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文檔簡介
1、第一章 石油產(chǎn)品的組成和性質(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 1.石油主要是碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物 2. 顏色多暗色 也呈暗綠 深褐(黑)色 3.氣味較濃烈(臭味的硫化合物) 4.狀態(tài)為流動或半流動的黏稠液體,相對密度一般小于1(0.8-0.98),特例有大于1的二 石油的元素組成 主要元素:碳?xì)溲醯?一般碳?xì)渲图s占95-99%,碳為83-87% 氧氮硫含量總和不超過1-5% 微量金屬元素:釩鎳鐵銅鉛三 石油及石油餾分的烴組成 1.石油的烴類組成 (1)烷烴是基本組分之一,含量一般約為40-50% 有些高大50-70%也有10-15%的隨溫度升高,餾分變重烷烴含量減少
2、 C1-C4的氣態(tài)烷烴存在石油氣體中 C5-C7的烷烴存在于汽油中 C11-C20存在于煤和柴油的餾分中 C20-C36存在于潤滑油的餾分中. C16以上的的正構(gòu)烷烴一般溶解在石油中 當(dāng)溫度降低以固態(tài)結(jié)晶析出稱為蠟.嚴(yán)重影響石油的低溫輸送. 石蠟分布在柴油和輕質(zhì)潤滑油中 分子量300-500 熔點(diǎn)30-70;地蠟分布在重質(zhì)潤滑油餾分及渣油中 分子量500-700熔點(diǎn)60-90 (2) 環(huán)烷烴 第二類主要烴 主要是環(huán)戊烷和環(huán)己烷的同系物 以及五元環(huán) 六元環(huán)的稠環(huán)烴類 含量隨餾分沸點(diǎn)的升高而增多 在沸點(diǎn)較高的潤滑油餾分中 環(huán)烷烴逐漸減少 餾分沸點(diǎn)越高稠合型環(huán)烷烴的環(huán)數(shù)越多(單環(huán)到六環(huán)不等)(3)
3、芳香烴 較以上兩種含量少 含量越在10-20%的范圍內(nèi)變化 隨著餾分沸點(diǎn)的升高 芳香烴含量芳香環(huán)數(shù)側(cè)鏈數(shù)目及側(cè)鏈長度均增加2.石油餾分烴類組成表示方法(1) 單體烴組成表示方法 要求提供石油餾分中每一種烴的含量數(shù)據(jù) 較復(fù)雜不常用 只用于說明汽油餾分(2) 族組成表示方法 是以石油餾分中各族烴相對含量的組成數(shù)據(jù)來表示 族的分類不同: 汽油餾分分為 烷烴 環(huán)烷烴 芳香烴三類 (裂化汽油加一個(gè)不飽合烴)煤油柴油以上的餾分,族組成以飽和烴 輕芳烴(單環(huán)) 中芳烴(雙環(huán)芳烴)重芳烴(多環(huán)芳烴)來分族(3) 結(jié)構(gòu)族組成表示法 這種方法是把整個(gè)石油餾分看成是由某種平均分子所組成的. 餾分結(jié)構(gòu)族組成情況 用平
4、均分子上的環(huán)數(shù)(芳香環(huán)環(huán)烷環(huán))或碳原子在某一結(jié)構(gòu)單元上的百分?jǐn)?shù)表示. 常用符號: RA -分子中的芳香環(huán)數(shù) RN -分子中的環(huán)烷環(huán)數(shù) RT -分子中的總環(huán)數(shù) CA%-分子中的芳香環(huán)上碳原子數(shù)百分比 CN%-分子中的環(huán)烷環(huán)上碳原子數(shù)百分比 CR%-分子中的總環(huán)上碳原子數(shù)百分比 CP%-分子中的烷基側(cè)鏈上碳原子數(shù)百分比石油餾分的族組成與其某些物理常數(shù)有關(guān),因此一般利用物理常數(shù)來測定石油餾分結(jié)構(gòu)族組成方法,常用n-d-M法和 n-d-v法 只要知道ndM 其結(jié)構(gòu)族組成查圖即得. 此法的使用范圍:a M200 不含不飽和烴 ; b RT 4 RA 2 或者CR 75%; c CA/ CN 75%; d
5、 含S 2% 含N 0.5% 含O 0.5% 3.汽油餾分烴類的組成 (1) 單體烴組成 表 1-3見P9,由此表可見直餾汽油中含量最多的是C5-C10的正構(gòu)烷烴,及分支較少的異構(gòu)烷烴. (2)直餾汽油餾分的族組成 表 1-4見P10,由此表可見汽油餾分中烷烴和環(huán)烷烴占餾分的絕大多 數(shù),芳香烴含量一般不超過20%.隨沸點(diǎn)升高,芳香烴含量逐漸增多.4.柴油煤油餾分的烴類組成 煤油的沸點(diǎn)為200-300 ,柴油的一般為200-350 餾分.烴類分子量約為200-300左右.5.高沸點(diǎn)餾分油的烴類組成 石油中的高沸點(diǎn)餾分沸點(diǎn)約350-500 ,平均分子量約300以上. 在高沸點(diǎn)的餾分的各族烴中,經(jīng)脫
6、蠟處理后飽和烴含量仍很高,一般占脫蠟油餾分的一半以上.四 石油中的非烴化合物 包括:含硫含氧含氮化合物以及膠狀瀝青狀物質(zhì)1.含硫化合物 70-90%的含硫化合物集中在蒸餾殘液中. (1)硫醇(RSH) 主要存在汽油中含量不多易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成:硫醚烯烴硫化氫二氧化硫 (2)硫醚(RSR) 含量較多,隨沸點(diǎn)升高而增加,大量集中在煤和柴油餾分中 (3)二硫化物(RSSR) 含量少熱穩(wěn)定性差,可分解為硫醇硫化氫烴類 (4)噻吩及其同系物 存于石油中沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)餾分中,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定可把噻吩溶解在濃硫酸中除去.(5)元素硫和硫化物 一般為其他硫化合物的分解產(chǎn)物(6)硫化物給石油加工過程和石油產(chǎn)品質(zhì)量帶來
7、的危害有: a 腐蝕設(shè)備 b使催化劑中毒 c影響產(chǎn)品質(zhì)量 d污染環(huán)境2.含氧化合物 氧含量一般小于1%;80%左右存在于膠狀瀝青狀物質(zhì)中.含氧化合物大部分集中在高沸點(diǎn)餾分中, 主要包括:環(huán)烷酸少量的酚脂肪酸等.3.含氮化合物 氮化合物含量一般隨沸點(diǎn)的升高而增大,通常一半集中在膠狀-瀝青狀組分中. 包括堿性氮化物:喹啉吡啶幾其同系物;非堿性氮化物吲哚吡咯. 含氮化合物危害:使催化劑中毒 焦化汽油變色4.膠狀-瀝青狀物質(zhì) 含量多時(shí)30-40%;少時(shí)5-10%.元素組成(略)結(jié)構(gòu)組成:主要是稠環(huán)類結(jié)構(gòu),芳環(huán)芳環(huán)-環(huán)烷烴芳環(huán)-環(huán)烷烴-雜環(huán)結(jié)構(gòu).分類:油焦質(zhì)碳青質(zhì)瀝青質(zhì)可溶質(zhì)可溶質(zhì) 包含油分和膠質(zhì)(有很
