石油化工工艺学 第2章 石油天然气的形成与加工

1、 第2章 石油天然气的形成与加工1桶=42加仑=0.159 M3石油是什么？目录石油与天然气的形成 石油与天然气的开采与储运石油产品 石油与天然气的加工海相生油:石油仅仅为海洋生物生成,石油的原始物质是低等海洋生物；前苏联地球化学之父别纳科依也指出，石油是海洋生物生成的；所有的产油层几乎毫无例外地都是海相地层或与海相地层密切相关的淡水地层 “中国贫油论”陆相生油: 1941年李四光、谢家荣、潘钟祥、黄汲清、孙健初等创建：油源岩可由陆相湖泊沉积物形成 。玉门油田，大庆油田，渤海湾、江汉、南襄、苏北、北部湾、二连等油气盆地和地区 第一节 石油与天然气的形成 第一节 石油与天然气的形成 油气的形成

2、沉积有机质在一定的古地理环境与地质条件下，经过一系列的物理化学过程形成。 油气藏的形成1、丰富的油气2、有利生、储、盖条件3、有效的圈闭4、必要的保存条件 石油储量 页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术。据美国油气公布的统计数字，全世界页岩油储量约11万亿13万亿吨，远远超过石油储量。主要分布于美国、刚果、巴西、意大利、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家，全世界页岩油总储量为3450亿桶，其中俄罗斯750亿桶，美国580亿桶，中国320亿桶 石油组成

3、： 烃类化合物：80%，组成烃类沸点：常温-500度 杂质组分（胶质，沥青质）10-20% 杂质组分：含硫化合物（元素硫，硫醇，硫化氢，噻吩等） 含氮化合物（咔唑，卟啉） 含氧化合物（石油酸等）天然气成分： 烃类：甲烷80%；乙烷10%；C3-C4 非烃类：硫化氢，二氧化碳，一氧化碳等石油天然气的组成原油相对密度一般在0.75-0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.93-1.0的称为重质原油，小于0.852的称为轻质原油。原油按照硫含量分类可以分为低硫原油、含硫原油、高硫原油,指标分别为2%。第二节 石油,天然气的开采与储运石油开采：自喷采油，气举采油，有杆泵采油油井增产

4、：一次采油（自身压力） 二次采油（注水，注气） 三次采油（化学驱，表面活性剂，CO2等） 四次采油（微生物）石油天然气储运：管线输送（中间输送站补充能量）页岩油开采 设计一座新炼油厂或加工一种新的原油，首先必须对所提供的原油进行评价以了解其基本性质作为制订出加工方案的依据。根据原油评价目的的不同，所要求评价的内容也有所不同。但所进行的评价方法必须规范。常规的原油评价一般包 括原油性质分析、原油通过蒸榴切割为馏分以及馏分油及渣油的性质分析、族组成。 第三节 石油评价 原油评价一般是在实验室采用蒸馏和分析方法(即原油评价试验)，全面掌握原油性 质，以及可能得到半产品和产品的收率、及一些基本性质原油

5、简单评价原油综合评价关键馏分特性因素分类第三节 石油产品 石油燃料占石油产品总量的从90%以上下降到70%以上，其中以汽油、柴油等发动机燃料为主石油产品和中间组分的馏分组成: 汽油: 40-200 C5-C11 煤油: 160-310 C10-C16 喷气燃料: 145-245 C10-C15 柴油: 180-350 C16-C18 润滑油: 350-520 重燃料油: 520 石脑油: 70145(轻石脑油)；70180(重石脑油 ) 瓦斯油: 200380的馏分汽油-汽油机工作原理辛烷值的意义：燃烧是自由基历程，燃料不稳定，形成过氧化物，自然点低辛烷值的定义：以异辛烷为100，正庚烷辛烷值

6、为0，两者不同体积比混合构成一系列标准燃料。汽油产品基本指标10%馏出温度 7050%馏出温度 12090%馏出温度 190汽油抗爆性安定性腐蚀性 烃类辛烷值辛烷值高辛烷值组分： 芳烃，苯胺类、烯烃，多支链烷烃、一些含氧化合物（甲醇、MTBE）、酯类提高高辛烷值成分： 四乙基铅，羰基锰、羰基铁汽油质量指标变化汽油质量指标变化汽油质量指标变化航空煤油-喷气式发动机航空煤油的质量标准航空煤油的质量标准柴油-柴油发动机柴油-柴油十六烷值柴油的质量标准中国2000年柴油质量标准柴油“世界燃油规范”类标准柴油的质量标准润滑油及润滑酯其他石油燃料产品其他石油产品: 重燃料油: 520 炼厂气 溶剂油 石油

