1、1第一章 石油的化学组成1.石油的外观性质:天然石油通常是淡黄色到黑色的、流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般都小于 1.0.世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。从颜色看，绝大多数石油都是黑色的，也有暗黑、暗绿、暗褐色的，更有一些石油是呈赤褐、浅黄色。 2. 石油生产的产品：1. LPG ： 民用，化工裂解原料2. 石脑油 ：化工裂解原料，化工原料3. 汽油 ：民用，化工裂解原料4. 煤油 ：航空煤油，民用，化工裂解原料5. 柴油 ：民用，化工裂解原料6. 润滑油 ：各种机械使用7. 重油沥青 ： 建筑沥青，道路沥青8. 石油焦炭 ：炼钢厂使用9. 由上述油品，可以作为化工原料，生产
2、出的很多的化工产品。石油可以生产很多产品，它是复杂混合物，由成千上万种化合物组成。3.我国原油特点：（1）凝点以及含蜡量均较高；（2）含硫量低；（3）含氮量高，我国原油大部分的氮含量在 0.3以上。；（4）胶脂含量高；（5）沥青质含量高4.石油中 C,H 含量：碳的含量为 83-87，氢含量为 11-14，两者合计一般为 95-99。 由表中氢/碳原子比表明，我国一些重要原油的氢/碳原子比较高5.石油馏分分类：从化学组成来看，石油馏分可分为两大类，即烃类和非烃类。石油中的烃类主要是烷烃(链烷烃)、环烷烃、芳香烃这三族烃类。只有 C 和 H 组成的化合物称为烃类化合物(含烃化合物)（简单回答题）
3、。有 C 和 H 和硫 S、氮 N、氧 O 这些元素组成的化合物称为非烃类化合物（简单回答题）。杂质元素：6.气态烃种类： 石油气体由气态烃组成。石油气体因其来源不同，可分为天然气和石油炼厂气两类。天然气可分为伴生气和非伴生气。伴生气是伴随原油共生与原油同时被采出；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气，两者在地层中均为均一的气相。石油液态烃主要是汽油，煤柴油（也称中间馏分）和减压馏分，渣油等。27.含硫化合物：通常将含硫量高于 2%的石油称为高硫石油，低于 0.5%的称低硫石油，介于0.5-2.0%之间的称为含硫石油(如胜利等原油)。硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸点的升高而增加。
4、大部分硫集中在重馏分和渣油中。元素硫、硫化氢及低分子硫醇都能与金属作用而腐蚀金属设备，它们统称为活性硫化物。含硫化合物分类：（1）直馏汽油中的硫化物（2） 中间馏分的含硫化合物（3） 高沸点馏分的含硫化合物8.含硫化合物对石油加工及产品应用的影响主要有以下几个方面：石油加工过程中设备的腐蚀：在含硫原油的炼制过程中，含硫化合物分解，产生 H2S 和元素 S，当 H2S 与水或盐类如 MgCl2、CaCl 2共存时，盐类水解产生 HCl，可以造成设备腐蚀，若即含硫又含盐，则对金属设备的腐蚀最为严重石油产品贮存过程中的腐蚀：石油产品中的活性硫，在贮存过程中，同样会对贮存设备产生腐蚀。石油产品使用过程
5、对机器零件的腐蚀：含硫化合物燃烧后生成 SO2和 SO3，遇水生成H2SO3和 H2SO4， 可以对使用的机器造成严重腐蚀，因此，对发动机燃料的含硫量有严格的控制。硫化物的存在，严重影响油品的贮存安定性，造成油品变质。含硫化合物是金属催化剂的毒物：如铂金重整装置是最怕硫的，因此，必须限制重整原料的含硫量。含硫化合物可以降低汽油的辛烷值，对汽油的抗爆性有不良影响。9.石油中含氧化合物：石油中的含氧化合物主要集中在高沸点的馏分中，大部分集中在石油的胶状沥青状物质中，其含量可达石油总含氧量的 80%（重）.含氧化合物特别是石油酸，容易引起石油乳化，对石油加工不利，而且会对加工设备造成腐蚀。石油中的含
