石油煉制工藝學

石油煉制工藝學1

1. 蒸汽壓: 在某溫度下,液體與其液面上的蒸汽呈平衡狀態,蒸汽所產生的壓力稱為飽和蒸汽壓,簡稱蒸汽壓

2. 餾程:初餾點到終餾終點這一溫度范圍稱為油品的沸程。

3. 特性因數:表示烴類和石油餾分化學性質的一個重要參數。

4. 粘溫特性:油品粘度隨溫度變化的性質稱為粘溫特性。

5. 結晶點: 在油品到達濁點溫度后繼續冷卻,出現肉眼觀察到的結晶時的最高溫度。

6. 凝固點:試樣在規定條件下冷卻至液面停止移動時的最高溫度。

7. 冷濾點:在規定條件下20毫升試樣開始不能通過過濾器時的最高溫度。

8. 閃點:油品在規定條件下加熱,蒸發的油蒸氣與空氣組成的混合物與火焰接觸發生瞬間閃火時的最低溫度

9. 自燃點:將油品隔絕空氣加熱到一定的溫度后與空氣接觸,無需引火即可自然,發生自燃的最低溫度.

10. 催化裂化: 是使重質餾分油或重油、渣油在催化劑存在下,在溫度為460~530℃和壓力為0.1~0.3Mpa條件下, 經過以裂解為主的一系列化學反應, 轉化成氣體、汽油、柴油以及焦炭等的過程。

11. 催化碳 :烴類在催化劑活性中心反應生成的焦炭

12. 固體流態化; 細小的固體顆粒被運動著的流體攜帶, 使之形成象流體一樣能自由流動的狀態。

13. 溝流:在大型流化床中,氣泡在床層中最初就沒有沿整個床的截面均勻分布,而是聚集成幾條溝渠,沿捷徑上升,大量流體沒有與粒子很好接觸,使床層其他部位仍處于固定床階段,這種氣流在床層中嚴重短路的現象。

14. 騰涌:顆粒層被氣泡象推動活塞那樣運動,當大氣泡到達床層上部時崩裂,顆粒聚然散落,這種現象稱為騰涌

15. 臨界流化速度:,表示流化床形成的難易程度,臨界流化速度越小,固粒易流化,是由固粒和流 體的性質共同決定的

6. 某反應器頂部標高26446mm ,壓力為550mmHg ,底部標高16465mm ,壓力為635mmHg ,求反應器床層密度。若反應器直徑為6.4m ,問床層催化劑藏量為多少?

二、思考題

三烯:乙烯, 丙烯, 丁二烯 三苯:苯, 甲苯, 二甲苯

三大合成:合成纖維, 合成橡膠, 合成塑料和合洗滌

2. 簡述石油的一般性狀。

石油從外觀看來是一種暗色的, 從褐色以至黑色

的流動和半流動的粘稠液體。石油的相對密度大

約在 0.8至0.98間, 一般都小于 1.0 。石油組

成相當復雜, 有分子量很小的氣態烴, 也有分子量

大1500至 2000的烴類。

3. 簡述石油的元素組成、化學組成。(烴類組成、

非烴類)(非烴類化合物:分類、危害)

石油主要由 C 、H 、S 、N 、O 等元素組成, 其

中C 占83~87%,H 占11~14 %。石油中還含有

多種微量元素, 其中金屬量元素有 釩、鎳、鐵、

銅、鈣等,非金屬元素有 氯、硅、磷、砷等。

石油主要由烴類和非烴類組成, 其中烴有:烷烴、

環烷烴、芳烴, 非烴類有: 含硫、含氮、含氧化合

物以及膠質、瀝青質。非烴類的危害:影響產品的

質量; 腐蝕設備; 污染環境; 污染催化劑。

4. 油品粘溫特性表示方法:(1)粘度比: V50/V100粘

度比越小, 油品粘度隨溫度變化越小, 粘溫性質

越好。(2)粘度指數: 粘度指數越高, 油品粘度隨溫

度變化越小, 粘溫性質越好。

5. 粘溫凝固:含蠟很少或不含蠟的油品, 溫度降低

時粘度增加很快, 當粘度增加到某個程度時,

油品變成無定型的粘稠的玻璃狀物質而失去流

動性。

構造凝固:含蠟油品, 當溫度逐漸下降時, 蠟逐

漸結晶析出形成網狀結構, 將液體油品包在其

中, 使油品失去流動性。

壓及10%、50%、90%和干點溫度。

10%餾出溫度其高低反映了汽油中輕組分的多少,

用來保證具有良好的啟動性。50%餾出溫度大小

反映汽油的平均汽化性;用來保證汽車的發動機

加速性能、最大功率及爬坡能力。90%餾出溫度

反映了汽油中重組分含量的多少。干點(終餾點)