8、強(qiáng)的著色能力).膠質(zhì)受熱或氧化可變化為瀝青質(zhì),為道路瀝青的重要組分之一.瀝青質(zhì):平均分子量2000-6000 集中在渣油中300度以上易分解為焦?fàn)钗镔|(zhì)和氣態(tài)液態(tài)物質(zhì)膠狀-瀝青狀物質(zhì)存在的危害:易使燈心焦化管路堵塞機(jī)件磨損裂化過程中生焦五 渣油的組成 1.渣油的族組成 大于500 渣油分為飽和分芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì) 2.渣油的結(jié)構(gòu)族組成 大分子中環(huán)數(shù)較多而且雜原子含量較高, n-d-M法不適用于減壓渣油組分一般借助近代儀器分析手段對渣油組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)族組成分析.第二節(jié) 石油及產(chǎn)品的物理性質(zhì)一 蒸氣壓 蒸氣飽和時(shí)所產(chǎn)生的壓力 液體溫度越高,摩爾氣化熱越小,蒸氣壓越高 蒸氣壓一般分兩種情況:真實(shí)蒸氣雷德蒸
9、氣壓二 餾分組成和平均沸點(diǎn)1.沸程和餾分組成2.平均沸點(diǎn) 體積重量實(shí)分子立方中平均沸點(diǎn)3.不同壓力下的沸點(diǎn)換算減壓與常壓沸點(diǎn)換算已知常壓沸點(diǎn)求蒸氣壓三 密度和相對密度四 特性因數(shù) K Td15.6/15.6五平均分子量六 粘度和粘溫性質(zhì) 粘度是評定油品流動性能的指標(biāo). 粘度指數(shù)表示流體流動時(shí),分子間摩擦產(chǎn)生阻力大小的標(biāo)志.1.粘度的表示方法及換算A動力粘度 兩液層相距1cm,其面積各位1cm2,相對移動速度為1cm/s時(shí)所產(chǎn)生的阻力.B運(yùn)動粘度 動力粘度與同溫同壓下液體密度之比.C條件粘度 恩氏賽氏雷氏粘度2.油品粘度與組成的關(guān)系及粘度測定 A油品粘度與餾分組成和化學(xué)組成的關(guān)系 油品烴類分子增
10、大時(shí),粘度上升; 平均沸點(diǎn)相同,油品性質(zhì)不同,粘度不同 由P38-39圖1-171-18知,只要知道油品的相對密度平均沸點(diǎn)特性因數(shù)中的任意兩個(gè)即可求得粘度. B油品常壓粘度的求定 3. 粘度與溫度的關(guān)系 粘度隨溫度的升高而降低. 油品粘度隨溫度變化的性能稱為粘溫特性. 油品粘溫性質(zhì)的表示方法:a粘度比(50與100 運(yùn)動粘度之比),比值小,說明油品粘度隨溫度變化小,粘溫性質(zhì)性質(zhì)好.只適用粘度相近的油品的粘溫性質(zhì)B 粘度指數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)建立:把一種粘溫性質(zhì)較好的油切割成粘度不同的窄餾分,把這一種標(biāo)準(zhǔn)油稱為H組,粘度指數(shù)定為100;把另一種粘溫性質(zhì)較差的油切割成粘度不同的窄餾分,把這一種標(biāo)準(zhǔn)油稱為L組,
11、粘度指數(shù)定為0,然后測定每一窄餾分在100 及40 的粘度,在兩組中分別選出100 粘度相同的兩個(gè)窄餾分組成一對列成表格,根據(jù)該圖表可以計(jì)算其他試油的粘度指數(shù).4.油品的混合粘度 混油粘度不具有加和性,可根據(jù)P48圖1-25油品混合粘度圖求得.七 臨界性質(zhì)壓縮因數(shù)和偏心因數(shù) 1.臨界性質(zhì) A TC臨界溫度:不論在什么壓力下也不能將氣體液化的最低溫度.在臨界溫度時(shí)的壓力稱為臨界壓力(PC). 臨界溫度是純物質(zhì)或烴類能處于液體狀態(tài)的最高溫度.在臨界點(diǎn)時(shí),氣液界面消失,氣體和液體呈混濁狀態(tài).該點(diǎn)兩相變化時(shí),體積熱效應(yīng)不變. B 油品越重,其臨界溫度越高而臨界壓力越低.2.壓縮因數(shù)偏心因數(shù)略八 熱性質(zhì)
12、 煉油工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算需考慮油品的熱性質(zhì),如比熱氣化潛熱熱焓等.1.比熱 單位物質(zhì)溫度升高1所需要的熱量.油品的比熱隨溫度升高而增大,在極小的溫度范圍內(nèi)可以油品在該溫度下的真比熱. 液體油品的比熱隨溫度的升高而增大,受壓力影響較小.烴類的比熱隨溫度的增加而增加.2.氣化汽化潛熱 定義:單位物質(zhì)在一定溫度下有液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)所需要的熱量. 當(dāng)溫度和壓力升高時(shí),汽化潛熱逐漸減小,到臨界點(diǎn)為0. 油品的蒸發(fā)潛熱隨分子量的增加而減小.芳香烴的蒸發(fā)潛熱最大,環(huán)烷烴次之,烷烴最小.3.熱焓 使1kg油品從某一基準(zhǔn)溫度加熱到t 所需要吸收的熱量. 基準(zhǔn)可以任意選定,油品的熱焓基準(zhǔn)為-17.8,其熱焓與油品性質(zhì)溫
13、度及壓力有關(guān)系.4.油氣在絕熱膨脹時(shí)的溫度變化 真實(shí)氣體在絕熱膨脹條件下由高壓變?yōu)榈蛪?體積膨脹又不做功時(shí),通常成為節(jié)流膨脹,此過程壓力降與溫度變化間的關(guān)系,成為焦耳-湯姆遜系數(shù).九 其他物理性質(zhì) 1.低溫流動性 油品低溫下失去流動性有兩個(gè)原因:含蠟極少的油品。當(dāng)溫度降低時(shí)黏度迅速增加失去流動性,變?yōu)闊o定型玻璃狀物質(zhì),這稱為粘溫凝固;含蠟較多的油品。當(dāng)溫度降低時(shí)蠟就逐漸結(jié)晶出來,當(dāng)析出蠟逐漸增多形成一個(gè)網(wǎng)狀骨架后,將尚處于液體狀態(tài)的油品包在其中,使整個(gè)油品失去流動性,這稱為構(gòu)造凝固。濁點(diǎn):試油在規(guī)定的條件下冷卻,開始出現(xiàn)渾濁時(shí)的最高溫度。結(jié)晶點(diǎn):出現(xiàn)濁點(diǎn)后,繼續(xù)冷卻。則可出現(xiàn)肉眼觀察到的結(jié)晶。
