原油评价、炼厂构成课件

石油加工工程1第五章原油评价及加工方案流程石油加工工程1第五章原油评价及加工方案流程2023/7/31石油加工工程2一、原油评价的意义确定原油的加工流程方案是炼厂设计和生产的首要任务。人们根据所加工原油的特性、市场对产品的需求、加工技术的水平、生产的灵活性和经济效益等方面资料，进行综合分析，研究比较，才能得到合理的加工流程方案。原油评价是制定原油加工方案的前提

第一节原油评价方法概述2023/7/26石油加工工程2一、原油评价的意义第一节2023/7/31石油加工工程3简言之：为新设计的炼厂制定加工方案提供依据可以指导实际生产原油的类型很多，我国原油又有很多特点，本章将分别讨论原油评价、原油的分类、我国主要原油特点及几种典型的加工流程方案2023/7/26石油加工工程3简言之：2023/7/31石油加工工程4原油的评价按其目的不同可分为三类：1．原油的简单评价：初步确定原油的基本性质和组成；

2．原油的常规评价：除了原油的基本性质外，还包括原油的实沸点蒸馏数据及窄馏分性质。为一般炼油厂设计提供数据；3．原油的综合评价：除上述两项内容外，还包括直馏产品的产率和性质。根据需要，也可增加某些馏分的化学组成、某些重馏分或渣油的二次加工性能等。评价内容最全，为综合性炼油厂的设计提供数据。二、原油评价的方法2023/7/26石油加工工程4原油的评价按其目的不同可分为2023/7/31石油加工工程5原油的综合评价包括五部分内容：原油的一般性质分析与测定实沸点蒸馏所得原油馏分组成及馏分性质各馏分的化学组成各种石油产品的潜含量及其使用性能原油的平衡汽化数据

评价数据均以表格或曲线形式列出

根据不同的目的和需要，可以选择不同的评价内容以及具体的分析测试项目。通常，在取得详细的原油性质数据的基础上，还须对该原油的加工方案提出建议。2023/7/26石油加工工程5原油的综合评价包括五部分内容2023/7/31石油加工工程6(一)、实沸点蒸馏及窄馏分性质

实沸点蒸馏是用来考察石油馏分组成的实验方法。原油实沸点蒸馏所用的试验装置和操作条件都有规定。该试验装置是一种间歇式釜式精馏设备，精馏柱的理论板数为15-17，精馏过程在回流比为5：1的条件下进行。馏出物的最终沸点一般为500-520℃，釜底残留物为渣油。2023/7/26石油加工工程6(一)、实沸点蒸馏及窄馏分性2023/7/31石油加工工程7为避免原油的裂解，蒸馏时釜底温度不得超过350℃，因此整个蒸馏过程分为三段进行：常压蒸馏，减压蒸馏(10mmHg),二段减压蒸馏(1-2mmHg,不带精馏柱)。

一般按重量或体积的每3%～5%取一个窄馏分，或按照25℃或30℃沸点范围作为一个窄馏分。将窄馏分按馏出顺序编号，称重及测量体积，然后测定各窄馏分和渣油的性质。所得数据如表5-2。根据表5-2的数据绘制原油的实沸点蒸馏曲线和中比性质曲线，见图5-1。

实沸点蒸馏曲线就是以馏出温度为纵坐标，以馏出百分数为横坐标作图所得的曲线，该曲线上的某一点表示原油馏出某累计收率时的实沸点。

2023/7/26石油加工工程7为避免原油的裂解，蒸馏时釜底2023/7/31石油加工工程82023/7/26石油加工工程82023/7/31石油加工工程9（二）、性质曲线(中比性质曲线)

从原油实沸点蒸馏所得的各窄馏分仍然是一个复杂的混合物，所测得的窄馏分性质是组成该馏分的各种化合物的性质的综合表现，具有平均的性质。

在绘制原油性质曲线时，假定某一窄馏分的性质是该窄馏分馏出一半时的性质，这样标绘的性质曲线就称为中比性质曲线。例如表5-1中第六个窄馏分是从累计收率为16.00%开始到19.46%结束，密度为0.8161，在标绘时，以0.8161为纵坐标、(16.00+19.46)%/2=17.73%为横坐标，就得到中比密度曲线上的一个点。连接各点即得原油的中比密度曲线。用同样的方法可以绘出其他各性质的中比性质曲线。原油中比性质曲线表示了窄馏分的性质随沸点的升高或累计馏出％增大的变化趋势。通过此曲线，也可以预测任意一个窄馏分的性质。中比曲线只适用于窄馏分，不能适用于宽馏分，馏分越宽，误差越大。

