石油产品的基本知识.ppt

1、石油产品应用技术,第一章 石油产品应用技术基本知识第一节 石油产品的基本生产过程简介,第一章 石油产品应用技术基本知识,第一节 石油产品的基本生产过程简介 第二节 石油产品的主要使用指标 第三节 石油产品的分类,第一节 石油产品的基本生产过程简介,1常减压蒸馏 常压蒸馏是根据组成原油的各类烃分子沸点的不同，利用加热炉、分馏塔等设备将原油进行多次的的部分汽化和部分冷凝，使汽液两相进行充分的热量交换和物质交换，以达到分离的目的，从而制得汽油、煤油、柴油等馏分。 减压蒸馏是利用降低压力从而降低液体沸点的原理，将常压渣油在减压塔内进行分馏。减压塔的真空是靠二至三级蒸汽喷射泵抽空而造成的。塔顶真空度控制

2、在93.3kPa左右，从减压塔侧线可以引出各种润滑油馏分或催化裂化的原料。塔底重油叫减压渣油，可作为焦化和制取沥青的原料或作为锅炉燃料。,常减压装置的原理流程,表1-1 常减压蒸馏的产物和产率,2热裂化,仅靠温度和压力的作用来实现的石油裂化过程叫热裂化。热裂化的原理，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。所用的原料通常是常压重油、减压馏分、焦化蜡油等。 这种方法的优点是汽、柴油的产率高。但是由于热裂化产品中含有较多的不饱和烃，所以安定性不好，储存中易氧化变质。同时，热裂化过程中发生的缩合反应，会使加热炉的管道中严重生焦，使开工周期缩短。由于热裂化工艺存在上述缺点，

3、所以此法已在逐渐淘汰。,3催化裂化,在催化剂存在下进行的石油裂化过程叫催化裂化。原料油是在催化剂的作用下，使烃分子受热裂化，由于合成硅酸铝催化剂或沸石催化剂的作用，大分子烃变成小分子烃外，并改变其分子结构，使不饱和烃大大减少，异构烷烃和芳香烃增加。 催化裂化通常用减压馏分油、焦化柴油及蜡油、脱沥青油、常压渣油、减压渣油等为原料。 产品特点：气体（C1C4）中C3、C4（液化气）占绝大多数。汽油产率高，辛烷值高（RON为90左右），性质稳定，汽油中异构物和芳烃多，但含硫也高；催化裂化汽油是航空汽油和高辛烷值汽油的基本组分。柴油十六烷值低，安定性差，需考虑加氢精制。油浆一般不作为产品。,催化裂化工

4、艺流程,4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，叫做加氢裂化。加氢裂化工艺是增产优质航空喷气燃料和优质轻柴油采用最广泛的方法。一般是在硅酸铝担体含铂、钯、氧化钨和镍等的催化剂上，在9.8114.71Mpa压力和380440的温度下，生产汽油、煤油、柴油等产品。加氢裂化具有原料油的范围广、生产灵活性大和收率高等优点，同时加氢裂化产品的质量高。由于它不饱和烃含量少，基本上不含非烃类，所以安定性好；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，芳香烃较少，因而凝点和冰点都很低、十六烷值较高，是生产喷气燃料和优质柴油的原料。,

5、一段加氢裂化工艺流程,5延迟焦化,原料油受热后的生焦现象不在加热炉管内而延迟到焦炭塔内出现的过程叫做延迟焦化。焦化的原料油主要是减压渣油，也可用热裂化渣油。 延迟焦化的反应原理，一方面是高分子烃裂解，使渣油转化为气体烃和低沸点液体烃；另一方面是芳香烃和烯烃缩合，使渣油转化为焦炭。 焦化过程的化学反应：主要是裂解反应、缩合反应、脱氢反应、环化反应。 延迟焦化的产物和产率是：焦化气6%8%，汽油10%20%，柴油25%35%，裂化原料油（也叫焦化蜡油）25%30%，石油焦15%25%。,6催化重整,在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程叫做催化重整。催化