反映了汽油中最重組分的程度。用來控制汽油的

蒸發完全性及燃燒完全性。蒸氣壓的大小表明汽

油蒸發性的高低。用來控制車用汽油不至于產生

氣阻。

進氣→壓縮→燃燒膨脹→排氣。

壓縮比與汽油質量不相適應, 壓縮比太大, 壓力和溫度過高, 形成很多過氧化物; 燃料易氧化, 過氧化物不易分解, 自燃點低; 在壓縮過程中,溫度接近、達到或超過汽油的自燃點。 含量? 芳烴燃速慢、易生炭、安定性不好、水溶解度高(易吸水) ,不是航煤的理想組分。 6. 請總結歸納: 潛熱、熱焓 有何影響? T ↑→P ↑,d ↓, 粘度↓,比熱↑,熱焓↑ 2) 燃點、苯胺點、比熱、蒸發潛熱、熱焓有何影響? 同碳數各種烴類—相對密度: 芳烴>環烷烴>烷烴 ;粘度:環烷烴>芳烴>異構烷烴>正構烷烴;凝點:自燃點:烷烴<環烷烴<芳烴;苯胺點、凝點、比熱:烷烴>環烷烴>芳烴;蒸發潛熱:烷烴與環烷烴相近,芳香烴稍高;熱焓:烷烴>芳烴 閃點、自燃點、比熱、蒸發潛熱、熱焓有何影響? 油品越輕蒸氣壓越大;油品越重,密度越大;餾分越重,粘度越大;輕組分閃點和燃點低, 自燃點高;同一類烴,分子量大則苯胺點高,但變化幅度不大;烴類的質量比熱隨相對分子質量升高而增大;油品越重,汽化熱越小;熱焓:輕餾分>重餾分 誘導期:在規定的加速氧化條件下,油品處于穩定狀態所經歷的時間周期。實際膠質:在規定條件下測得的發動機燃料的蒸發殘留物。 十六烷值不是越高越好. 使用十六烷值過高的柴油會形成黑煙,燃料消耗增加,因為燃料的著火滯燃期太短,自然時未與空氣混合均勻,使燃料燃燒不完全,部分烴類熱分解成帶碳粒黑煙,十六烷值過高還會減少燃料的來源。 14. 不同點,并從燃料的角度說明其產生爆震的原因及理想組分是什么。 不同點:前者靠點火燃燒,后者靠自燃發火。 從燃料的角度看,對汽油的要求是自燃點要高,對柴油的自燃點要低。當柴油的自燃點過高時,會造成滯燃期過長,產生爆震,這種情況發生在

燃燒階段的初期;而汽油機的爆震則是由于汽油

的自燃點過低而引起的,這種情況并不發生在燃

燒階段的初期,而是出現在火焰的傳播過程中。 觸, 達到傳質、 傳熱的目的; ②取出塔內多余的熱量, 維持全塔熱平衡, 利于控制產品質量。 柴油的理想組成:烷烴, 環烷烴. 汽油的理想組

分: 異構烷烴。

機的壓縮比可以設計很高?

汽油機的壓縮比↑→功率↑, 能耗↓ 。壓縮比↑

↑→發生爆震, 功率↓, 能耗↑.

柴油機的壓縮比高, 柴油機壓縮的是空氣,壓縮比

設計不受燃料油性質的影響,可比汽油機高出許

多。

我國車用汽油牌號用研究法辛烷值高低劃分。輕

柴油牌號以凝點高低來劃分

17. 種原油所產汽油、柴油和潤滑油的性質。

(1)大慶原油屬低硫石蠟基原油. 主要特點是含蠟

量高、凝點高、瀝青質含量低、重金屬含量低、

硫含量低。直餾汽油餾分含量較少,辛烷值低:;

直餾柴油的十六烷值高。350~500℃餾分是生產

潤滑油的良好原料。減壓渣油瀝青質和膠質少而

蠟含量較高,難以生產高質量瀝青產品,可生產

殘渣潤滑油。(2)勝利原油屬于含硫中間基原油。

主要特點是密度較大、含硫較多、膠質瀝青質含

量較多。直餾汽油餾分含量較少,辛烷值高。直

餾柴油的柴油指數較高、凝點不高。減壓餾分油

生產潤滑油不夠理想。減壓渣油不宜生產潤滑

油,可生產瀝青產品

石油加工原油評價、油田原油評價、商品原油評

價 原油含鹽、含水的危害有哪些?

①增加能量消耗②干擾蒸餾塔的平穩操作③腐

蝕設備 ④影響二次加工原料的質量 精餾過程的實質是什么?

是不平衡的氣液兩相,經熱交換,氣相多次部分

冷凝與液相多次部分汽化相結合的過程,使氣相

中輕組分和液相中重組分都得到提濃,最后達到

預期的分離效果。

19. 件?

前提;(1)溫度梯度;(2)濃度梯度;

條件;(1)塔內必須有塔板或填料,提供汽液相充

分接觸的場所。(2)塔內提供氣、液相回流,保證

精餾過程傳熱、傳質。

①提供塔板上的液相回流, 造成汽液兩相充分接

置圖。 (1).原油電脫鹽脫水(2).塔頂餾出線注氨(3).塔頂餾出線注緩蝕劑(4).塔頂餾出線注堿性水 輕組分含量并不高,為什么有的常減壓蒸餾裝置還要設置初餾塔?) (1)降低管路阻力, 原油泵出口壓降下降; (2)平穩主常壓塔操作;(3)減輕主常壓塔的設備腐蝕(H2O, H2S, HCl...在初餾塔蒸出);(4)減輕常壓塔、常壓爐負荷(減壓塔、減壓爐負荷沒有減輕) 。(5)得到含砷量低的重整原料(<200PPb) 缺點: 流程復雜, 投資增加, 操作費增加。 優點:使塔內氣液相負荷沿塔高分布均勻。缺點:中段循環回流上方塔板上的回流比相應降低,使塔板效率下降,中段循環回流的出入口見要增設換熱塔板使塔板數和塔高增大;使工藝流程變復雜。 原料:餾分油(直餾減壓餾分油,焦化蠟油)和渣油(減壓渣油,脫瀝青油,常壓渣油) 產品:氣體(H2、H2S 和C1~C4等組分)、液體(汽油,柴油,重柴油(回煉油) 油漿) 和焦炭 A 分解反應、B 異構化反應:分子量不變只改變分子結構稱異構化反應. (1)骨架異構;(2)雙鍵位移異(3)幾何異構構;C. 氫轉移反應:某烴分子上的氫脫下加到另一烯烴分子上使之飽和的反應稱為氫轉移反應.D 芳構化反應E. 疊合反應:烯烴與烯烴合成大分子烯烴, 最終生焦炭.F 烷基化反應 28. 催化裂化裝置由哪幾系統組成?各個系統的作用是什么? 反應-再生系統; 再生器主要作用:燒去待生劑上的焦炭以恢復催化劑活性,同時提供反應所需熱量。 分餾系統, 作用將反應產物分離為: 富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油、油漿。 吸收-穩定系統:作用:將富氣分離為干氣、液化氣, 將粗汽油穩定為穩定汽油. 再生煙氣能量回收系統:高溫煙氣經高效三級旋風分離器分出其中催化劑, 使粉塵含量降到0.2g/m3以下. ①分餾塔下部有脫過熱段。進料是帶有催化劑粉未的460℃以上的過熱油氣; 塔下部設脫過熱段,