6、氮化合物可分为碱性氮化物和非碱性氮化物。10.微量金属在石油中存在的形态:在石油中，一部分金属以无机的水溶性盐类形式存在。例如钾、钠、钙、镁的氯化物盐类，这些金属盐主要存在于原油乳化的水相里。在原油脱盐过程中，这些盐类可通过水洗或破乳而除去。另一部分金属是以油溶性的有机金属化合物形式存在。例如镍、钒、铁、铜等，它们可以呈络合物形态或呈金属皂类以及胶体悬浮物形态存在于原油中。这类金属经过蒸馏后，大多数留在减压渣油中。11.渣油的族组成:将渣油分成饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分。（饱和分包括烷烃和环烷烃类）12.根据胶质和沥青质对不同溶剂的溶解能力，可以把它们分为 4 类： 油焦质不溶于二硫化
7、碳、四氯化碳、苯，也不溶于低分子量烷烃的物质；3炭青质溶于二硫化碳，但不镕于四氯化碳、苯以及低分子量烷烃的物质； 沥青质溶于二硫化碳、四氯化碳和苯但不溶于低分子量烷烃的物质； 可溶质可溶于二硫化碳、四氯化碳、苯以及低分子量烷烃的物质。可溶质是油分(饱和分及芳香分)及胶质的混合物。胶质和沥青质存在着差别:胶质溶于石油产品中形成真溶液，呈褐色或黑褐色，粘稠着色能力很强，在 260300，胶质不稳定，可转化为沥青质，比重稍大于 1。沥青质是脆性固体物质，分子量大，含 H 量较低，溶于芳香烃中成悬浮胶体溶液从外观上看，沥青质都是无定形、脆性的固体物质，而胶质多半是粘稠液体(有的胶质也呈无定形固体物质)
8、；从溶解性能看，胶质能溶于低分子烷烃中，而沥青则不溶；从分子量看(用蒸汽压平衡法测得的平均分子量)胶质分子量约为 1000-2000，而沥青质约为 2000-6000；胶质的 HC(原子比)要比沥青质高(胶质为 1.4-1.7，沥青质为 1.1-1.4)；胶质的芳香度(0.2-0.4)比沥青质低 (0.4-0.6)。13.石油中的三类微量元素？1、过度元素 2、碱金属和碱土金属 3、其他元素14.石油馏分结构组成表示方法：CA%10原 子 数 目总 原 子 数 目芳 香 环 上 的CV 原 子 数 目总原 子 数 目环 烷 上 的Cp%10原 子 数 目总 原 子 数 目烷 基 侧 链 上CR
9、 原 子 数 目总原 子 数 目总 环 上要求会计算 CA+CN+CP=100，C P+CR=1004RT-分子中总环数 RA-分子中芳香环数 R N-分子中环烷环数RT=RA+RN第二章石油及油品的物理性质1.馏程(沸程)：石油馏分与纯化合物不同，在一定外压下加热汽化时，其残液的蒸汽压随汽化率增加而不断下降，所以其沸点表现为一定宽度的温度范围，称为沸程。当油品在恩氏蒸馏设备中按规定条件加热时，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。当馏出体积为 100%时的气相温度称为终馏点或干点。(实际不可能达到 100%的馏出体积)。初馏点到干馏点这一温度范围称为馏程或沸程。2.三种蒸馏曲线： 恩氏蒸馏
10、、实沸点蒸馏与平衡汽化蒸02040608010202024026028030320340 馏 出 体 积 百 分 数 %馏 出 温 度 平 衡 汽 化 (EFV)曲 线 恩 氏 蒸 馏 (ASTM-D86)曲 线 实 沸 点 蒸 馏 (TBP)曲 线工艺计算中常用的恩氏蒸馏曲线斜率表示为： /%它表示从馏出 10%到 90%之间，每馏出 1%，沸点升高的平均度数。馏分愈宽，其斜率数值愈大。表 I-2-1 中汽油馏分斜率为： 5/% 3.体积平均沸点 tv： tv由恩氏蒸馏的 10%、20%、50%、70%、90%五个馏出温度计算得到tv主要用以求定其它难以直接测定的平均沸点。重量平均沸点 tw