6、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90180（或200）的馏分，叫做宽馏分重整；当生产轻芳烃时，宜用60145的馏分，叫做窄馏分重整。,7烷基化,烯烃加成到异构烷烃或芳烃上的热反应或催化反应过程叫做烷基化。当烷基化的原料是异丁烷-丁烯气体馏分时，产物是异辛烷和其他烃类组成的混合物，这种混合物叫做烷基化油。将烷基化油进行分馏，切割50180的主要成分是各种不同结构的异辛烷的馏分叫做工业异辛烷。工业异辛烷的马达法辛烷值可高达94，

7、是航空汽油和高级车用汽油的高辛烷值组分,8油品的精制,从石油炼制中所得的半成品，还含有一些不良成分（如硫化物、氧化物、氮化物、胶质、沥青质等），不能直接使用，须经精制出去后方可使用，常用的精制方法有： 酸碱精制 酸碱精制目的在于去除油品中的不饱和烃、稠环芳烃、沥青以及一部分含硫、氧、氮的化合物，油品经硫酸精制后还需水洗，降低油品中的残余酸。碱精制目的是除掉油中环烷酸、酚类以及硫酸精制后的残余酸和硫酸酯。酸碱精制后还要进行水洗，除去酸碱作用生成的溶于水的盐类。,加氢精制 在高温、高压和有催化剂存在的条件下，向被精制油中通入氢气，使氢气与油中的非烃化合物和不饱和烃等有害物质发生化学反应，从而将他们

8、除去或转变为饱和烃的精制工艺，叫做加氢精制。加氢精制的催化剂有钼酸镍、钼酸钴、硫酸钨、硫化镍等。加氢精制可使烯烃饱和，使含硫、氮的化合物变成硫化氢、氨、水等除去。加氢后的油品颜色、气味、酸值、残炭、安定性都大大改善。这是一种较好的精制方法，可以简化精制工序、提高油品的产率。,润滑油基础油的生产,生产基础油的过程是一个脱除非理想组分的过程。 润滑油的理想组分：分支比较多的异构烷烃；少环长侧链的环烷烃，少环长侧链的芳烃。 非理想组分：多环短侧链的芳香烃，含硫，含氮，含氧化合物及少量的胶质。,基础油生产工艺过程简介溶剂精制工艺,基础油生产工艺过程简介三段加氢工艺之一,溶剂精制 在一定温度条件下，利用

9、溶剂的极性分子溶解润滑油料中的一些非理想组分（多环短侧链的芳香烃和环烷烃，以及胶质、沥青质和其他硫、氮、氧化合物等），将它们分离出来，从而改善油品的粘温性能，降低残炭值和酸值，提高安定性。将分离物蒸发出溶剂后，便获得抽出油，抽出油可用作调合燃料油、生产炭黑的原料等。常用的溶剂有糠醛、酚极性溶剂等。,润滑油加氢处理 润滑油加氢处理是在中、高压（7.8514.71MPa）氢气和催化剂存在下对润滑油料进行精制和改质的工艺过程。通过该过程使原料中的多环芳烃、胶质、沥青质等不理想组分发生适度加氢裂解使之变成有益组分，从而达到精制润滑油和提高粘度指数的目的。 减压馏分油经加氢裂解工艺和脱蜡后，还可制得高粘

10、度指数（VI 130以上）、低倾点（-20以下）的相当于100SN的中性油。此油可调制严寒区使用的大跨度内燃机油（5W/30、5W/40等）、低温液压油、家用电冰箱压缩机油等高档润滑油品。,白土补充精制 润滑油馏分经酸碱精制或溶剂精制后，通常还要经过白土补充精制，除去精制过程中残留的胶质、环烷酸皂、酸渣、磺酸、残余酸碱以及溶剂等。这样，可提高润滑油抗氧化安定性和抗乳化安定性，改善润滑油的颜色。 丙烷脱沥青 利用丙烷在一定温度下对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，将减压渣油中的胶质，沥青质除去，以生产高粘度润滑油，同时还得到沥青。在装置中，油和蜡溶