可以预测任意一个窄馏分的性质2023/7/26石油加工工程9（二）、性质曲线(中比性质曲2023/7/31石油加工工程10（三）、产率曲线以某一油品的不同产率为横坐标，相应产率下的油品的性质为纵坐标所作的曲线以实沸点蒸馏为基础产率曲线表示的是累积性质曲线上的某一点表示相应于该产率下的汽油或残油的性质。

2023/7/26石油加工工程10（三）、产率曲线以某一油品2023/7/31石油加工工程11第二节原油的分类方法

由于地质构造、生油条件和年代的不同，世界各地区所产原油的性质和组成有的差别很大，有的却十分相似；同一地区的原油，由于采油层位不同，性质都可能出现差别。性质和组成相似的原油，其加工、储运等方案也相近。因此根据原油特性进行分类，对制定原油加工方案和储运、销售都是十分必要的。

原油的组成十分复杂，对其确切分类很困难。原油的分类方法有许多种，通常从商品、地质、化学或物理等不同角度进行分类。本节只讨论广为应用的原油商品分类法、化学分类法和我国采用的分类方法。

2023/7/26石油加工工程11第二节原油的分类方法2023/7/31石油加工工程12一、商品分类法

原油的商品分类法又称工业分类法，是化学分类方法的补充。商品分类的根据很多，如分别按原油的密度、硫含量、酸含量、含蜡量和胶质含量分类等等。

国际石油市场常用以计价的标准，多用比重指数APIº分类和含硫量分类。

类别APIº20℃相对密度轻质原油中质原油重质原油特重原油

>34.034.0～20.022.0～10<10<0.85200.8520～0.93000.9300～0.9980>0.99802023/7/26石油加工工程12一、商品分类法原油2023/7/31石油加工工程13分类标准，%

≤0.50.5～2.0>2.0原油类别

低含硫含硫高含硫分类标准，%

0.5～2.52.5～10.0>10.0原油类别低含蜡含蜡高含蜡分类标准，mgKOH/g<0.50.5～1.0>1.0原油类别低酸含酸高含酸2023/7/26石油加工工程13分类标准，%≤0.502023/7/31石油加工工程14二、化学分类法

原油的化学分类以原油的化学组成为基础，通常用与原油化学组成直接有关的参数作为分类依据，如特性因数分类、美国矿务局关键馏分特性分类、相关指数分类、石油指数和结构族组成分类等。其中以前两种应用最广。通常认为，按这两种方法分类，对原油特性可得到一个概括认识，不同原油间可作粗略对比。我国则采用关键馏分特性分类和按硫含量分类相结合的原油分类方法。2023/7/26石油加工工程14二、化学分类法原2023/7/31石油加工工程151．特性因数分类

根据原油特性因数K值大小分为石蜡基、中间基和环烷基三类原油，分类标准见表

特性因数，K>12.111.5～12.110.5～11.5

原油类别石蜡基中间基环烷基

特性因数分类法多年来为欧美各国普遍采用，它在一定程度上反映了原油的组成特性。例如通过这一方法分类我们能知道这种原油是含烷烃多还是含环烷烃多。

2023/7/26石油加工工程151．特性因数分类2023/7/31石油加工工程16缺点：①不能表明原油中低沸点馏分和高沸点馏分中烃类的分布规律，因此它不能反映原油中轻、重组分的化学特性。②由于原油的特性因数K难以准确求定，用其他参数计算或查特性因数K容易造成误差，因此这一方法并不完全符合原油组成的实际情况。2023/7/26石油加工工程16缺点：2023/7/31石油加工工程172.关键馏分特性分类法

关键馏分特性分类法是将原油用Hempel简易精馏装置切取250～275℃和395～425℃（即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分）两个轻重关键馏分，分别测定其相对密度，对照分类标准表确定两个关键馏分的基属，然后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。第一关键馏分指原油常压蒸馏250～275℃的馏分；第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395～425℃的馏分，即在残压40mmHg下取得的275～300℃的馏分