14、冰點(diǎn):油料冷卻出現(xiàn)結(jié)晶后,再使其升高溫度至所形成晶體消失時(shí)的最高溫度。凝點(diǎn):油品在實(shí)驗(yàn)條件下冷卻致液面不流動時(shí)最高溫度。傾點(diǎn):油品在實(shí)驗(yàn)條件下冷卻,液面能夠流動的最低溫度。冷濾點(diǎn):是在規(guī)定的條件下,試油開始不能通過濾清器20(ml)時(shí)的最高溫度。2.燃燒性能閃點(diǎn):指可燃性液體的蒸汽同空氣的混合物在接近火焰時(shí),能發(fā)生閃火的最低溫度。閃電通常指爆炸下限,但汽油的閃電指爆炸上限。 沸點(diǎn)高,油品閃點(diǎn)高;烯烴閃點(diǎn)高于烷烴,芳香烴;大氣壓降低閃點(diǎn)降低。燃點(diǎn)和自燃點(diǎn):達(dá)到閃點(diǎn)溫度后繼續(xù)升溫,生成的火焰越來越大,當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí),引火后生成的火焰不在熄滅(不少于5秒),這種現(xiàn)象的最低溫度稱為燃點(diǎn);油品能發(fā)生自
15、燃的最低溫度為自燃點(diǎn)。 油品的沸點(diǎn)(越輕)越低,自燃點(diǎn)越高,其閃電和燃點(diǎn)越低。發(fā)熱值 高熱值(理論):規(guī)定燃料燃燒的起始溫度和燃燒產(chǎn)物的最低溫度均為15度時(shí),并且燃燒后生成的水蒸汽完全冷凝成水,所放出的熱量。低熱值:只是水蒸汽未冷凝成水,所放出的熱量。各類烴類物質(zhì)的熱值依烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的順序遞減。3.溶解性質(zhì)苯胺點(diǎn):低溫時(shí)把烴類與溶劑混溶,兩者不完全混溶分成兩相,溫度升高時(shí)兩者互溶能力增大,界面消失,此時(shí)的溫度為該混合物的臨界溶解溫度。以苯胺為溶劑,與油1:1混合時(shí)的臨界溶解溫度。 一般芳香烴的苯胺點(diǎn)比烷烴的低;同族烴苯胺點(diǎn)隨分子量增加而升高。水在油中的溶解度 水在芳香烴和烯烴中的溶解度
16、大于在烷烴和環(huán)烷烴中的;在同類烴中隨分子量增的和黏度增加,溶解度減小。4.光學(xué)性質(zhì) 利用光學(xué)性質(zhì)可以單獨(dú)進(jìn)行單體烴類或石油餾分化學(xué)組成定量測定。折射率:真空中光速與物質(zhì)中光速之比,不同溫度下折射率可以進(jìn)行換算,如20度下的折射率等于已知溫度的折射率減去a乘上兩者的溫差(T-20)。第二章 石油產(chǎn)品分類和石油燃料的分類要求第一節(jié) 石油產(chǎn)品分類 中石化總公司分為6大類 :燃料、溶劑和化工原料、潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品、蠟、瀝青、焦。第二節(jié) 石油燃料的使用要求一 汽油1.車用汽油的使用要求A抗爆性 爆震現(xiàn)象:由于火焰瞬間掠過,使得某些部位燃料來不及燃燒而被排出,形成黑煙。原因有:燃料性質(zhì)和發(fā)動機(jī)的工作條件。
17、車用汽車的抗爆性:指車用汽油在發(fā)動機(jī)的汽缸內(nèi)燃燒時(shí)抵抗爆震的能力 ,用辛烷值表示。辛烷值測定在單缸發(fā)動機(jī)中進(jìn)行,所用抗爆性很高的異辛烷(辛烷值定為100)和抗爆性很低的正庚烷(辛烷值定為0)按不同體積百分比混合而成。在同樣的發(fā)動機(jī)工作條件下,若待測燃料與某一標(biāo)準(zhǔn)燃料的爆震情況相同,則標(biāo)準(zhǔn)燃料中的異辛烷的體積百分含量即為所測燃料的辛烷值。辛烷值越高汽車的抗爆性越好。提高燃料抗爆性的方法: 添加抗爆劑,如四乙基鉛,為防止四乙基鉛生成的鉛、二氧化鉛沉積在發(fā)動機(jī)上,影響正常工作,必須加入導(dǎo)出劑,如溴乙烷、二溴乙烷、二氯乙烷等,他們與鉛生成揮發(fā)性物質(zhì)隨廢氣排出;也可以加入甲基叔丁基醚作為汽油的摻合物組分
18、提高汽油的辛烷值;采用催化裂化、寬餾分重整、烷基化等加工過程,生產(chǎn)的汽油中高辛烷值組分含量增多,也能提高汽油的辛烷值。B氣化性 汽油中輕餾分含量越多,它的氣化性就越好。 評定汽油氣化性能的指標(biāo)有餾程和蒸氣壓餾程:一般要求測出10%(表示輕餾分)、 50%(表示燃料的平均氣化能)、 90%(用來控制汽油中的重餾分)餾出體積的溫度和干點(diǎn)等。干點(diǎn)高汽油使用對汽車的磨損比較大。蒸氣壓:說明氣化性能和在進(jìn)油系統(tǒng)中形成氣阻的可能性,蒸氣壓大說明油中輕組分含量過多,易形成氣阻。C抗氧安定性一般用實(shí)際膠質(zhì)和誘導(dǎo)期來評定抗氧安定性實(shí)際膠質(zhì):100ml燃料在實(shí)驗(yàn)條件下所含膠質(zhì)的毫克數(shù),值越大生成的沉積物越多,發(fā)動
19、機(jī)行駛路程越短。誘導(dǎo)期:在規(guī)定的溫度下,由試油和氧接觸的時(shí)間算起,到試油開始大量吸入氧為止的這一段時(shí)間。誘導(dǎo)期越長抗氧安定性 越好。D腐蝕性(汽油對金屬的腐蝕能力) 評定汽油腐蝕性的指標(biāo)有:硫含量、水溶性酸堿、銅片腐蝕、酸度等。E 清潔性 主要指油中含有機(jī)械雜質(zhì)和水分,從而影響燃料物理性能及減少發(fā)動機(jī)的使用壽命。經(jīng)驗(yàn)證明50%的發(fā)動機(jī)故障都是由石油的清潔性不好造成的。2.航空汽油 航空汽油實(shí)際是由基礎(chǔ)汽油、高辛烷值組分和各種添加劑調(diào)和而成的?;A(chǔ)汽油包括催化裂化汽油、催化重整汽油、加氫裂化汽油等高辛烷值組分:一是二 柴油1.壓燃式發(fā)動機(jī)的工作過程2.柴油的使用性能A抗爆性能 B蒸發(fā)性C.黏度
20、黏度要適中,大了,霧化形成的平均油滴直徑大,噴射的射程遠(yuǎn),油滴將落在落在燃燒室壁和活塞頭上,因燃燒不完全而形成積炭;黏度小射程近,則噴入的燃料在噴油嘴附近燃燒,因而不能完全利用燃燒室的全部氣體,以至發(fā)動機(jī)的功率下降. 一般燃料形成的液滴平均直徑越小,霧化程度越大,蒸發(fā)速度越快,就越有利于均勻混合氣的形成.4.低溫性能5.腐蝕性能6.安定性三 噴氣燃料1.燃燒性能A熱值和密度 熱值越高,燃料的能量特性越好.一般同種烴類,沸點(diǎn)高密度就大,不同族烴類,芳香烴密度最大,環(huán)烷烴次之,烷烴最小;而重量熱值芳香烴最低,烷烴最大;體積熱值,芳香烴最大,烷烴最低.B燃燒完全度 等于單位重量燃料燃燒時(shí)實(shí)際放出的熱
