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文檔簡介
目錄一、原油及油品的性質和分類二、石油產品的基本生產方法三、原油和油品的儲存與裝卸四、油品基本概念五、相關計算一、原油及油品的性質和分類石油是由各種烴類和非烴類化合物所組成的復雜混合。石油的性質包含物理性質和化學性質兩個方面。物理性質包括顏色、密度、粘度、凝固點、溶解性、發熱量、熒光性、旋光性等;化學性質包括化學組成、組分組成和雜質含量等。1、原油原油相對密度一般在0.75~0.95之間,少數大于0.95或小于0.75,相對密度在0.9~1.0的稱為重質原油,小于0.9的稱為輕質原油。原油粘度是指原油在流動時所引起的內部摩擦阻力。油粘度大小取決于溫度、壓力、溶解氣量及其化學組成。原油粘度變化較大,一般在1~100mPa·s之間,粘度大的原油俗稱稠油,稠油由于流動性差而開發難度增大。原油冷卻到由液體變為固體時的溫度稱為凝固點。原油的凝固點大約在-50℃~35℃之間。凝固點的高低與石油中的組分含量有關,輕質組分含量高,凝固點低,重質組分含量高,尤其是石蠟含量高,凝固點就高。含蠟量是指在常溫常壓條件下原油中所含石蠟和地蠟的百分比。石蠟是一種白色或淡黃色固體,由高級烷烴組成,熔點為37℃~76℃。石蠟在地下以膠體狀溶于石油中,當壓力和溫度降低時,可從石油中析出。地層原油中的石蠟開始結晶析出的溫度叫析蠟溫度,含蠟量越高,析蠟溫度越高。析蠟溫度高,油井容易結蠟,對油井管理不利。含硫量是指原油中所含硫(硫化物或單質硫分)的百分數。原油中含硫量較小,一般小于1%,但對原油性質的影響很大,對管線有腐蝕作用,對人體健康有害。根據硫含量不同,可以分為低硫或含硫石油。
含膠量是指原油中所含膠質的百分數。原油的含膠量一般在5%~20%之間。膠質是指原油中分子量較大(300~1000)的含有氧、氮、硫等元素的多環芳香烴化合物,呈半固態分散狀溶解于原油中。膠質易溶于石油醚、潤滑油、汽油、氯仿等有機溶劑中。原油中瀝青質的含量較少,一般小于1%。瀝青質是一種高分子量(大于1000以上)具有多環結構的黑色固體物質,不溶于酒精和石油醚,易溶于苯、氯仿、二硫化碳。瀝青質含量增高時,原油質量變壞。原油中的烴類成分主要分為烷烴、環烷烴、芳香烴。根據烴類成分的不同,可分為的石蠟基石油、環烷基石油和中間基石油三類。石蠟基石油含烷烴較多;環烷基石油含環烷烴、芳香烴較多;中間基石油介于二者之間。目前我國已開采的原油以低硫石蠟基居多。大慶等地原油均屬此類。其中,最有代表性的大慶原油,硫含量低,蠟含量高,凝點高,能生產出優質煤油、柴油、溶劑油、潤滑油和商品石蠟。勝利原油膠質含量高(29%),比重較大(0.91左右),含蠟量高(約15-21%),屬含硫中間基。汽油餾分感鉛性好,且富有環烷烴和芳香烴,故是重整的良好原料。
2、油品石油經過加工提煉,可以得到的產品大致可分為四大類:㈠石油燃料
石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范圍可以分為如下五種:
1、點燃式發動機燃料有航空汽油,車用汽油等。
2、噴氣式發動機燃料(噴氣燃料)有航空煤油。
3、壓燃式發動機燃料(柴油機燃料)有高速、中速、低速柴油。