達到洗滌催化劑粉未和脫過熱的作用. ②產品容

易分離;③全塔過剩熱多。設四個循環回流。塔

頂冷回流只作備用手段, 主要靠頂循環回流取走

熱量, 原因:a、油氣中含有較多的不凝氣, 影響傳

熱和增加塔頂至氣壓機的壓力降;b 、頂循環回流

溫度較高, 傳熱溫差較大. ④盡量減小分餾塔系

統壓降,提高氣壓機入口壓力。

入口線速20m/s左右, 氣流高速旋轉使所夾帶的

催化劑顆粒產生離心力, 甩向器壁而與氣體分開. 合理的操作條件和相應的技術措施 加強原料油的霧化和氣化;增加提升管水蒸汽用量;高溫短接觸時間反應;反應產物與催化劑快速分離;排油漿;再生器取熱。 一次反應后即將產物分餾。然后把反應中與原料餾程相近的中間餾分(回煉油)再送回反應器重新進行裂化,所以催化裂化有循環裂化。 裂化為什么有選擇性裂化和循環裂化? 芳香基原料油、催化裂化回煉油和油漿,其中含

控制再生器壓力或再生器與反應器的壓差,以保

持兩器平衡。

32. 從餾分油催化裂化平行順序反應方面簡述反應深度對汽油產率的影響。

汽油的產率在開始一段時間內增大,但經過一最

高點后則下降,因為達到一定的反應深度后,再

加深反應,汽油就進一步分解成更輕餾分(氣體)

的速率高于汽油的生成速率。

33. 寫出催化裂化的“兩器”,“三機”,“兩閥”的名稱。

兩器:再生器,反應器。三機:主風機,壓氣機,

煙氣輪機。兩閥:單動滑閥,雙動滑閥。

某催化裂化再生器密相流化床的氣體線速度為

1.2m/s, 試解釋為什么還能維持正常操作?

①聚式流化的顆粒不是單個運動,面是成團運

動;②氣體大部分是以氣泡形式通過,粒子相中

氣體速度并不高;③帶出的粒子在稀相段重力沉

降和旋風分離又回到密相床層。

的重油催化裂化在原料性質上有何特點?這些

特點可能導致什么后果?應采取哪些相應的措

施加以解決?

原料油特點: S、O 、N 化合物含量高,粘度大,

密度大, 沸點高,殘炭值高,重金屬含量高

渣油催化裂化特點⑴焦炭產率高. 再生器燒焦負

荷很大;裝置熱量過剩。⑵金屬污染催化劑嚴重.

干氣、氫氣產率增大;催化劑耗量大。⑶產品含

硫含氮量高

措施:⑴選擇適合渣油催化裂化的催化劑⑵采用

42.

有較多的稠環芳烴不僅難裂化還易生焦,所以選擇合適的反應合適的反應條件,如縮短反應時間以減少生焦,或溫度低反應時間長一些以提高裂化深度,這是選擇性裂化的原理。催化裂化有二次反應,當生產中要求更多的原料轉化成產品,以獲取較高的輕質油收率時,應限制原料轉化率不要太高,使原料在37. 操作溫度如何影響催化裂化的產品質量和產品分布? 當提高反應溫度時,由于分解反應(產生烯烴)和芳構化反應的反應的反應速率常數比氫轉移反應的大,因而前兩類反應的速率提高得快,于是汽油的烯烴和芳烴含量有所增加,烷烴含量降低,汽油的辛烷值提高,柴油的十六烷值降低,殘炭值和汽、柴油的膠質含量增加。 氣體中C1、C2多? 由于正碳離子分解時不生成比C3、C4更小的正彈離子,因 此催化裂化氣中含C1、C2小; 用?同時也不能將汽油兌在輕柴油中使用? 圖6-53 催化裂化工藝流程

三、作圖題

1. 繪出燃料—潤滑油型煉廠常減壓蒸餾裝置的工藝原則流程圖,注明各設備名稱和原料、產物的名稱。

2. 繪出催化裂化反應-再生系統及分餾系統部分的工藝原則流程圖,注明各設備名稱和原料、產物的名稱。

四、計算題

1. 已知某油品恩氏蒸餾數據如下,求各平均沸點(體,分,重,立,中)。

餾出體積% 初餾 10 30 50 70 90 干點

餾出溫度℃ 60 87 102 118 130 155 180

2. 四個窄餾分混合成汽油餾分,數據如下,求混合汽油的相對密度。

窄餾分: A B C D

重量(㎏) : 930 820 960 720

: 0.6788 0.7042 0.7520 0.7800

3. 某石油餾分的相對密度 =0.7796,特性因數K=11.0,現將1公斤油品從100℃、 1大氣壓下加熱并使其完全汽化,溫度升至316℃,壓力升至27.6大氣壓,求需要多少千卡熱量? 見P70例2-8

