常减压装置技术经验问答.doc

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原油性质及评价1、原油的一般性状是什么?我们所说的原油是指地下开采出来的未经加工的石油。原油通常是淡黄色到黑色的,流动或半流动的,带有浓烈气味的粘稠液体,3密度一般小于1000kg/m,但世界各地所产原油从外观到性质都有不同程度的差异,从颜色看,绝大多数原油都是黑色的,但也有暗黑、暗绿、暗褐色的;从凝于-50℃。2、原油是由哪些元素组成的?这些元素以什么形式存在的?组成原油主要元素是碳、氢、硫、氧,其中碳的含量占83~87%,氢含量占11~14%,两者合计达96~99%,其余的硫、氮、氧及微量元素总共不过1~4%,微量元素包括金属与非金属元素,在金属中量最重要的是钒(V)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)、铅(Pb)。在非金属元素中主要有***(Cl)、硅(Si)、磷(P)、***(As)等,这些元素虽然含量极微,但对原油的炼制工艺过程影响很大。上述各种元素并非以单质出现,组成原油的化合物主要是碳元素和氢元素,是以烃类化合物的形式存在。硫、氮、氧这些元素则以各种含硫、含氧化合物以及兼含有硫、氮、氧多种元素的高分子的胶状和沥青状物质存在于原油中,它们统称为非烃类化合物。3、原油中的烃类组成是什么?原油中的烃类主要含有烷烃、芳香烃,一般不含稀烃,只有在原油的二次加工产品中含有稀烃,这些烃类组成是以气态、液态、固态的化合物存在,原油伴生气主要是甲烷及其低分子同系物组成的,因组成不同可分为干气(贫气)及湿气(富气)。在干气中,含有大量的甲烷和少量的乙烷,丙烷等气体,而在湿气中,除含有较多的甲烷、乙烷外,还含有少量易挥发的液态烃如戊烷、己烷直至辛烷蒸汽,还可能有少量的芳香烃及环烷烃存在。在原油伴生气中还经常杂有非烃气体,其中最主要的是二氧化碳、氮气。在含硫原油产地的原油伴生气中,常有硫化氢的存在。原油含的液体状态按其沸点不同,可分为低沸点馏分、中间馏分以及高沸点馏分。低沸点馏分如在汽油馏分中含有C5~C11的正构烷烃、异构烷烃、单环环烷烃、单环芳香烃(苯系)中间馏分如在煤油、柴油馏分中含有C10~C20的正异构烷烃、带侧链的单环环烷烃、双环及三环环烷烃、双环芳香烃、环烷-芳香的混合烃。高沸点如润滑油馏分中含有 C20~C36左右的正构烷烃、环烷烃和芳香烃。环烷烃包括从单环直到六环甚至高于六环的带有环戊烷或环己烷的环烷烃,其结构主要是以稠环类型为主。芳香烃除包括含单环、双环、三环芳香环外,还含有四环的甚至多于四个芳香环的额芳烃。此外,在芳香环中还含有为数不等,多至5~6个环的环烷--芳香混合烃,它们主要也是呈稠合型的。原油中还含有一些高熔点、在常温下为固态的烃类,它们通常在原油中是处于溶解状态,但如果温度降到一定程度,其溶解度就会有一部分结晶析出,在工业上称之为蜡,它们主要是分子量很大的正构烷烃,少量的异构烃、环烷及极少量芳香烃。4、原油中非烃组成是什么?原油中含有相当数量的非烃化合物,尤其在原油重馏分中其含量更高。非烃化合物的存在对原油的加工及产品的使用性能具有很大的影响。在原油加工过程中,绝大多数的精制过程都是为了解决非烃化合物的问题。原油中的非烃化合物主要包括含硫、含氧、含氮化合物以及胶状、沥青状物质。硫在原油馏分中的分布一般是随着馏分沸程的升高而增加,大部分硫均集中在重馏分和渣油中。