分子量約為100～120，煤油為180～200，輕柴油為2l0～240，低黏度潤滑油為300～360，高黏度潤滑油為370～500。（三）流動(dòng)性能1．黏度黏度的表示方法有動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度及恩氏黏度等。

一般地，石油餾分愈重、沸點(diǎn)愈高，黏度愈大。溫度對油品黏度影響很大。溫度升高，液體油品的黏度減小，而油品蒸汽的黏度增大。粘溫性是潤滑油的重要指標(biāo)之一，表示方法常用的有兩種，即黏度比和黏度指數(shù)（VI）。烴類中以正構(gòu)烷烴的粘溫性最好，環(huán)烷烴次之，芳香烴的最差。烴類分子中環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多，粘溫性越差，側(cè)鏈越長則粘溫性越好。2．低溫性能油品在低溫下失去流動(dòng)性的原因有兩種：粘溫凝固；構(gòu)造凝固油品低溫流動(dòng)性能包括濁點(diǎn)、冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)等油品的低溫流動(dòng)性與其化學(xué)組成有密切關(guān)係。油品的沸點(diǎn)愈高，特性因數(shù)愈大或含蠟量愈多，其傾點(diǎn)或凝點(diǎn)就愈高，低溫流動(dòng)性愈差。（四）燃燒性能油品的燃燒性能主要用閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)等來描述。油品的沸點(diǎn)越低，其閃點(diǎn)和燃點(diǎn)越低，而自燃點(diǎn)越高。含烷烴多的油品，其自燃點(diǎn)低，但閃點(diǎn)高。閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)對油品的儲(chǔ)存、使用和安全生產(chǎn)都有重要意義，是油品安全保管、輸送的重要指標(biāo)，在儲(chǔ)運(yùn)過程中要避免接近火源與高溫。（五）油品的熱性質(zhì)比熱：油品的比熱隨密度增加而減小，隨溫度升高而增大。氣化潛熱：汽油的氣化潛熱約為290～315kJ／kg，煤油的為250～270kJ／kg，柴油的為230～250kJ/kg，潤滑油的為190～230kJ／kg。焓：油品的焓與其化學(xué)組成有關(guān)。在相同溫度下，油品的密度越小，特性因數(shù)越大，其焓值越高。燃燒熱：石油餾分的熱值隨其密度增大而下降，一般淨(jìng)熱值約為40～44MJ／kg。（六）油品的其他物理性質(zhì)折射率（折光率）：在其他條件相同的情況下，烷烴的折射率最低，芳香烴的最高，烯烴和環(huán)烷烴的介於它們之間。對環(huán)烷和芳香烴，分子中環(huán)數(shù)愈多則折射率愈高。含硫量：含硫量是指油品中含硫元素的品質(zhì)百分?jǐn)?shù)。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟含量殘?zhí)恐担簹執(zhí)颗c油品的化學(xué)組成有關(guān)。生成焦炭的主要物質(zhì)是瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和芳香烴，在芳香烴中又以稠環(huán)芳香烴的殘?zhí)孔罡?。第二?jié)石油產(chǎn)品分類和石油產(chǎn)品的使用要求一、石油產(chǎn)品的分類石油產(chǎn)品分為燃料、溶劑和化工原料、潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品、蠟、瀝青、焦六大類。

石油產(chǎn)品及潤滑劑總分類類別類別含義類別類別含義FSL燃料溶劑和化工產(chǎn)品潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品WBC蠟瀝青焦（一）燃料

燃料的分組識別字母燃料類型GLDR氣體燃料：主要由甲烷或乙烷或由它們組成的混合氣體燃料液化氣燃料：主要由C3、C4烷烴或烯烴組成餾分燃料：汽油、煤油、柴油，重餾分油可含少量殘油殘?jiān)剂希褐饕烧麴s殘油組成的石油燃料潤滑劑：包括潤滑油和潤滑脂，主要用於降低機(jī)件之間的摩擦和防止磨損，以減少能耗和延長機(jī)械壽命。石油瀝青：用於道路、建築及防水等方面

石油蠟：是輕工、化工和食品等工業(yè)部門的原料。石油焦：石油焦可用以製作煉鋁及煉鋼用電極等溶劑和化工原料：包括制取乙烯的原料（輕油）以及石油芳烴和各種溶劑油。二、石油燃料的使用要求（一）車用汽油和柴油的使用要求

1．車用汽油的使用要求汽油是用作點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的石油輕質(zhì)餾分。對汽油的使用要求主要有：在所有的工況下，具有足夠的揮發(fā)性以形成可燃混合氣。燃燒平穩(wěn)，不產(chǎn)生爆震燃燒現(xiàn)象。儲(chǔ)存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向小。對發(fā)動(dòng)機(jī)沒有腐蝕作用。排出的污染物少。（1）抗爆性汽油機(jī)產(chǎn)生爆震的原因主要有兩個(gè)：一是與燃料性質(zhì)有關(guān)。如果燃料很容易氧化，形成的過氧化物不易分解，自燃點(diǎn)低，就很容易產(chǎn)生爆震現(xiàn)象。二是與發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件有關(guān)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比過大，汽缸壁溫度過高，或操作不當(dāng)，都易引起爆震現(xiàn)象。汽油的抗爆性用辛烷值表示。汽油的辛烷值越高，其抗爆性越好。辛烷值分馬達(dá)法和研究法兩種。在測定車用汽油的辛烷值時(shí)，人為選擇了兩種烴做標(biāo)準(zhǔn)物：一種是異辛烷（2，2，4—三甲基戊烷），它的抗爆性好，規(guī)定其辛烷值為100；另一種是正庚烷，它的抗爆性差，規(guī)定其辛烷值為0。提高汽油辛烷值的途徑有以下幾種：改變汽油的化學(xué)組成，增加異構(gòu)烷烴和芳香烴的含量。加入少量提高辛烷值的添加劑，即抗爆劑。調(diào)入其他的高辛烷值組分，如含氧有機(jī)化合物醚類及醇類等。在各類烴中，正構(gòu)烷烴的辛烷值最低，環(huán)烷、烯烴次之，高度分支的異構(gòu)烷烴和芳香烴的辛烷值最高。各族烴類的辛烷值隨分子量增大、沸點(diǎn)升高而減小。（2）蒸發(fā)性餾程和蒸氣壓是評價(jià)汽油蒸發(fā)性能的指標(biāo)。汽油的餾程用恩氏蒸餾裝置進(jìn)行測定。汽油的初餾點(diǎn)和10%餾出溫度反映汽油的啟動(dòng)性能，此溫度過高，發(fā)動(dòng)機(jī)不易啟動(dòng)。50%餾出溫度反映發(fā)功機(jī)的加速性和平穩(wěn)性，90%餾出溫度和幹點(diǎn)反映汽油在氣缸中蒸發(fā)的完全程度。（3）安定性汽油的安定性一般是指化學(xué)安定性，它表明汽油在儲(chǔ)存中抵抗氧化的能力。使用安定性差的汽油，會(huì)嚴(yán)重破壞發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。改善汽油安定性的方法通常是在適當(dāng)精製的基礎(chǔ)上添加一些抗氧化添加劑。實(shí)際膠質(zhì)含量越少、誘導(dǎo)期越長，則汽油安定性越好。

（4）腐蝕性汽油的腐蝕性說明汽油對金屬的腐蝕能力。若汽油中含有一些非烴雜質(zhì)，如硫及含硫化合物、水溶性酸堿、有機(jī)酸等，都對金屬有腐蝕作用。評定汽油腐蝕性的指標(biāo)有酸度、硫含量、銅片腐蝕、水溶性酸堿等。

2、柴油的使用要求按照柴油機(jī)的類別，柴油分為輕柴油和重柴油。由於使用條件的不同，對輕、重柴油制定了不同的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)以輕柴油為例說明其品質(zhì)指標(biāo)。輕柴油的主要品質(zhì)要求是：①具有良好的燃燒性能；②具有良好的低溫性能；③具有合適的黏度。（1）燃燒性能柴油的燃燒性能用柴油的抗爆性和蒸發(fā)性來衡量。柴油的抗爆性用十六烷值表示。十六烷值高的柴油，表明其抗爆性好。在測定柴油的十六烷值時(shí)，人為地選擇了兩種標(biāo)準(zhǔn)物：一種是正十六烷，它的抗爆性好，將其十六烷值恒定為100；另一種是α—甲基萘，它的抗爆性差，將其十六烷值恒定為0。柴油的抗爆性與所含烴類的自燃點(diǎn)有關(guān)，自燃點(diǎn)低不易發(fā)生爆震。在各類烴中，正構(gòu)烷烴的自燃點(diǎn)最低，十六烷值最高，烯烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴居中，芳香烴的自燃點(diǎn)最高，十六烷值最低。所以含烷烴多、芳烴少的柴油的抗爆性能好。柴油的蒸發(fā)性用餾程和殘?zhí)縼碓u定。