4、某原油常壓蒸餾塔示意圖如右。若已知全塔回流熱為Q ,且所需要的溫度和焓值均為已知。圖中1,2,3,…,m ,n-1,n 為塔板序號。

1)寫出塔頂回流量L0的表達式(用焓值表示)。2)比較回流熱Qm ,Qn-1,Qn 的

大小,并簡要解釋。 3)比較液相回流Lm ,Ln-1,Ln 的大小,并簡要解釋。

4)若增設一塔頂循環回流,要求取熱量為QC ,抽出溫度為tout ,返塔

溫度為tin ,所需焓值均為已知. 試寫出回流量LC 的表達式。

5. 某反應器汽提段頂部標高為9934mm ,壓力為840mmHg , 反應器汽提段底部標高為6962mm ,壓力為935mmHg 。求此段床層密度。

石油煉制工藝學

石油煉制工藝學復習提綱

第二章 石油及其產品組成和性質

1. 石油的元素組成:基本元素(5種)C H S N O 微量元素

2. 雜原子(S N O和微量元素)存在的影響:a 石油加工過程(催化劑失活、腐蝕、能耗↑) b 產品的質量 雜質含量的高低與油品輕重有關

3. 我國原油較為典型的元素組成特點:低硫 高氮 高鎳 低釩

4. 直餾餾分:原油直接分餾得到

5. 石油的餾分組成:石油氣,汽油(石腦油),噴氣燃料(航煤),輕柴油,重油(潤滑油),常壓渣油, 減壓渣油

6. 我國原油組成特點:輕質餾分含量低、渣油含量高

7. 石油及其餾分的烴類(C 、H )組成(分布情況):

a 天然氣(干氣):主要由甲烷(>80%)、乙烷、丙烷,丁烷、二氧化碳組成

b 煉廠氣 氫氣、C1~C4(烷烴和烯烴)

c 汽油餾分(≤C11)

d 中間餾分(C11~C20的煤油、柴油)

e 高沸餾分(C20~C36) f 渣油 g 蠟

8. 石油中的非烴類化合物: 主要是含硫、含氮、含氧化合物及膠質、瀝青質

a 含硫化合物 b 含氧化合物(主要石油酸) c 含氮化合物 d 膠質、瀝青質:原油中的大部分硫、氮、氧及絕大部分金屬集中在渣油的膠質、瀝青質中

第三章 石油產品及其質量要求

1. 石油產品分類(6大類產品)

燃料油品 :氣體燃料、LPG 、汽油、航空煤油、柴油、燃料油 占80%以上

潤滑劑 :其中內燃機油、齒輪油、液壓油三大主要品種

溶劑油和化工原料 蠟 瀝青 焦

2. 燃料的使用性能(能判斷對應性能的指標)

燃燒性(抗爆性):辛烷值(汽油)十六烷值(柴油)芳烴% 煙點 輝光值 粘度 發熱值 密度(航煤) 安定性 :實際膠質 誘導期 烯烴% (汽油) 碘價 氧化安定性 10%殘炭 顏色(柴油)碘價 實際膠質 動態熱氧化安定性(航煤)

腐蝕性 :硫% 硫醇% 水溶性酸堿 銅片腐蝕 銀片腐蝕(航煤)

低溫性:凝點 粘度 冷濾點(柴油) 結晶點 冰點(航煤)

3. 辛烷值標準組分:異辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)=100 正庚烷=0

4. 替代燃料(知道一些):LPG 、CNG 、二甲醚(十六烷值55~60) 生物柴油 GTL 合成油品

5. 汽油的清潔化要求:無鉛化 低(蒸氣壓、硫、烯烴、芳烴、90%餾出溫度) 較高的含氧化合物

6. 我國汽油性質特點:硫含量高 汽油中烯烴含量高 汽油中芳烴水平相對較低 汽油的蒸汽壓偏高

含氧化合物低 辛烷值分布差 汽油的蒸汽壓偏高

7. 柴油清潔化要求:低硫、低芳烴(稠環芳烴)、高十六烷值

8. 與汽油相比,柴油特點:節油 經濟 環保 清潔 動力(熱值高) 安全

9. 潤滑油的作用:密封、冷卻、減磨

10. 潤滑油組成:基礎油 添加劑

11. 基礎油的分類(按粘度指數)

12. 內燃機油的牌號(代表的含義):按質量等級和粘度等級分類

質量等級分類(按字母順序依次提高):a 汽油機油:S(A ~M) 等 b 柴油機油:C (A ~J )等

c 通用油(汽/柴通用):SD/CC、SE/CC、SF/CD

粘度等級分類 單級油 :20、30、40、50、60、0W 、5W 、 10W 、15W 、20W 、25W 等

多級油 :5W/30 10W/30 15W/40 20W/20等

表達任何一個品種的內燃機油牌號必須同時包括質量等級和粘度等級兩部分如SC 15W/30

13. 石油蠟(產品的牌號和從何得到)

a 石蠟 商品牌號:按熔點(2℃)從50~70劃分牌號 從減壓餾分中獲取

b 微晶蠟 商品牌號:按滴熔點劃分70、75、80、85、90等5個牌號 從減壓渣油中獲取

液體石蠟

14. 瀝青的三個重要指標:針入度(瀝青的牌號) 延度 軟化點

15. 溶劑油和化工原料種類:a 溶劑油 10個牌號用作溶劑、洗滌劑、萃取劑

b 化工原料 石腦油、低碳烯烴、芳烴、白油、石油脂(凡士林)、硫磺、石油酸等

16. 石油焦的質量指標:揮發分、硫含量、灰分

第四章 原油評價及加工方案

1. 原油的分類:

(1)關鍵餾分特性分類法:根據兩個關鍵餾分的密度確定各餾分的屬性(石蠟基、中間基、 環烷基)并后組合,共分為七類。(見p120)

(2)商品分類法(關注硫含量):低硫 含硫 高硫

2. 我國的原油分類 :關鍵餾分特性分類法+商品分類法(a 大慶--低硫石蠟基 b 勝利--含硫中間基)

3. 原油評價的作用與目的:

評價目的(了解原油的性質、各直餾餾分和渣油的產率及性質,為煉廠裝置設計和原油的加工方案提供

依據)

a 常規評價: 煉廠裝置設計依據

b 綜合評價: 確定加工方案依據

4. 原油加工類型: a燃料型 b 燃料-潤滑油型 c 燃料-化工

5. 大慶原油的加工方案與勝利油加工方案的比較(必考) :抓住石蠟基的區別

大慶原油:

(1)原油特點:(含蠟量、凝點)高,(硫、重金屬、瀝青質)含量低 渣油>40%

(2)直餾產品特點:

a 直餾汽油(石腦油) 產率低、辛烷值低,但適合做乙烯原料

b 航空煤油密度小,結晶點高,只能生產2#航煤

c 直餾柴油十六烷值高(70以上),凝點高

d 煤-柴油餾分含烷烴多,是良好的制乙烯原料

e 350~525℃的減壓餾分(VGO )鏈烷烴多環狀烴少,潤滑油潛含量高且粘度指數高,是生產潤滑油

基礎油的良好原料,也是理想的催化裂化原料。

f 減壓渣油的(硫、重金屬、瀝青質)含量低,飽和烴量高,適合摻煉作為催化裂化原料,可作生產

低硫石油焦的原料,還可在脫瀝青后作殘渣潤滑油生產原料

g 減壓渣油膠質瀝青質含量低且含蠟量高,不能直接生產瀝青,也不能生產高質量瀝青

蠟含量高且質量好

(3)加工方案: 發展重油深加工 潤滑油生產 高辛烷值汽油生產

勝利原油:

(1)原油特點: 含硫、含氮較高(產品均需精制脫硫) 重金屬、酸值、膠質瀝青質含量高

(2)直餾產品特點:

a 直餾汽油辛烷值比大慶汽油高,但產率不高。石腦油芳烴潛含量高,是催化重整的良好原料,

b 直餾航煤密度大、結晶點低,精制后可作1#航煤

c 柴油十六烷值較高,凝點低。可生產-20#柴油

d 減壓餾分(VGO )的脫蠟油粘度指數低,且酸值和硫含量高,不宜生產潤滑油基礎油,可作催化裂化或加氫裂化原料。

e 減壓渣油的脫蠟油粘度指數低,且酸值和硫含量高,不宜生產潤滑油基礎油;它的、重金屬含量、殘炭值高,只能少量摻煉或經加氫處理后作為催化裂化原料;一般作焦化原料,但石油焦品級低。

f 減壓渣油膠質瀝青質含量較高,可直接生產瀝青

(3)加工方案: 大多采用燃料型加工方案,在重油深加工必須考慮加氫技術,以提高產品質量。

6. 中東(含硫、高硫)原油加工方案

中東原油特點是輕餾分油多,重餾分油和渣油少,且(硫、殘炭、重金屬)高,瀝青質量好。

加工方案以加氫技術為核心。

7. 含酸原油加工方案 主要是環烷酸

第五章 原油蒸餾

1. 原油預處理(脫鹽脫水)的作用:降低能耗 設備防腐 平穩操作 改善二次加工原料油質量

2. 脫鹽脫水的措施:注水→升溫→加破乳劑(乳狀液油包水→水包油)→加電場(小水滴極化聚集長大)

3. 三種蒸餾形式及作用:

a 平衡汽化(閃蒸): 確定油品不同汽化率時 如:進料段溫度 泡點溫度 露點溫度

b 恩氏蒸餾(漸次汽化) :用于反映油品的餾程指標

c 實沸點蒸餾(精餾):用于原油評價

4. 分離要求:一般精餾(塔頂液相回流 塔底氣相回流 塔底再沸器 產品純度高)

石油精餾 (分離要求不高, 只要求產品沸程在一定范圍內)

5. 石油蒸餾特點:

a 復合塔: 除了塔頂、塔底產品外,還有多個側線產品

b 水蒸氣汽提(過熱水蒸氣):航煤側線不用水蒸氣汽提, 采用重沸器; 側線汽提塔疊置布置; 塔底不設再沸器 c 塔內汽液相負荷分布: 汽化率e%>塔頂產品+各側線產品收率(差值為過汽化率) ;

全塔熱平衡 Q 入>Q出→剩余熱△Q →確定回流比

d 減壓蒸餾(抽真空抽的是不凝汽):

提高汽化段真空度措施(知道一些):塔頂抽真空 減少塔板數和降低板 低壓降填料 加大汽提蒸汽用量 限制減壓加熱爐出口 塔底縮徑

(1)干式減壓蒸餾(2)濕式減壓蒸餾(用的多):增壓噴射泵 高壓蒸汽

6. 回流取熱:a 塔頂冷回流 b 頂循環回流 c 中段回流(熱量高,回收價值大,最有作用)