11、，立方平均沸点 Tcw， 实分子平均沸点 tm， 中平均沸点tme4.物质的密度是单位体积物质在真空中的质量，以克/厘米 3或公斤 /米 3 为单位，用 表示之。我国规定油品 20时密度作为石油产品的标准密度，表示为 20液体的相对密度是一定条件下，一种物质的密度与另一种参考物质密度之比用 d 表示，是个无量纲的量。油品的相对密度，常以 4的水为参考物质，油品 t时的相对密度表示为 ，其数值与 t时密度相同。例如：欧美各国常用 15.6(60)的水作为参考物质，表示 15.6 时油品的相对密度为 或 表示为 。注：60 的含义为 60oF=15.6。还常用比重指数来表示液体的相对密度，或称为
12、API 度。随着相对密度增大，比重指数的数值下降65.特性因数：以绝对温度表示的烃类的沸点( 0R)的立方根与其相对密度( )成直线关系 不同族的烃，其斜率不同，因此定义此斜率为特性因数 K。 烷烃的 K 值最大，芳烃的 K 值最小，而环烷烃的 K 值介于二者之间 已知组成的经类混合物，其特性因数可以按照重量可加性计算。6.粘度 7.所谓牛顿型流体，就是当流动的流体中任一微分体积单元上的剪应力与垂直于流动方向的速度梯度 之间呈直线关系，而且直线的斜率为一常数时的流体。油品在什么情况下呈现非牛顿流体?1)油品温度低于浊点温度，油品浑浊；2)有蜡析出时；3)油品(润滑油)中加入高分子聚合物添加剂；
13、4)含沥青质较多的重质燃料油；5)油品中含有固体颗粒。8.油品粘度与组成的关系：粘度反映了油品内部分子作相对运动时的内摩擦，所以它与油品的馏分组成和化学组成密切相关。油品的粘度随沸程升高和密度的增大而迅速增加。相同沸点的石油馏分，含环状烃多的(K 值小)比含烷烃多的(K 值大)具有更高的粘度。9.对于混合物来说，在高于其临界点 Cc 的温度 Tc 时，仍可能有液体存在，直至达到最高温度 T1为止，所以 T1点的温度称为临界冷凝温度。同样在高与临界点的压力 Pc 时，仍可能有气体存在，一直到最高压力 P1为止，所以 P1点的压力称为临界冷凝压力。7实际测出来的叫真临界参数，理论算出来的叫假临界参
14、数。假临界压力可以从 图 I-2-28 根据相对密度和中平均沸点求定。真临界压力有 图 I-2-29 根据真假临界温度和中平均沸点求定。真临界压力由图 I-2-29 根据真假临界温度比值和假临界压力求定。对比状态是用以表示物质状态与临界状态的接近程度。通过对各种气体临界常数的分析对比，当具有相同的对比温度和对比压力时，其对比体积也近似相同，这个规律称为对比状态定律。10.为了方便起见，人为地规定某个状态下的焓值为零，该状态称为基准状态。 物质从基准状态变化到指定状态时发生的焓变即称为物质在该状态下的焓值。11.比热(热容) ：单位重量物质温度升高 1或 1K 所需要的热量称为比热或热容常用的比
15、热有三种： (1）恒压比热 Cp，即在恒压下，温度升高 1K(或 1)所增加的热量。 （2)恒容比热 Cv，即在恒定容积下的比热。 (3)饱和状态比热，即物质温度变化时，压力随之按蒸汽压变化规律变化，物质始终处于饱和状态时的比热。 12.油品的闪点、燃点和自燃点：所谓闪点是指油品在常压下油气混合气相当于爆炸下限或上限浓度时油品的温度汽油的闪点相当于爆炸上限的温度，煤柴油等是相当与下限浓度的油温。测定油品闪点是个严格的条件性试验；仪器分为开口闪点仪和闭口闪点仪两种，开口闪点仪一般用以测定重质油料，如润滑油和残油等的闪点，闭口闪点对轻、重油都适用。燃点是油品规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃
16、烧不小于 5 秒钟时的最低温度如果把油品预先加热到很高温度，然后使其与空气接触。则不需引火，油品即可能因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧，这就是油品的自燃现象。能发生自燃的最低油温，称为自燃点。第五章原油评价与原油加工流程方案1、原油评价按目的不同，可分为哪四类？各有什么目的？原油性质分析：油田在勘探开发过程中，及时了解所产原油的一般性质，以便掌握原油性质变化的规律和动态.8简单评价:用于油田原油性质的普查,以初步确定原油性质和特点,特别是对原油性质多变的产油区.需要对原油经常进行简单评价.常规评价:能为一般炼厂提供设计数据.综合评价:也是最全面的评价,为综合性炼油厂提供设计数据.2、原油综合评价
17、包括哪 6 个方面?原油一般性质分析;原油的馏分组成和窄馏分物理性质分析;直馏产品的切割与分析;汽油、煤油、柴油、和重整、裂解和催化裂化原料等的烃组成分析；润滑油、石蜡和地蜡等的潜含量分析及性质分析；测定原油的平衡汽化数据，作出平衡汽化产率和温度的关系曲线。3、原油的分类方法？特性因数分类法和关键馏分特性分类法。4、特性因数分类的标准？特性因数 K12.1 石蜡基原油特性因数 K11.512.1 中间基原油特性因数 K10.511.5 环烷基原油5、特性因数分类法有哪些缺点？它不能分别表明原油低沸馏分和高沸馏分中的烃类分布规律；K 是由查图或计算得到的，例如由粘度、比重指数查图求 K 值，由于
18、原油组成复杂，粘度等物性参数测定不够准确，再加上查图或者计算等的误差，用 K 值做分类方法有时不能完全符合原油组成的实际情况。6、关键馏分的分类第一类为：第一关键馏分，取 TBP 蒸馏的 250275馏分；第二类为：第二关键馏分，取 TBP 蒸馏的 395425馏分。序号 轻油部分类别 重油部分类别 原油类别1 石蜡 石蜡 石蜡2 石蜡 中间 石蜡中间3 中间 石蜡 中间石蜡4 中间 中间 中间5 中间 环烷 中间环烷6 环烷 中间 环烷中间97 环烷 环烷 环烷第二篇 石油蒸馏1. 蒸馏在石油加工中的作用和地位？（1）蒸馏是一种最经济最容易实现的分离手段。混合物按其所含组分的沸点或蒸汽压的不
19、同而分离为轻重不同的各种馏分，或者是分离为近似纯的产物.（2）原油的第一个加工装置就是蒸馏装置（3）在炼油厂的各种二次加工装置中，蒸馏仍然是不可缺少的组成部分。（4）同样在三次加工或多次加工过程中蒸馏也是非常重要的组成部分（5）蒸馏是实验室中常用分离方法2.在炼油厂中，可以遇到多种形式的蒸馏操作，但可以把它们归纳为三种类型。闪蒸平衡汽化 如果汽、液两相有足够的时间密切接触，达到了平衡状态，则这种汽化方式称为平衡汽化。在实际生产过程中，并不存在真正的平衡汽化，平衡过程的逆过程称为平衡冷凝.简单蒸馏-渐次汽化。精馏 精馏塔内沿塔高的温度梯度和浓度梯度的建立以及接触设施的存在是精馏过程得以进行的三个
20、必要条件。3.这种因压力降低反而引起液化的现象称为倒退冷凝或反常冷凝。4.石油和石油馏分的汽-液平衡关系可以通过三种实验室蒸馏方法来取得，即：恩氏蒸馏；实沸点蒸馏；平衡汽化。实沸点蒸馏的分离精确度最高，恩氏蒸馏次之，而平衡气化则最差。5.计算 (1)常压恩氏蒸馏曲线和实沸点蒸馏曲线的互换图的用法：先用图 II-1-10 将一种蒸馏曲线的 50点温度换算为另一种曲线的 50点温度。再将该蒸馏曲线分为若干线段(如 0-10、l0-30、50-70、70-90和 90-100)，用图 II-1-11 将这些线段的温差值换算为另一种蒸馏曲线的各段温差最后以已经换得的 50点为基点，向两头推算出曲线的其