11、于丙烷，沥青不溶于丙烷而沉降出来。,脱 蜡,蜡是在常温下呈固体状态的烃，蜡虽然不是有害物质，但它是不理想的组分，因为常温下在油中呈溶解状态的蜡在较低温度下会从油中析出，温度越低，析出量越多，为了改善油的低温流动性，在生产润滑油、柴油和喷气燃料的过程中，通常都要进行脱蜡。 脱蜡的方法有： 冷冻脱蜡 把含蜡的油料通过冷冻到低温（依具体要求而定）的结晶槽，使油品中石蜡结晶后，通过压滤机或离心分蜡机等把液体油和石蜡结晶分开，从而降低油品的凝点。 尿素脱蜡 当尿素与长链烷烃和带有短分支侧链的长链烷烃混合在一起后，尿素就呈螺旋形排列在这些链烃周围，把烃分子包在中间，形成络合物从油中分离出来。尿素脱蜡能获得

12、凝点很低的油品。,脱 蜡,溶剂脱蜡 用溶剂将原料油稀释，使油的粘度降低，然后在低温下将油和蜡分离。常用的溶剂有酮类和苯系物的混合物。 溶剂脱蜡是目前主要采用的脱蜡方法。 分子筛脱蜡 分子筛是人工合成的泡沸石，它是一种多孔的吸附剂，具有特殊的孔道结构，仅能吸附正构烷烃分子，从而达到脱蜡的目的。 加氢降凝 加氢降凝也叫加氢脱蜡，其降凝的原理是利用具有高度选择性的催化剂，使润滑油原料中的正构烷烃发生异构化反应转变为异构烷烃，或者发生选择性加氢裂化反应，使高分子烷烃变成低分子烷烃，而对其他烃类基本上不发生反应。由于将油中的固态烃大量转变为液态烃，因而使原料油的凝点显著降低。 加氢降凝的关键是催化剂，现

13、在研究比较成熟的有加氢异构化催化剂和选择性加氢裂化催化剂两种。,9调合,调合是生产润滑油的最后一道工序，调合的方法分为罐式调合和管道调合两种，我国现阶段大多是采用罐式调合。调合的步骤是按计算出来的数量用泵将各组分油从原料油储罐中泵入调合罐，然后再加入各种添加剂进行调合。调合高档油品时，加入添加剂颇有研究。 （调合配方）,10烯烃合成和石蜡合成润滑油,烯烃合成 是以软蜡油为原料，经高温热裂解和分馏获得烯烃。用三氯化铝或三异丁基铝为催化剂将烯烃进行聚合。聚合油经过白土和氢氧化钙处理、减压分馏和精制，便可获得合成润滑油。这种油的凝点很低、粘温性能良好。目前这类合成润滑油有冷冻机油、液压油等。此外还可

14、用乙烯齐聚法制取高粘度指数合成油。（聚 烯烃） 石蜡合成 是将石蜡通过精制、氯化、聚合、脱氯、水洗等工序获得合成油。将合成油分馏后，便得到产品。它的特点是粘度大、粘温性能良好、凝点较高。目前这类产品有65号汽缸油等。,第二节 石油产品的主要使用指标第三节 石油产品的分类,第二节 石油产品的主要使用指标,概念、影响因素、使用意义、表示方法 1密度与相对密度 2馏程 3辛烷值 4十六烷值 5实际胶质 6诱导期 7饱和蒸气压 8燃灯试验 9烟点 （无烟火焰高度）,10芳香烃含量 11碘值 12粘度 13粘度指数 14闪点 15凝点 、倾点 、冷滤点 18水分 19机械杂质 20腐蚀试验 21水溶性酸