7. 工藝流程圖內容:原料, 產品名稱等, 反映主要設備名稱, 管線連接, 進出物料位置和流向, 儀表及控制點

8. 常壓塔:

a 蒸餾塔出料相態:塔頂出氣相,塔底出液相,側線出液相(側線、塔底水蒸氣汽提(航煤用重沸器),側線汽提塔)

b 設冷回流、頂循環回流、二個中段回流

9. 減壓塔:塔頂不出產品,不設冷回流(催化裂化和延遲焦化也不設冷回流)

10. 產物:a 初餾塔:石腦油

b 常壓塔 汽油、常一~常五線(航煤、柴油) 、常壓渣油

c 減壓塔 重油VGO (可出減一~減五線)、減壓渣油

11. 原油蒸餾的作用:分離得到汽油煤油柴油,為后續二次加工裝置提供原料

12. 能量消耗: 燃料、電、水、蒸汽

13. 耗能大戶:常減壓蒸餾,催化裂化

14. 腐蝕類型: a低溫部位(塔頂餾出線、冷凝冷卻器等): HCl-H2S-H2O

b 高溫部位: 活性硫化物(H2S 、RSH 等)腐蝕, 環烷酸(主要集中在250~500℃組分中) 腐蝕

15. 防腐措施:低溫輕油部位: 一脫三注(電脫鹽 注氨 注緩蝕劑 注軟化水) 、塔頂防止露點腐蝕

第六章 催化裂化

1. 重油輕質化解決什么問題:H/C 和 脫雜質

2. 兩個手段:加氫:加氫裂化 緩和加氫裂化 渣油加氫;脫碳:催化裂化 延遲焦化 溶劑脫瀝青

3. 催化裂化:世界上最大的催化過程,煉油化工一體化核心工藝(約80%的成品汽油、約1/3的成品柴油,約40%的丙烯,大部分的液化氣(LPG ))(還有加氫裂化 催化重整)

4. 原理:重質油在Y 型分子篩催化劑、~500℃、近常壓的環境下,在提升管反應器中按正碳離子機理發生裂解反應(2~4 s ),生成輕質油、氣體和焦炭。總體上為平行-順序反應 吸熱過程

5. 反應類型:裂解、異構化、芳構化、 氫轉移、縮合

6. 反應-再生系統:流態化 提升管內瞬間反應 催化劑失活 旋風分離催化劑再生-循環(提供反應所需熱量)油氣分離

7. 原料:減壓餾分油(VGO ) 摻煉常壓渣油 摻煉焦化蠟油 加氫后渣油 摻煉減壓渣油或脫瀝青油

8. 產物及特點:a 裂化氣(干氣:C1-C2:含有10~20%的乙烯,可作為提升氣體、燃料 液化氣:C3-C4:烯烴含量高(約占50%),平均30%以上的丙烯來自RFCC ,我國約40%,丁烯作石化原料和合成高辛烷值)

b 汽油:辛烷值較高(RON ~90) S高

c 柴油 :十六烷值低(~30) 且安定性差 d 焦炭(不作產品)S 高

9. 工藝流程及作用:

a 分餾:得到富氣 粗汽油 柴油 回煉油 油漿

b 回流取熱 頂循環回流 1-2個中段回流 塔底循環, 塔頂設冷凝冷卻器但不設塔頂冷回流 (主要為了減小塔頂油氣管線和冷凝冷卻器的負荷,從而降低壓降)

c 吸收-穩定:將富氣、粗汽油分離得到干氣、液化氣、穩定汽油 (穩定是指蒸汽壓合格)

d 煙氣能量回收:熱能、動能、化學能。煙氣驅動主風機并發電,余熱鍋爐

10. 工藝參數(影響因素)

(1)反應部分:a 原料性質 b 催化劑類型(Y 型分子篩催化劑) c 反應溫度(提升管出口) d 反應壓力(提升管頂部) e 反應時間(以s 計) f 劑油比(C/O)(劑油比提高,轉化率提高) g 回煉比

(2)再生部分:焦炭來源 催化焦:縮合、氫轉移反應生成 附加焦:殘炭所致

11. 重油催化裂化的主要困難:a 殘炭高引起的生焦量增加 b 重金屬沉積對催化劑的污染

c 油烯烴、汽/柴油硫含量偏高

12. 催化裂化家族技術(降烯烴多產丙烯) :

工藝名稱 生產目的 原料 催化劑 反應溫度 ℃ 反應器型式 MIP 清潔汽油和丙烯 VGO+VR CGP ~510 提升管上部擴徑 FDFCC 清潔汽油和丙烯 VGO+VR CC-20 重油~520、汽油>550 雙提升管 TSRFCC 清潔汽油和丙烯 VGO+VR LC 系列 重油~520、循環油>530 雙提升管

第九章 延遲焦化

1. 延遲含義:將減壓渣油在加熱爐出口轉化率控制在最大可裂化度以內,使生焦裂化反應而延緩到專設的焦炭塔(反應器)中進行反應。自由基反應機理、平行順序反應(裂解、縮合)

2. 延遲手段:a 無焰或雙面輻射爐:熱強度高、升溫快、受熱均勻 b 注軟化水(2% ):提高油品流速(>2m/s)

3. 產物: 裂化氣(C1-C2多, 干氣>LPG)

汽油(RON~70,加氫后作石腦油)

柴油(十六烷值~50) 柴汽比>2(柴汽比最高,轉化深度低)

焦化蠟油(CGO 、作為FCC 原料)

石油焦 (硫含量、灰分高)