（2）低溫性能國產(chǎn)柴油的低溫性能主要以凝固點(diǎn)（簡稱凝點(diǎn)）來評定，並以此作為柴油的商品牌號，凝點(diǎn)低表示其低溫性能好。從燃燒性能和低溫性能上看，柴油的理想組分是帶一個(gè)或兩個(gè)短烷基側(cè)鏈的長鏈異構(gòu)烷烴，它們具有較低的凝點(diǎn)和足夠的十六烷值。改善柴油低溫流動(dòng)性能的主要途徑有三種：①脫蠟，柴油脫蠟成本高而且收率低，在特殊情況下才採用；②調(diào)入二次加工柴油；③向柴油中加入低溫流動(dòng)改進(jìn)劑，此種方法較經(jīng)濟(jì)且簡便，因此採用較多。（3）黏度柴油的供油量、霧化狀態(tài)、燃燒情況和高壓油泵的潤滑等都與柴油黏度有關(guān)。要求柴油的黏度在合適的範(fàn)圍內(nèi)，一般輕柴油要求運(yùn)動(dòng)黏度為2.5~8.0mm2/s。除了上述幾項(xiàng)品質(zhì)要求外，對柴油也有安定性、腐蝕性等方面的要求。（三）其他石油產(chǎn)品使用要求

1．石油瀝青

針入度：針入度表示石油瀝青的硬度，針入度越小表明瀝青越稠硬。延度：延度表示瀝青在應(yīng)力作用下的稠性和流動(dòng)性，也表示它拉伸到斷裂前的伸展能力。延度大，表明瀝青的塑性變形性能好，不易出現(xiàn)裂紋，即使出現(xiàn)裂紋也容易自愈。軟化點(diǎn)：軟化點(diǎn)高，表示石油瀝青的耐熱性能好，受熱後不致迅速軟化，並在高溫下有較高的粘滯性?？估匣裕阂鬄r青有較好的抗老化性能，以延長其使用壽命。

2．石油蠟按精製深度不同，石蠟分為粗石蠟、半精煉石蠟、全精煉石蠟三類。石蠟一般以熔點(diǎn)作為劃分牌號的標(biāo)準(zhǔn)。地蠟的主要用途之一是作潤滑脂的稠化劑。地蠟也是製造電子工業(yè)用蠟、橡膠防護(hù)蠟、調(diào)溫器用蠟、軍工用蠟、冶金工業(yè)用蠟等一系列特種蠟的基本材料。地蠟還可作為石蠟的改質(zhì)劑。3．石油焦石油焦是由微小石墨結(jié)晶形成粒狀、柱狀或針狀結(jié)構(gòu)的炭化物，用做冶金電極的良好原料或者原子能工業(yè)用的原料。石油焦的關(guān)鍵指標(biāo)是含硫量。針狀焦是一種優(yōu)質(zhì)焦，主要用於作煉鋼用高功率和超高功率石墨電極之原料，除控制硫含量、灰分和揮發(fā)分外，還需控制真密度，以保其緻密度大；熱膨脹係數(shù)是針狀焦的重要指標(biāo)，它是劃分針狀焦品質(zhì)、用途和等級的主要指標(biāo)，一般要求小於2.6。除此之外，還有溶劑油，均為蒸發(fā)性能極強(qiáng)的易燃易爆輕質(zhì)油品。本章小結(jié)：

1.原油的一般性狀及組成元素組成：C、H：96%~99%，S、N、O及微量金屬和非金屬：1%~4%密度：相對密度為0.80~0.98，少數(shù)高達(dá)1.02或低到0.71。氣味：有程度不同的臭味烴類組成：烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，不含烯烴和炔烴餾分組成：＜200℃為汽油餾分，200~350℃的餾分為煤、柴油餾分，350~500℃的餾分為減壓餾分，＞500℃的餾分為渣油餾分。非烴組成：含S、N、O化合物及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)性狀組成流動(dòng)性：是流動(dòng)或半流動(dòng)狀的粘稠液體顏色：石油是黑色、暗綠或暗褐色，少數(shù)顯赤褐、淺黃色，甚無色。2.石油及其產(chǎn)品的物理性質(zhì)蒸發(fā)性能(蒸汽壓、餾程)密度、特性因數(shù)、平均分子量流動(dòng)性能（黏度、低溫流動(dòng)性）燃燒性能（閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)）熱性質(zhì)（比熱、汽化潛熱、焓、燃燒熱）油品的其他物理性質(zhì)反映石油及產(chǎn)品氣化、蒸發(fā)難易的重要性質(zhì)反映石油及產(chǎn)品化學(xué)組成的重要性質(zhì)低溫流動(dòng)性能包括濁點(diǎn)、冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)反映油品的儲(chǔ)存、使用和安全的性能燃燒熱包括：標(biāo)準(zhǔn)熱值、高熱值和低熱值，常用低熱值包括光性質(zhì)、硫含量、膠質(zhì)瀝青質(zhì)和蠟含量、殘?zhí)贾?。石油產(chǎn)品的分類和產(chǎn)品的使用要求分類使用要求燃料（F）：液化氣、汽油、航空汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油、重油等。潤滑劑及有關(guān)產(chǎn)品（L）、蠟（W）、焦（C）、瀝青（B）、溶劑和化工原料（S）車用汽油柴油抗爆性：表明汽油在汽缸中的燃燒性能，用辛烷值評價(jià)並作劃分汽油牌號標(biāo)準(zhǔn)。蒸發(fā)性：表明汽油與空氣混合是否均勻，供油是否正常，燃燒是否完全，用餾程和蒸氣壓評價(jià)。安定性：表明汽油在儲(chǔ)存中抵抗氧化的能力，用實(shí)際膠質(zhì)含量和誘導(dǎo)期評價(jià)。腐蝕性：表明汽油對金屬的腐蝕能力，用酸度、水溶性酸堿、銅片腐蝕等評價(jià)。燃燒性：用抗爆性和蒸發(fā)性衡量，柴油的抗爆性用十六烷值評定，柴油的蒸發(fā)性用餾程和殘?zhí)縼碓u定。低溫性能：低溫性能主要以凝點(diǎn)來評定，以柴油的凝固點(diǎn)作為柴油的商品牌號。適宜的黏度：影響供油、霧化、燃燒及高壓油泵的潤滑。腐蝕性及安定性的要求與汽油相同。

原油評價(jià)與原油蒸餾第一節(jié)原油的分類與原油的評價(jià)

一、原油的分類

（一）化學(xué)分類法

1.特性因數(shù)分類法

原油特性因數(shù)分類特性因素K原油類別特點(diǎn)K＞12.1石蠟基原油烷烴含量一般在50%以上，密度較小，含蠟量較高，凝點(diǎn)高，含硫、含氮、含膠品質(zhì)較低。我國大慶原油和南陽原油是典型的石蠟基原油。K=11.5～12．1中間基原油性質(zhì)介於石蠟基原油和環(huán)烷基原油之間。K=10．5～11.5環(huán)烷基原油環(huán)烷和芳香烴的含量較多，密度較大，凝點(diǎn)較低，一般含硫、含膠質(zhì)、含瀝青質(zhì)較多，所以又叫瀝青基原油。孤島原油和單家寺(勝利油區(qū))原油等都屬於環(huán)烷基原油。2．關(guān)鍵餾分分類法關(guān)鍵餾分的分類標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵餾分石蠟基中間基環(huán)烷基第一關(guān)鍵餾分d420<0.8210API0>40(K>11.9)d420=0.8210～0.8562API0=33～40(K=11.5～11.9)d420>0.8562API0<33(K<11.5)第二關(guān)鍵餾分d420<0.8723API0>30(K>12.2)d420=0.8723～0.9305API0=20～30(K=11.5～12.2)d420>0.9305API0<20(K=11.5)關(guān)鍵餾分特性分類編號第一關(guān)鍵餾分類別第二關(guān)鍵餾分類別原油類型1234567石蠟石蠟中間中間中間環(huán)烷環(huán)烷石蠟中間石蠟中間環(huán)烷中間環(huán)烷石蠟石蠟—中間中間—石蠟中間中間—環(huán)烷環(huán)烷—中間環(huán)烷（二）工業(yè)分類法

工業(yè)分類法分類標(biāo)準(zhǔn)按相對密度分類按含硫量分類按含蠟量分類按含膠量分類d420原油名稱含硫量原油名稱含蠟量原油名稱矽膠膠質(zhì)含量原油名稱＜0.830輕質(zhì)原油＜0.5%低硫原油0.5%～2.5%低蠟原油＜5%低膠原油0.83～0.904中質(zhì)原油0.5～2.0%含硫原油2.5%～10%含蠟原油5%～15%含膠原油0.904~0.966重質(zhì)原油＞2.0%高硫原油＞10%高蠟原油＞15%多膠原油＞0.966特重原油我國現(xiàn)階段採用的是關(guān)鍵餾分分類與含硫量分類相結(jié)合的分類方法，後者作為對前者的補(bǔ)充。