15、或碱 22酸值和酸度（中和值）,23残炭,在规定条件下，油品在裂解中所形成的残留物叫残炭，以重量百分数表示。根据残炭值的大小，可以大致判定油品在发动机中结炭的倾向，结合其它指标可以判定润滑油的精制深度。一般精制深的油品，残炭小。 油品中含氮、硫、氧化物、胶质、沥青质及多环芳香烃较多时，残炭也有所增加，炭质也较硬。 添加剂含量高的油品是控制其基础油残炭,而不控制成品油残炭。,24灰分,在规定条件下油品被炭化后的残留物经煅烧所得的无机物叫做灰分，以重量百分数表示。灰分主要是油品中含有的环烷酸盐类。通常油品中的灰分含量都很小。在润滑油中加入某些高灰分添加剂后，油品的灰分含量会增大。 发动机燃料中灰分

16、增加，会增加气缸体的磨损。润滑油灰分过大，容易在机件上生成坚硬的积炭。许多内燃机油中加有抗氧、抗腐、清净分散等添加剂，其灰分含量都比较大，这种灰分不但不会生成坚硬的积炭而增加磨损，相反地倒是衡量油品中添加剂含量多少的尺度，从而可判断油品的质量等级。,25破乳化值,油品从油水乳化液中分离能力的量度值叫做破乳值，以min表示。它是汽轮机油的一项主要规格项目。汽轮机油在使用过程中，有时会与漏水、漏气接触，甚至混合，形成暂时的乳化，因此必须具有能与水迅速分离的性能，才能保证油品正常循环和润滑机件。,26氧化安定性,石油产品抵抗空气（或氧气）的作用而保持其性质不发生永久性变化的能力叫做油品的氧化安定性。

17、 油品在储存和使用过程中，经常与空气接触而起氧化作用，温度的升高和金属的催化作用会加深油品的氧化，油品经过强烈氧化后质量的变化，以氧化后酸值大小和沉淀物的多少来表明它的氧化安定性好坏及使用寿命的长短。这个项目对于长期循环使用的汽轮机油、变压器油，以及与大量压缩空气接触的压缩机油，更具有重要的意义。,27硫含量 硫含量是指存在于油品中的硫及其衍生物（硫化氢、硫醇、二硫化物等）的含量，以重量百分数表示。燃料中硫含量较大时，燃烧后会生成较多的二氧化硫再转变为三氧化硫，遇凝结水生成腐蚀性很强的硫酸对机件进行腐蚀。 汽油中的硫还会使辛烷值下降；灯用煤油如含硫多，在点灯时产生的刺激性气体就多，对人体健康特

18、别是对饲养的小动物（如农村养蚕）有害。 特殊油品如齿轮油，规定了一定的硫含量，它一般情况下不是腐蚀性物质，而是有意加入的极压抗磨剂中的含硫化合物。,28清净性,清净性是测定润滑油在发动机中工作时活塞侧面生成漆膜的状况，即活塞被污染的程度。 清净性的测定是在标准的单缸发动机进行的，润滑油在规定条件下在发动机中工作2h，取出发动机的活塞，与标准活塞图片进行比较，完全清洁的为0级，随着漆膜增多，级号就增大，活塞上漆膜最多的为6级。 清净性是内燃机油重要规格项目之一。汽油机油规定清净性不大于2.5级。加有清净分散剂的润滑油能减少在机件上的沉淀物和漆膜的生成，保证发动机的正常运转，并延长润滑油的使用期限

19、。 中高档内燃机油往往是单缸或多缸发动机试验来评价油品的清净性。,29 OK值（最大合用值）,OK值是用梯姆肯法测定润滑剂承载能力过程中，在没有引起刮伤或卡咬时所加负荷的最大值，法定计量单位用牛顿表示，习惯上用公斤（力）表示。,30四球法,四球法是以一个转动球压住三个固定球浸在试样中运转为其特征的四球试验机测定润滑剂承载能力的试验方法。该试验主要用来评定各种润滑剂及含添加剂润滑油的极压抗磨性能再。,31介电强度,亦称绝缘强度，是指在规定条件下，电器用油（或其他绝缘材料）被击穿时的电压除以施加电压的两电极间的距离，以kV/cm表示。 介电强度并不是用来评定绝缘油质量的一个标准，而是一项常规试验。

