煉油工藝技術-wenkub

　

【正文】 化合物。石油中另一類重要的非堿性氮化物是金屬卟啉化合物，分子中有四個吡咯環，重金屬原子與卟啉中 3 的氮原子呈絡合狀態存在，又稱嘂族化合物。通常采用酸堿洗滌、催化加氫、催化氧化等方法除去油品中的硫化物， (二)含氮化合物石油中含氮量一般在萬分之幾至千分之幾。含硫油品燃燒后生成二氧化硫、三氧化硫等，污染大氣，對人體有害。②可使油品某些使用性能變壞。硫在石油中少量以元素硫(S)和硫化氫(H2S)形式存在，太多數以有機硫化物形式存在，如硫醇(RSH)硫醚（RSR＇）、環硫醚( 等)、二硫化物(RSSR＇)、噻吩( )及其同系物等。例如，從石油氣中除硫的同時，又可回收硫磺。這些元素的含量雖僅約1～4％，但非烴化合物的含量都相當高，可高達20％以上。減壓餾分油既可以加工成潤滑油產品，也可以作為裂化的原料。石油產品必須滿足油品規格的要求。四、石油的餾分組成石油是一個多組分的復雜混合物，每個組分有其各自不同的沸點。在常溫常壓下，單烯烴C2～C4氣體， C3～C18是液體，C18以上是固體。芳香烴的化學性質較烷烴稍活潑，可與一些物質發生反應，但芳香烴中的苯環很穩定，強氧化劑也不能使其氧化，也不易起加成反應。環烷烴的化學性質與烷烴相近，但稍活潑，在一定條件下可發生氧化、鹵化、硝化、熱分解等反應，環烷烴在一定條件下還能脫氫生成芳香烴。從數量上看，一般是環己烷系多于環戊烷系。含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷的天然氣稱為干氣，除含有較多的甲烷、乙烷外，還含有少量易揮發的液態烴蒸氣（如戊烷、己烷、辛烷）的天然氣稱為濕氣，高分子烷烴是固態，但一般溶于油中，低溫下析出。天然石油中一般不含烯烴、炔烴等不飽和烴，只有在石油的二次加工產物中和利用油頁巖制得的頁巖油中含有不同數量的烯烴。所以，石油的組成是極為復雜的。但也有個別例外，%，～%。石油外觀性質的差異反映了其化學組成的不同。從顏色看，大部分石油是黑色，也有暗綠或暗褐色，少數顯赤褐、淺黃色，甚至無色。原油經煉制加工后得到各種燃料油、潤滑油、蠟、瀝青、石油焦等石油產品。了解石油及其產品的化學組成和物理性質，對于原油加工、產品使用以及石油的綜合利用等有重要意義。相對密度一般都小于1，～。二、石油的元素組成石油主要由碳（C）和氫（H）兩種元素組成，其中碳含量為83～87%，氫含量為11～14%，兩者合計為95～99%，由碳和氫兩種元素組成的碳氫化合物稱為烴，在石油煉制過程中它們是加工和利用的主要對象。雖然石油中非碳氫元素的含量很少，但是它們對石油的性質、石油加工過程以及產品的使用性能有很大的影響。三、石油的烴類組成石油主要是由各種不同的烴類組成的。(一)烷烴烷烴是石油的主要組分。在一般條件下，烷烴的化學性質很不活潑，不易與其它物質發生反應，但在特殊條件下，烷烴也會發生氧化、鹵化、硝化及熱分解等反應。隨著石油餾分沸點的升高，環烷烴相對含量增加，在高沸點的石油餾分中，還含有雙環和多環的環烷烴以及環烷芳香烴。(三)芳香烴芳香烴是指分子中含有苯環的烴類，一般苯環上帶有不同的烷基側鏈，也是石油的主要組分之一。在一定條件下，芳香烴上的側鏈會被氧化成有機酸，這是油品氧化變質的重要原因之一，芳香烴在一定條件下還能選行加氫反應，(四)烯烴石油中一般不含烯烴。