1、石油工业的一个重要组成部分，是把原油通过石油炼制过程加工为各种石油产品的工业。包括石油炼厂、石油炼制的研究和设计机构等，石油炼厂中的主要生产装置通常有：原油蒸馏（常、减压蒸馏）、 热裂化、催化裂化、加氢裂化、石油焦化、催化重整以及炼厂气加工、石油产品精制等，主要生产汽油、喷气燃料、煤油、柴油、燃料油、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦和各种石油化工原料。 “ I % |3 J4 c9 U! w w根据各炼油厂主要产品的不同,炼油厂可分为三种类型,即燃料型、燃料一润滑油型与燃料一化工型。以下我们仅介绍燃料一润滑油型炼油厂石油炼制的基本过程。, p6 k9 c, O# X, e0 Z w. / r+
2、 t; S1 : Pl.石油炼制的基本过程) j3 s$ V4 X* o1 d4 B以生产燃料和润滑油为目的的炼油厂里,通常是先将原油进行常压、减压蒸馏,依次分离为汽油、煤油、柴油、重柴油，轻质、中质和重质润滑油等各种沸点不同的馏分。上述过程属于物理过程,原油中酌烃类化合物在结构上没有发生变化 称为一次加工。以一次加工得到的各种馏分为原料,按产品质量的要求,分别进行加 2 F; R8 b175C 一 300C 的馏分为煤油馏分;200C 一350C 的馏分为柴油馏分;350C 以上的馏分为润滑油或裂化原料。在较低温度范围内便能蒸馏出来的石油组分称为罕竿忿;在较高温度范 围内才能蒸馏出的组分称为
3、重馏分。直馏馏分主要是由烷烃与环烷烃组成,一般不含饱和烃，所以直馏产品性质安定,不易氧化变质,易于长期储存。(2)减压蒸馏 常压蒸馏所得到的渣油是炼制润滑油的原料由于它是 350C 以上的高沸点馏分,-如果还用常压蒸馏来进行分离,加热温度就得高达 350C 以上,在这样的高温下,会引起烃分子的裂化。为了既能进行蒸馏分离又不致使烃分子裂化,就需采用减压蒸馏。* M . x- T$ ?+ Q7 C. T减压蒸馏是利用降低压力可以降低液体沸点的原理.将常压渣油在减压塔内进行分馏。减压塔的真空度是靠二至三级蒸汽喷射泵抽空而致,塔顶的真空度控制在 93.3kPa 左右。从减压塔侧线可以引出各种润滑油馏分
4、或催化裂化的原料。塔底的重油叫减压渣油,可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。(3)热裂化 仅靠温度与压力的作用来实现石油裂化的过程叫热裂化。热裂化就是利用高温使重油一类的大分子烃,受热分解裂化成为汽油一类的小分子烃。在热裂解条件下,烃类主要发生分解与缩合二类反应。所用原料通常为常压重油、减压馏分、焦化蜡油等。热裂化产品主要有裂化气、汽油、柴油和渣油等。热裂化汽油与热裂化柴油的产率较高。但热裂化产品中含有较多不饱和烃,故安定性不好。同时,热裂化过程中所发生的缩合反应,会使加热炉的管道中严重结焦。由于热裂化工艺存在上述缺点,所以该方法巳淘汰。1 O“ C6 s w: C! + T3 M“ r
5、“ ; Z(4)催化裂化 在催化剂的作用下使烃分子热裂化的过程称之为催化裂化。原料油是在合成硅酸铝催化剂的作用下,使大分子烃热裂化变成小分子烃,同时还使其分子结构改变,使不饱和烃大大减少,异构烷烃和芳香烃增加。催化裂化通常以重质馏分(如减压馏分、焦化柴油及蜡油等)为原料-,也有用预先脱沥青的常压重油为原料的。催化裂化的产品主要有石油气、汽油与轻柴油。 催化裂化的汽油产率高,约为 46%一 60X,不饱和烃含量少,异构烷烃与芳香 烃含量高 L 故化学安定性好,辛烷值高,抗爆性好,可用作航空汽油与高辛烷值汽油的基本组分。催化裂化的柴油产率为 20%40%,但因含正构 烷少,发生性能较差。催化裂化是