7、芳烃 石蜡 沥青 石油焦 硫磺 第四节 石油、天然气的加工(常减压装置)平衡汽化简单蒸馏-渐次汽化精馏常压蒸馏、减压蒸馏、加热炉、换热与余热回收、轻烃回收和电脱盐362 10-30mmHg390 脱盐脱水的必要性：增加能量消耗，干扰塔平稳，腐蚀设备，影响二次加工原油常减压工艺过程“一脱三注”系统包括：原油脱盐脱水、分馏塔顶注氨、注水、注缓 蚀剂等工艺过程，目的是为脱除原油中的盐，减轻设备、管道、管件和阀件等腐蚀初馏塔：降低轻组分含量，减少水分干扰，减少硫对后续设备腐蚀，减少重整原料的砷含量 两段汽化或三段汽化初馏塔常压塔常压塔：复合塔 设置汽提塔和汽提段 只靠进料供热 汽提塔：对侧线产品用直接

8、蒸汽汽提除去侧线产品中的低沸点组分，使产品的闪点和馏程符合规定要求。减压塔降低从汽化段到塔顶的流动压降蒸汽用量比常压塔大缩短渣油在塔内停留时间高空塔线速，多个中段循环回流 减压塔：外形粗而短，底座较高常减压装置的设计典型常减压蒸馏换热示意图常减压装置防腐常减压装置防腐一脱四注掺炼，不能用碱中和？材质升级新缓蚀剂（尤其针对环烷酸类）装置大型化高效塔内构件有效利用热能提高换热器的效率提高抽真空系统效率强化分馏作用的助剂常减压装置的发展4.1石油加工-几套主要装置(催化裂化)将渣油转化成轻质产品，副产烯烃气体复杂反应酸性催化剂（酸性高岭土+分子筛），剂油比高，易结焦失活高温480-550 特殊的的反

9、应器设计催化裂化-反应催化裂化-反应催化裂化-反应催化裂化-反应正碳离子历程正碳离子历程正碳离子历程催化剂催化裂化-催化剂指标催化剂失活催化剂失活催化裂化-反应指标催化裂化-反应条件催化裂化-反应条件反应器类型反应器类型4.1石油加工-几套主要装置(催化裂化)4.1石油加工-几套主要装置(催化裂化)反应温度480530,压力0.140.2MPa；再生温度：600-700 反应-再生系统(并列式）、分馏系统和吸收稳定系统催化裂化发展流化催化裂化-FCC原料重质化抗镍、钒污染催化剂优化喷嘴，改善油剂接触MIP 技术-多产异构烷烃（裂化和转化）两段提升管技术（提升管接力）-轻收、液收分别提高4和2个

10、百分点辅助提升管技术：高品质汽油催化重整的目的：1、提高汽油辛烷值；2、为化工提供芳烃原料3、提供廉价氢源3.1石油加工-几套主要装置(催化重整)原料要求：芳烃潜含量催化重整中的典型反应脱水干燥-活化-还原4.1石油加工-几套主要装置(催化重整)Pt-Re/Al2O3 催化剂（3-7天再生一次）反应温度：480-520 压力：0.35-0.8MPaIFP催化重整流程催化重整高性能催化剂-降低压力反应苛刻度提高：温度提高，空速降低与乙烯装置竞争原料4.1石油加工-几套主要装置(催化加氢)加氢精制加氢裂化加氢精制反应加氢精制反应加氢精制反应加氢裂化反应加氢精制催化剂加氢裂化催化剂加氢精制工艺加氢精

11、制温度:320-360 压力：4.5MPa4.1石油加工-几套主要装置(催化加氢)一段加氢裂化和两段加氢裂化高压加氢裂化:16MPa左右，中压加氢裂化:9.0MPa左右。气液固三相涓流床反应1966年中国建成了第一套加氢裂化装置加氢裂化工艺:260-400催化加氢以多产中间馏分、清洁燃料和化工原料为主新催化剂出现降低反应温度4.1石油加工-几套主要装置(延迟焦化)热裂化工艺，将残油转化成轻质油反应温度:500原料；重油、渣油、沥青延迟焦化适应更差的原料改善产品分布提高处理量-210万吨/年基础油精制4.1石油加工-几种工艺组合模式早期典型的石油加工厂-燃料油型4.2石油加工-几种工艺组合模式燃料-润滑油型石油加工厂4.2 石油加工:燃料-化工