硫在原油中的存在形态已经确定的有:元素硫(S)、硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫化物(RSSR′)、环硫醚、噻吩及其同系物。直馏汽油馏分中的有机含硫化合物有硫醇、硫醚以及少量二硫化物和噻吩。直馏中间馏分中的硫化物主要是硫醚类和噻吩类。高沸馏分中含硫化物大部分也是稠环、硫原子也多在环结构上。原油中的氧大部分集中在胶状、沥青状物质中,除此之外,原油中氧均以有机化合物存在。这些含氧化合物,可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物中有环烷酸、脂肪酸以及酚类,总称为石油酸。中性氧化物有醛、***等,它们在原油中含量极少。在原油的酸性氧化物中,以环烷酸为最重要,它约占原油酸性氧化物的 90%左右。环烷酸的含量,因原油产地不同而异,一般多在 1%以下。环烷酸在原油馏分中的分布规律很特殊,在中间馏分中(沸程约为250~350℃左右)环烷酸含量最高,而在低沸程馏分以及高沸重馏分中环烷酸含量都比较低。原油中氮含量一般在万分之几至千分之几。在我国大多数原油含氮量均低于千分之五。大部分氮也是以胶状、沥青状物质形态存在于渣油中。原油中的氮化物可分为碱性和非碱两类。所谓碱性氮化物是指用高***酸(HCIO)在醋酸溶液中滴定的氮化物,非碱性氮化物则不能。在原油非烃化合物中,大部分是胶状、沥青状物质,它们在原油中的含量相当可观,我国目前各主要原油中,含有大约百分之之十几至四十几的胶质和沥青质。胶状、沥青状物质是原油中结构最复杂,分子量最大的物质,在其组成中除了碳、氢、氮以及一些金属元素。5、原油有哪几种分类法,我国几种典型原油怎样分类?原油的组成极为复杂,对原油的确切分类是很困难的,原油性质的差别,主要由于化学组成不同,所以一般倾向于化学分类,但有时为了应用方便,也采用工业分类。1)化学分类:原油的化学分类是以它的化学组成为基础,但因为有关原油化学组成的分析比较复杂,所以分析比较复杂,所以通常都利用原油的几个与化学组成有直接关联的物理性质作为分类基础。在原油的化学分类中,最常用的有特性因数分类及关键特性分类。特性因数分类研究各族烃类的性质时发现: 将各族烃类的沸点(oR)的立方根对比重(d1515..66)作图,都近似直线,但其斜率不同,因此将此斜率命名为特性因数 K。特性因数(K)大小,原油分为三类:特性因数(K)K>(K)<K<(K)<K<%,其特点是比重小,凝固点高含硫、含胶质低。环烷基原油一般比重大,凝固点低;中间基原油的性质则介于上述二者之间。(2)关键馏分的特性分类:原油在实沸点蒸馏装置馏出约 250℃~275℃和395℃~425℃馏分分别作为第一关键和第二关键馏分,测定以上两个关键馏分的比重,对照表1-1中的比重分类标准,决定两个关键馏分的属性,最后按照表1-2确定该原油为所列七种类型中的一种。原油工业分类(商品分类)原油的商品分类可以作为化学分类的补充,在工业上也有一定的参考价值,分类的根据包括:按比重分类、按含硫量分类、按含氮量分类、按含蜡量分类、按含胶质质量分类等。表1-(轻油部比重指数>40比重指数33-40比重指数<33分)(K>)(K=-)(K<)<20分比重指20—30(K<)数>30K>()表1-2关键馏分特性分类编号轻油部分的类别重油部分的类别原油的类别1石蜡(P)石蜡(P)石蜡(P)2石蜡(P)中间(I)石蜡--中间(P--I)3中间(I)石蜡(P)中间--石蜡(I-P)4中间(I)中间(I)中间(I)5中间(I)环烷(N)中间--环烷(I-P)6环烷(N)中间(I)环烷--中间(N--I)7环烷(N)环烷(N)环烷(N)(1)按原油的比重分类:密度kg/m3原油种类:轻质原油<830中质原油830~904重质原油904~966特重质原油>966(2)按原油的含硫量分类:原油种类含硫量低硫原油<%(w)~2%(w)高硫原油>2%(w)但世界各国都按本国所使用原油性质规定,互不相同,以上所列的数可看作是分类的参考标准。