6、目前二次加工工艺中采用最为普遍的一种。2 R* i+ N8 v8 b3 G9 b(5)加氢裂化 在有催化剂和氢气存在的条件下,使重质油受热后通过裂化反应转化为轻质油的加工工艺,称之为加氢裂化。与催化裂化所不同的是加氢裂化是在 9.81 一 14.71MPa 压力和 380。C440-C 的温度条件下,而且有不同的催化剂、氢气(约为 原料重油的 2.5%一 4%)作用下进行的。既有催化裂化反应,又有烃类的加氢反应,由于加氢反应,可使不饱和烃变为饱和烃,并使非烃类化合物也发生反应。因此,加氢裂化产品安定性好,腐蚀性小。由于含环烷烃多,是催化重整制取高辛烷值汽油的原料;由于含异构烷烃较多,芳香烃较
7、少,因而加氢裂化所得的柴油产品凝点与冰点很低,十六烷值很高。此外,加氢裂化还具有原料油的范围广(从直馏重柴油到减压渣油等均可使用),生产灵活性大(汽油与柴油产率可据需要调整),产率高(汽油产率可达 75%,以生产柴油为主时,柴油产率可达 85%)等特点。但由于加氢裂化是在高压条件下操作,生产条件较苛刻 J 卩之投资大,故目前未能象催化裂化那样得到普遍应用。另一方面是芳香烃与烯烃的缩合反应,使渣油转化为焦炭,但在炉管内来不及生焦,而是延迟至焦炭塔再给予足够时间生焦。焦化汽油与柴油的安定性都较差,需要进一步精制改善。 : I1 k R6 E! y0 D9 Y(7)催化重整 在有催化剂作用的条件下,
8、对汽油馏分中的烃分子结构进行重新排列使其形成新分子结构的过程,叫做催化重整。催化重整按所用催化剂种类的不同,分为铂重整、铂铼重整和多金属重整。将汽油馏分进行催化重整,可、以得到高辛烷值的汽油、轻芳烃和氢气三大产品。催化重整的原料油是直馏、裂化和焦化汽油馏分。当生产高辛烷值汽油时,一般采用 gOC180、C(或 200C)的馏分,叫做宽馏分重整;当生产轻芳烃时,宜用 60C145C 的馏分,叫做窄馏分重整。(8)烷基化 烯烃在异构烷烃或芳烃上的热反应或催化反应过程叫做烷基化。烷基化的原料是异丁烷一丁烯气体馏分，目前我国多以浓硫酸为催化剂,主要产物是异辛烷和其它烃类组成的混合物,这种混合物叫做烷基
9、化油。对烷基化油进行分馏 切割 50C 一 180。C 的主要成分可得各种不同结构的异辛烷馏分(称为工业异辛烷)。工业异辛烷的马达法辛烷值高达 94,是航空汽油与高级汽油的高辛烷值组分。另外,副产品重烷基化油也可作为轻柴油的组分。(9)酸碱精制 用浓硫酸与油中的不良成分发生反应,生成酸渣,经沉淀后与油分离。此时,油呈酸性,再用白土和碱(也有不用碱的)处理,就可得到酸值小,安定性好的油品。(10)溶剂精制 在一定的温度条件下,利用溶剂的活性极性分子,溶解润滑油中的一些非理想成分(多环短侧链的芳烃和环烷烃、胶质、沥青质及硫、氮、氧化合物等),将它 们分离出来,从而改善油品的粘温性能,降低残碳值与酸
10、值,提高油品的安定性。将分离物蒸出溶剂后,便获得抽出油,抽出油可作调合车轴油等的原料。常用的溶剂有糠醛、酚、丙烷等。$ B; , j* s) U7 d(ll)加氢精制 在高温、高压和有催化剂存在的条件下,向被情制油中通入氢气,使氢与油中的非烃化合物和不饱和烃等发生化学反应,从而将它们除去和转变为饱和烃的精制工艺,称为加氢精制。这是一种较好的精制方法,可简化精制工序,提高油品的产率。加氢精制将逐步取代部分传统的精制工艺。(12 润 滑油加氢处理 润滑油加氢处理通常是在中、高压(7.8514.71MPa)氢气和催化剂存在的条件下,对润滑油料进行精制和改质的工艺过程。通过加氢处理,使原料中的多环芳烃