21、量比上燃料的低熱值.數(shù)值越大燃料燃燒性能越好. 影響燃燒完全度的因素:黏度蒸發(fā)性化學(xué)組成. 黏度過大霧化不良,燃燒不完全,功率降低;黏度過小火焰燃燒區(qū)域?qū)挾?容易引起局部過熱,同時(shí)使燃料泵磨損大. 蒸發(fā)性好,易形成均勻的混合氣,燃燒也完全. 化學(xué)組成,烴類的燃燒完全度隨化學(xué)組成的不同按下列次序逐漸增大:雙環(huán)芳香烴小于單環(huán)芳香烴,又小于帶側(cè)鏈的單環(huán)芳香烴,小于雙環(huán)環(huán)烷烴,小于單環(huán)環(huán)烷烴,小于異構(gòu)烷烴,小于正構(gòu)烷烴.C生成積炭的傾向 燃料蒸發(fā)性差,容易生成積炭;不同烴類生成積炭依下列順序減小:雙環(huán)芳香烴大于單環(huán)芳香烴,大于帶側(cè)鏈芳香烴,大于環(huán)烷烴,大于烯烴,大于烷烴. 煙點(diǎn)是控制積炭性能的規(guī)格指
22、標(biāo),煙點(diǎn)高說明生成積炭的傾向小. 是以特制的燈測定燃料火焰在不冒煙時(shí)的最大高度. 輝光值:燃料燃燒時(shí)的火焰的輻射強(qiáng)度,是以固定火焰輻射強(qiáng)度下火焰溫升的數(shù)值表示,輝光值高表示火焰的輻射強(qiáng)度低,積炭生成量少.2.低溫性能3.安定性4.潤滑性5腐蝕性四 燈用煤油五 燃料油第二篇 原油評價(jià)及原油蒸餾第三章 原油分類及原油評價(jià)第一節(jié) 原油分類一 工業(yè)分類1.按原油的相對密度分類輕質(zhì)原油相對密度小于0.878中質(zhì)原油相對密度0.878-0.884重質(zhì)原油相對密度大于0.8842.按原油的含硫量分類 低硫原油-原油中硫含量低于0.5% 含硫原油-原油中硫含量低于0.5%-2.0%高硫原油-原油中硫含量高于2
23、.0%二 化學(xué)分類1.特性因數(shù)分類石蠟基原油特性因數(shù)K大于12.1中間基原油特性因數(shù)K=11.5-12.1環(huán)烷基原油特性因數(shù)K=10.5-11.52.關(guān)鍵餾分特性分類 原油在簡單蒸餾裝置上進(jìn)行常壓蒸餾的250-275度餾出物作為第一關(guān)鍵餾分,殘余油用不帶填料的蒸餾瓶,在殘壓5.3KPa進(jìn)行減壓蒸餾,取得275-300度餾分作為第二關(guān)鍵餾分. 一般按關(guān)鍵餾分分類更符合實(shí)際情況.第二節(jié) 原油評價(jià)一般對原油分析評價(jià)有下列四類:1.原油性質(zhì)分類A對未脫水原油分析水分鹽含量.B對脫水原油(含水量小于0.5%)分析其密度黏度凝點(diǎn)殘?zhí)苛蚝康克嶂祷曳纸饘俸筐s程還可以根據(jù)需要分析蠟含量膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量等項(xiàng)
24、目.2.簡單評價(jià)包括原油性質(zhì)分類原油簡單蒸餾測定餾分的密度黏度凝點(diǎn)苯胺點(diǎn)計(jì)算特性因數(shù),按關(guān)鍵餾分特性分類確定原油的類別.3.基本評價(jià) 為一般煉廠設(shè)計(jì)提供依據(jù).4.綜合評價(jià) 一原油評價(jià)為綜合石油化工廠提供設(shè)計(jì)生產(chǎn)參考數(shù)據(jù),為原油資源合理利用提供依據(jù). 綜合評價(jià)以下各內(nèi)容:A原油一般性質(zhì)分析B實(shí)沸點(diǎn)及窄餾分分析C直餾產(chǎn)品的切割與分析D測定不同拔出深度的重油和渣油的性質(zhì)E潤滑油蠟的潛含量測定及其性質(zhì)分析F測定原油的平衡汽化數(shù)據(jù),作平衡氣化產(chǎn)率與溫度關(guān)系曲線二原油的實(shí)沸點(diǎn)蒸餾 操作時(shí)原油3升裝入蒸餾釜,100毫升為一餾分,餾出3-5毫升每分鐘.整個(gè)操作過程分3段,第一段常壓下,大約可蒸餾出初餾-200
25、度的餾出物.第二段為減壓蒸餾,是在1.3KPa的殘壓下進(jìn)行.第三段為減壓二段,在殘壓小于50.67KPa壓力下進(jìn)行蒸餾完畢,將減壓下的蒸餾溫度換算成常壓下的相應(yīng)溫度實(shí)沸點(diǎn)蒸餾裝置通常可以蒸餾出度前的餾出物三原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線性質(zhì)曲線及產(chǎn)率曲線原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線表示餾出溫度與餾出百分率之間的關(guān)系曲線圖見圖-第四章 原油的預(yù)處理和蒸餾第一節(jié) 原油的預(yù)處理一 原油含水含鹽的影響 含水會增加加工過程的燃料和冷卻水的消耗.水的氣化導(dǎo)致系統(tǒng)壓力降增大,動力消耗增加,嚴(yán)重時(shí)甚至引起分餾塔超壓或出現(xiàn)沖塔事故. 加工過程中無機(jī)鹽隨溫度升高水分蒸發(fā),鹽類就沉積在管壁上,形成鹽垢影響傳熱,增加燃料消耗.嚴(yán)重時(shí)流動壓
26、力增大,甚至使?fàn)t管或換熱器堵塞,造成裝置停工事故.含鹽影響的因素分析:A 氯化物水解生成氯化氫,會嚴(yán)重腐蝕設(shè)備.B含硫化合物放出硫化氫對設(shè)備腐蝕. 脫鹽指標(biāo):含鹽量小于3mg/L,鈉含量小于1mg/L.二 原油脫水,脫鹽原理 原油中含有的環(huán)烷酸,瀝青質(zhì),膠質(zhì)等是天然的乳化劑,與油水成為乳化體系,增大脫水脫鹽的難度.為了破壞乳化體系,最終使水滴聚集,沉降達(dá)到油水分離的目的,可以采用以下方法:A 重力沉降 由斯托克斯公式(P128)知水滴直徑增大,油水間密度差增加,油黏度降低都能提高水滴的沉降速度.B 加入破乳劑可以破壞乳化體系.C利用電場破壞乳化膜.高壓電場使水滴產(chǎn)生偶極,電吸引力是相臨水滴靠近
27、,接觸并聚集.三 原油二級電脫鹽工藝 P130圖4-3為典型二級電脫鹽原理流程,過程可理解為原油與破乳劑,洗滌水混合,經(jīng)換熱使原油達(dá)到規(guī)定溫度,先后送入一二級罐進(jìn)行脫水脫鹽.其中電脫水脫鹽罐是重要的設(shè)備. 原油乳化液由分配管小孔進(jìn)入水層2均勻上升,油水界面位于23區(qū)之間;4區(qū)為強(qiáng)電場,乳化液中微小水滴聚結(jié)并借助重力作用向下沉降;下面3區(qū)的弱電場進(jìn)一步促使水滴下沉,聚結(jié),提高脫水脫鹽效率.影響原油脫鹽效果的因素:1.電場強(qiáng)度 電場強(qiáng)度低于200V/cm時(shí)沒有任何破乳效果,高于4800V/cm時(shí)就容易發(fā)生電分散作用,國內(nèi)原油推薦電場強(qiáng)度700-1000V/cm.2.原油在強(qiáng)電場內(nèi)的停留時(shí)間 過長增