21、它各点。换算时，凡恩氏蒸馏温度高出 246者，考虑到裂化的影响，须用下式进行温度校正。 436.10852.logtD(II-1-14)10式中 D温度校正值 (加至 t 上)，t超过 246的恩氏蒸馏温度，例 I-1-1某轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下：馏出,V 0 10 30 50 70 90 100温度, 239 258 267 274 283 296 306将共换算为实沸点蒸馏曲线。解:按式 II-1-14 做裂化校正，校正后的恩氏蒸馏数据为：馏出V0 10 30 50 70 90 100温度239 261.2 270.8 278.4 288.3 302.8 314.2 用图 II-
22、1-10, 确定实沸点蒸馏 50点，由图查得它与恩氏蒸馏 50点之差值为12.4。实沸点蒸馏 50点=278.4+12.4=290.8用图 II-1-11 查得实沸点蒸馏曲线各段温差：曲线线段 恩氏蒸馏温差， 实沸点蒸馏温差，0-10% 22.2 3810-30% 9.6 18.930-50% 7.6 1350-70% 9.9 13.470-90% 14.5 18.690-100% 11.4 13有实沸点蒸馏 50点(2908)推算得其它各点温度。实沸点温度30点29.08-13=277.810%点277.8-18.9=258.90点253938220.91170点2908 十 134304.
23、290点=3042 十 186 =322.8100点322.8 十 13335.8列表：计算得到的实沸点蒸馏数据为：V 0 10 30 50 70 90 100t 220.9 258.9 277.8 290.8 304.2 322.8 335.8(2) 常压恩氏蒸馏曲线和平衡汽化曲线的互相换算这类换算可借助于 图 II-1-13 和 图 II-1-14 来进行，此两图适用于特性因数K118 沸点低于 427的油品。据若干实验数据核对，计算值与实验值之间的偏差在 83以内。使用方法同图 II-1-10 和图 II-1-11 相仿，只是在换算 50点时要用到恩氏蒸馏曲线 10-70的斜率。例 II
24、 一 12例 IIl1 的轻柴油馏分的常压恩氏蒸馏数据如下(已经裂化校正)馏出，(体) 0 10 30 50 70 90 100温度， 239 2612 2708 2784 2883 3028 3142 将其换算为常压平衡汽化数据解 按图 II-1-13 换算 50点温度恩氏蒸馏 1070斜率 6072.13.28=0.45/%由图查得平衡汽化 50点一思氏蒸馏 10点9.5平衡汽化 50点2784 十 95287.9 由图 II-1-14 查得平衡汽化曲线各段温差曲线线段 恩氏蒸馏温度 平衡汽化温差，0-10 222 9410-30 96 5030-50 76 381260-70 99 45
25、70-90 l45 6290-100 114 32 由 50点及各线段温差推算平衡汽化曲线的各点温度。30点 =287938284110点2841502791 0点2791942697 70点2879 十 452924 90点2924 十 622989 l 00点2986 十 323018 列表：计算得到的平衡汽化蒸馏数据为：V 0 10 30 50 70 90 100t6.油-水不互溶体系的汽-液平衡可以归纳成三种类型，即：过热水蒸汽存在下油的汽化；饱和水蒸汽存在下油的汽化，油汽-水蒸汽混合物的冷凝。7.石油精馏的特点（特殊性）：（1）.石油是烃类和非烃类的复杂混合物，其组成至今尚无法准确确