2023/7/26石油加工工程172.关键馏分特性分类法2023/7/31石油加工工程18

基属关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分d420<0.8210APIº>40(K>11.9)d420=0.8210～0.8562APIº=33～40(K=11.5～11.9)d420>0.8562APIº<33(K<11.5)第二关键馏分d420<0.8723APIº>30(K>12.2)d420=0.8723～0.9035APIº=20～30(K=11.5～12.2)d420>0.9305APIº<20(K<11.5)

关键馏分分类标准

2023/7/26石油加工工程18基2023/7/31石油加工工程19关键馏分特性分类表编号第一关键馏分第二关键馏分原油类别1石蜡基石蜡基石蜡基2石蜡基中间基石蜡-中间基3中间基石蜡基中间-石蜡基4中间基中间基中间基5中间基环烷基中间-环烷基6环烷基中间基环烷-中间基7环烷基环烷基环烷基2023/7/26石油加工工程19关键馏分特性分类表编号第一2023/7/31石油加工工程20原油名称含硫量m%第一关键馏分d420第二关键馏分d420原油的关键馏分特性分类建议原油分类命名大庆混合0.110.814(K=12.0)0.850(K=12.5)石蜡基低硫石蜡基克拉玛依0.040.828(K=11.9)0.895(K=11.5)中间基低硫中间基胜利混合0.880.832(K=11.8)0.881(K=12.0)中间基含硫中间基大港混合0.140.860(K=11.4)0.887(K=12.0)环烷中间基低硫环烷中间基孤岛2.060.891(K=10.7)0.936(K=11.4)环烷基含硫环烷基2023/7/26石油加工工程20原油名称含硫量m%第一关2023/7/31石油加工工程21同一类原油的性质具有明显的共同特点大庆原油属于低硫石蜡基原油；胜利原油属于含硫中间基原油石蜡基原油一般含烷烃量超过50%，其特点是密度小，含蜡量较高，凝点高，含硫、胶质较少，属于地质年代古老的原油

环烷基原油的特点是含环烷烃和芳烃较多，密度大，凝点低，一般含硫、胶质沥青质较多，是地质年代较年轻的原油2023/7/26石油加工工程21同一类原油的性质具有明显的2023/7/31石油加工工程22我国绝大多数原油偏重，多数原油含大于500℃的减渣达40～50%，渣油的轻质化问题更为突出但是渣油组成复杂，沸点高，在高温下易分解，因此不能用蒸馏等一般方法进行分离多年来对渣油的认识只限于把它作为一个整体测定其平均性质，或者进一步用色谱法测定其SARA族组成，对于渣油加工技术的发展需要来说，这样程度的认识尚不能完全满足。近年来，中国石油大学重质油加工国家重点实验室将超临界溶剂萃取技术应用于渣油加工，发展了分离渣油的超临界溶剂萃取分馏技术(SFEF)。第三节渣油的评价2023/7/26石油加工工程22我国绝大多数原油偏重，多数2023/7/31石油加工工程23一、渣油组成分析方法

SARA四组分分析：饱和分芳香分胶质沥青质结构族组成分析：

fA、CI、CT、RT、RA、RN、CA、CN、CP等超临界溶剂萃取分馏技术(SFEF)2023/7/26石油加工工程23一、渣油组成分析方法2023/7/31石油加工工程24利用超临界溶剂萃取分馏技术(SFEF)