11、、胶质、 沥青质等不理想组分发生适度的加氢裂解驶之变成有益组分,从而达到精制润滑油和提高精油品粘指数的目的。(13)白土精制 白土是一种含氧化硅和氧化铝的天然陶土,用盐酸处理后,活性大增。它不仅吸附能力强,且选择性好，当与油料充分混合后,即将油中胶质、 沥青质、酸渣、残余溶剂等吸附在微孔表面上,过滤后即可得精制油。这种方法作为酸碱精制或溶剂精制的一个补充,可进一步提高油品的安定性并改善油品色泽。此法工艺简单、设备投资少,但劳动条件差,生产效率低.且污染环境。(14)丙烷脱 沥青 利用丙烷在一定温度条件下对于减压渣油中的润滑油组分和蜡有相当大的溶解能力,而对于胶质和沥青质几乎不溶解的特性,将减压
12、渣油中的胶质、沥青质除去,以生产高精度的润滑油,同时还得到沥青。这是精制渣油型润滑油前的一道 准备工序。$ 7 h n$ W i _5 l* m) _燃油化学常用问答 (Fuel Chemistry FAQ)石油信息资源常用问答 (Sci.gco.petroleum FAQ-Internet Resources)化学工作者常用问答 (Sci/Chem-fag)0 L“ E o5 9 h: L化学工程师网上信息资源常用问答- w! N; ) ) x# N) 3 Asci.engr.chemFAQ:Internet resources for ChemEs0 e* Y/ ) p! j+ U3 j;
13、 j从以上的一些常用问答中读者可以了解到许多有关石化重要知识。信息以及相关的网址，从而明显提高查找信息的效率。熟悉 FAQ 也有助于读者以此为线索在新闻组内作更深层的探讨。9 w/ Z6 l% 0 T石油产品常用问答：液化石油气! o$ j, g0 w. A6 u 石脑油 汽油“ a8 r5 h7 t6 P0 ; t, m0 G蒸发性 2 % e4 % G$ j1 Q+ p6 |6 T抗爆性 辛烷性 含铅汽油, f- i: Q% I3 S2 x新配方汽油加剂清洁汽油 柴油 着火性“ B7 Z6 x, h) V4 E, I十六烷值流动性 ?5 p9 g7 s# h溶剂油 2 M P7 ) Q5
14、x8 t V煤油 喷气燃料. j- c; a0 v9 L润滑油 0 ? Y- C# C! T基础油 内燃机油 齿轮油液压油 全损耗系统用油 润滑脂 4 K- j S: O8 Y( ?3 d石蜡 0 a3 k3 o. g1 v4 T微晶蜡 2 a“ r8 w% A蒸发性 （Vaporizability）：2 v4 M: t3 e3 V! T+ b0 I指汽油在汽化器中蒸发的难易程度。它对发动机的起动，暖机，加速，气阻，燃料耗量等都有重要影响。汽油的蒸发性由馏程，蒸气 压和气液比三个指标综合评定。馏程：指汽油馏分从初馏点到终馏点的温度范围，常用恩氏蒸馏仪测定。汽油的规格中规定了馏出量（体积）为 1
15、0%，50%，90%和终馏点各点的最高温度。10%点的温度表示汽油轻质馏分的多少，此温度过高则低温起动性能差，过低则易形成气阻；50% 点的温度反映汽油的平均蒸发性能，过高则对发动机的加速以及燃料分配的均匀性都不利；90%点和终馏点温度表示汽油中重质馏分的多少，温度过高时燃料蒸发不完全，燃烧性能差。航空汽油的 馏程范围要比车用汽油的馏程范围窄。（见喷气燃料） 2 P8 9 w2 U5 d X蒸气压：指在标准仪器中测定的 38蒸气压，是反映汽油在燃烧系统中产生气阻的倾向和发动机起动难易程度的指标。汽油中轻组分含量多，油路气阻倾向大，汽车容易熄火；反之，则燃料不能迅速蒸发，起 动困难。汽油的蒸气
16、压要根据季节、地区和用途进行调整。冬用汽油要有较高的蒸气压，夏季使用蒸气压较低的汽油；高海拔地区汽油的蒸气压相应低些；航空汽油要求的蒸气压比车用汽油的低。 气液比：指在标准仪器中，液体燃料在规定温度和大气压下，蒸气体积与液体体积之比。气液比是温度的函数，用它评定、预测汽油气阻 倾向，比馏程，蒸气压指标更反映气阻倾向。 4 L% / b“ W8 V# n Y Z柴油（Diesel fuel）:柴油是压燃式发动机（即柴油机）燃料，也是消耗量最大的石油产品之一。由于柴油机较汽油机热效率高，功率大，燃料单耗低，比 较经济 ，故应用日趋广泛。它主要作为拖拉机、大型汽车、内燃机车及土建、 农用机械的 动力