4. 工藝流程:a 焦化 :焦化爐爐管細、流速高;反應器(焦炭塔) 、水力除(切) 焦

b 分餾 :油氣脫過熱,得到富氣、粗汽油、柴油、焦化蠟油 回流取熱:頂循環、中段回流、塔底循環, 塔頂設冷凝冷卻器但是不設塔頂冷回流

c 吸收-穩定:將富氣、粗汽油分離得到干氣、液化氣、穩定汽油

d 冷焦污水處理

溶劑脫瀝青

1. 目的:為重油催化裂化/殘渣潤滑油生產提供原料

2. 原料:減壓渣油

3. 產物:瀝青、脫瀝青油

4. 原理:以丙烷/丁烷作溶劑,液液萃取 (生產潤滑油基礎油只能用丙烷)

萃取塔:轉盤塔、溫度梯度(10~20℃)溶劑對油的溶解度隨溫度升高而降低

塔頂高:提高脫瀝青油質量 塔底低:保證脫瀝青油收率

5. 溶劑回收(占總能耗的近85%):a 臨界回收:針對萃取液, 在高于臨界狀態下操作 , 溶劑的密度↓↓ 溶解能力很低(分成輕、重液相) ,無相變化, 有利于節能. 可回收其中85~90%的溶劑

b 蒸發 c 汽提

第七章 催化加氫

1. 包括:加氫處理:≤15%的轉化率 加氫裂化:>15%的轉化率

2. 加氫處理包括:

①對原料的處理:對催化重整原料油的加氫精制、對FCC 原料(VGO 、渣油)加氫精制

目的:降低原料中的雜質(硫、氮、氧、金屬、殘炭) 含量,改善油品的后續加工性能

②對半成品的的處理:對汽油、航煤、柴油、潤滑油、石蠟、凡士林等的加氫精制

目的:脫除油品中的雜質(硫、氮、氧、金屬、烯烴飽和) ,部分芳烴的選擇性加氫飽和,從而改善油品的使用性能

3. 加氫精制的化學反應:主要是脫雜元素 反應熱效應:放熱

4. 加氫裂化主要化學反應:烷烴(包括環上側鏈)的裂化和異構化,芳香環的裂化(包括環的飽和、飽和環的開環、斷裂等順序進行的反應) 反應熱效應:強放熱

5. 正構烷烴在雙功能催化劑上的加氫裂化反應步驟(P288圖7-1):必考

(1). 正構烷烴在催化劑的加-脫氫位(金屬活性中心) 上吸附。

(2). 吸附的正構烷烴脫氫生成正構烯烴(R1))。

(3). 正烯烴從脫氫位擴散到酸性位(酸性活性中心)。

(4). 烯烴在酸性位獲得質子生成仲正碳離子(R2)。

(5). 仲正碳離子通過質子化環丙烷中間物生成叔正碳離子(R3);

(6). 叔正碳離子通過β-斷裂生成異構烯烴和一個新的正碳離子(R4)。

(7). 叔正碳離子失去質子生成異構烯烴(R5)。

(8). 正、異構烯烴從酸性位擴散至金屬位。

(9). 正、異構烯烴在金屬位上加氫飽和(R6和R7))。

(10). 新生的正碳離子(如R+)既可獲得負氫離子變成烷烴,也可繼續發生β-斷裂(二次裂化),直至生成不能再進行β-斷裂的C3和i-C4正碳離子為止。這正是加氫裂化氣體產物中富含的C3和i-C4的原因。

6. 加氫精制催化劑:Co 、Mo 、W 、N i 的組合+助劑/載體

7. 加氫裂化催化劑:Co 、Mo 、W 、Ni 的組合 + 助劑/酸性載體

↓↓

加氫 酸功能(異構化、裂化)

8. 氫氣來源:烴類(天然氣、輕烴、石腦油)的水煤氣法制氫 催化重整副產氫

9. 催化加氫工藝:

(1) 加氫裂化:a 原料:減壓蠟油、焦化蠟油、FCC 循環油、脫瀝青油

b 產物:干氣、LPG 、石腦油(輕、重) /汽油、 航煤/柴油、尾油(作潤滑油基礎油/乙烯裂解/FCC原料)-----優質產品

c 優點:原料適應面廣,生產方案靈活,產品質量好(優質石腦油、航煤、低凝點柴油、尾油)收率高。 √兩段法工藝流程兩種操作方案:a 第一段精制,第二段加氫裂化

b 第一段精制并進行部分裂化,第二段加氫裂化

能處理一段流程不能處理的原料、且靈活性大,航煤收率高,能生產汽油

循環氫作用:熱載體、保護催化劑、使油氣分布均勻、參與反應

冷氫:控制床層溫升

新H2:補充耗氫

注軟化水:溶解銨鹽結晶水合物,防冷卻管堵塞

油氣分離罐:高壓分離(高壓分離器的作用分離得到循環氫)、低壓分離 先穩定后分餾 工藝條件:反應壓力:10~20MPa 氫油比(V ):↑氫油比→PH2 ↑ →反應速度↑

主要加氫設備:熱壁反應器(安全性好)

( 2 )渣油加氫

渣油加氫生產目的: 以渣油為原料,控制一定的轉化深度( 50%),脫除一部分的硫、氮、氧和重金屬為催化裂化提供原料/生產低硫燃料油。

( 3 )加氫精制

√主要針對: a含硫/高硫原油的直餾油品和二次加工的輕質油品。液體收率一般>97%

原料:含硫/高硫(直餾汽油、石腦油、航煤、柴油) 催化(焦化)汽油、柴油

b VGO(CGO )→ FCC 原料

√汽油選擇性加氫技術: 根據烯烴和S 的分布將汽油切割成輕、重汽油兩個餾分,分別實施降低烯烴和硫含量。輕汽油中烯烴含量高、硫含量低---堿洗脫硫醇,重汽油中硫含量高、烯烴含量低----加氫精制 √催化加氫吸附脫硫技術:Szorb 工藝 (化學吸附):最有效的汽油脫硫,辛烷值損失最少的工藝