我國幾種國產(chǎn)原油的分類原油名稱含硫%(品質(zhì))相對密度特性因素特性因素分類第一關(guān)鍵餾分第二關(guān)鍵餾分關(guān)鍵餾分分類建議原油分類命名大慶混合油玉門混合油克拉瑪依油勝利混合油大港混合油孤島原油0.110.180.040.830.142.030.86150.85200.86890.91440.88960.957412.512.312．2～12．311.811.811.6石蠟基石蠟基石蠟基中間基中間基中間基0.8140.8180.8280.8230.8600.8910.8500.8700.8950.8810.8870.936石蠟基石蠟基中間基中間基環(huán)烷-中間基環(huán)烷基低硫石蠟基低硫石蠟基低硫中間基含硫中間基低硫環(huán)烷-中間基含硫環(huán)烷基二、原油的評價(jià)（一）原油評價(jià)的內(nèi)容和方法根據(jù)評價(jià)目的不同，原油評價(jià)分為四類：(1)原油性質(zhì)分析

(2)簡單評價(jià)(3)常規(guī)評價(jià)(4)綜合評價(jià)：①原油的一般性質(zhì)分析②原油餾分組成和窄餾分性質(zhì)③直餾產(chǎn)品的切割與分析④汽油、煤油、柴油和重整、裂解、催化裂化原料的組成分析。⑤潤滑油、石蠟和地蠟潛含量及其性質(zhì)分析。⑥測定原油的平衡氣化數(shù)據(jù)，作出平衡氣化產(chǎn)率與溫度關(guān)係曲線。（二）原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾及窄餾分性質(zhì)原油在實(shí)沸點(diǎn)蒸餾裝置中按沸點(diǎn)高低被切割成多個(gè)窄餾分和渣油。一般按每3%～5%取作一個(gè)窄餾分。將窄餾分按餾出順序編號，稱重及測量體積，然後測定各窄餾分和渣油的性質(zhì)。以餾出溫度為縱坐標(biāo)，累計(jì)餾出品質(zhì)分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)作圖，即可得實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線。該曲線上的某一點(diǎn)表示原油餾出某累計(jì)收率時(shí)的實(shí)沸點(diǎn)。所測得的窄餾分性質(zhì)是組成該餾分的各種化合物的性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，具有平均的性質(zhì)。在繪製原油性質(zhì)曲線時(shí)，假定測得的窄餾分性質(zhì)表示該窄餾分餾出一半時(shí)的性質(zhì)，這樣標(biāo)繪的性質(zhì)曲線就稱為中比性質(zhì)曲線。（三）直餾產(chǎn)品的性質(zhì)及產(chǎn)率曲線直餾產(chǎn)品一般是較寬的餾分，為了取得其較準(zhǔn)確的性質(zhì)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的依據(jù)，通常的作法是先由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾將原油切割成多個(gè)窄餾分和殘油，然後根據(jù)產(chǎn)品的需要把相鄰的幾個(gè)餾分按其在原油中的含量比例混合，測定該混合物的性質(zhì)。也可以直接由實(shí)沸點(diǎn)蒸餾切割得相應(yīng)於該產(chǎn)品的寬餾分，測定該寬餾分的性質(zhì)。對直餾汽油和殘油，還可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪製它們的產(chǎn)率—性質(zhì)曲線以方便使用。產(chǎn)率—性質(zhì)曲線與表示平均性質(zhì)的中比性質(zhì)曲線不同，它表示的是累積的性質(zhì)。曲線上的某一點(diǎn)表示相應(yīng)於該產(chǎn)率下的汽油或殘油的性質(zhì)。在得到了原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)和曲線、中比性質(zhì)曲線以及直餾產(chǎn)品的產(chǎn)率—性質(zhì)數(shù)據(jù)和曲線以後，就完成了一種原油的初步評價(jià)，為制定原油蒸餾方案提供了依據(jù)。三、我國主要原油性質(zhì)及加工方向簡介（一）原油的加工方案概述

原油加工方案的確定取決於諸多因素，例如市場需要、經(jīng)濟(jì)效益、投資力度、原油的特性等。通常主要從原油特性的角度來討論如何選擇原油加工方案。根據(jù)目的產(chǎn)品的不同，原油加工方案大體上可以分為三種基本類型：1．燃料型：主要產(chǎn)品是用作燃料的石油產(chǎn)品。2．燃料一潤滑油型：除了生產(chǎn)用作燃料的石油產(chǎn)品外，部分或大部分減壓溜分油和減壓渣油還被用於生產(chǎn)各種潤滑油產(chǎn)品。3．燃料一化工型：除了生產(chǎn)燃料產(chǎn)品外，還生產(chǎn)化工原料及化工產(chǎn)品，例如某些烯烴、芳烴、聚合物的單體等。（二）大慶原油的主要特點(diǎn)及加工方案

根據(jù)大慶原油及其直餾產(chǎn)品的性質(zhì)，大慶原油可選擇燃料—潤滑型加工方案常減壓蒸餾催化重整減壓餾分油芳烴分離精製催化裂化減壓渣油脫蠟、精製汽油精製柴油精製丙烷脫瀝青脫蠟、精製原油芳烴航空汽油餾分潤滑油汽油柴油殘?jiān)鼭櫥褪蜑r青燃料油液化氣（三）勝利原油的主要特點(diǎn)及加工方案勝利原油是含硫中間基原油，多採用燃料型加工方案

常減壓蒸餾催化重整減壓餾分油脫硫醇加氫裂化減壓渣油汽油精製柴油精製加氫處理原油汽油航空煤油汽油柴油石油瀝青石油焦燃料油液化氣柴油延遲焦化催化裂化瀝青氧化蠟油三、燃料—化工型加工方案常壓蒸餾催化重整芳烴抽提芳烴分離輕汽油苯甲苯二甲苯已內(nèi)醯胺等錦綸等富氫氣體汽油組分對苯二甲酚滌綸直餾輕柴油直餾煤油重柴油催化裂化吸收氣體分餾焦化減壓蒸餾減壓渣油減壓餾分中間餾分石油焦焦化柴油焦化汽油幹氣合成氨等裂化氣液化氣三硝基甲苯丙烷-丙烯丙烯腈等腈綸丁烷-丁烯丁二烯等順丁橡膠催化汽油催化柴油焦化氣原油

第二節(jié)原油預(yù)處理一、原油預(yù)處理的目的原油含水過多會(huì)造成蒸餾塔操作不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至造成沖塔事故，含水多增加了熱能消耗，增大了冷卻器的負(fù)荷和冷卻水的消耗量。原油中的鹽類一般溶解在水中，這些鹽類的存在對加工過程危害很大,主要表現(xiàn)在：鹽類沉積在管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，增大流動(dòng)壓降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯苈穼?dǎo)致停工。造成設(shè)備腐蝕

原油中的鹽類在蒸餾時(shí)，大多殘留在渣油和重餾分中，將會(huì)影響石油產(chǎn)品的品質(zhì)。所以要求在加工前，原油含水量達(dá)到0.1%～0.2%，含鹽量<5毫克/升～10毫克/升。二、預(yù)處理的基本原理及工藝我國各煉廠大都採用兩級脫鹽脫水流程。三、影響脫鹽、脫水的因素溫度：溫度升高可降低原油的黏度和密度以及乳化液的穩(wěn)定性，水的沉降速度增加。若溫度過高（＞140℃），油與水的密度差反而減小，同樣不利於脫水。原油脫鹽溫度一般選在105～140℃。壓力：脫鹽罐需在一定壓力下進(jìn)行，以避免原油中的輕組分汽化，引起油層攪動(dòng)，影響水的沉降分離。一般為0.8～2MPa注水量及注水的水質(zhì)：入一定量的水與原油混合，將增加水滴的密度使之更易聚結(jié)，同時(shí)注水還可以破壞原油乳化液的穩(wěn)定性，對脫鹽有利。注水量一般為5％～7％破乳劑和脫金屬劑

電場梯度：我國現(xiàn)在各煉油廠採用的實(shí)際強(qiáng)電場梯度為500～l000V／cm，弱電場梯度為150～300V／cm。第三節(jié)石油及其餾分的汽液平衡

一、石油及其餾分蒸餾曲線（一）恩氏蒸餾曲線恩氏蒸餾的本質(zhì)是漸次汽化，基本上沒有精餾作用，因而不能顯示油品中各組分的實(shí)際沸點(diǎn)，但它能反映油品在一定條件下的汽化性能，而且簡便易行，所以廣泛用作反映油品汽化性能的一種規(guī)格試驗(yàn)，同時(shí)是油品的最基本的物性數(shù)據(jù)之一（二）實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線實(shí)沸點(diǎn)蒸餾是一種實(shí)驗(yàn)室間歇精餾。油品的實(shí)沸點(diǎn)曲線只是一根大體反映各組分沸點(diǎn)變遷情況的連續(xù)曲線實(shí)沸點(diǎn)蒸餾主要用於原油評價(jià)。（三）平衡汽化曲線

根據(jù)平衡汽化曲線，可以確定油品在不同汽化率時(shí)的溫度、泡點(diǎn)溫度、露點(diǎn)溫度等。二、三種蒸餾曲線的比較與換算

（一）三種蒸餾曲線比較比較可以看出：就曲線的斜率而言，平衡汽化最平緩，恩氏蒸餾曲線斜率較大，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線斜率最大；平衡汽化的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)之差最小，恩氏蒸餾次之，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線的初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)之差最大。說明三種蒸餾方法中，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾的分餾精度最高，恩氏蒸餾次之，平衡汽化效果最差。為了獲得相同的汽化率，實(shí)沸點(diǎn)蒸餾要求達(dá)到的液相溫度最高，恩氏蒸餾次之，而平衡汽化則最低。（二）三種蒸餾曲線換算主要換算包括：常壓蒸餾曲線的相互換算；減壓1.33kPa（殘壓10mmHg）蒸餾曲線的相互換算；減壓1.33kPa（殘壓10mmHg）蒸餾曲線換算為常壓蒸餾曲線；常壓平衡汽化曲線換算為高壓平衡汽化曲線。