可以将渣油大体上按分子量大小在较低的温度下（<250℃）分离成多个窄馏分，所抽出的馏分油的累计收率可达减渣的80-90%，其中，最重的窄馏分的平均沸点（相当于常压下）可达850℃以上。由于试样量较大，可以对各窄馏分和抽余残渣油进行各种组成、性质的测定，从而得到详细的渣油的组成和性质的数据。渣油的各窄馏分的组成和性质是有差异的，且呈规律性变化。总的说来，随着抽出率的增大，窄馏分的H/C(原子比)降低、残炭和Ni含量增大2023/7/26石油加工工程24利用超临界溶剂萃取分馏技术2023/7/31石油加工工程252023/7/26石油加工工程252023/7/31石油加工工程262023/7/26石油加工工程262023/7/31石油加工工程27二、特征化参数KH：随着渣油KH的增大，其残炭含量降低，饱和分含量增大，胶质含量降低，裂化性能有所改善通过多国内外10几种渣油的使用，发现KH较好地反映了渣油的特征和化学组成极其催化转化性能，产品收率与KH有良好的对应关系。2023/7/26石油加工工程27二、特征化参数KH：随着渣2023/7/31石油加工工程28分级加工利用KH值与重质油梯级分离产物加工性能第一类KH>8.5二次加工性能好加氢裂化第二类7.0<KH<8.5二次加工性能中等催化裂化第三类4.5<KH<7.0二次加工性能差加氢处理催化裂化第四类KH<4.5二次加工性能极差固体燃料气化制氢2023/7/26石油加工工程28分级加工利用KH值与重质油2023/7/31石油加工工程29第四节原油加工方案的确定

所谓原油加工方案，其基本内容是指原油可以生产什么产品以及使用什么样的加工手段来生产这些产品。理论上，可以从任何一种原油生产出各种所需的石油产品，但实际上，原油加工方案的确定（确定原油加工方案的原则）取决于许多因素：如市场需要、经济效益、投资力度、加工技术水平和原油特性等。如果选择的加工方案适应原油的特性，则可以做到用最小的投入获得最大的产出。主要从原油特性的角度来讨论如何选择原油的加工方案。2023/7/26石油加工工程29第四节原油加工方案的确2023/7/31石油加工工程30加工方案

燃料型

燃料-润滑油型

燃料-化工型

燃料-润滑油-化工型

拔头蒸馏常减压蒸馏

2023/7/26石油加工工程30加工方案燃料型燃料-润2023/7/31石油加工工程31一、原油加工方案的确定原则

原油加工方案确定的原则：根据原油特性制定合理的加工方案；根据国民经济发展和市场需求，对产品品种、质量、数量等提出要求；尽量采用先进技术和加工方法

原油切割方案确定的基本内容包括：确定产品品种、产率及质量；确定切割温度

2023/7/26石油加工工程31一、原油加工方案的确定原则2023/7/31石油加工工程32选定切割方案时应注意几点：

以产品主要规格作为切割的主要依据在考虑产品质量要求的前提下，争取该产品的最大收率对某些产品质量要求（如柴油）要特殊考虑，不能只顾高产率，致使质量不合格，增加后续再加工的困难相邻两个产品产率切割有矛盾时，要优先生产市场急需产品2023/7/26石油加工工程32选定切割方案时应注意几点：2023/7/31石油加工工程33二、国产主要原油的性质特点

1.大庆原油主要特点(根据原油评价结果）：

含蜡量高（26%～30%），凝点高（约30℃），硫含量低（0.10%），金属含量低（Ni:2ppm、V<0.1ppm），正庚烷沥青质含量低（接近于0），特性因数K=12.5～12.6，属于典型的低硫石蜡基原油。

2023/7/26石油加工工程33二、国产主要原油的性质特点2023/7/31石油加工工程34其主要的直馏馏分性质特点如下：

200℃以前的馏分占原油的10.0～11.3%(w)

直馏汽油的收率和辛烷值都较低（ON=37左右），但汽油的感铅性好，应通过催化重整来提高汽油的辛烷值或生产芳烃，但芳潜量低。也可以将直馏汽油用来生产溶剂油，或作为制取乙烯的原料。

2023/7/26石油加工工程34其主要的直馏馏分性质特点如2023/7/31石油加工工程35

煤柴油馏分（200～300℃），收率为20%(w)左右

航空煤油密度小，结晶点高，通过精制只能符合2#喷气燃料的规格要求；另外，直馏180～300℃馏分芳烃少，无烟火焰高度大，含硫少，精制后可以生产高质量灯用煤油；

柴油馏分的柴油指数一般〉70，具有良好的燃烧性能。但其收率受凝点限制；煤油-柴油宽馏分由于含烷烃多，BMCI较小，是制乙烯的良好裂解原料。2023/7/26石油加工工程352023/7/31石油加工工程36