烯烴分子中有雙鍵，因此烯烴的化學性質很活潑，可與多種物質發生反應。石油加工的第一步——蒸餾(或分餾)，就是根據各組分沸點的不同，用蒸餾的方法把石油 “分割”成幾個部分，這每一部分稱為餾分。通常餾分油要經過進一步的加工才能變成石油產品。國內外部分原油直餾餾分和減壓渣油的含量列于表11。非烴化合物在石油各餾分中的分布是不均勻的，大部分集中在重質餾分和殘渣油中。(一) 含硫化合物硫是石油中常見的組成元素之一，不同的石油含硫量相差很大，從萬分之幾到百分之幾。含硫化合物的主要危害是:①對設備管線有腐蝕作用。汽油中的含硫化合物會使汽油的感鉛性下降、燃燒性能變壞、氣缸積炭增多、發動機腐蝕和磨損加劇。石油中的臭味來自4在二次加工過程中，使某些其中的含硫化合物硫醇，當空氣是有0。密度大，膠質多、含硫量高的石油，一般其含氮量也高。石油中氮含量雖少，但對石油加工、油品儲存和使用的影響卻很大，當油品中含有氮化物時，儲存日期稍久，就會使顏色變深，氣味發臭，這是因為不穩定的氮化物長期與空氣接觸氧化生成了膠質。石油中的氧均以有機物形式存在。含氧化合物中以環烷酸和酚類最重要，特別是環烷酸，約占石油酸總量的90％，而且在石油中的分布也很特殊，主要集中在中間餾分中（沸程約為250～400℃)，而在低沸餾分或高沸餾分中含量都比較低。但可作為消毒劑，還是合成纖維、醫藥、染料、炸藥等的原料。膠質和瀝青質的組成和分子結構都很復雜，兩者有差別，但并沒有嚴格的界限，膠原一般能溶于石油醚（低沸點烷烴）及苯，也能溶于一切石油餾分。膠質和瀝青質在高溫時易轉化為焦炭。 了解石油的化學組成，再根據石油及其產品的物理性質及實際需要，就可以確定合理的石油加工方案。石油和油品的物理性質與其化學組成密切相關。一、密度和相對密度在規定溫度下，單位體積 （11）與通常密度的概念相反，186。當沸點范圍相同時，含芳香烴愈多，密度愈大；含烷烴愈多，密度愈小。純烴和其它純的液體一樣，其蒸氣壓只隨液體溫度而變化，溫度升高，蒸氣壓增大。三、沸點與餾程純物質在一定外壓下，當加熱到某一溫度時，其飽和蒸氣壓等于外界壓力，此時液體就會沸騰，此溫度稱為沸點。蒸餾時流出第一滴冷凝液時的氣相溫度叫初餾點，餾出物的體積依次達到10%、20%、30%??90%時的氣相溫度分別稱為10%點(或lO%餾出溫度)、30%點??90%點，蒸餾到最后達到的氣體的最高溫度叫干點(或終餾點)。其密，餾出時的氣相溫度較接近餾出物的沸點，溫度與餾出的重量百分數呈對應關系:而后者蒸餾設備較簡便，蒸餾方法簡單，餾程數據容易得到，但餾程并不能代表油品的真實沸點范圍。不同烴類的特性因數是不同的。五、平均分子量石油是多種化合物的復雜混合物，石油餾分的分子量是其中各組分分子量的平均值，因此稱為平均分子量（簡稱分子量）。粘度對油品流動和輸送時的流量和壓力降也有重要影響。粘度的表示方法有動力粘度、運動粘度及恩氏粘度等。秒表示，習慣上用厘泊為單位。運動粘度表示液體在重力作用下流動時內摩擦力的量度，其值為相同溫度下液體的動力粘度與其密度之比，在法定單位制中以米2/秒表示。恩氏粘度是在規定條件下，從儀器中流出200毫升油品的時間(秒)與20℃時流出200毫升蒸餾水所需時間(秒)的比值，以186。一般地，石油餾分愈重、沸點愈高，粘度愈大。粘溫性質好的油品，其粘度隨溫度變化的幅度較小。粘度指數是世界各國表示潤滑油粘溫性質的通用指標，也是ISO標準。