三、油水不互溶體系的氣—液平衡

1．過熱水蒸氣存在下油的汽化

過熱水蒸氣的作用：在氣相中當(dāng)體系總壓一定時(shí)，如果而且沒有水蒸氣存在，則液體A要在時(shí)才能沸騰。當(dāng)有水蒸氣存在時(shí)，只要，A就能沸騰了。顯然，過熱水蒸氣的存在，使A的沸點(diǎn)下降了。過熱水蒸氣的用量式中NS和NO分別為水蒸氣和A蒸氣的摩爾數(shù)。

T一定時(shí)隨e的增大而降低，則上升。即隨著e的增大，汽化每一摩爾油所需的水蒸氣的物質(zhì)的量要增加。這需要借助石油餾分的P—T—e相圖才能作定量的計(jì)算。

2．飽和水蒸氣存在下油的汽化

在氣相中是水蒸氣和油氣組成的均勻相，在液相中則有不互溶的兩相——水相和油相。在平衡時(shí)，故有：

3．油氣一水蒸氣混合物的冷凝

油氣—水蒸氣混合物的冷凝實(shí)際上就是前述兩種情況的逆過程。（1）為了防止水蒸氣在精餾塔頂部凝結(jié)成水而加重腐蝕，精餾塔的操作條件總是選擇使塔內(nèi)的水蒸氣處於過熱狀態(tài)的條件，而塔頂餾出的油氣則總是處於露點(diǎn)狀態(tài)。（2）在冷卻時(shí)，油氣首先開始冷凝，出現(xiàn)液相的油，而水蒸氣則仍處於過熱狀態(tài)。當(dāng)溫度繼續(xù)下降，又使，則水蒸氣也開始冷凝，隨著溫度進(jìn)一步下降，一直到油、水蒸汽同時(shí)冷凝完畢為此。再繼續(xù)降低溫度，則只是液態(tài)的水和油的冷卻問題了。第四節(jié)原油常減壓蒸餾工藝一、原油常減壓蒸餾工藝流程根據(jù)產(chǎn)品的用途不同，可將原油蒸餾工藝流程分為以下三種類型：燃料型

燃料-潤滑油型

化工型

化工型流程是三類流程中最簡單的。常壓塔設(shè)2～3個(gè)側(cè)線，產(chǎn)品作裂解原料，分離精確度要求低，塔板數(shù)可減少，不設(shè)汽提塔。減壓蒸餾系統(tǒng)與燃料型基本相同。二、原油常減壓蒸餾裝置的工藝特徵

（一）初餾塔的作用原油的輕餾分含量：當(dāng)原油含汽油餾分接近或大於20％時(shí)，可採用初餾塔。原油脫水效果：當(dāng)原油因脫水效果波動(dòng)而引起含水量高時(shí)，水能從初餾塔塔頂分出，使得常壓塔操作免受水的影響，保證產(chǎn)品品質(zhì)合格。原油的含砷量：原料應(yīng)在裝置外進(jìn)行預(yù)脫砷，使其含砷量小於200μg/g以下後才能送入重整裝置。重整原料的含砷量不僅與原油的含砷量有關(guān)，而且與原油被加熱的溫度有關(guān)。原油的含硫量和含鹽量：設(shè)置初餾塔可使大部分腐蝕轉(zhuǎn)移到初餾塔系統(tǒng)，從而減輕了常壓塔頂系統(tǒng)的腐蝕，這在經(jīng)濟(jì)上是合理的。但是加強(qiáng)脫鹽、脫水和防腐蝕措施，可以大大減輕常壓塔的腐蝕而不必設(shè)初餾塔。（二）原油常壓蒸餾塔的特點(diǎn)

1．常壓塔是一個(gè)複合塔原油常壓精餾塔是在塔的側(cè)部開若干側(cè)線以得到多個(gè)產(chǎn)品餾分，就像Ｎ個(gè)塔疊在一起一樣，它的精餾段相當(dāng)於原來Ｎ個(gè)簡單塔的精餾段組合而成，而其下段則相當(dāng)於最下一個(gè)塔的提餾段，故稱為複合塔。2．常壓塔的原料和產(chǎn)品都是組成複雜的混合物原油經(jīng)過常壓蒸餾可得到沸點(diǎn)範(fàn)圍不同的餾分，35℃~150℃是石腦油或重整原料，130℃~250℃是煤油餾分，250℃~300℃是柴油餾分，300℃~350℃是重柴油餾分，可作催化裂化原料。>350℃是常壓重油。3．汽提段和汽提塔

向底部吹入少量過熱水蒸汽，以降低塔內(nèi)的油汽分壓，使混入塔底重油中的輕組分汽化，這種方法稱為汽提。通常在常壓塔的旁邊設(shè)置若干個(gè)側(cè)線汽提塔

4．全塔熱平衡常壓塔進(jìn)料的汽化率至少應(yīng)等於塔頂產(chǎn)品和各側(cè)線產(chǎn)品的產(chǎn)率之和，否則不能保證要求的拔出率或輕質(zhì)油收率。常壓塔的回流比是由全塔熱平衡決定的，變化的餘地不大在原油精餾塔中，除了採用塔頂回流時(shí)，通常還設(shè)置1~2個(gè)中段迴圈回流

5．恒分子回流的假定完全不適用

（三）減壓蒸餾塔的工藝特徵

1．減壓塔的一般工藝特徵依靠減少塔板數(shù)和降低氣相通過每層塔板的壓降來實(shí)現(xiàn)降低從汽化段到塔頂?shù)牧鲃?dòng)壓降。降低塔頂油氣餾出管線的流動(dòng)壓降。減壓塔塔底汽提蒸汽用量比常壓塔大，其主要目的是降低汽化段中的油氣分壓。降低轉(zhuǎn)油線壓降，通過降低轉(zhuǎn)油線中的油氣流速來實(shí)現(xiàn)?？s短渣油在減壓塔內(nèi)的停留時(shí)間。2．減壓塔的抽真空系統(tǒng)

減壓塔之所以能在減壓下操作，是因?yàn)樵谒斣O(shè)置了一個(gè)抽空真空系統(tǒng)，將塔內(nèi)不凝氣、注入的水蒸氣和極少量的油氣連續(xù)不斷地抽走，從而形成塔內(nèi)真空。減壓塔的抽真空設(shè)備可以用蒸汽噴射器（也稱蒸汽噴射泵或抽空器）或機(jī)械真空泵。第五節(jié)原油常減壓蒸餾裝置的操作一、主要操作因素分析（一）常壓系統(tǒng)

1、溫度加熱爐出口溫度高低，直接影響進(jìn)塔油料的汽化量和帶入熱量，相應(yīng)地塔頂和側(cè)線溫度都要變化，產(chǎn)品品質(zhì)也隨之改變。加熱爐出口溫度和流量平穩(wěn)是通過加熱爐系統(tǒng)和原油泵系統(tǒng)控制來實(shí)現(xiàn)。塔頂溫度是影響塔頂產(chǎn)品收率和品質(zhì)的主要因素。塔頂溫度主要通過塔頂回流量和回流溫度控制實(shí)現(xiàn)。側(cè)線溫度是影響側(cè)線產(chǎn)品收率和品質(zhì)的主要因素，側(cè)線溫度高，側(cè)線餾分變重。側(cè)線溫度可通過側(cè)線產(chǎn)品抽出量和中段回流進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。2．壓力在塔內(nèi)負(fù)荷允許的情況下，降低塔內(nèi)操作壓力，或適當(dāng)吹入汽提蒸汽，有利於進(jìn)料油氣的蒸發(fā)。3．回流比隨著塔內(nèi)溫度條件等的改變，適當(dāng)調(diào)節(jié)回流量，是維持塔頂溫度平衡的手段，以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)品品質(zhì)的目的。4．氣流速度在操作中，應(yīng)該使蒸汽線速在不超過允許速度(即不致引起嚴(yán)重霧沫夾帶現(xiàn)象的速度)的前提下，盡可能地提高，這樣既不影響產(chǎn)品品質(zhì)，又可以充分提高設(shè)備的處理能力。5．水蒸汽量在常壓塔底和側(cè)線吹入水蒸汽起降低油氣分壓的作用，而達(dá)到使輕組分汽化的目的。6．塔底液面塔底液面的變化，反映物料平衡的變化和塔底物料在蒸餾塔的停留時(shí)間，取決於溫度、流量、壓力等因素。（二）減壓系統(tǒng)減壓蒸餾操作的主要目標(biāo)是提高拔出率和降低能耗。影響汽化段的真空度的主要因素有：1．塔板壓力降:在設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足分餾要求的情況下，盡可能減少塔板數(shù)，選用阻力較小的塔板以及採用中段回流等，使蒸汽分佈儘量均勻。2．塔頂氣體導(dǎo)出管的壓力降:為了降低減壓塔頂至大氣冷凝器間的壓力降，一般減壓塔頂不出產(chǎn)品，採用減一線油打迴圈回流控制塔頂溫度。3．抽空設(shè)備的效能:採用二級蒸汽噴射抽空器除上述設(shè)備條件外，抽空器使用的水蒸汽壓力、大氣冷凝器用水量及水溫的變化，以及爐出口溫度、塔底液面的變化都影響汽化段的真空度。二、主要調(diào)節(jié)方法（一）原油組成和性質(zhì)變化