4、液化石油氣燃料即液態烴。
5、鍋爐燃料有爐用燃料油和船舶用燃料油。
㈡潤滑油和潤滑脂
潤滑油和潤滑脂被用來減少機件之間的摩擦,保護機件以延長它們的使用壽命并節省動力。它們的數量只占全部石油產品的5%左右,但其品種繁多。
㈢蠟、瀝青和石油焦
它們是從生產燃料和潤滑油時進一步加工得來的,其產量約為所加工原油的百分之幾。
㈣溶劑和石油化工產品
后者是有機合成工業的重要基本原料和中間體,這里簡要介紹石油燃料類。(1)汽油一般來說,汽油按馬達法辛烷值分為70號和85號二個牌號,按研究法辛烷值分為90號、93號、95號和97號車用汽油四個牌號,目前日常生活中大家習慣的汽油牌號就是按研究法辛烷值分類的。汽油通常用作汽油汽車和汽油機的燃料。車用汽油根據發動機壓縮比的高低選用不同牌號的汽油;壓縮比較高的,可選用較高牌的汽油;反之,則選用較低牌號的汽油。(2)煤油煤油舊稱燈油,因為煤油一開始主要用于照明。煤油按質量分為優質品、一級品和合格品三個等級,主要用于點燈照明、各種噴燈、汽燈、汽化爐和煤油爐等的燃料;也可用作機械零部件的洗滌劑、橡膠和制藥工業溶劑、油墨稀釋劑、有機化工裂解原料;玻璃陶瓷工業、鋁板輾軋、金屬表面化學熱處理等工藝用油。航空煤油則主要用作噴氣式發動機燃料,目前大型客機均使用航空煤油。航空煤油分為1號、2號、3號三個等級,只有3號航空煤油被廣泛使用。(3)輕柴油和重柴油輕柴油按質量分為優質品、一級品和合格品三個等級,按凝點分為10號、0號、-10號、-20號、-35號和-50號六個牌號,10號輕柴油表示其凝點不高于10℃,其余類推。輕柴油用作柴油汽車、拖拉機和各種高速(1000r/min以上)柴油機的燃料。根據不同氣溫、地區和季節,選用不同牌號的輕柴油。氣溫低,選用凝點較低的輕柴油,反之,則選用凝點較高的輕柴油。重柴油是中、低速(1000r/min以下)柴油機的燃料,一般按凝點分為10號、20號和30號三個牌號,轉速越低,選用的重柴油凝點越高。(4)燃料油石油的煉制工藝大致分為常壓分餾、減壓分餾、催化、裂化,不管哪種工藝,石油中的輕質組分都最先分離出來,如首先分離的是石油氣、其次是汽油、煤油和柴油,最后剩下的是重質組分,如燃料油、膠質、瀝青質和其它,因此燃料油是煉油工藝過程中的最后一種產品,是成品油的一種,是石油加工過程中在汽、煤、柴油之后從原油中分離出來的較重的剩余產物。燃料油的用途燃料油(FuelOil)是成品油的一種,是石油加工過程中產生的較重的剩余產物,廣泛用于船舶鍋爐燃料、加熱爐燃料、冶金爐和其它工業爐燃料。燃料油主要由石油的裂化殘渣油和直餾殘渣油制成的,其特點是粘度大,含非烴化合物、膠質、瀝青質多。燃料油的分類根據不同的標準,燃料油可以進行以下分類:1)根據出廠時是否形成商品量,燃料油可以分為商品燃料油和自用燃料油。2)根據加工工藝流程,燃料油可以分為常壓燃料油、減壓燃料油、催化燃料油和混合燃料油。3)根據用途,燃料油可以分為船用燃料油和爐用燃料油及其他燃料油。二、石油產品的基本生產方法