烴類分子中環狀結構越多，粘溫性越差，側鏈越長則粘溫性越好。一種是對于含蠟很少或不含蠟的油品，隨著溫度降低，油品粘度迅速增大，當粘度增大到某一程度，油品就變成無定形的粘稠狀物質而失去流動性，即所謂amp。另一種原因是對含蠟油品而言，油品中的固體蠟當溫度適當時可溶解于油中，隨著溫度的降低，油中的蠟就會逐漸結晶出來，當溫度進一步下降時，結晶大量析出，并連結成網狀結構的結晶骨架，蠟的結晶骨架把此溫度下還處于液態的油品包在其中，使整個油品失去流動性，即所謂amp。濁點是在規定條件下，清晰的液體油品由于出現蠟的微晶粒而呈霧狀或渾濁時的最高溫度。濁點是燈用煤油的重要質量指標，而結晶點和冰點是航空汽油和噴氣燃料的重要質量指標。凝點amp。是在規定條件下測得的油品剛剛失去流動性時的最高溫度，完全是條件性的。油品的沸點愈高，特性因數愈大或含蠟量愈多，其傾點或凝點就愈高，低溫流動性愈差。因此，這一濃度范圍就稱為爆炸范圍，油氣的下限濃度稱為爆炸下限，上限濃度稱為爆炸上限。石油餾分的沸點愈低，其閃點也愈低。如果預先將油品加熱到很高的溫度，然后使之與空氣接觸，則無需引火，油品因劇烈的氧化而產生火焰自行燃燒，稱為油品的自燃。油品的沸點越低，其閃點和燃點越低，而自燃點越高。K)或千焦/(千克在常壓沸點下，單位重量的物質由液態轉化為氣態所需要的熱量稱為氣化潛熱，單位是。焓的絕對值是不能測定的，但可測定過程始態和終態焓的變化值。在相同溫度下，油品的密度越小，特性因數越大，其焓值越高。在其它條件相同情況下烷烴的折射率最低，芳香烴的最高，烯烴和環烷烴的介于它們之間。 (三)含硫量如前所述，石油中的硫化物對石油加工及石油產品的使用性能影響較大。這三種物質的含量對制定原油的加工方案也至關重要。殘炭與油品的化學組成有關。此外，因為殘炭的大小能夠直接地表明油品在使用中積炭的傾向和結焦的多少，所以殘炭還是潤滑油和i燃料油等重質油以及二次加工原料的質量指標。潤滑劑僅占石油產品的5％左右，但其品種和類別卻極其繁多。一、 汽 油汽油主要用于汽化器式發動機或點燃式發動機(簡稱汽油機），是小轎車、摩托車、載重汽車、快艇、小型發電機和螺旋槳式飛機等的燃料。汽油的初餾點和l0％餾出溫度反映汽油的啟動性能，此溫度過高，發動機不易啟動，50％餾出溫度反映發動機的加速性和平穩性，此溫度過高，發動機不易加速，當行駛中需要加大油門時，汽油就會來不及完全燃烷，致使發動機不能發出應有的功率。汽油的蒸氣壓過大，說明汽油中輕組分太多，在輸油管路中就會蒸發，形成氣阻，中斷正常供油，致使發動機停止運行。壓縮比大，發動機的效率和經濟性就好，但要求汽油有良好的抗爆性。一是與燃料性質有關。汽油的抗爆性用辛烷值表示。同一汽油的MON低于RON。在相同的發動機工作條件下，如果某汽油的抗爆性與含80％異辛烷和20％正庚烷的混合物的抗爆性相同，此汽油的辛烷值即為80。各族烴類的辛烷值隨分子量增大、沸點升高而減小。這是提高汽油辛烷值的根本方法，可以采用催化裂化、催化重整、異構化等加工過程來實現。 11 （3）調入其它的高辛烷值組分，如含氧有機化合物醚類及醇類等。安定性好的汽油儲存幾年都不會變質，安定性差的汽油儲存很短的時間就會變質。改善汽油安定性的方法通常是在適當精制的基礎上添加些抗氧化添加劑。汽油的主要組分是烴類，任何烴對金屬都無腐蝕作用。銅片腐蝕是用銅片直接測定油品中