原油組成和性質(zhì)的變化包括原油含水量的變化和改煉不同品種的原油。改煉不同品種原油時(shí)，操作條件應(yīng)按原油的性質(zhì)重新確定。如新?lián)Q原油輕組分多，常壓系統(tǒng)負(fù)荷將增大，此時(shí)，應(yīng)改變操作條件，保證輕組分在常壓系統(tǒng)充分蒸出，擴(kuò)大輕質(zhì)油收率，並且不致因常壓塔底重油中輕組分含量增高，使減壓塔負(fù)荷增大，因而影響減壓系統(tǒng)抽真空。依據(jù)原油性質(zhì)不同，調(diào)整設(shè)備之間負(fù)荷分配的方法，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備負(fù)荷的實(shí)際情況加以採用。（二）產(chǎn)品品質(zhì)變化從蒸餾操作來說，蒸餾產(chǎn)品品質(zhì)的變化，不外乎頭輕或尾重：頭輕：表現(xiàn)為初餾點(diǎn)低，對潤滑油餾分表現(xiàn)為閃點(diǎn)低、黏度低，說明前一餾分未充分蒸出，處理方法是提高上一側(cè)線油品的餾出量，使塔內(nèi)下降的回流量減少，餾出溫度升高或加大本線汽提蒸汽量，均可使輕組分被趕出，解決初點(diǎn)低、閃點(diǎn)低的問題。頭重：初餾點(diǎn)偏高，常常由於上一側(cè)線抽出量過多，處理辦法是適當(dāng)減少上一側(cè)線抽出量。尾輕：幹點(diǎn)偏低，使本餾分產(chǎn)品收率降低，處理方法是增大本側(cè)線抽出量或開側(cè)線下流閥，使本側(cè)線餾分完全抽出。尾重：表現(xiàn)為幹點(diǎn)高，凝固點(diǎn)高（冰點(diǎn)、濁點(diǎn)高），潤滑油表現(xiàn)為殘?zhí)扛?，說明下一餾分的重組分被攜帶上來，處理方法是降低本側(cè)線的餾出量，使回到下層去的內(nèi)回流加大，溫度降低，或者減少下一線的汽化量，均可減少重組分被攜帶的可能性，使幹點(diǎn)、凝固點(diǎn)、殘?zhí)康戎笜?biāo)合格。（三）產(chǎn)品方案變化原油蒸餾加工方案的改變，大的方面有燃料型、化工型和潤滑油型不同蒸餾方案改變。小的方面有航煤和燈煤蒸餾方案改變。但這些方案的改變，都可以通過改變塔頂和抽出側(cè)線的溫度和抽出量實(shí)現(xiàn)。（四）處理量的變化當(dāng)原油組成和性質(zhì)及加工方案沒有改變的情況下，處理量的變化，整個(gè)裝置的負(fù)荷都要變化，在維持產(chǎn)品收率和確保品質(zhì)的前提下，必須改變操作條件，使裝置內(nèi)各設(shè)備的物料和熱量重新建立平衡。

三、裝置開停工操作方案

（一）開工1．開工前的準(zhǔn)備查驗(yàn)檢修或新建專案是否全部完成；制定切實(shí)可行的開工方案；組織開工人員熟悉工藝流程和操作規(guī)程；聯(lián)繫好有關(guān)單位，做好原油、水、電、蒸汽、壓縮風(fēng)、燃料油、藥劑、消防器材等的供應(yīng)工作；通知調(diào)度室、化驗(yàn)分析、儀錶、罐區(qū)等單位做好配合工作。2．設(shè)備及生產(chǎn)流程的檢查設(shè)備及生產(chǎn)流程的檢查工作是對裝置所屬設(shè)備、管道和儀錶進(jìn)行全面檢查

3．蒸汽吹掃蒸汽吹掃是對裝置所有工藝管線和設(shè)備進(jìn)行蒸汽貫通吹掃，排除雜物，以便檢查工藝流程是否有錯(cuò)誤，管道是否暢通無阻。4．設(shè)備及管道的試壓試壓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)備承壓和工藝要求來決定，對加熱爐和換熱器一般用水或油試壓，對管道、塔和容器一般用水蒸汽試壓。

5．柴油沖洗迴圈目的是清除設(shè)備內(nèi)的髒物和存水，校驗(yàn)儀錶，縮短冷迴圈及升溫脫水時(shí)間，以利安全開工。6．開工操作第一步是原油冷迴圈：目的是檢查工藝流程是否有誤，設(shè)備和儀錶是否完好，同時(shí)趕出管道內(nèi)的部分積水。第二步是原油熱迴圈及切換原油。熱迴圈有三個(gè)內(nèi)容：升溫、脫水和開側(cè)線。整個(gè)過程貫穿升溫，升溫分兩個(gè)步驟，前階段主要是升溫脫水，這是關(guān)鍵操作，後階段主要是開側(cè)線。

（二）停工1．停工前準(zhǔn)備制定停工方案，組織有關(guān)人員熟悉停工流程。2．降低處理量3．降溫和關(guān)側(cè)線4．迴圈和熄火5．蒸汽吹掃6．熱水沖洗7．加拆盲板、確保安全四、常見事故及處理(一)分餾塔沖塔原因（１）原油含水過大，電脫鹽送電不正常。（２）回流帶水。（３）過熱蒸汽壓力過大，汽提量大。（４）塔壓大幅度變化，塔內(nèi)汽速變化大。（５）過熱蒸汽溫度低，大量帶水。（６）進(jìn)料量大，塔超負(fù)荷。（７）塔盤結(jié)鹽或降液管堵塞。（８）進(jìn)料溫度突變，塔底液面較高。（９）進(jìn)料油輕組份較多，或帶水?，F(xiàn)象（１）塔頂壓力和進(jìn)料的壓力升高。（２）油品變黑，側(cè)線溫度上升。（３）塔頂溫度上升，塔底液面突然下降或變化。處理（１）聯(lián)繫調(diào)度，把不合格油品轉(zhuǎn)入不合格罐。（２）查明引起沖塔的原因，針對不同原因進(jìn)行處理。（３）沖塔時(shí)要減少或停止塔底吹蒸汽，塔頂瓦斯改放空。（４）必要時(shí)爐子可稍稍降溫，降低處理量。進(jìn)料帶水可將初餾塔頂溫度升高一些，加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備的排水。（５）減壓塔視情況可適當(dāng)降低真空度。（二）塔內(nèi)塔盤沖翻或堵塞

原因（１）操作不穩(wěn)，波動(dòng)過大。（２）原料或過熱蒸汽大量帶水。（３）真空度劇烈波動(dòng)，開工抽真空速度過快造成。（４）原油中的氮化物高溫分解生成銨鹽，堵塞塔盤或降液管。（５）塔盤按裝品質(zhì)差，或塔盤腐蝕。現(xiàn)象（１）塔頂溫度及壓力無法穩(wěn)定，變化無常。（２）側(cè)線或中段回流抽出量不穩(wěn)。（３）塔內(nèi)分餾效果變壞，餾分重疊嚴(yán)重。（４）塔進(jìn)料壓力變大。處理（１）不嚴(yán)重時(shí)可適當(dāng)降處理量，儘量平穩(wěn)操作，不造成人為的波動(dòng)。（２）嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)彙報(bào)廠有關(guān)單位，作停工搶修的安排。(三)原油中斷原因（１）原油罐油位過低，換罐閥門開錯(cuò)或所換罐的管線凍凝。（２）原油系統(tǒng)管線閥門故障。（３）原油泵故障。（４）脫鹽罐閥門或混合閥故障?，F(xiàn)象原油中斷處理（１）原油泵故障要切換備泵。（２）原油泵無問題要及時(shí)聯(lián)繫油品換罐與檢查管線，閥門是否有故障。（３）是裝置內(nèi)閥門故障要及時(shí)開付線或?qū)⒒旌祥y改手動(dòng)調(diào)節(jié)。（４）短時(shí)間中斷立即降量，保持塔底液面，爐子降溫。(四)原油帶水原因（１）原油罐未切水，含水過大引起脫鹽跳閘。（２）原油邊卸邊煉，沉澱時(shí)間短，含水過大。（３）注水量過大或脫鹽罐水位過高，引起跳閘?，F(xiàn)象（１）電脫鹽罐電流上升，電壓下降，警鈴響，紅燈滅，綠燈亮。（２）原油泵和接力泵電流上升。（３）初餾塔頂壓力上升，初頂回流罐和初頂產(chǎn)品罐界位升高，排水量增大。（４）原油系統(tǒng)換熱器壓力增大，原油量下降，原油換後溫度下降。（５）爐子進(jìn)料壓力增大，出口溫度下降，負(fù)荷上升，初餾塔頂溫度上升。（６）嚴(yán)重帶水時(shí)會(huì)使初餾塔和常壓塔塔頂安全閥跳閘，造成塔沖油，塔底泵抽空。處理（１）如果是原油帶水嚴(yán)重，要聯(lián)繫油品換罐，脫鹽罐應(yīng)停注水，將脫鹽罐的水位降低，並加大破乳劑的注入量。（２）如果是脫鹽水位高引起的，遇停止注水，將脫鹽罐的水位放到最低，想法及時(shí)送上電。（３）降低處理量，使換熱器、爐子、塔不要超負(fù)荷過多。（４）調(diào)整操作，將初餾塔頂溫度稍提（不低於100℃）使水份從塔頂出去，不影響常壓系統(tǒng)。但是要注意重整料的油色。（５）初餾塔頂出重整料時(shí)，可將重整料轉(zhuǎn)入汽油罐，初側(cè)線要及時(shí)停掉。（６）注意初頂回流罐和初頂產(chǎn)品罐及常頂產(chǎn)品罐的界位，不要使界位超高引起回流帶水。(五)管網(wǎng)瓦斯帶油原因（１）裝置外瓦斯油氣分離不好。（２）汽油或液態(tài)烴串入瓦斯管線?，F(xiàn)象（１）爐膛及爐出口溫度急劇上升。（２）爐子煙囪冒濃煙。（３）瓦斯火嘴下部滴油著火。處理（１）立即停燒瓦斯，關(guān)閉各爐瓦斯控制閥的上、下游閥一個(gè)。（２）聯(lián)繫調(diào)度及管網(wǎng)車間查明原因。（３）安全的將瓦斯分液罐中的油倒出。（４）待正常後，開汽向瓦斯罐掃線，再逐個(gè)火嘴引燒瓦斯。第六節(jié)