减压蜡油馏分（350～500℃），收率为26%(w)左右

Ⅰ.其润滑油潜含量（烷烃+环烷烃+轻芳烃）约占原油的15%，而黏度指数可达90～120，是生产润滑油的好原料；

Ⅱ.VGO饱和分含量高、残碳值低、金属含量低，是催化裂化的好原料，生产轻质油。2023/7/26石油加工工程36减压蜡油馏分（3502023/7/31石油加工工程37500℃的减压渣油（VR），收率为43%(w)左右，Ni:10ppm、V：0.5ppm左右，残碳为8.8%。

Ⅰ.含S低、沥青质、重金属含量低、残碳值较低，而饱和分含量较高，因此大部分可以掺入VGO作为催化裂化原料；Ⅱ.可以经过丙烷脱沥青和精制后生产高黏度（残渣）润滑油；Ⅲ.由于渣油含沥青质和胶质较少而蜡含量较高，难以生产高质量的沥青产品。

2023/7/26石油加工工程37500℃的减压渣油（VR）2023/7/31石油加工工程38

根据上述评价结果，大庆原油的加工方案采用燃料-润滑油型加工方案最为理想，或者采用燃料-润滑油-化工型方案。原油评价数据表明，大庆原油是生产优质润滑油和各种蜡的良好原料。

2023/7/26石油加工工程38根据上2023/7/31石油加工工程392023/7/26石油加工工程392023/7/31石油加工工程402.胜利混合原油

胜利油田构造复杂，断层多，不同的地质构造和不同层位的原油性质差别很大，我们以胜利混合原油为例进行分析。胜利混合原油的评价结果如下：

主要特点：胶质含量高(约为23%)，密度较大(大约在0.900g/cm3)，另外，含蜡量较高，含硫（大部分在1%左右）原油，因此是属于较为典型的含硫中间基原油。胜利原油中的轻馏分含量比大庆原油少。200℃以前的收率约7%(w)，350℃前约24～25%，500℃以前的总拔出率约占原油的50%(w)。2023/7/26石油加工工程402.胜利混合原油2023/7/31石油加工工程411．直馏汽油（7%(wt)左右）

ON为47左右，初馏～130℃馏分中芳烃潜含量（环烷烃和芳香烃）高，是重整的良好原料，可以生产高ON汽油和芳烃。

2．煤柴油馏分（煤、柴油馏份约为18%）

（1）航煤馏分：密度大、结晶点低，可以生产1号航煤，但必须脱硫醇，而且由于芳烃含量较高，燃烧性能差，作为灯用煤油，需精制除去部分芳烃，才能满足无烟火焰高度的要求，应注意芳含量、积炭性能等指标的要求。

（2）直馏柴油：柴油指数较高（约为65），凝点不高，可以生产-20#、-10#、0#号柴油，由于含S、N以及酸度较高，必须进行精制。

2023/7/26石油加工工程411．直馏汽油（7%(wt)2023/7/31石油加工工程423．VGO（约占25%左右）脱蜡油的粘度指数低，而且含S及酸值较高，不宜生产润滑油，可以用作FCC工艺或加氢裂化的原料，由于含S较高，催化裂化生产的汽油、柴油S含量很难合格，需要脱硫。

4．VR（约占50%）

（ⅰ）粘温性质不好，含S，同样不宜生产高粘度润滑油；（ⅱ）胶质（47.9%）、沥青质（戊烷沥青质为13.7%）含量较高，可以生产沥青产品；

（ⅲ）由于残炭值（13.9%）和重金属含量（Ni:46ppm、V：2.2ppm左右）都较高，只能少量掺入VGO中作为催化裂化原料（掺渣量<15%），最好是先经加氢处理后再送去催化裂化(VRDS-FCC)或加氢裂化；

（ⅳ）由于加氢处理的投资很高，一般多用作延迟焦化的原料，但由于含S，石油焦的质量等级不高。

2023/7/26石油加工工程423．VGO（约占25%左右2023/7/31石油加工工程43根据上述评价结果，胜利混合原油的加工方案一般采用燃料型加工方案或者燃料-化工型加工方案比较理想。在加工胜利原油时应充分考虑含S的问题，如腐蚀、环保、产品质量、催化剂中毒等。