20、它是用来阐明绝缘油被水和其他悬浮物质物理污染的程度，以决定电器用油在使用之前是否应进行干燥和过滤处理，以保证其绝缘性能，使电器设备能安全运行。,32介质损耗角 电器绝缘用油（或其他介质）受到一个交流电场作用时，油（或其他介质）中转变为热的那部分损耗掉的能量叫做介质损耗。 由于介质损耗的存在，通过介质的电流向量和电压向量之间的夹角的余角叫做介质损耗角。因为电气用油的损失功率与介质损失角的正切值成正比，故通常以介质损失角的正切值表示，此值越大，表示介质损耗越大，该电气用油的绝缘性能也就越低。这个项目用来判定电气用油的极性物质含量和受潮程度，是进一步从电气性能上检验电器用油的干燥、精制程度和老化程度

21、。,33液相锈蚀试验,在规定条件下，将15号钢棒浸入试样与蒸馏水或合成海水的混合液中保持至规定时间后，目视钢棒的生锈程度的试验叫做液相锈蚀试验。,34起泡性试验（泡沫试验）,在规定条件下，往试油中吹气后测定其残留泡沫毫升数，以评价油品抗泡沫性的试验叫做起泡性试验，以泡沫倾向和泡沫稳定性（ml/ml）表示。 这个项目现在主要用于评定液压油和内燃机油的起泡性。液压油在使用中如果产生泡沫的倾向大，且产生的泡沫稳定不易消失，则对机械的运转是有害的。因液压油的和液力传动油是分别靠静压力和动压力传递功的，油中一旦产生泡沫，就会破坏系统中传递功的作用。,35空气释放值,在规定条件下，油中携带气减少到0.2%

22、（按体积计）时所需之时间叫做空气释放值，以min表示。时间越短，说明空气越易释放，放气性越好。 在液压系统中如果溶于油品中的空气不能及时释放出来，那么它就将影响液压传递的精确性和灵敏性，严重时就不能满足液压系统的使用要求。测定此性能的方法与测抗泡性类似，只是它是测定溶于油品内部的空气释放出来的时间，一般规定不大于5min。油品中的析性物质是影响这一性能的主要因素，一些非硅型抗泡剂不仅有很好的消泡作用，而且也能改善油品的空气释放值。,36剪切安定性,剪切安定性是指在规定条件下，石油产品抵抗剪切作用保持粘度和粘度有关的性质不变之能力。,37成沟点,成沟点是把试验油样在规定的温度下存放18h，用金属

23、片把试油切成一条沟，然后在10s内测定试油是否流到一起并盖住试油容器底部。若在10s内油样流回并完全覆盖试油容器底部，则执行油样不成沟；反之则报告油样成沟。成沟点是测定齿轮油（低温）的成沟性能。,38密封适应性指数,该方法是测定油品与丁腈橡胶密封材料的适应性，结果用体积膨胀百分数表示。 油品在机械设备中不可避免地要与一些密封件接触，在液压系统中以橡胶作密封居多，因此要求油品与橡胶有较好的适应性，它是以密封适应性指数来衡量适应性的好坏。一般来说，烷烃对橡胶很少有膨胀或收缩作用，它们的适应性较好；而芳烃则能使橡胶溶胀，因此含芳烃多的油品与橡胶的适应性较差。,39水解安定性,水解安定性是用于测定油对

