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石油炼制工程复习重点石油的化学组成1. 我国主要原油的主要特点大多数原油的相对密度(d204 ) 0.86,属较重原油;凝点(CP )高,含蜡量高,庚烷沥青质含量低;含硫量较低,含氮量偏高,大部分原油N0.3%;Ni含量大大高于V含量,Ni/V10。2. 原油中的主要元素是C、H原油中除C、H夕卜,还有S、N、O 及其他微量元素(15%)。原油中主要的微量金属元素有V、Ni、Fe、 Cu、Ca 等 45 种3. 石油中的非碳氢原子称为杂原子。与国夕原油相比,我国原油 的含硫低、含氮量高。4. 馏分:是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的组分。 石油中含有的馏分,为了统一称呼,一般规定:小于200弋(或180 C)的轻馏分为汽油馏分(也称为低沸点馏 分,轻油或石脑油馏分)200350C的中间馏分为煤柴油馏分(也称常压瓦斯油,AGO )350500C的高沸点馏分为减压馏分(也称润滑油馏分或减压瓦 斯油,VGO)大于500C的馏分为减压渣油馏分(VR);大于350C的馏分为常 压渣油或常压重油(AR),它包含了减压渣油馏分。5. 石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃、芳烃和在分子中兼有这三 类烃结构的混合烃构成6. 石油烃类组成表示方法:1单体烃组成 2族组成 3结构族 组成7. 硫的存在形态:活性含硫化合物有元素硫、硫化氢、硫醇、 非活性含硫化学物:硫醚、噻吩、二硫化物等8. 硫的分布的总趋势是,随沸点升高,硫含量增加,大部分集中在重馏分及渣油中(70%80% )9. 石油中的含氮化合物,质量分数通常集中在0.050.5%范围内, 随沸点的升高,原油中的氮含量增加, 90%以上的氮富集在胶质沥青 质中9. 石油中的氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的。这些含 氧化合物大致有两种类型:酸性氧化物:环烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚类等,统称石油酸中性氧化物:醛、酮、酯等,含量极少9. 渣油是原油中沸点最高、相对分子质量最大、杂原子含量最多 和结构最为复杂的部分渣油的四组分分析可以分为饱和分、芳香分、胶质、沥青质。9. 烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度和汽化潜热,同时也取决 于其组成。10. 石油馏分的沸点表现为一定宽度的温度范围,称为沸程。 分子量相近的不同烃类之间相对密度有明显差别: 芳烃环烷烃烷烃不同烃类 K 值的大小同族的烃类K值相近,不同族的烃类K值不同;烷烃的K值最大,约为12.7,环烷烃的次之,为1112,芳香烃 的 K 值最小,为1011。所以 K 值是表征油品化学组成的重要参数,常可用以关联其他物 理性质11. 粘温性质:油品的粘度随温度变化的性质 油品的粘度随温度的变化幅度小,则称为油品的粘温性质好 粘温性质的表示法:粘度比:U50OC/U100OC;比值越小,则粘温性质越好粘度指数(VI):粘度指数越高,表示油品的粘温性质越好12. 石油轻组分的闪点低,防明火。石油重组分自燃点低,防高温泄露13. 我国原油分类方法是关键馏分特性因素分类法和硫含量结合的 分类方法,按此类方法,大庆原油属于低硫石蜡基,胜利原油属于含 硫中间基原油。14. 汽油是点燃式发动机燃料,此类发动机又称汽化器式发动机。 各种汽油均以辛烷值(Octane Number, ON )作为牌号。15. 汽油机一般是以四冲程循环工作,依次完成进气、压缩、燃烧 膨胀作功、排气这四个过程。柴油机是压燃式发动机,也是四冲程工作原理。