由于石油產品的大類是燃料和潤滑油,因此這里僅簡要介紹燃料和潤滑油的基本生產方法。1、常減壓蒸餾常減壓蒸餾是根據組成原油的各類烴分子沸點的不同,利用加熱爐、分餾塔等設備將原油進行多次的部分汽化和部分冷凝,使汽液兩相進行充分的熱量交換和質量交換,以達到分離的目的,從而制得汽油、煤油、柴油等餾分。2、催化裂化在催化劑存在下進行的石油裂化過程叫催化裂化。催化裂化通常用重質餾分如減壓餾分、焦化柴油及蠟油等為原料,也有用預先脫瀝青的常壓重油為原料的。催化裂化汽油性質穩定、辛烷值高,故用作航空汽油和高辛烷值汽油的基本組分。3、加氫裂化在有催化劑和氫氣存在的條件下,使重質油受熱后通過裂化反應轉化為輕質油的加工工藝叫加氫裂化。加氫裂化是增產優質航空噴氣燃料和優質輕柴油采用最廣泛的方法。4、延遲焦化原料油受熱后的生焦現象不在加熱爐管內而延遲到焦炭塔內出現的過程叫延遲焦化。焦化的原料主要是減壓渣油,也可用熱裂化渣油。延遲焦化的產物主要是汽油、柴油、焦化蠟油、石油焦、焦化氣等。5、催化重整在有催化劑作用的條件下,對汽油餾分中的烴類分子結構進行重新排列成新的分子結構的過程叫催化重整。催化重整按所用催化劑種類的不同,分為鉑重整、鉑錸重整和多金屬重整。將汽油餾分進行催化重整可以得到高辛烷值汽油、輕芳烴和氫氣三大產品。6、烷基化烯烴在異構烷烴或芳烴上的熱反應或催化反應過程叫烷基化。烷基化的原料是異丁烷-丁烯氣體餾分,產物是異辛烷和其它烴類組成的混合物,叫烷基化油。將烷基化油進行分餾,切割50-180℃的主要成分可得到工業異辛烷,是航空汽油和高級車用汽油的高辛烷值組分。7、調合調合是生產潤滑油或為了改善某種油品組分和質量而常用的一種生產工序。調合的方法分為罐式調合和管道調合兩種,我國目前大都采用罐式調合,調合的工序是按計算出的數量用泵將各種組分油從原料油儲罐中抽入調合罐,然后再加入各種添加劑進行調合。三、原油和油品的儲存與裝卸1、原油和油品儲存的基本要求原油和油品儲存的主要方式有散裝儲存和整裝儲存,整裝儲存是指以標準桶的形式儲存,散裝儲存是指以儲油罐的形式儲存,儲油罐可分為金屬油罐和非金屬油罐,金屬油罐又可分為立式圓筒形和臥式圓筒形。按照油庫的建造方式不同,散裝原油或油品還可采用地上儲油、半地下儲油和地下儲油、水封石洞儲油、水下儲油等幾種方式。但不管采用哪種儲存方式,原油特別是油品的儲存都應滿足以下基本要求:(1)防變質在油品儲存過程中,要保證油品的質量,必須注意:降低溫度、空氣與水分、陽光、金屬對油品的影響。(2)降損耗目前油庫通常的做法是:選用浮頂油罐、內浮頂油罐;油罐呼吸閥下選用呼吸閥擋板;淋水降溫。(3)提高油品儲存的安全性由于油品火災危險性和爆炸危險性較大,故必須降低油品的爆炸敏感性,并應用阻燃性能好的材料。2、原油和油品裝卸的基本要求原油和油品的裝卸不外乎以下幾種形式:鐵路裝卸、水運裝卸、公路裝卸和管道直輸。其中根據油品的性質不同,可分為輕油裝卸和粘油裝卸;從油品的裝卸工藝考慮,又可分為上卸、下卸、自流和泵送等類型。但除管道直輸外,無論采用何種裝卸方式,原油和油品的裝卸必須滿足以下基本要求:(1)必須通過專用設施設備來完成。原油和油品的裝卸專用設施主要有:鐵路專用線和油罐車、油碼頭或靠泊點、油輪、棧橋或操作平臺等;專用設備主要有:裝卸油鶴管、集油管、輸油管和輸油泵、發油灌裝設備、粘油加熱設備、流量計等。(2)必須在專用作業區域內完成。原油和油品的裝卸都有專用作業區,這些專用作業區通常設有隔離設施與周圍環境相隔離,且必須滿足嚴格的防火、防爆、防雷、防靜電要求。