(3)根据上述分类原则,我国几种原油的分类如表 1-3所示。表1-3我国几种原油的分类特性原油名含硫%密度特性因第一关第二关称(重)kg/======关键馏按原建议原油含分特性油分类硫量分类命名分类低硫石石蜡基 低硫蜡基低硫石石蜡基 低硫蜡基低硫石石蜡基 低硫蜡基低硫中中间基 低硫间基低硫环中间基 含硫烷中间基环烷—低硫中间基高硫环环烷基 高硫烷基注:原油特性因数分类,对某些原油分类可能不当,关键馏分分类较为合理,因为它对于沸点较低和沸点较高的馏分取不同数值,比较符合一般原油组成的实际情况。6、原油评价的内容是什么?如何评价我国几种典型原油的性质?原油评价是对原油的一般性质及特点进行一系列化验分析得出的数据和结论。可根据实际需要进行简单评价和综合评价。为了确定炼油厂加工总流程及产品方案,必须进行原油的综合评价,特别是在我国原油日趋变重和加工多种原油混合油时,更有重要意义。为确定原油类别和特点,并为炼油厂设计和制定加工方案提供数据而进行的原油分析研究工作,通常包括如下内容:原油的一般性质分析如比重,粘度,凝点,含蜡量,沥青质,硅胶,胶质,残碳,水分含盐量,灰分,机械杂质,元素分析,微量金属及馏程等。原油的实沸点蒸馏,分析原油窄馏分收率及性质,并绘出原油实沸点曲线。窄馏分性质测定,将原油切割成汽油,煤油,柴油馏分以及重整原料,裂解原料等馏分,并测定其主要性质,提出原油的不同切割方案。馏分的族组成测定,进行汽油,柴油和重馏分油的烃族组成分析,进行润滑油,石蜡和地蜡的潜含量测定。有时为了得到复杂混合物的汽液间的平衡数据,还须进行平衡汽化,并作出平衡汽化时馏出物的产率与温度的关系曲线。大庆原油是一种低硫,低胶,高含蜡,凝固点高的石蜡基原油,由于含烷烃多,所以,在其各个馏分中,烷烃的相对含量高,生产汽油抗爆性较差,小于180℃馏分,马达法辛烷值仅40左右,航煤的比重较小,结晶点较高,故只能符合2号喷气燃料规格。由于硫含量很低,因此,轻质燃料油不需精制。同时,在加工中,设备腐蚀问题不大,大庆原油的馏分组成较重,故需采取二次深度加工,以提高轻质透明燃料收率,润滑油馏分的粘温特性好,但凝固点高,加工时需要脱蜡。表1-4是我国几种典型原油的一般性质。性质大庆混胜利混孤岛混辽河曙中原混大港克拉玛依合原油合原油合原油光原油合原油原油混合原油密度kg/℃℃2420-4103220-(吸附法)%℃%%%%%.%℃72719380608273200℃馏出%(重)℃馏出%(重)~<<1<.%%,含硫较多,胶质,沥青质含量较多,属于含硫中间基原油,由于是含硫中间基原油,因此汽油馏分的辛烷值较大庆汽油馏分的辛烷值要高,催化重整原料中的芳香烃潜含量也比大庆催化重整原料要高。喷气燃料馏分密度大,结晶点低,减压馏分拨出深度受到限制。润滑油馏分经过脱蜡后,其粘度指数较相应的大庆润滑油馏分为低,含硫多,对设备腐蚀严重,需要采取合适的防腐措施,直馏产品,二次加工产品都需要进行精制,由于胶质、沥青质含量多,经蒸馏深拨渣油,可以得到质量较好的沥青。孤岛混合原油是胜利油田中比较特殊的原油,其特点是含硫,氮,胶质较高,酸值大,粘度大,凝固点较低,属环烷--中间基原油。