蒸餾裝置能耗及節(jié)能一、用能和節(jié)能基本知識（一）工藝過程用能分析進(jìn)出過程體系的能量在數(shù)量上必定是守恆：

EP=EW+EB+ET+EJ+EE總供入能EP或淨(jìng)供入能EP–EB包括：加熱燃料化學(xué)能、鍋爐燃料化學(xué)能、催化燒焦化學(xué)能、供入蒸汽能、供入電能、供入熱量。直接損失能EW

包括：物流排棄損失、直接散熱損失、無效動(dòng)力損失。熱力學(xué)能耗ET有兩部分構(gòu)成：化學(xué)能差，即基準(zhǔn)溫度和壓力下由原料生成產(chǎn)品的反應(yīng)焓變化（反應(yīng)熱）；物理能差，亦稱產(chǎn)品和原料的物理焓差，由離開體系時(shí)產(chǎn)品和進(jìn)入體系時(shí)原料的溫度和壓力所決定?；厥昭h(huán)能ER是指EO中回收並直接用作EN的一部分的能量。包括熱量、蒸汽、流動(dòng)功?；厥蛰敵瞿蹺E

包括熱量、蒸汽、流動(dòng)功。排棄能EJ

包括以下各項(xiàng)：冷卻排棄能；散熱排棄能；物流排棄能；其他排棄能。要節(jié)能必須做到以下幾點(diǎn)：1．提高能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換效率；2．縮小產(chǎn)品與原料之間總能量之差，尤其是物理能差；3．提高能量的回收利用，減少排棄能；（二）工藝過程有效能分析從有效能的角度考慮節(jié)能，應(yīng)做到以下二點(diǎn)：（1）縮小能量轉(zhuǎn)換之間的能級差；（2）減少排棄物流及能流；二、原油蒸餾裝置的節(jié)能途徑（一）減少工藝用能1．提高初餾塔、常壓塔拔出率2．降低蒸餾系統(tǒng)壓力降3．減少工藝用蒸汽（二）提高能量轉(zhuǎn)換和傳輸效率1．提高加熱爐熱效率是節(jié)能的重要方面

2．調(diào)整機(jī)泵，選擇合適電機(jī)，以減少泵出口閥門截流壓頭損失?；驋裼谜{(diào)速電機(jī)，減少電能損耗。3．提高減壓抽真空系統(tǒng)效率，減少工作蒸汽用量。（三）提高熱回收率1．調(diào)整分餾塔回流取熱比例，儘量採用中段回流，減少塔頂回流，提高取熱溫位。2．優(yōu)化換熱流程，提高原油換熱量和換熱後溫度，降低產(chǎn)品換熱後溫度。3．合理利用低溫?zé)崃堪ㄋ斢蜌?，常壓塔一?cè)線產(chǎn)品及各高溫油品換熱後的低溫位熱源的熱量，可考慮與低溫原油、軟化水等換熱或產(chǎn)生低壓蒸汽。4．採取產(chǎn)品熱出料，例如減壓餾分油和渣油換熱後不經(jīng)冷卻送下道工序作為熱進(jìn)料。第七節(jié)原油分餾塔的工藝計(jì)算一、原油分餾塔工藝計(jì)算所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟（一）計(jì)算所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1．原料油性質(zhì)，其中主要包括實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)、密度、特性因數(shù)、相對分子量、含水量、黏度和平衡汽化數(shù)據(jù)等；2．原料油處理量，包括最大和最小可能的處理量；3．根據(jù)正常生產(chǎn)和檢修情況確定的年開工天數(shù)；4．產(chǎn)品方案及產(chǎn)品性質(zhì)；

5．汽提水蒸氣的溫度和壓力。（二）設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1．根據(jù)原料油性質(zhì)及產(chǎn)品方案確定產(chǎn)品的收率，作出物料平衡；2．列出（有的須通過計(jì)算求得）有關(guān)各油品的性質(zhì)；3．決定汽提方式，並確定汽提蒸汽用量；4．選擇塔板的型式，並按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)定出各塔段的塔板數(shù)；5．畫出精餾塔的草圖，其中包括進(jìn)料及抽出側(cè)線的位置、中段回流位置等；6．確定塔內(nèi)各部位的壓力和加熱爐出口壓力；7．決定進(jìn)料過汽化度，計(jì)算汽化段溫度；8．確定塔底溫度；

9．假設(shè)塔頂及各側(cè)線抽出溫度，作全塔熱平衡，算出全塔回流熱，選定回流方式及中段回流的數(shù)量和位置，並合理分配回流熱；10．校核各側(cè)線及塔頂溫度，若與假設(shè)值不符合，應(yīng)重新假設(shè)和計(jì)算；11．作出全塔氣、液相負(fù)荷分佈圖，並將上述工藝計(jì)算結(jié)果填在草圖上。12．計(jì)算塔徑和塔高；13．作塔板水力學(xué)核算。二、原油分餾塔的物料平衡和全塔熱平衡（一）物料平衡原油分餾塔的物料平衡，可分為全塔和局部物料平衡。

總進(jìn)料量等於總出料，即入方＝出方，故

G＋GBW十CB1＋GB2＝GD＋G1＋G2＋GW＋GBD三、原油分餾塔的主要工藝條件的確定（一）經(jīng)驗(yàn)塔板數(shù)石油的組成相當(dāng)複雜，目前還不能用分析法計(jì)算塔板數(shù)，一般採用生產(chǎn)中可行的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

（二）汽提水蒸氣用量汽提蒸汽的用量與需要提餾出來的輕組分含量有關(guān)，在設(shè)計(jì)計(jì)算中可以參考下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇汽提蒸汽的用量。汽提蒸汽用量塔產(chǎn)品蒸汽用量(品質(zhì)分?jǐn)?shù))/%(對產(chǎn)品)常壓塔溶劑油煤油輕柴油重柴油輕潤滑油塔底重油1.5～22～32～32～42～42～4初餾塔塔底油1.2～1.5減壓塔中、潤滑油殘?jiān)剂嫌蜌堅(jiān)子?～42～42～5（三）過汽化油量國內(nèi)某些原油蒸餾塔過汽化油量（占進(jìn)料的品質(zhì)分?jǐn)?shù)/%）塔名稱一二三四推薦值初餾塔常壓塔減壓塔5.32.51.252222.852～52～43～6

（四）操作壓力

各種塔板的壓力降塔板形式壓力降/Kpa塔板形式壓力降/Kpa泡罩浮閥篩板0.5～0.80.4～0.650.25～0.5舌形金屬破沫網(wǎng)0.25～0.40.1～0.25（五）操作溫度

1．汽化段溫度

2．塔底溫度原油蒸餾裝置的初餾塔、常壓塔及減壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低5～10℃。3．側(cè)線溫度