2023/7/26石油加工工程432023/7/31石油加工工程442023/7/26石油加工工程442023/7/31石油加工工程452023/7/26石油加工工程452023/7/31石油加工工程463.孤岛原油含硫环烷基原油，密度大，粘度大，胶质、沥青质多，轻组分含量少直馏汽油、煤油、柴油的收率低，由于含硫高，产品安定性差，必须精制渣油产率高，达50%以上，是国内少有的生产优质沥青质的良好原料。加工过程中注意设备管线腐蚀2023/7/26石油加工工程463.孤岛原油含硫环烷基原2023/7/31石油加工工程474.克拉玛依低凝原油（分储分炼）凝点极低，含蜡很少，含硫少，属于低硫中间基汽油抗爆性很好优质喷气燃料，结晶点低于-60℃，芳烃含量低直馏柴油的凝点低于−60℃，可用于高寒地区润滑油馏分油可不经脱蜡直接生产低凝润滑油低凝原油酸值较高，可以提取重要的化工原料——环烷酸2023/7/26石油加工工程474.克拉玛依低凝原油2023/7/31石油加工工程48第五节炼油厂的构成炼油厂主要由两大部分组成，即：炼油过程和辅助设备。从原油生产出各种石油产品一般需经过多个物理的及化学的炼油过程。通常，每个炼油过程相对独立的组成一个炼油生产装置。

2023/7/26石油加工工程48第五节炼油厂的构成2023/7/31石油加工工程49一、炼油生产装置按生产目的分为以下几类：

原油分离装置

(龙头装置、加工能力）

原油加工的第一步是把原油分离为多个馏分油和残渣油，因此，每个炼油厂都有原油常压蒸馏装置或原油常减压蒸馏装置。在此装置中，还设有原油脱盐脱水设施。

重油轻质化装置

为了提高轻质油收率，需将部分或全部减压馏分油和渣油转化为轻质油，这一任务主要由裂化反应过程来完成，如催化裂化、加氢裂化、焦化等。2023/7/26石油加工工程49一、炼油生产装置2023/7/31石油加工工程50

油品改质及油品精制装置

此类装置的作用是提高油品的质量已达到质量指标要求，如催化重整、加氢精制、电化学精致、溶剂精致、氧化沥青等。加氢处理、减粘裂化等也归入此类。

油品调合装置

为了达到产品质量要求，通常需要进行馏分油直接的调合，并且加入各种提高油品性能的添加剂。油品调合方案的优化对提高现代炼厂的效益也能起到重要作用。

气体加工装置

如气体分离、气体脱硫、烷基化、C5/C6异构化、合成甲基叔丁基醚（MTBE)等。

2023/7/26石油加工工程50油品改质及油品精制装置2023/7/31石油加工工程51

制氢装置

在现代炼厂，由于加氢过程的耗氢量大，催化重整装置的副产氢气不敷使用，有必要建立专门的制氢装置。化工产品生产装置

如芳烃分离、含H2S气体制硫、某些聚合物单体的合成等。

产品分析中心

为了保证产品的出厂质量。2023/7/26石油加工工程51制氢装置2023/7/31石油加工工程52二、辅助设施

辅助设施是维持炼厂正常运转生产所必需的，主要的辅助设施有：

供电系统供水系统供水蒸气系统原油和产品储运系统三废处理系统

2023/7/26石油加工工程52二、辅助设施2023/7/31石油加工工程53第六节炼油装置工艺流程

一个炼厂或一个炼油装置的构成和生产程序是用工艺流程图来描述的。根据使用目的和描述范围的不同，炼厂的工艺流程大体上可以分为以下三类：1．全厂生产工艺流程图

此图反映了炼厂的生产方案、各生产装置之间的关系。

2．生产装置工艺原理流程图

此图反映了一个炼油生产装置所采用的技术方案、装置内各主要设备之间的关系和物流之间的关系。2023/7/26石油加工工程53第六节炼油装置工艺流程2023/7/31石油加工工程543．炼油装置工艺管线—自动控制流程图

此图的作用主要是作为绘制工艺管线及仪表安装的依据。在此图中绘出了装置内的所有管线和仪表

工艺流程图是炼厂和炼油装置的最基本的技术文件，无论是欲了解一个炼厂