28、大電耗易產(chǎn)生電分散作用,時(shí)間過短將影響水滴的聚結(jié).合適的停留時(shí)間越2min.3.注水量及油水混合程度 注水過多將會增加乳化液層的高度,導(dǎo)致電耗增加,電場強(qiáng)度降低,國內(nèi)注水量一級為4-10%,以5%左右為宜,二級為3-5%,以3%左右為宜.第二節(jié) 蒸餾與精餾原理一 基本概念 相平衡常數(shù):氣液平衡時(shí)某組分在氣相中的濃度與其在液相中濃度的比值.一般與物質(zhì)的屬性,體系的溫度,壓力有關(guān).二 石油加工過程中常用到的幾種蒸餾方式1.閃蒸 A 加熱液體混合物使之達(dá)到一定的溫度和壓力,然后引入一個(gè)汽化空間,使之一次汽化分離為平衡的氣液兩相,將含輕組分較多的氣相冷凝下來,使混合物得到分離. B 泡點(diǎn)露點(diǎn)的氣化率分
29、別為0100%2.簡單蒸餾A 可以降混合液中的輕重組分得到相對分離,只能用于分離不太嚴(yán)格場所.簡單蒸餾從汽化方式上講,屬于漸次汽化或微分汽化過程,為無數(shù)個(gè)平衡汽化所組成. 一次汽化和漸次汽化兩種方式的異同: A都可以用來相對分離輕重組分 B在平衡汽化時(shí),大量輕組分的存在起到了降低分壓的作用,因此在相同的溫度壓力下,平衡汽化的汽化率一般比漸次汽化的汽化率高.3.精餾A實(shí)現(xiàn)精餾過程的必要條件是: a必須有氣液 兩相充分接觸的設(shè)備,即精餾塔內(nèi)的塔板和填料. b具有傳熱和傳質(zhì)的推動力,即溫度差和濃度差.4.回流比和塔板數(shù) 回流比:塔頂回流量與塔頂產(chǎn)品量的比值(R).A.塔頂冷回流:將塔頂流出物進(jìn)一步冷
30、卻為低于平衡溫度的過冷液體,將其中的一部分送回塔內(nèi)作為回流.B塔頂熱回流就是將塔頂氣相餾出物部分冷凝為飽和液體作為回流循環(huán)回流:從塔側(cè)某處抽出部分液體經(jīng)換熱冷卻后送回塔內(nèi)作回流5.復(fù)雜體系氣液平衡的假多元組分處理方法把數(shù)十個(gè)乃至數(shù)百個(gè)或更多的烴或非烴類化合物組成的原油或油品看作由數(shù)量較少的若干假想組分組成的混合物理論塔板是能使接觸的氣液兩相達(dá)到相平衡狀態(tài)的塔板為實(shí)際塔板數(shù);理論塔板數(shù);全塔平均塔板效率6.三種蒸餾曲線及其換算(不作要求)第三節(jié) 原油常減壓蒸餾最簡單的原油蒸餾方式:一段氣化常壓蒸餾工藝流程.蒸餾裝置由一臺管式加熱爐一個(gè)原油分餾塔若干臺換熱器冷凝冷卻器機(jī)泵等組成.一般可得到350-
31、370以前的幾個(gè)輕餾分,如汽油煤油柴油等產(chǎn)品.一 原油三段汽化常減壓蒸餾工藝流程 裝置見P158圖4-33. 三段蒸餾簡介: 1.預(yù)汽化蒸餾-脫水脫鹽后的原油換熱到230-240進(jìn)初餾塔(預(yù)汽化塔),塔頂流出輕汽油.塔底為拔頭原油經(jīng)常壓爐加熱至360-370 進(jìn)入常壓分餾塔. 2.常壓蒸餾-為裝置的核心部分,由上至下流出的部分分別為:汽油煤油柴油.一般影響該段蒸餾的產(chǎn)品質(zhì)量的因素有:回流比(塔頂冷回流,中段循環(huán)回流),常壓拔出率,吹入水蒸氣或熱重沸(加熱油品使之汽化)的方法調(diào)節(jié)油品的質(zhì)量.塔頂用水蒸氣氣提,重油用泵抽出送至減壓部分. 3.減壓蒸餾-常壓塔頂油經(jīng)減壓爐加熱到405-410 送入減
32、壓塔,為了減少壓力降和提高減壓塔頂真空度,減壓塔頂一般不出產(chǎn)品而直接與抽真空設(shè)備聯(lián)接,并采用頂循環(huán)回流方式,減壓塔大都有34個(gè)側(cè)線.4.采用初餾塔的好處: A 原油中汽油餾分含量接近或超出20%就應(yīng)該設(shè)置初餾塔,因?yàn)椴辉O(shè)置初餾塔加熱時(shí),汽油餾分逐漸汽化,系統(tǒng)管路壓力增大,有初餾塔可以減少系統(tǒng)壓力,避免原油泵出口壓力過大,減少動力消耗和和設(shè)備泄露問題. B 初餾塔的脫水作用,可以保護(hù)常壓塔及整個(gè)裝置的穩(wěn)定性和操作方便性. C 為了防止硫和鹽分對主塔和冷凝系統(tǒng)的腐蝕問題,可以犧牲初餾塔保護(hù)主塔,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠. D 當(dāng)處理含砷量很高的原油時(shí),主蒸餾裝置可以得到含砷量很低的重整原料.防止催化劑中毒.二 原
33、油分餾塔的工藝特征 概括為:結(jié)構(gòu)上帶有多個(gè)側(cè)線氣提的復(fù)合塔,在操作上是固定的供熱量和小范圍調(diào)節(jié)的回流比.1.復(fù)合塔結(jié)構(gòu) 一般一個(gè)塔只能得到兩個(gè)產(chǎn)品,若要得到n個(gè)產(chǎn)品,精餾系統(tǒng)就需要n-1個(gè)塔組合在一起,而原油分餾塔在側(cè)部開若干個(gè)側(cè)線,可以得到多個(gè)產(chǎn)品,就像多個(gè)塔疊置在一起一樣,稱之為復(fù)合塔,但側(cè)線產(chǎn)品未經(jīng)嚴(yán)格的提餾,分離的組分純度較低,產(chǎn)品不純.2.限定的最高入口溫度和基本固定的供熱量 為防止烴類物質(zhì)分解在各分餾段必須嚴(yán)格控制最高入口溫度,如常壓限在360-370 ,減壓限在390-410 ;原油分餾所需要的供熱,主要是靠進(jìn)料在加熱爐內(nèi)取得,因此供熱量是固定的.3.設(shè)置氣提段和側(cè)線氣提段 由于
34、塔底溫度過高,難以找到合適的重沸器,所以在塔底注入過熱的水蒸氣即氣提幫助塔底重油組分中的輕組分氣化.側(cè)線氣提使未經(jīng)提餾的液體產(chǎn)品得到進(jìn)一步純化即提餾.氣提出的油氣及水蒸氣從塔頂部引出送回主塔,側(cè)線產(chǎn)品由氣提塔底部抽出.4.塔的進(jìn)料應(yīng)有適當(dāng)?shù)倪^氣化率 原料精餾所需要的熱量,主要靠原油本身帶入,因此原油進(jìn)入分餾塔頂入口的氣化率應(yīng)略高于塔頂和各側(cè)線產(chǎn)品收率總和.過量氣化的目的使分餾塔最低側(cè)線以下的幾層塔板有一定的內(nèi)回流,以保證分餾效果.三 回流方式 1.塔頂油氣二級冷凝冷卻的回流方式 第一步溫差較大的情況下取出大部分熱量,第二步雖然傳熱溫差較小,但熱量也較小. 2.循環(huán)回流方式A塔頂循環(huán)回流用于減壓