17、。柴油是复杂的烃类混合物，碳原子数约为 10-22。主要由原油蒸 馏，催化裂化，加氢裂化，减粘裂化，焦化等过程生产的柴油馏分调配而成（还需经精制和加入添加剂）。柴油分为轻柴油（沸点范围约 180-370）和重柴油（沸点范围约 350-410）两大类。柴油使用性能中最重要的是着火性和流动性，其技术指标分别为十六烷值和凝点。我国柴油现行规格中要求含硫量控制在 0.5%-1.5%。柴油按凝点分级，轻柴油有 10，0，-10，-20，-35 五个牌号，重柴油有 10，20，30三个牌号。/ L) K“ I7 V6 |“ 4 K5 y着火性 ( Ignitability): n0 l3 Q6 J3 2
18、h; f, y4 高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后迅速与空气形成均匀的混合气，并立即自动着火燃烧，因此要求燃料易于自燃。从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火落后期。燃料的自燃点（在空气存在下能自动着火的温度）低，则滞燃期短，即着火性能好。一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标，也可以有柴油指数或十六烷指数表示。/ k. U! y/ r7 q7 t+ F5 |4 Q2 n十六烷值（Cetane number）:十六烷值是指与柴油自燃性相当的标准燃料中所含正十六烷的体积百分数。标准燃料是用正十六烷与 2-甲基萘按不同体积百分数配成的混合物。其中正十六烷自燃性好，设定其十六烷值为 1
19、00，2-甲基萘自燃性差，设定其十六烷值为 0。也有以 2，2，4，4，6，8，8-七甲基壬烷代替 2-甲基萘，设定其十六烷值为 15。十六烷值测定是在实验室标准的单缸柴油机上按规定条件进行的。十六烷值高的柴油容易起动，燃烧均匀，输出功率大；十六烷值低，则着火慢，工作不稳定，容易发生爆震。一般用于高速柴油机的轻柴油，其十六烷值以 40-55 为宜；中、低速柴油机用的重柴油的十六烷值可低到 35 以下。柴油十六烷值的高低与其化学组成有关，正构烷烃的十六烷值最高，芳 烃的十六烷值最低，异构 烷烃和环烷烃居中。当十六烷值高于 50 后，再继续提高对缩短柴油的滞燃期作用已不大；相反，当十六烷值高于 6
20、5 时，会由于滞燃期太短，燃料未及与空气均匀混合即着火自燃，以致燃烧不完全，部分烃类热分解而产生游离碳粒，随废气排出，造成发动机冒黑烟及油耗增大，功率下降。加添加剂可提高柴油的十六烷值，常用的添加剂有硝酸戊酯或已酯。1 q+ 8 G0 U1 w, P F: Y2 ?流动性 (Flowability):6 F0 : 5 2 Y8 g+ Y凝点是评定柴油流动性的重要指标，它表示燃料不经加热而能输送的最低温度。柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的最高温度。柴油中正构烷烃含量多且沸点高时，凝点也高。一般选用柴油的凝点低于环境温度 3-5，因此，随季节和地区的变化，需使用不同牌号，即不同凝