4．塔頂溫度5．側(cè)線汽提塔塔底溫度

本章小結(jié)：

K＞12.1石蠟基原油K=11.5~12.1中間基原油K=10.5~11.5環(huán)烷基原油原油的分類及原油的評價(jià)分類評價(jià)化學(xué)分類法關(guān)鍵餾分K值分類1．原油加工方案主要為三種：燃料型、燃料一潤滑油型、燃料一化工型。2．國產(chǎn)主要原油的特性及加工方案：大慶、勝利等方案。工業(yè)分類法按第一、第二關(guān)鍵餾分d420及API0值分類，見表2—2、表2—3，共分七類。按相對密度、含硫量、含氮量、含蠟量、含膠量來分。其分類標(biāo)準(zhǔn)見表2—4。評價(jià)的內(nèi)容及方法國產(chǎn)原油的加工方案原油性質(zhì)分析、簡單評價(jià)、常規(guī)評價(jià)、綜合評價(jià)相平衡條件：汽液兩相在某一溫度和壓力下充分接觸相平衡相平衡特點(diǎn)：體系內(nèi)任何一點(diǎn)溫度和壓力相同；任何組分存在於兩相中；動(dòng)態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件：溫度梯度；濃度梯度；汽液兩相接觸蒸餾曲線：恩氏蒸餾曲線；平衡汽化曲線；實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線蒸餾操作控制方法：原料組成和性質(zhì)變化，產(chǎn)品品質(zhì)變化，產(chǎn)品方案變化，處理量變化開停工方案：開工程式，停工程式，常見故障處理影響因素：溫度，壓力，回流，液面工藝流程原有蒸餾工藝流程：生產(chǎn)方案，主要設(shè)備，主要產(chǎn)品，工藝流程，操作參數(shù)精餾塔特徵：複合塔，汽提，控制進(jìn)料溫度，一定過汽化率原油預(yù)處理：鹽和水的危害性，存在形式，除去方法，工藝流程節(jié)能節(jié)能途徑：減少工藝用能，提高能量傳輸和轉(zhuǎn)換效率，提高能量回收效率用能和節(jié)能知識：能量守恆，有效能，工藝用能三環(huán)節(jié)模式工藝計(jì)算計(jì)算實(shí)例：設(shè)計(jì)和核算過程計(jì)算方法和步驟：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)計(jì)算，核算，物料平衡，能量平衡原油常減壓蒸餾

催化裂化第一節(jié)催化裂化化學(xué)反應(yīng)原理一、單體烴催化裂化的化學(xué)反應(yīng)

（一）烷烴

烷烴主要發(fā)生分解反應(yīng)，分解成較小分子的烷烴和烯烴，烷烴分解時(shí)多從中間的C—C鍵處斷裂，分子越大越容易斷裂（二）烯烴烯烴的主要反應(yīng)也是分解反應(yīng)，但還有一些其他重要反應(yīng)，主要反應(yīng)有：(1)分解反應(yīng)：分解為兩個(gè)較小分子的烯烴，烯烴的分解速度比烷烴高得多，且大分子烯烴分解反應(yīng)速度比小分子快，異構(gòu)烯烴的分解速度比正構(gòu)烯烴快。（2）異構(gòu)化反應(yīng)：該反應(yīng)包括二種，其一是分子骨架異構(gòu)，另一種雙鍵異構(gòu)（分子中雙鍵向中間位置轉(zhuǎn)移）。（3）氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)：二個(gè)烯烴分子之間發(fā)生氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，一個(gè)獲得氫變成烷烴，另一個(gè)失去氫轉(zhuǎn)化為多烯烴及芳烴或縮合程度更高的分子，直到縮合至焦炭。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是烯烴的重要反應(yīng)，是催化裂化汽油飽和度較高的主要原因，但反應(yīng)速度較慢，需要較高活性催化劑。（4）芳構(gòu)化反應(yīng)：烯烴環(huán)化並脫氫生成芳香烴。（三）環(huán)烷烴

環(huán)烷烴的環(huán)可斷裂生成烯烴，烯烴再繼續(xù)進(jìn)行上述各項(xiàng)反應(yīng)；環(huán)烷烴帶有長側(cè)鏈，則側(cè)鏈本身會(huì)發(fā)生斷裂生成環(huán)烷烴和烯烴；環(huán)烷烴可以通過氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化為芳烴；帶側(cè)鏈的五員環(huán)烷烴可以異構(gòu)化成六員環(huán)烷烴，並進(jìn)一步脫氫生成芳烴。

（四）芳香烴

芳香烴核在催化裂化條件下十分穩(wěn)定，連在苯核上的烷基側(cè)鏈容易斷裂成較小分子烯烴，側(cè)鏈越長，反應(yīng)速度越快。多環(huán)芳烴的裂化反應(yīng)速度很低，它們的主要反應(yīng)是縮合成稠環(huán)芳烴，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦炭，同時(shí)放出氫使烯烴飽和。在催化裂化條件下，烴類進(jìn)行的反應(yīng)除了有大分子分解為小分子的反應(yīng)，而且還有小分子縮合成大分子的反應(yīng)（甚至縮合至焦炭）。與此同時(shí)，還進(jìn)行異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移、芳構(gòu)化等反應(yīng)。在這些反應(yīng)中，分解反應(yīng)是最主要的反應(yīng)，催化裂化這一名稱就是因此而得。

二、烴類催化裂化反應(yīng)機(jī)理

正碳離子學(xué)說是被公認(rèn)為解釋催化裂化反應(yīng)機(jī)理的較成熟的學(xué)說。正碳離子的主要來源是由一個(gè)烯烴分子獲得一個(gè)氫離子（質(zhì)子）而生成的。下麵用正十六烯的催化裂化反應(yīng)為例來說明正碳離子的生成和轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律。1．十六烯從催化劑表面上或與已生成的正碳離子獲得一個(gè)質(zhì)子（H+）而生成正碳離子；2．大的正碳離子不穩(wěn)定，容易在β位上斷裂；3．生成的正碳離子是伯碳離子，不夠穩(wěn)定，易於變成仲碳離子，然後又在β位上斷裂，直到C3H7+、C4H9+為止；4．正碳離子的穩(wěn)定程度依次是：叔正碳離子＞仲正碳離子＞伯正碳離子，因此生成的正碳離子趨向於異構(gòu)成叔正碳離子。5．正碳離子將H+

還給催化劑，本身變成烯烴，反應(yīng)中止。三、石油餾分的催化裂化反應(yīng)特點(diǎn)（一）各烴類之間的競爭吸附和反應(yīng)的阻滯作用任何一種烴類的反應(yīng)都將受到同時(shí)存在的其他烴類的影響，更重要的是，石油餾分的催化裂化反應(yīng)是在固體催化劑表面上進(jìn)行的，某烴類的反應(yīng)速度，不僅與本身的化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)，而且還與它們的吸附和脫附性能有關(guān)，某烴類的催化裂化反應(yīng)的總速度是由吸附速度和反應(yīng)速度共同決定的。對於碳原子數(shù)相同的各族烴，吸附能力的大小順序?yàn)椋撼憝h(huán)芳烴＞稠環(huán)環(huán)烷烴＞烯烴＞單烷基單環(huán)芳烴＞單環(huán)環(huán)烷烴＞烷烴同族烴分子，分子量越大越容易被吸附。如果按化學(xué)反應(yīng)速度的高低進(jìn)行排列，則大致情況如下；烯烴＞大分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴＞異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴＞小分子單烷基側(cè)鏈的單環(huán)芳烴＞正構(gòu)烷烴＞稠環(huán)芳烴綜合上述兩個(gè)排列順序可知，芳烴雖然吸附能力強(qiáng)，但反應(yīng)能力弱，使整個(gè)石油餾分的反應(yīng)速度變慢；對於烷烴，雖然反應(yīng)速度快，但吸附能力弱，從而對原料反應(yīng)的總效應(yīng)不利。富含環(huán)烷烴的石油餾分應(yīng)是催化裂化的理想原料（二）石油餾分的催化裂化反應(yīng)是複雜的平行—順序反應(yīng)石油餾分進(jìn)行催化裂化反應(yīng)時(shí)，原料向幾個(gè)方向進(jìn)行反應(yīng)，中間產(chǎn)物又可繼續(xù)反應(yīng)，從反應(yīng)工程觀點(diǎn)來看，這種反應(yīng)屬於平行—順序反應(yīng)。原料油可直接裂化為汽油或氣體，屬於一次反應(yīng)，汽油又可進(jìn)一步裂化生成氣體，這就是二次反應(yīng)。平行—順序反應(yīng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是反應(yīng)深度對產(chǎn)品產(chǎn)率分佈有重大影響。第二節(jié)催化裂化催化劑

一、裂化催化劑的種類、組成和結(jié)構(gòu)

（一）無定型矽酸鋁催化劑

矽酸鋁的主要成分是氧化矽和氧化鋁，合成矽酸鋁依鋁含量的不同又分為低鋁（含Al2O310%~13%）和高鋁（含Al2O3約25%）二種。其催化劑按顆粒大小又分為小球狀（直徑在3~6mm）和微球狀（直徑在40~80）。Al2O3、Si2O3及少量水分是必要的活性組分，而其他組分是在催化劑的製備過程中殘留下來的極少量的雜質(zhì)。合成矽酸鋁是由Na2SiO3和Al2(SO4)3溶液按一定的比例配合而成凝膠，再經(jīng)水洗、過濾、成型、乾燥、活化而製成的。矽酸鋁催化劑的表面具有酸性，並形成許多酸性中心，催化劑的活性就來源於這些酸性中心，即催化劑的活性中心。（二）結(jié)晶型矽酸鋁鹽（分子篩）催化劑