各种柴油均 以凝点作为牌号。16. 十六烷值(Cetane Number,简称CN )是衡量柴油在压燃 式发动机中发火性能的指标。汽油的理想组分是高度分支的异构烷烃, 柴油的理想组分是带一个到两个烷基侧链的异构烷烃。石油蒸馏1. 在炼油过程中,蒸馏技术可以归纳为连续操作的闪蒸(平衡蒸 馏)、简单(间歇)蒸馏、精馏和水蒸气蒸馏(汽提)2. 精馏塔内沿塔高建立的两个梯度为:塔底至塔顶逐级下降的温 度梯度;气、液相中轻组分自塔底至塔顶逐级增大的浓度梯度。这两 个梯度的建立及接触设施的存在是精馏过程得以进行的必要条件3. 精馏的实质:气、液两相进行连续多次的平衡汽化和平衡冷凝4. 蒸馏的原理是按其组分沸点不同而达到分离目的5. 原油脱盐脱水的基本原理; 原油中的盐大部分溶于水中,所以脱水的同时,盐也被脱除。常用的脱盐脱水过程是向原油中注入部分含氯低的新鲜水,以溶解原油 中的结晶盐类,并稀释原有盐水,形成新的乳状液,然后在一定温度、 压力和破乳剂及高压电场作用下,使微小的水滴,聚集成较大水滴, 因密度差别,借助重力水滴从油中沉降、分离,达到脱盐脱水的目的, 称为电化学脱盐脱水,简称电脱盐过程。6. 原油加工方案中设初馏塔的情况 原油中轻馏分多,一般轻馏分20%时,设初馏塔 原油乳化现象比较严重,脱盐、脱水都不充分时 原油的含砷量高,又要出重整原料时 适应原油性质变化需要 原油含硫量高。7. 循环回流:是从塔内某个位置抽出部分液体,经换热冷却到一 定温度后再返回塔内,物流在整个过程中处于液相,只是在塔内外循 环流动,借助于换热器取走部分剩余热量.8. 原油蒸馏的流程分为: 一段蒸馏:只有一个精馏塔,仅经过一次汽化,则就是一段蒸馏 二段蒸馏:原油的蒸馏流程有两个精馏塔,经过了两次汽化,就 称为二段精馏。三段蒸馏:原油加工流程方案中就有了三个精馏塔,则称为三段 蒸馏9. 对于石油馏分分馏精确度的表示方法:用ASTM(O100)间隙 =t0H - t100L 表示10. 中段循环回流优点:使塔内汽、液相负荷分布均匀;可以更加合 理地利用回流热量11. 在过热水蒸气存在下的油的汽化可以降低汽化段的油气分压, 尽量提高减压塔的拔出率。12. 减压塔提高拔出率的关键:提高减压塔汽化段的真空度13. 减压塔和常压塔都是一个复合塔和不完全塔14. 润滑油型减压塔一般有45个侧线,每个侧线均设汽提塔15. 减压塔的抽真空系统有蒸汽喷射器以及机械真空泵。16. 在安排换热流程时,原油要先与温度低的油品换热,再与温度 较高的油品换热;原油通过换热器的压降不要太大;高温位热源的油 品要进行多次换热,以充分回收热量。17. 湿式减压蒸馏为注入水蒸汽以降低油气分压,提高拔出率;不 依赖注入水蒸气以降低油气分压的减压蒸馏方式称为干式减压蒸馏。18、原油常压精馏塔的工艺特征a. 原料和产品都是复杂的混合物b. 进塔原料为一次汽化过程c. 原油常压精馏塔是复合塔和不完全精馏塔d. 恒摩尔(分子)回流的假定不成立e. 常压塔的进料汽化率至少应等于塔顶产品和侧线产品的产率之 和,原油进塔要有适量的过汽化度f. 热量基本上全靠进料带入,回流比是由全塔热平衡决定的,调 节余地很小g. 常压塔中,进料段温度最高,塔顶最低第七章热加工1 .以减压馏分油为原料,生产汽油、柴油和燃料油的热裂化工 艺; 以减压渣油为原料,生产汽油、柴油、馏分油和石油焦(焦炭)的 焦炭化工艺; 以常压重油或减压渣油为原料,生产以燃料油为主的减粘裂化 工艺。2. 芳香环极为稳定,一般条件下芳环不会断裂,但在较高温度下 会进行脱氢缩合反应,生成环数较多的芳烃,直至生成焦炭。3. 在热加工过程(焦化工艺)中,反应基本上可以分成裂解与缩 合(包括叠合)两个方向4. 渣油热反应的特点( 1 )渣油的热反应比单体烃更明显地表现出平行 -顺序反应的特 征;(2)渣油中不同组分的相互作用使渣油的热反应时容易生焦;除 由于渣油含有较多的胶质和沥青质外,不同族烃类之间的相互作用也 促进了生焦反应;(3)渣油在热过程中可发生相分离5. 