(3)必須由受過專門培訓的專業技術人員來完成(4)裝卸的時間和速度有較嚴格的要求四、油品基本概念1、石油餾份中烴類分布有何規律汽油餾份(低于200℃)中含有C6~C11的正構烷烴及異構烷烴、單環環烷烴及單環芳香烴;煤、柴油餾份(200~350℃)中,含有C11~C20的正構烷烴及異構烷烴,單環環烷烴及雙環、三環環烷烴、以及單環、雙環和三環芳香烴;蠟油餾份(350~520℃)中,含有C20~C36左右的正構烷烴及異構烷烴,單環、雙環及三環以上的環烷烴和芳香烴。2、油品的比重和密度物質的密度是該物質單位體積的質量,以符號ρ表示,單位為千克/米3。液體油品的比重為其密度與規定溫度下水的密度之比,無因次單位,常以d表示。我國以油品在20℃時的單位體積重量與同體積的水在4℃時的重量之比作為油品的標準比重,以d420表示。由于油品的實際溫度并不正好是20℃,所以需將任意溫度下測定的比重換算成20℃的標準比重。換算公式:d420=d4t+r(t-20)式中:r為溫度校正值歐美各國,油品的比重通常用比重指數或稱API度表示。可利用專用換算表,將API度換算成引d15.615.6,再換算成d420,也可反過來查,將d420換算成API比重指數。油品的比重取決于組成它的烴類分子大小和分子結構,油品比重反映了油品的輕重。3、油品閃點、燃點、自然點的區別閃點是在規定試驗條件下,加熱油品時逸出的蒸汽和空氣組成的混合物與火焰接觸發生瞬間閃火時的最低溫度,用℃表示。在規定試驗條件下,油品蒸汽和空氣混合物在接近火焰時著火并持續燃燒至少5秒鐘所需的最低溫度,以℃表示。在規定試驗條件下,當油品在沒有火焰時而自行著火的最低溫度。4、凝點和傾點試樣在規定的試驗條件下冷卻至停止流動時的最高溫度稱爲凝點。而試樣在規定的試驗條件下,被冷卻的試樣能夠流動的最低溫度稱爲傾點。凝點和傾點都是表示油品低溫流動性的指標,二者無原則差別,只是測定方法有所不同。同一試樣測得的凝點和傾點並不是完全相等,一般傾點都高于凝點2-3℃,但也有兩者相等或傾點低于凝點的情況。國外常用傾點(流動點),我國也一般采用傾點這個標準。
5、油品的酸值和酸度中和1克油品所需的氫氧化鉀(KOH)毫克數,稱為酸值,單位是mg·KOH/g。中和100毫升油品所需的氫氧化鉀(KOH)毫克數,稱為酸度,單位是mg·KOH/100ml。煉油項目原料:高酸低硫6、含硫石油、低硫石油、高硫原油含硫量大于2%的為高硫石油,小于0.5%為低硫石油,介于0.5%~2%之間的為含硫石油7、溴價或碘價
每一百毫升的油品中所含的不飽和烴與溴或碘進行加成反應所消耗的溴或碘的克數為溴價或碘價8、苯胺點石油產品和等體積的苯胺混合,加熱至兩者能互相溶解成均一液相時的最低溫度。各種烴類在苯胺中的溶解度不同,芳烴最容易,環烷烴次之,烷烴最差。即芳烴的苯胺點最低,環烷烴次之,烷烴最高。利用苯胺點可以算出輕質油品中芳烴含量、柴油指數和輕質油的低發熱值。9、芳烴潛含量指原料油中碳六至碳八環烷烴全部脫氫轉化為相應的芳烴的重量占原料重量的百分比,再加上原有原料油中的芳烴重量百分數。它是重整原料油的特性指標。10、煙點是指在一個標準的燈具內,在規定條件下燃燒時無煙火焰的最大高度,以mm表示。