孤岛原油的馏分较重,200℃%,300℃%,500℃%,直馏汽油初馏点~130馏分含环烷烃约60%,但需要精制,以除去含硫,含氮化合物才适合作重整原料,初馏点~180℃馏分马达法辛烷值 65。航空煤油比重大,结晶点低( <-65℃),环烷烃含量高达 64%,体积发热值高,但芳香烃含量高,对燃烧性能不利。直馏柴油的凝固点低,柴油指数为 38~39,十六烷值为41~43,能满足轻柴油要求,它的主要不足之处是实际胶质太高,经碱洗后刚满足轻柴油的规格要求。减压馏分中润滑油组分的粘度指数低,为 50~70,大于500℃的减压渣油约占原油的53%,含有大量的胶质,沥青质,尤其是胶质的含量更高,可以直接作为道路沥青,还可以用来制取各种高质量的沥青产品。克拉玛依原油是低硫中间基原油, 特点是含硫量很低,~%,含蜡少,凝固点低。直馏汽油辛烷值高,加入四乙基铅后,辛烷值可达70。克拉玛依原油是生产喷气燃料和低凝固点的轻柴油的良好原料,生产的直馏馏分的缺点是酸度不合格,都超过规格指标的要求,应加以碱洗。中原混合原油比重小,粘度、胶质和硫、氮含量均较低,属低硫-石蜡基原油。小于350℃%,是国内少有的轻质原油。宽,窄重整原料杂质含量低,可生产芳香烃和高辛烷值汽油。汽油馏分中,芳香烃含量较高,马达法辛烷值可达56,柴油馏分有较高的十六烷值,为55~56。颜色安定性较好,只是酸度较高需要进一步精制,减压馏分油比大庆,胜利油有较高的饱和烃含量和更低的芳烃含量,是很好的裂化原料。350~500℃馏分中四环环烷烃含量占环烷烃总量的35%,如果作为润滑油的原料,可能会影响粘温性能。大于500℃渣油中饱和烃和芳香烃含量高,胶质只占总量的1/3左右,金属含量不高,可作为深度加工的较好原料。辽河曙光首站原油密度大,粘度大,含蜡量低,属低硫环烷--中间基原油。%,小于350℃%,小于565℃%,~49,可作为汽油的调和组分。350~565催化裂化原料油饱和烃不高,裂化性能不佳,酸值较高,润滑油馏分适用浅度脱蜡,深度精制,对生产润滑油是有利的。第二章 产品种类和性质7、常减压蒸馏装置能生产哪些产品及二次加工的原料?常减压蒸馏装置可从原油中分离出各种沸点范围的产品和二次加工的原料。当采用初馏塔时,塔顶可分离出窄馏分重整原料或汽油组分,常减压能生产如下产品:塔顶生产汽油组分,重整原料,石脑油;常一线出喷气燃料(航空煤油),灯用煤油,溶剂油,化肥原料,乙烯裂解原料或特种柴油;常二线出轻柴油,乙烯裂解原料;常三线出重柴油或润滑油基础油;常压塔底出重油。减压塔能生产如下产品:减一线出重柴油,乙烯裂解原料;减二线可出乙烯裂解原料;减压各侧线油视原油性质和使用要求而可作催化裂化原料,加氢裂化原料,润滑油基础油原料和石蜡的原料;减压渣油可作为延迟焦化,溶剂脱沥青,氧化沥青和减粘裂化的原料,以及燃料油的调合组分。8、常减压蒸馏装置能控制车用汽油的哪些质量指标?常减压蒸馏装置能控制车用汽油的馏程, 包括10%点、50%点、干点(终馏点)。根据车用汽油的使用要求规定了各馏出点的温度,例如规定了10%点馏出温度不高于70℃,这是保证发动机冷启动的性能。根据资料和试验证明,在-7℃气温下冷车启动10%点馏出温度必须不高于75℃,在-15℃气温时,必须在60℃以下,下面列出10%点馏出温度和可启动的大气温度之间的关系(表2-2)表2-2大气温度-29-18-7-50+5+10+15+20可能启动的最高3653718898107**********%点馏出温度℃50%点馏出温度是保证汽油的均匀蒸发和额分布,达到良好的加速性和平稳性,以及保证最大功率和爬坡性能的重要指标,50%点馏出温度规定不高于120℃。