24、水的敏感性。近年来在国外液压油标准中列有此项性能指标，它表征油品在水和金属（主要是铜）作用下的稳定性，当油品酸值较高时或含有易遇水分解成酸性物质的添加剂时，常会使此项指标不合格。 它的测定方法是将试油加入一定量的水之后，在铜片和一定温度下混合搅动一定时间，然后测水层酸值和铜片的失重。,40滴点,在规定条件下的固体或半固体石油产品达到一定流动性时的最低温度叫做滴点，以表示。 润滑脂的滴点与其组成有很大关系。因此从滴点可大致了解润滑脂的种类。根据滴点的高低，可以大致判定润滑脂能够在什么工作温度下使用。润滑脂能够使用的工作温度，应低于它的滴点2030，有些还要低得多。,41锥入度,在25时，总荷重为

25、1500.25g的标准锥在5s内垂直穿入润滑脂试样的深度叫润滑脂锥入度，以1/10mm表示。 锥入度是表示润滑脂软硬的项目。锥入度越大，稠度越小，润滑脂就越软。反之，则润滑脂越硬，稠度越大，绝大多数润滑脂是根据锥入度大小来分号的。,42游离酸和游离碱,润滑脂是动植物油或合成脂肪酸用碱皂化后，稠化矿物油而成的。如果皂化不完全或矿物油氧化分解，就会出现游离酸；如果用碱量过多，就会出现游离碱。过多的游离酸、碱的存在，会引起机件腐蚀。所以润滑脂的游离酸、碱应控制在一定数值内。,43胶体安定性,润滑脂在使用或长期储存中会有少量的油析出，这种现象称为分油。润滑脂抵抗分油的能力称为胶体安定性。 润滑脂是一个

26、胶体体系，在稠化剂纤维之间依靠毛细管作用吸附着一定量的基础油。当胶体体系受到重力和外力作用以及当温度升高时，都会使胶体结构变化而析出基础油。当胶体体系被破坏，就会发生纤维结构解体而析出更多的油，从而丧失润滑脂的性能。这种胶体体系稳定的程度称为胶体安定性。一般是以在一定条件下测定润滑脂的分油量来表示。 润滑脂在储存和使用中大量分油是不利的，会使润滑脂中的稠化剂含量相对增加，将影响润滑脂的使用性能。在使用中分出少量的基础油有利于机械部件的润滑，这也是必需的。,44机械安定性,润滑脂的机械安定性又称为剪切安定性，它表示润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。润滑脂在机械力长期作用下，稠度会下降，在

27、极端苛刻条件下，润滑脂的结构将被破坏而变成流体，从润滑部位流失，丧失润滑作用。这是因为稠化剂的纤维结构，当承受长时间剪断破坏时，使纤维变短，导致稠度下降，在遭受轻度剪断时，纤维还可以再度叠合而恢复稠度，这种抗机械剪断作用性能，称为润滑脂的机械安定性。 润滑脂的机械安定性随润滑脂的种类、制备工艺而不同，通常，锂基润滑脂的机械安定性好，在机械力剪切下稠度变化不大。,石油产品开发研制的过程,一、可行性研究 二、实验室试验 三、模拟试验 四、台架试验 五、实际使用试验 六、技术鉴定,一、可行性研究,（1）资料调查：了解国内外有关方面的研究、发展情况，作为本项目的参考。 （2）可行性研究：包括机械设备制造商或用户要求的分析研究、市场预测、试验评定手段是否具备，以及经济效益和社会效益的分析，由此决定项目的可行性。,二、实验室试验,根据资料调查情况和可行性研究的结论，设计试验方案，选择适当的润滑油基础油和添加剂，组成种种不同添加剂类型或剂是配伍。通过试验室理化性能分析，筛选出的配方，并通过模拟评定，改进和确定最佳配方。,三、模拟试验,模拟试验是利用简单的设备，在试验室内模拟机械的藿工作状态、条件，以反映润滑油在其中的工作性能。它具有比较简便、快速、节省人力的优点。 如四球极压试验机可用于评定油品承载能力。,四、台架试验,