分子篩又稱為泡沸石，按其組成及晶體結(jié)構(gòu)不同分為A型、X型、Y型及絲光沸石等幾種，目前工業(yè)裂化催化劑中常用的是X型和Y型沸石，其中用得最多的是Y型沸石。X型和Y型沸石具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元晶胞由八個(gè)削角八面體組成，如圖所示。由於削角八面體的連接方式不同，可形成不同的分子篩。

二、催化劑的使用性能

（一）活性

活性是指催化劑促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的能力。對無定形矽酸鋁催化劑，採用D+L法，它是以待定催化劑和標(biāo)準(zhǔn)原料在標(biāo)準(zhǔn)裂化條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以反應(yīng)所得幹點(diǎn)小於204℃的汽油加上蒸餾損失占原料油的重量百分?jǐn)?shù)，即（D+L）%來表示。工業(yè)上經(jīng)常採用更為簡便的間接測定方法——KOH指數(shù)法。（二）選擇性

將進(jìn)料轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品的能力稱為選擇性，一般採用目的產(chǎn)物產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率之比，或以目的產(chǎn)物與非目的產(chǎn)物產(chǎn)率之比來表示。（三）穩(wěn)定性

催化劑在使用過程中保持其活性和選擇性的性能稱為穩(wěn)定性。常情況下，分子篩催化劑的穩(wěn)定性比無定型矽酸鋁催化劑好，無定型矽酸鋁催化劑中高鋁的穩(wěn)定性比低鋁好，分子篩催化劑中Y型比X型的穩(wěn)定性好。（四）抗重金屬污染性能重金屬對催化劑的污染程度用污染指數(shù)表示：污染指數(shù)=0.1（Ｆe+Cu+14Ni+4V）式中：Ｆe、Cu、Ni、V分別為催化劑上鐵、銅、鎳、釩的含量，以表示。

（五）流化性能和抗磨性能

為保證催化劑在流化床中有良好的流化狀態(tài)，要求催化劑有適宜的粒徑或篩分組成。工業(yè)用微球催化劑顆粒直徑一般在20～80之間。我國用磨損指數(shù)來評價(jià)微球催化劑的機(jī)械強(qiáng)度

（六）密度

1．真實(shí)密度：顆粒的品質(zhì)與骨架實(shí)體所占體積之比

2．顆粒密度：把微孔體積計(jì)算在內(nèi)的單個(gè)顆粒的密度3．堆積密度：催化劑堆積時(shí)包括微孔體積和顆粒間的孔隙體積的密度

三、裂化催化劑的失活與再生

（一）裂化催化劑失活的原因

在反應(yīng)—再生過程中，裂化催化劑的活性和選擇性不斷下降，此現(xiàn)象稱為催化劑的失活。裂化催化劑的失活原因主要有三：高溫或與高溫水蒸氣的作用；裂化反應(yīng)生焦；毒物的毒害。

1．水熱失活：在高溫，特別是有水蒸氣存在的條件下，裂化催化劑的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，比表面積減小、孔容減小，分子篩的晶體結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致催化劑的活性和選擇性下降。2．結(jié)焦失活：催化裂化反應(yīng)生成的焦炭沉積在催化劑的表面上，覆蓋催化劑上的活性中心，使催化劑的活性和選擇性下降。3．毒物引起的失活：裂化催化劑的毒物主要是某些金屬（鐵、鎳、銅、釩等重金屬及鈉）和鹼性氮化合物。（二）裂化催化劑的再生催化劑失活後，可以通過再生而恢復(fù)由於結(jié)焦而喪失的活性，但不能恢復(fù)由於結(jié)構(gòu)變化及金屬污染引起的失活。催化劑再生反應(yīng)就是用空氣中的氧燒去沉積的焦炭。再生反應(yīng)的產(chǎn)物是CO2、CO和H2O。

四、分子篩催化劑與無定形矽酸鋁催化劑比較

分子篩催化劑與無定形矽酸鋁催化劑的性能比較性能催化劑分子篩催化劑無定形矽酸鋁活性所需反應(yīng)時(shí)間選擇性對熱穩(wěn)定性再生溫度氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性抗重金屬穩(wěn)定性對再生催化劑含炭量的要求裂解和異構(gòu)活性高短（約1～4秒）好（焦炭產(chǎn)率低）好高（約700℃）很高較強(qiáng)不大於0.2%低長差（焦炭產(chǎn)率高）較差較低（約600℃）較低較弱可在0.5%左右第三節(jié)催化裂化工藝流程及主要設(shè)備

一、反應(yīng)—再生系統(tǒng)

反應(yīng)再生和分餾系統(tǒng)的工藝流程二、分餾系統(tǒng)

與一般分餾塔相比，催化分餾塔有以下特點(diǎn)：⑴過熱油氣進(jìn)料。⑵由於全塔剩餘熱量多（由高溫油氣帶入），催化裂化產(chǎn)品的分餾精確度要求也不高，因此設(shè)置4個(gè)迴圈回流分段取熱。

⑶塔頂採用迴圈回流，而不用冷回流。

三、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)

四、催化裂化裝置主要設(shè)備（一）三器三器包括提升管反應(yīng)器、沉降器及再生器。1．提升管反應(yīng)器提升管反應(yīng)器是催化裂化反應(yīng)進(jìn)行的場所

2．沉降器沉降器的作用是使來自提升管的油氣和催化劑分離，油氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分出所夾帶的催化劑後經(jīng)集氣室去分餾系統(tǒng)；由提升管快速分離器出來的催化劑靠重力在沉降器中向下沉降落入汽提段。3．再生器再生器是催化裂化裝置的重要工藝設(shè)備，其作用是為催化劑再生提供場所和條件。它的結(jié)構(gòu)形式和操作狀況直接影響燒焦能力和催化劑損耗。再生器是決定整個(gè)裝置處理能力的關(guān)鍵設(shè)備。

（二）三閥1．單動(dòng)滑閥單動(dòng)滑閥用於床層反應(yīng)器催化裂化和高低並列式提升管催化裂化裝置。其作用是：正常操作時(shí)用來調(diào)節(jié)催化劑在兩器間的迴圈量，出現(xiàn)重大事故時(shí)用以切斷再生器與反應(yīng)沉降器之間的聯(lián)繫，以防造成更大事故。2．雙動(dòng)滑閥雙動(dòng)滑閥是一種兩塊閥板雙向動(dòng)作的超靈敏調(diào)節(jié)閥，安裝在再生器出口管線上（煙囪），其作用是調(diào)節(jié)再生器的壓力，使之與反應(yīng)沉降器保持一定的壓差。3．塞閥塞閥比滑閥具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）磨損均勻而且較少；（2）高溫下承受強(qiáng)烈磨損的部件少；（3）安裝位置較低，操作維修方便。在同軸式催化裂化裝置中塞閥有待生管塞閥和再生管塞閥兩種，它們的閥體結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制部分完全相同，但閥體部分連接部位及尺寸略有不同。結(jié)構(gòu)主要由閥體部分、傳動(dòng)部分、定位及閥位變送部分和補(bǔ)償彈簧箱組成。（三）三機(jī)三機(jī)包括主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)和增壓機(jī)。五、渣油的催化裂化反應(yīng)特徵1．渣油催化裂化時(shí)會(huì)有較高的焦炭產(chǎn)率和相應(yīng)較低的輕質(zhì)油產(chǎn)率。2．渣油催化裂化是一個(gè)氣—液—固三相反應(yīng)。3．採用不同孔徑的分子篩催化劑進(jìn)行渣油催化裂化反應(yīng)。常用作裂化催化劑的Y型分子篩的孔徑一般為0.99～1.3nm。因此，在渣油催化裂化時(shí)，大分子先在具有較大孔徑的催化劑基質(zhì)上進(jìn)行反應(yīng)，生成的較小分子的反應(yīng)產(chǎn)物再擴(kuò)散至分子篩微孔內(nèi)進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。六、催化裂化新工藝簡介（一）兩段提升管催化裂化工藝技術(shù)1．常規(guī)提升管與兩段提升管反應(yīng)器的區(qū)別兩段提升管反應(yīng)器能及時(shí)且有選擇性地用新再生催化劑更換已結(jié)焦的催化劑，使催化劑的平均活性及選擇性大幅度提高，不利的二次反應(yīng)和熱裂化反應(yīng)得到抑制，產(chǎn)品品質(zhì)獲得改善，轉(zhuǎn)化深度和輕油收率提高。2．提升管系統(tǒng)可改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，大幅度提高原料的轉(zhuǎn)化深度，顯著提高輕質(zhì)油品收率，提高催化汽油品質(zhì)，改善柴油品質(zhì)，提高催化裝置的柴汽比。

（二）靈活多效催化裂化工藝技術(shù)採用該項(xiàng)工藝技術(shù)與常規(guī)催化裂化工藝相比，催化汽油烯烴含量降低20%～30%（體）、硫含量可降低15％～25％,研究法和馬達(dá)法辛烷值可分別提高1～2個(gè)單位

第四節(jié)催化裂化工藝主要操作條件分析一、催化裂化反應(yīng)操作的影響因素（一）反應(yīng)溫度一方面，反應(yīng)溫度高則反應(yīng)速度增大。當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，熱裂化反應(yīng)的速度提高比較快，當(dāng)溫度高於50