26、定，不能用常规的精馏计算方法计算。（2）.石油精馏产品的分馏精确度要求不高。石油精馏的产品多为石油馏分，而不是高纯度的单体烃产品，故其分馏精确度的要求，就不如一般化工产品的精馏所要求的那样高。（3）.石油精馏塔的生产能力大，技术经济指标要求更突出。（4）.炼油厂的产品绝大部分是作为燃料的，价格比化工产品低廉，其生产工 艺必须尽可能降低生产成本。（5）.生产过程的安全可靠性有严格的要求。8. 图 II2I 是典型的原油常减压蒸馏原理流理图。（见下页）常减压装置按功能分类：原油换热加热系统，原油精馏系统，产品冷凝和冷却系统。补充：分馏精确度：139. 原油常压精馏塔（简称原油塔）的工艺特征：（1）
27、原油塔是复合塔。原油通过常压精馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品。（2）原油塔设汽提塔和汽提段。在复合塔内，在汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段，侧线产品中必然会含有相当数量的轻馏分，这样不仅影响本侧线产品的质量(如轻柴油的闪点等)， 而且降低了较轻馏分的产率。（3）原油塔的全塔热平衡与常规精馏塔不相同. 由于常压塔塔底不用再沸器，它的热量来源几乎完全取决于经加热炉加热的进料。（4）恒分子回流的假定完全不适用于原油塔。石油是复杂混合物，各组分间的性质可以有很大的差别；它们的摩尔汽化潜热可以相差很远，沸点之间的差别甚至可达几百度，例如常压塔顶和塔底之间的温差就
28、可达 250左右。显然，以精馏塔上、下部温度不大、塔内各组分的摩尔汽化潜热相近为基础所作出的恒分子回流这一假设对常压塔是完全不适用的。（5）常压塔中，进料段温度最高，塔顶最低10.石油精馏塔回流方式：一、塔顶油汽二级冷凝冷却 二、塔顶循环回流 三、中段循环回流塔顶循环回流主要是用在以下几种情况：(原油蒸馏塔为什么要设置塔顶循环回流？)141.塔顶循环回流的温位比塔顶冷回流高，利于回收2.采用塔顶循环回流可大大减少塔顶冷凝冷却器的传热负荷，避免使用庞大的塔顶冷疑冷却器群3.采用塔顶循环回流可以降低塔顶压力或保证塔内有尽可能高的真空度石油精馏塔采用中段循环回流主要是出于以下两点考虑：(原油蒸馏塔为
29、什么要设置(采用)中段循环回流？)1.降低塔径，增加处理量2.回收高温位热能，降低能耗采用中段循环(塔顶循环)回流有什么缺点？(1)中段循环(塔顶循环)回流上方塔板上的回流比相应降低，塔板效率有所下降；(2)中段循环(塔顶循环)回流的出入口之间要增设换热塔板，使塔板数和塔高增大；(3)相应地增设泵和换热器，工艺流程变得复杂些。优点：石油精馏塔沿塔高的温度梯度较大，从塔的中部抽出的回流热的温位显然要比从塔顶抽出的回流热的温位高出许多，因而是价值更高的可利用热源。由于以上两点考虑，大、中型石油精馏塔几乎都采用中段循环回流。11.减压蒸馏目的：避免分解、提高拔出率。减压蒸馏的核心设备是减压精馏塔和它
30、的抽真空系统。根据生产任务的不同，减压塔可分为润滑油型和燃料型两种。润滑油型：为后续的加工过程提供润滑油原料燃料油型：为 FCC 和加氢裂化提供原料第三篇 燃料的生产1. 重质石油轻质化有哪些必要性？（1） 世界对轻质燃料油的需求量越来越大；对重质燃料油需求越来越小。轻质燃料油（汽油、煤油、柴油）：主要用于交通运输；重质燃料油（减压、渣油）：主要用于轮船、锅炉、发电厂等。（2） 世界对能源的需求量越来越大；世界石油资源越来越紧张。（3） 从原油常压蒸馏得到的轻质油品非常有限，大量是重质油品，要解决主要矛盾要轻质化。2. 催化裂化的工业形式（装置）：固定床反应、移动床、流化床、提升管3. 反应再生系统：反应器、再生器4. 催化裂化技术发展的趋势：1. 加工重质原料油：如常压渣油、加压渣油2. 降低能耗3. 减少环境污染154. 过程模拟和计算机应用