35、塔催化裂化分餾等需要塔頂氣相負(fù)荷小的場合.B 中段循環(huán)回流 最常采用的回流方式,必須與塔頂回流配合.一般可以充分回收熱能,還可以使分餾塔的起夜負(fù)荷沿塔高均勻分布,減少塔徑或提高塔的處理能力.分離效率只是一般塔板的50%.C 塔底循環(huán)回流 如催化裂化分餾塔的油漿循環(huán)回流四 原油分餾塔氣液相負(fù)荷分布規(guī)律分布規(guī)律為:原油分餾塔內(nèi)氣液相負(fù)荷隨塔高度增加而增大,原因是:A精餾過程中沿塔高的溫度分布,自下而上有一個(gè)遞減的溫度梯度,因此隨塔高度增加,需去走的回流熱也增大;B沿塔高上升油品的密度逐漸減小,其摩爾氣化潛熱也減少,所以越接近塔頂,塔內(nèi)回流量越大. 一般可以根據(jù)物料平衡和熱量平衡計(jì)算氣液相負(fù)荷分布規(guī)
36、律.五 減壓蒸餾 1.減壓蒸餾的特點(diǎn) A 燃料型減壓塔 主要生產(chǎn)二次加工的原料.P164 B 潤滑油型減壓塔 以生產(chǎn)潤滑油料為主.P164減壓分餾塔的特點(diǎn):高真空低壓降塔徑大板數(shù)少 a提高真空度的目的 提高拔出率,避免油品分解 b低壓降 盡可能降低塔頂壓力,提高真空度,便于組分的揮發(fā)和分離 c板徑大目的 為防止組分形成的泡沫過多,粘度較高,不利于壓力降. d板數(shù)少,有利于提高拔出率,各餾分分離的精確度較常壓分離的低. 針對燃料型分餾塔,為提高其處理能力,一般可以采用壓降低的塔板,塔內(nèi)板數(shù)減少,并設(shè)置多處量大的循環(huán)回流. 由于節(jié)能問題日益受到重視,為了降低常減壓裝置的能耗,很多煉油廠采用了干式減
37、壓蒸餾技術(shù).C干式減壓蒸餾 就是在加熱爐和減壓塔內(nèi)不再注入水蒸氣,并在減壓塔頂設(shè)置三級高效抽真空器,塔內(nèi)全部或部分采用處理能力高壓降低的新型填料,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塔板結(jié)構(gòu),以降低精餾塔段的壓降并滿足塔內(nèi)氣液兩相接觸和傳熱,傳質(zhì)的要求,使分餾塔的氣化段在高真空下操作.以降低氣化段溫度的干式減壓蒸餾和傳統(tǒng)的濕式工藝相比具有節(jié)能,高效和污染小的特點(diǎn).選擇通量大效率高壓降低的新型填料,是實(shí)現(xiàn)干式減壓蒸餾新工藝的主要條件. 如,亂堆型填料中的階梯環(huán),英特洛克斯矩鞍型填料,以及規(guī)則型的格里希格柵.分餾塔采用全填料干式減壓蒸餾裝置技術(shù)的燃料型減壓蒸餾工藝,有以下特點(diǎn):a塔內(nèi)及加熱爐管內(nèi)不吹水蒸氣,使減壓塔的負(fù)荷大
38、幅度減少b提高減頂真空度,降低塔板壓力降及氣化段壓力,從而降低所需減壓爐出溫度,提高減壓拔出率.c在保持液相均勻分布和正常噴淋情況下,使填料能夠有效地代替塔板,既有壓降小的優(yōu)點(diǎn),又可保持相當(dāng)?shù)木s作用.d提高拔出率,降低能耗.六 原油蒸餾裝置的設(shè)備防腐采用一脫四注綜合技術(shù)措施,使蒸餾塔頂腐蝕大為減輕.1.原油電脫鹽2.原油注堿 中和酸性物質(zhì),降低嚴(yán)重腐蝕性氯化鎂氯化鈣的含量,使之轉(zhuǎn)化為腐蝕性較小的的氯化鈉.3.塔頂流出線注氨 氨作為一種中和注劑,以中和系統(tǒng)中殘存的氯化氫硫化氫,調(diào)節(jié)塔頂回流冷凝罐冷凝水的pH值,以減輕腐蝕,可以注入氣態(tài)氨或10-20%濃度的氨水.4.塔頂流出線注緩蝕劑5.塔頂流
39、出線注水 作用有三:a 沖洗沉積的銨鹽,減輕垢下腐蝕 b使塔頂油氣急冷,把初凝區(qū)從塔頂冷凝器向前移至餾出管線內(nèi),減輕設(shè)備腐蝕,c稀釋腐蝕性強(qiáng)的最初凝液.第四節(jié) 蒸餾裝置的能耗及節(jié)能一用能和節(jié)能的基本知識1.理解能源不僅有數(shù)量關(guān)系也有質(zhì)量優(yōu)劣高低之分.如電能化學(xué)能為高級能,熱能為低級能.2.某一溫度t的熱量的有效能值用下式計(jì)算:Ex-熱的有效能值Q-熱量;T-熱源溫度,;T0-環(huán)境(基態(tài))溫度,;S-熵差熱源的做功效率.評價(jià)能量的等級.裝置能耗計(jì)算公式:裝置能耗;消耗的燃料s消耗的蒸汽能量e消耗的電力能量w消耗的水能量h裝置與外界交換的熱量等號右側(cè)各項(xiàng)動力介質(zhì)能量按下式分別計(jì)算:E-燃料水電蒸汽
40、等動力介質(zhì)年消耗量A-折算系數(shù)二 原油蒸餾裝置的節(jié)能途徑1.減少工藝用能(1)提高初餾塔常壓塔拔出率,減少過氣化率;(2)選用填料代替塔板或采用低壓降新型塔板,減少減壓塔內(nèi)壓力降,降低氣化段壓力,降低減壓爐出口溫度;(3)減少工藝用蒸汽也是節(jié)能的重要手段.2.提高能力轉(zhuǎn)化和傳輸效率 (1)提高加熱爐效率是節(jié)能的重要方面 (2)調(diào)整機(jī)泵,選擇合適電機(jī) (3)提高減壓抽真空系統(tǒng)效率,減少工作蒸氣用量3.提高熱回收率(1)調(diào)整蒸餾塔回流取熱比例,盡量采用中段回流,減少塔頂回流,提高取熱溫度 (2)優(yōu)化換熱流程,提高原油換熱量和換熱后溫度,降低產(chǎn)品換熱后溫度. (3)合理利用低溫?zé)崃堪ㄋ斢蜌?常壓
41、塔一側(cè)線產(chǎn)品及高溫油品換熱后的低溫位熱源的能量.(4)采用產(chǎn)品熱出料.三常壓蒸餾的換熱系統(tǒng) 1.常壓蒸餾裝置換熱系統(tǒng)的作用;回收產(chǎn)品的余熱來加熱原油,減少加熱爐負(fù)荷,達(dá)到降低裝置能耗的目的.2.要設(shè)計(jì)完善的換熱方案,要考慮以下幾個(gè)方面的因素:(1)完善的換熱流程應(yīng)該是熱回收率高原油換熱后溫度高傳熱系數(shù)高換熱強(qiáng)度適當(dāng),系統(tǒng)壓力降較小操作和檢修方便.(2)合理安排換熱順序,是定制換熱流程時(shí)必須慎重考慮的一個(gè)問題(3)蒸餾裝置換熱流程的管殼程流體介質(zhì)的選擇,可按一定的原則選擇.(4)其他如自用燃料用熱渣油可不換或部分換熱.第五節(jié) 原油分餾塔的工藝計(jì)算工藝計(jì)算得主要任務(wù):A確定塔的主要操作條件B計(jì)算塔