主要方法是,將試樣在酒精燈內燃燒,火焰高度的變化反映在毫米刻度尺背景上,測量時把燈芯升高到出現有煙的火焰,再降低到煙尾剛剛消失的一點,這點火焰高度為試樣的煙點。意義11、抗爆指數汽油的抗爆性用辛烷值來表示。評定辛烷值的方法有馬達法(MON)和研究法(RON)兩種,評定用的發動機轉速分別為900轉/分和600轉/分,馬達辛烷值表示高轉速時汽油的抗爆性,研究法辛烷值表示低轉速時汽油的抗爆性,也有的用抗爆指數即研究法辛烷值和馬達法辛烷值的數值平均值來表示抗爆性能的。12、乙醇汽油是指在不含MTBE等含氧添加劑的專用汽油組分油中,按體積比加入一定比例(我國目前暫定為10%)的變性燃料乙醇,由車用乙醇汽油定點調配中心按國標GB18351—2004的質量要求,通過特定工藝混配而成的新一代清潔環保型車用燃料。13、殘炭
殘炭:
是指在規定條件下油品進行加熱蒸發和裂解期間所形成的殘留物。殘炭多說明油品容易氧化生膠或生成積炭
14、石油焦的真密度和假密度?單位體積的焦塊在1300℃的高溫煅燒,五小時后稱出的重量叫石油焦的真密度,其單位為kg/m3。一般在2.0以上,其大小可直接反應了焦炭的強度和質量。單位體積內石油焦的質量稱之為假密度,它是石油焦的物理性質,是用來計算石油焦產量的.15、灰分
是指在規定條件下油被煅燒后所剩下的殘留物。發動機燃料灰分大,會增加氣缸體的磨損。灰分的組成一般認為是一些金屬元素及其鹽類。16、石油焦揮發分石油焦中的油含量17、博士試驗
在升華硫存在下,用亞鉛酸鈉和輕質石油產品作用,以檢查油中硫醇或硫化氫的試驗。18、低溫露點腐蝕?燃料在燃燒時,其中的氫和氧化合生成水蒸氣,另外燃料中的硫在燃燒后生成二氧化硫,其中少量的二氧化硫進一步氧化生成三氧化硫,三氧化硫與煙氣中的水蒸氣結合生成硫酸,含有硫酸蒸汽的煙氣露點大為升高,當受熱面的壁溫低于露點時,含有硫酸的蒸汽就會在受熱面上凝結成含有硫酸的液體,對受熱面產生嚴重腐蝕,因為它是在溫度較低的受熱面上發生的腐蝕,故稱為低溫露點腐蝕。由于只有在受熱面上結露后才發生這種腐蝕,所以又稱露點腐蝕。19、加熱爐排演溫度控制指標控制在160—180℃為宜,低于160℃易出現露點腐蝕,降低設備使用壽命;高于180℃排煙溫度過高,帶走熱量大,浪費燃燒,熱效率低。五、相關題目1、已知電機的輸入功率為W1,電機效率為η1,泵的有效功率為Ne,泵效率為η,寫出W1、η1、Ne、η四者的關系式。η=Ne/W1*η12、加熱爐輻射室為84根爐管,外徑108mm,每根輻射管長度為12米。爐管表面熱強度為37675W/米2,輻射室和對流室熱負荷比值為3:1,燃料的發熱值為10000千卡/千克,燃料用量為1.635噸/小時,(1)計算輻射室熱負荷3.14*0.108*12*84*37675=12878.56千瓦(2)計算加熱爐熱負荷12878.56/3*4=17171.41千瓦(3)計算加熱爐熱效率。17171.41*3600/4.2=14718351千卡/小時,14718351/16350000*100%=90%3、加熱爐的煙氣組成為組成百分數(V%)CO27.6H2
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