确切地说35%点馏出温度是保证暖车性和加速性,而60%点馏出温度才是保证常温行车的加速性。一般车用汽油在汽化器里的有效挥发度为30~50%,暖车时挥发度30~40%,正常行驶时挥发度为65%左右,因而用35%及65%的平均数50%馏出温度来控制车用汽油的行车汽化性能。90%点馏出温度是控制车用汽油中重质组分的指标,用以保证良好蒸发和完全燃烧,并防止积碳和生成酸性物质等,同时也保证不致稀释机油。试验证明,汽油90%点馏出温度和1:12汽油和空气混合气的露点(凝结点)的关系如下(表2-1):表2-190%点馏出温度℃ 116 138 160 182 2041:12混合气露213853706点℃因此,一般车用汽油90%点馏出温度不得超过190℃,以保证完全汽化和完全燃烧。干点是保证车用汽油不致因含重质成分而造成不完全燃烧,在燃烧室内结焦和积碳的指标,同时也是保证不稀释润滑油指标。它对停车开车次数频繁的汽车更为重要。从以上分析可以看出车用汽油的馏程性质很重要。但是常减压蒸馏装置所生产的直馏汽油辛烷值较低,一般约为50~60,故需和它装置的高辛烷值组分调合后才能作为汽油产品出厂。9、常减压蒸馏装置对重整原料油要控制哪些质量指标?重整原料油中的***会使重整催化剂中毒,造成永久性失活。故要求***含量在1~2ppb以下,若常减压蒸馏装置生产的重整原料油***含量在100ppb以下,如加工大港油,胜利油则可在重整装置经预加氢后达到此要求,若大于200ppb(如加工大庆油时),则需设置预脱***罐。石油馏分中的***含量随沸点升高而增加。高沸点馏分经加热炉加热后,由于含***化合物分解而会使***含量增加。例如大庆原油蒸发塔顶<130℃馏分含***量<200ppb,而常压塔顶<130℃馏分的含***量则达1000~2000ppb,故通常都在蒸发塔顶出重整原料油。重整原料的馏程要求是根据重整的生产目的而确定的,当生产高辛烷值汽油时,一般要求采用90~180℃馏分(C7以上馏分);生产苯、甲苯、二甲苯时,用60~145℃馏分(C6~C8馏分);只生产苯时用60~85℃馏分(C8馏分)。重整原料油的馏分切割有时还受其他产品生产懂得影响,例如在同时生产航空煤油时,由于130~145℃属于航空煤油的馏程范围,故有的炼厂C6~C8芳烃原料油的切割范围采用60~130℃。在一些生产化纤原料(对二甲苯)的工厂中,由于有甲苯歧化,烷基转移,异构化等装置,可以使C7~C9芳烃都大部分转化为对二甲苯,故其重整原料油馏程范围较宽,如天津石油化工公司采用馏程初馏点~165℃馏分作重整原料油,以利于获得最大量的C7~C9芳烃。所生成的苯、抽余油、C10重芳烃、C5馏分油均为副产品,故要求初馏点~65℃%,终馏点为163±5℃。因此,常减压蒸馏装置要根据各厂具体情况来确定重整原料油的切割范围。10、常减压蒸馏装置能控制喷气燃料油的哪些质量指标?常减压蒸馏装置能控制喷气燃料的馏程、密度、冰点、结晶点等性质。喷气燃料馏程对启动、燃烧区的宽窄、低温性能的好坏、密度的大小和蒸发损失等都有直接关系。馏程确定后,喷气燃料的密度也确定了,喷气燃料的密度在规格中要求不小于775kg/m3。常减压蒸馏装置通过控制喷气燃料的恩氏蒸馏 90%点和98%点温度来调节它的密度和结晶点。馏程太窄时,结晶点合格而密度太小;馏程太宽时,密度合格而结晶点过高。所以 90%点和98%要调节适中,才能保证喷气燃料的结晶点和密度都符合规格要求,这必须根据原油的性质,选择适当的馏程。