42、的主要工藝尺寸一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算步驟1.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1)原料油的性質(zhì)及實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)(2)處理量及年開工時(shí)間(3)加工方案及產(chǎn)品的質(zhì)量要求.(4)氣提蒸汽的溫度和壓力2.設(shè)計(jì)計(jì)算步驟(1)根據(jù)實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)繪出曲線,再按產(chǎn)品要求確定產(chǎn)品收率,作出物料平衡(2)根據(jù)產(chǎn)品切割方案,利用實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線,計(jì)算各餾分的餓基礎(chǔ)數(shù)據(jù).(3)選定各段塔板數(shù),塔板型式,確定塔板壓降.根據(jù)選定或給出的塔頂壓力,定出氣化段壓力.(4)根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)值確定過氣化率及塔底氣提蒸汽量,計(jì)算氣化段溫度.(5)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,假設(shè)塔底,側(cè)線溫度,做全塔熱平衡估算回流取熱量.(6)確定回流形式,中段回流數(shù)目,位置及回流熱分配比例.(7
43、)自下而上作各段熱平衡,用猜算法計(jì)算側(cè)線及塔頂溫度,如與上述假設(shè)值不符合則重算.(8)核算產(chǎn)品的分餾精確度,不合要求時(shí)則重新調(diào)整回流比或塔板數(shù).(9)根據(jù)最大汽液負(fù)荷計(jì)算塔徑,并作全塔汽液負(fù)荷分布圖.二 塔板數(shù),回流比與油品分餾精確度精流過程的回流比最小塔板數(shù)的計(jì)算目前只限于經(jīng)驗(yàn)方法R.N.沃特金斯對原油常壓蒸餾推薦一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)方法.以相鄰兩餾分中重組分恩氏餾出5%的溫度減去輕組分恩氏餾出95%的溫度間隔,作為兩相鄰兩餾分之間的分餾精確度,若為正值,則稱為脫空,若為負(fù)值,則成為重疊.以兩餾分的50%點(diǎn)溫差作為分離難度.與原油分餾過程的塔板數(shù)回流比相關(guān)聯(lián).常壓蒸餾產(chǎn)品分餾精確度的文獻(xiàn)推薦值(恩
44、氏蒸餾t5%-t95%脫空)為:輕汽油-重汽油 11-16.5;汽油-煤油輕柴油 14-28煤油輕柴油-重柴油 0-0.5; 重柴油-常壓瓦斯油 0-5.5三 汽提型式和水蒸氣用量汽提方式有兩種,一使重沸器汽提,一是水蒸氣汽提,水蒸氣汽提操作方便,但增加塔內(nèi)蒸汽負(fù)荷,加大所需的塔徑,增加塔頂冷卻器的冷卻負(fù)荷,增加鍋爐水處理和污水處理的規(guī)模.因此采用重沸汽提效果較好.四 分餾塔的操作能力原油分餾塔需在稍高于大氣壓力下操作,一般常壓分餾塔的操作壓力可以增加到196-294kPa,但不應(yīng)太高.五 確定分餾塔各點(diǎn)溫度1.氣化段溫度指在氣化段的油氣分壓下,入塔油料達(dá)到指定氣化率的平衡汽化溫度.此溫度取決
45、于原料油的性質(zhì)過氣化率以及氣化段壓力和水蒸氣用量等因素.一般爐出口溫度t0大于tf(指定氣化率的溫度).2.塔底段溫度原油分餾塔塔底溫度一般可取低于氣化段5-17度.3.側(cè)線溫度 通常采用試差法計(jì)算,即先假設(shè)側(cè)線的溫度,進(jìn)行側(cè)線以下塔段熱平衡求內(nèi)回流量,然后按蒸餾曲線換算法求出在該抽出板處油氣分壓下平衡汽化泡點(diǎn)溫度.若計(jì)算值與前假定值相差5度之內(nèi)則認(rèn)為所設(shè)溫度正確,否則重新設(shè)值計(jì)算.4.塔頂溫度 應(yīng)為塔頂產(chǎn)品在該處油氣分壓下平衡氣化的露點(diǎn)溫度.也用試差法計(jì)算.先假定全塔熱平衡計(jì)算塔頂回流量,然后求在塔頂油氣分壓下,塔頂產(chǎn)品平衡氣化100%點(diǎn)溫度與設(shè)定值比較.近似估計(jì),可先假定塔頂溫度為 塔頂溫
46、度汽油恩氏蒸餾60%點(diǎn)溫度.核定塔頂水蒸氣分壓,若其數(shù)值高于塔頂溫度下飽和水蒸汽壓,水蒸氣將會在塔頂冷凝,此時(shí)應(yīng)考慮減少進(jìn)塔水蒸氣量或降低塔頂壓力重新計(jì)算.六 確定塔徑與塔高1.塔徑通常塔徑大小主要取決于塔內(nèi)蒸汽負(fù)荷.在不發(fā)生過多的霧沫夾帶或出現(xiàn)液泛的條件下,確定其最大允許空塔線速度,根據(jù)蒸汽負(fù)荷和允許空塔線速度,即可求出所需塔徑.現(xiàn)以浮閥塔計(jì)算塔徑為例說明如下:A選定塔板間距B計(jì)算最大允許氣體速度C計(jì)算適宜的氣體操作速度D計(jì)算氣相空間截面積E計(jì)算降液管內(nèi)液體流速 F計(jì)算降液管面積G計(jì)算塔橫截面積H計(jì)算塔徑D2.確定塔高H-塔高Hd-塔頂部空間高度Hb-塔底部空間高度Ht-塔板間距Hf-進(jìn)料段
47、高度N-實(shí)際塔板數(shù)當(dāng)在塔底進(jìn)料時(shí),應(yīng)為(n-1).第三篇燃料的生產(chǎn)第五章熱破壞加工第一節(jié)概述燃料生產(chǎn)時(shí),現(xiàn)有的熱破壞加工過程有:高壓熱裂化以常壓重質(zhì)油為原料,以生產(chǎn)汽油柴油燃料油以及裂化氣為目的的熱破壞加工過程反應(yīng)在度左右和-的高壓下進(jìn)行,裂化氣體的主要成分為烴,烴含量較少.減粘裂化通常是在較低的溫度(-度)和壓力(.-.)下使直餾重質(zhì)燃料油經(jīng)輕度裂化以降低其粘度及傾點(diǎn),達(dá)到燃料油的使用要求.焦炭化簡稱焦化,是在常壓液相下進(jìn)行的反應(yīng)時(shí)間較長的深度裂化過程,它處理的原料為重質(zhì)石油殘油,其目的一般是獲得催化裂化原料(焦化蠟油)無灰石油焦以及焦化汽油和柴油第二節(jié)熱破壞加工的化學(xué)反應(yīng)烴類在加熱條件下的