21、点的商品柴油。在实际使用中，柴油在低温下会析出结晶体，晶体 长大到一定程度就会堵塞滤网， 这时的温度称作冷滤点。与凝点相比，它更能反映实际使用性能。对同一油品，一般冷滤点比凝点高 1-3。采用脱蜡的方法，可降低凝点，得到低凝柴油。, s. v5 h) O( X溶剂油 (solvents):3 o s! % G! Y3 g: r溶剂油是五大类石油产品之一。溶剂油的用途十分广泛。用量最大的首推涂料溶剂油（俗称油漆溶剂油），其次有食用油，印刷油墨，皮革，农药，杀虫剂，橡胶，化妆品，香料，医药， 电子部件等溶剂油。目前约有 400-500 种溶剂在市场上销售，其中溶剂油（烃类溶剂，苯类化合物）占一半左
22、右。 . d$ p9 w0 e“ V) B按沸程分，溶剂油可分为三类：1 n, K+ d# l0 Z P: H o; V; R6 g9 o, _低沸点溶剂油，如 6抽提溶剂油，沸程 为 60-90，1 d: g8 ?, O F溶剂油毒性的表示方法大致三种：8 r. + + q9 ?* 致死量（LD ）：一般用来表示剧毒物质对动物生理作用强度的一种尺度。致死浓度（LC）：用浓度表示急性中毒的一种尺度。 ) D 9 J2 Y喷气燃料(Jet fuel):( g. X- S0 w6 R. s, e- T用于航空涡轮喷气发动机的燃料，是一种无色透明的液态轻质石油产品。主要含烃类混合物，约占 98%（体
23、）以上，另外 还含有少量含氧，硫和氮的化合物及微量金属杂质。它主要由原油常压蒸馏得到的煤油馏分经精制加工，再加入添加剂制得（直馏喷气燃料），为扩大资源， 还由原油蒸馏得到的重质馏分油经加氢裂化制得，甚至还掺入催化裂化馏分油和热裂化、焦化、减粘的加 氢精制馏分等（二次加工喷气燃料）。喷气燃料分为汽油型（馏分范围为 80-260），宽馏 分型（馏分范围为 50-305）和煤油型（馏分范围为 180-330）种。一般亚音速 喷气式飞机多用汽油型和宽馏分型。超音速喷气式飞机则只能用煤油型燃料， 飞行速度到了马赫的要用初馏点 200以上，终沸点约到 330的重煤油型燃料。为提高喷气发动机燃烧室单位容积的
24、热效率，延长飞机的续航距离，要求燃料的发热量要高（重量发热量要求在 43.12MJ/kg 以上，密度要大（不低于 0.775g/cm3）;为保持燃烧筒的耐用寿命，要求燃料的氢含量最少不低于 13.5，芳烃含量不高于 25；为提高飞行速度和飞行高度，还要求燃料具有良好的热安定性能和较低的冰点（一般不高于-46）。喷气燃料除了作为燃料燃烧之外，它还起到润滑剂和冷却剂的作用。! h8 v2 J) n3 B* g喷气燃料分 1、2、3、4 号，其中号适宜于严寒冬季，号适宜于炎 热地区，目前广泛使用号。, P9 s* Y$ K5 g 6 Y重油重油旧称燃料油，系棕黑色粘稠状的重质石油产品。重油由原油经过
25、常减压蒸馏装置提取馏分油后的残渣油（常压渣油或减压渣油）调入部分轻质馏分油以达到合适的粘度而制得；也可由减压渣油经减粘裂化工艺而制得，或从页岩油加工或煤液化等工艺获得。燃料油广泛用作船舶锅炉、大型低速柴油机、 发电站锅炉、玻璃、陶瓷、金属热处理、治炼等工业的加热过程用燃料。/ p/ m( d E) j8 P燃料油性能要求主要有：（1）粘度：反映输送性能和燃料油雾化性能；（2）闪点：反映贮存、运输和使用时的安全性能；（）含硫量：反映油品对设备的腐蚀性能和对大气污染的程度；（）沉积物及机械杂质：影响油品的输送、堵塞油路、过滤器和喷嘴。我国燃料油按 80oc 运动粘度（ mm2/s）分级。有 20，60，100，200 四种。20 号燃料油适用于远洋船舶等小型喷嘴的锅炉和无预热器用工业窑炉及船用大型低速柴油机上；60 号燃料油适用于近海或内河船舶的锅炉燃烧之用，也用于铁路机车锅炉上；100 号燃料油适于陆用大型锅炉或治金、机械制造的热处理加热炉；200 号燃料油用作炼油厂加热炉燃料或发电厂大型蒸汽锅炉，工业窑炉以及炼钢炉燃料等。近年，为改善重油燃烧，乳化燃料油得到了 应 用和推广。1 z“ l9 & - ) R& y/ l- |& ?! e6 S) a* g