烃类的热反应通常表现为吸热反应,6. 烃类的热裂化遵循自由基机理。7. 焦炭化过程(简称焦化)是以贫氢的重油,如减渣、裂化渣油等为 原料,在高温(500550C)下进行深度的热裂化和缩合反应的热加工过程。8. 焦化汽油和焦化柴油中不饱和烃的含量高,而且含硫、氮等非 烃类化合物也高,因此,产品的安定性很差9. 目前世界上焦化的主要形式是延迟焦化和流化焦化10. 延迟焦化,是指控制原料油在焦化加热炉管内的反应深度、尽 量减少炉管内的结焦,使反应主要在焦炭塔内进行11. 石油焦按其外形及性质可以分为普通焦和优质焦(针状焦), 具体地可以分为海绵状焦、蜂窝状焦、弹丸焦和针状焦。12. 流程图(如下图):为了使处于高温的原料油在炉管内不要发 生过多的裂化反应以致造成炉管内结焦,就要设法缩短原料油在炉管内的停留时间,采用 向炉管内注水(或水蒸气)以加快炉管内的流速。焦化分馏塔主要有两个特点:分馏塔的特点: 塔的下部是换热段,新鲜原料油与高温油气换热,同时起到洗涤 的作用,将反应油气中携带的焦沫淋洗下来;部分塔底油进行循环,为了避免塔底结焦和堵塞。加热炉出口温度一般为500C,对于同一种原料,加热炉出口温 度升高,反应速度和反应深度增大,气体、汽油和柴油的产率增大, 而焦化蜡油的产率减小13. 减粘裂化是一种以渣油为原料的浅度热裂化过程 催化裂化1. 催化裂化流程包括反应-再生系统、分馏系统、吸收-稳定系统三 大系统组成。催化裂化的反应-再生系统有多种形式,如高低并列式、同轴式、等高并列 和两段提升管催化裂化等2. 烃类在固体催化剂上的反应不仅与化学过程有关,而且还与原 料分子与产物分子在催化剂上的吸附、扩散和脱附等传递过程有关3. 烷烃的催化裂化反应规律,异构烷烃的反应速度比正构烷烃快, 烷烃分解时,分子中碳链两端的碳碳键很少发生分解。因此,在催化裂化产生的气体中C3、C4 多。氢转移反应是催化裂化反应所特有的反应,是造成催化裂化汽油 饱和程度高的主要原因。氢转移反应的速率较低,需要活性较高的催 化剂。由于是放热反应,低温有利于氢转移反应的发生。4. 多环芳烃的裂化反应速度很低,它们的主要反应是缩合成稠环 芳烃,最后生成焦炭,5. 裂化反应:最主要、最重要的反应,对整个反应的热力学和动 力学起决定作用,催化裂化由此得名。6. 正碳离子学说被公认为是解释催化裂化反应机理的比较好的一 种学说7. 石油馏分的催化裂化特点1)各类烃的竞争吸附和对反应的阻滞作用2)复杂的平行顺序反应8. 反应深度对各产品收率的影响如下图所示:由图可知:随反应时间的延长,转化率增加,气体和焦碳产率增加,而汽油 和柴油收率是先增加后下降。9. 以渣油为催化裂化原料时会遇到以下技术困难 焦炭产率高和轻质油收率低原因:a.重油的H/C比较低,含稠环芳烃多,胶质沥青质含量高;b. 原料在反应器中只能部分汽化,有相当一部分不能汽化,以液相 吸附在催化剂上C .重金属污染催化剂。 金属污染催化剂 产品质量差安定性和腐蚀性 减压渣油的沸点高,有相当大的一部分难于汽化 催化剂孔径为0.81.0nm,渣油大分子难于进入催化剂的微孔 污染环境10. 重油催化裂化(RFCC)操作的主要技术措施(1)快速终止二次反应的技术(2)原料高度雾化技术(3)提升管反应器采用高温短停留时间操作(4)采用新型高效的旋风分离器(5)干气或气体预提升技术(6)采用小回炼比、外甩油浆操作,降低焦炭产率(7)强化再生过程。比如用带预混管的烧焦罐式再生器(8)采用金属钝化剂,抑制重金属对催化剂的污染11. 催化裂化反应总是表现为吸热反应12. 影响催化裂化反应速度的主要因素有:(1). 催化剂活性 提高催化剂活性,反应速度提高,在其它条件不变时,
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