48、基本反應(yīng):一裂解反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理為自由基反應(yīng)各類烴中正構(gòu)烷烴熱穩(wěn)定性最差大分子的異構(gòu)烷烴裂解反應(yīng)生成烯烴和氣體碳-氫鍵斷裂的反應(yīng)在小分子烷烴中容易發(fā)生,隨分子量的增大,脫氫的傾向迅速降低環(huán)烷烴的熱穩(wěn)定性較高,在高溫下五元環(huán)可裂解成兩個(gè)烯烴分子帶長側(cè)鏈的環(huán)烷烴,在加熱條件下,首先是斷側(cè)鏈,然后斷環(huán)帶側(cè)鏈的芳烴主要是斷側(cè)鏈側(cè)鏈復(fù)雜時(shí)易斷裂烯烴加熱條件下,發(fā)生雙鍵位上斷裂二縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)是使產(chǎn)品中存在有相當(dāng)數(shù)量的沸點(diǎn)高于原油的大分子縮合物,以至焦炭縮合反應(yīng)主要發(fā)生在芳烴烷基芳烴環(huán)烷芳烴以及烯烴中苯在度縮合成聯(lián)苯,焦炭二聯(lián)苯進(jìn)一步縮合成三聯(lián)苯等等,最終成為高度縮合的稠環(huán)芳烴烷基芳烴進(jìn)一步脫氫縮合成高分子
49、多環(huán)芳烴實(shí)驗(yàn)證明含有烷烴或烯烴在縮合時(shí)會顯著加快縮合反應(yīng)進(jìn)程,使生焦速率加快三石油烴熱加工過程的熱效應(yīng)及反應(yīng)速度(自學(xué))第三節(jié)減粘裂化減粘是處理渣油的手段之一此外還可采用催化裂化,焦化溶劑脫瀝青質(zhì)及加氫裂化等脫炭或加氫方法屬于熱過程的是減粘焦化溶劑脫瀝青質(zhì)目前工業(yè)上減粘裝置分三大類:.深度減粘裂化,采用加熱爐或反應(yīng)塔,溫度-度.淺度減粘裂化,有加熱爐也有反應(yīng)塔,溫度-度.延遲減粘裝置和常壓減粘裝置聯(lián)合,只有反應(yīng)塔,溫度-度反應(yīng)塔較爐加熱優(yōu)點(diǎn)如下:溫度低燃料消耗量小開工周期長,可達(dá)一年,爐管式減粘開工周期一般只有-個(gè)月第四節(jié)焦炭化過程焦化是以貧氫重質(zhì)殘油為原料,在高溫下進(jìn)行深度裂解及縮合反應(yīng)的熱
50、破壞加工過程.常用焦化方法:釜式平爐延遲接觸和流化等焦化方法一延遲焦化過程.特點(diǎn)原料油以很高的流速在高熱強(qiáng)度下通過加熱管爐,短時(shí)間內(nèi)加熱至焦化反應(yīng)所需溫度,并迅速離開爐管進(jìn)到焦炭塔,使原料裂化縮合反應(yīng)延遲到焦炭塔中進(jìn)行,以免在爐管內(nèi)大量結(jié)焦,影響裝置的開工周期二延遲焦化過程的特殊設(shè)備.焦炭塔.水力除焦系統(tǒng).無焰燃燒爐三延遲焦化過程的產(chǎn)品.焦化氣(甲烷乙烷少量烯烴).不飽和烴含量高,且含硫氮等非烴類化合物也較多安定性較差.焦化柴油和汽油均安定性差,殘?zhí)几?焦化蠟油.焦炭(石油焦)海綿狀蜂窩壯針壯焦影響石油焦質(zhì)量的因素:.原料.循環(huán)比.操作條件第六章:催化裂化 第一節(jié):概述一.催化裂化在煉油工業(yè)中
51、的作用催化裂化是石油加工的主要手段之一,它在煉油工業(yè)有重要的地位。二次加工:是指直餾重組分再次進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)上的破壞加工使之生成汽油.柴油.氣體等輕質(zhì)產(chǎn)品的過程。手段主要有熱裂化.焦化.催化裂化和加氫裂化等。催化裂化在二次加工中占有重要的位置。二.催化裂化發(fā)展簡介.催化裂化反應(yīng)是在催化劑的表面上進(jìn)行的,分解反應(yīng)生成的氣體.汽油.柴油等分子較小的產(chǎn)物離開催化劑進(jìn)入產(chǎn)品回收系統(tǒng),而縮合反應(yīng)生成的焦碳,則沉積在催化劑上,使其活性逐漸降低,為使反應(yīng)不斷進(jìn)行,就必須及時(shí)燒去催化劑表面上的積炭,使之恢復(fù)活性,這個(gè)過程叫著“再生”.可見催化裂化包括“反應(yīng)”和“再生”.近年來得到迅速發(fā)展的是流化床催化裂化. 采
52、用了先進(jìn)的流化技術(shù),所用的催化劑是直徑為 20100um的微球催化劑.再反應(yīng)器和生成器內(nèi) 與油氣或空氣形成流化狀態(tài),在兩器中的循環(huán)像 流體一樣方便.因此它有處理量大,設(shè)備結(jié)構(gòu)簡 單,操作靈活等優(yōu)點(diǎn)但是流化床由于存在返混 現(xiàn)象,產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率不如移動床.催化劑的發(fā)展對催化裂化技術(shù)的不斷提高起著極大的推動作用. 60年代的分子篩催化劑問世,(催化裂化分子篩催化劑一般是稀土元素或高價(jià)金屬元素取代鈉元素的Y型分子篩。與普通硅鋁催化劑相比,具有活性高、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn),可在較緩和條件下進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)允許在630-680的高溫下再生以更好地恢復(fù)活性。此外,它抗中毒能力強(qiáng),能加工某些含重金屬較多的劣質(zhì)原料)
53、克服了返混的特點(diǎn),使生產(chǎn)能力大幅度的提高,生產(chǎn)質(zhì)量和收率得到 顯著改善.分之篩催化劑的一個(gè)特點(diǎn)是對積炭很 敏感,為了保證其的高活性,必須大幅度降低再生 催化劑的含炭量.第二節(jié):催化裂化的原料和產(chǎn)品特點(diǎn)一:催化裂化原料催化裂化原料的范圍很廣泛,大體可分為餾分油和渣油兩大類.1.餾分油:(1)直餾重餾分油,主要是原油減壓蒸餾的側(cè)線餾出油,沸點(diǎn)約在350550的范圍內(nèi),大多數(shù)直餾重餾分含芳烴較少,容易裂化,輕油收率較高,是理想的裂化材料。(2)熱加工產(chǎn)物:是已經(jīng)裂化過的油料,其中烯烴.芳烴含量較多,裂化時(shí)轉(zhuǎn)化率低,一般不單獨(dú)使用,而是和直餾餾分油摻合后作為混合進(jìn)料。(3)潤滑油溶劑精制的抽出油: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。必須與直餾餾分混合使用,而且比例不能很大。2.渣油渣油是原油中最重的部分,含有大量的膠質(zhì).瀝青質(zhì)和各種稠環(huán)烴類,殘?zhí)贾岛芨?,在反?yīng)中
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