第八章 催化重整

1. 原料:石腦油(原料的優劣指標:芳烴潛含量)

2. 目的:高RON 汽油(RON 93~105)/三苯(~55%)

3. 基本原理

√反應:芳構化(脫氫、環化) 異構化 加氫裂化

√催化劑:金屬功能 (脫氫 ) / 酸性功能(異構、環化、裂化)

Pt ―Re/酸性載體:半再生固定床重整 Pt ―Sn/酸性載體:連續(再生) 重整

√產物:高辛烷值汽油(芳烴) 、氫氣、液化氣

√熱效應:強吸熱

√反應器布置:3~4個串聯、并間隔加熱爐

熱負荷依次減少

4. 工藝流程

(1)預處理

預分餾:切割合適餾分范圍的原料、脫除部分水→異構化的原料 預加氫

( 2 ) 重整部分: 反應器: 3~4個串聯、徑向

混氫:一段、二段

高壓分離器:保證循環氫純度

穩定塔:保證汽油的蒸汽壓合格

(3)連續重整: 液收率、芳烴轉化率、氫產率 規模高于固定床半再生工藝

5. 反應條件:

反應壓力: 固定床0.6--0.8MPa 連續床0.25—0.5 MPa(連續重整壓力低,壓力越高,抑制生焦)

氫油比(分子比):固定床4--6 連續床1.5(與壓力對應)

6. 催化裂化是最大的高辛烷值汽油生產工藝

第十章 高辛烷值汽油的生產

1. 各族烴類辛烷值的大致順序為:

芳香烴>異構烷烴和異構烯烴>正構烯烴及環烷烴>正構烷烴

此外,醚類物質不僅具有極高的辛烷值,且有助于提高燃油經濟性和環保

2. 主要工藝:催化裂化 異構化 醚化 烷基化

3. 國外的汽油組成:三三三制 (我國優質高辛烷值清潔汽油組分生產能力很低)

4. 異構化:a 優點:操作費用低、產率高、辛烷值高而芳烴含量低、能調節汽油前端辛烷值

b 原料:直餾輕石腦油(C5―C6餾分),重整拔頭油

c 產物:異構化汽油,RON 達90―92

d 催化劑:Pt(Pd)/絲光沸石(中溫)Pt/Al2O3,AlCl3(低溫)

e 反應溫度:中溫 280℃,低溫 200℃

f 工藝方案:異構化―吸附(5A 分子篩)―脫附

5.MTBE (甲基叔丁基醚)生產:

a 優點:辛烷值高(RON117),含氧量高,提高燃料使用的經濟性。

b 原料:甲醇、異丁烯

c 催化劑:固體大孔磺酸樹脂

d 反應溫度:約60℃

e 反應壓力:保持液相,1.0-1.5MPa

f 催化蒸餾技術(可逆放熱反應、提高轉化) ETBE 、 TAME

6. 烷基化: a原料:異丁烷和C4烯烴

b 產物:烷基化油,RON 約為96

c 催化劑: 硫酸, 氫氟酸

↓↓

d 反應溫度:5―10℃ 30℃左右

e 反應壓力:保持液相,約0.25Mpa

第十一章 潤滑油的生產

1. “老三套”工藝:溶劑精制-溶劑脫蠟-白土補充精制

2. 各工藝的作用:√常減壓蒸餾:切割減壓側線油(VGO ),控制粘度

√溶劑脫瀝青:降低殘炭。采用丙烷作溶劑

√溶劑精制:提高粘度指數和安定性,降低殘炭。采用液液萃取

√溶劑脫蠟:降低凝固點, 脫除正構烷烴。液液萃取

√補充精制:脫除殘余溶劑,改善色度,采用白土精制或加氫精制

√調合:滿足潤滑油粘度要求,同時加5-15%的各種添加劑,以滿足其它使用性能要求

3. 溶劑精制工藝:√溫度梯度:塔頂高(保質量),塔底低(保收率)

√溶劑回收:多效蒸發(利用不同壓力下溶劑蒸發溫度高低,以便有較大的傳熱溫差合

理安排換熱)、蒸發汽提

4. 溶劑脫蠟工藝:

√目的:降低凝點,改善流動性。 通常以丁酮和甲苯的混合溶劑(溶解油)

液液萃取:對油和蠟溶解度差異。低溫操作、固液分離

脫蠟溫差=脫蠟油凝固點-脫蠟溫度(過濾溫度) 反映溶劑選擇性(脫蠟溫差小,選擇性好) 溶劑回收:多效蒸發(對濾液)、水蒸氣汽提

5. 臨氫工藝:

a 出發點是采用化學方法將非理想組分轉化為高質量的潤滑油餾分,避免了物理分離方法造成的環境污染和能源損耗。可生產Ⅱ和Ⅲ三類基礎油。

b 潤滑油臨氫工藝的三大優勢:經濟優勢、 環保優勢 、質量優勢

c 加氫補充(后)精制:原料先萃取再加氫

d 加氫預處理:原料先加氫再萃取

e 異構脫蠟 CHEVRON 異構脫蠟工藝

石油煉制工藝學總結-1

石油煉制工藝學總結-1

緒 論

燃料:汽油、煤油、柴油、噴氣燃料

化學工業的重要原料有:三烯指乙烯、丙烯;丁二烯、三苯指苯、甲苯、二甲苯;一炔指乙炔;一萘指萘

三大合成:合成纖維, 合成橡膠,合成塑料

石油及其產品的組成和性質

1、簡述石油的元素組成、化學組成。

石油主要由 C 、H 、S 、N 、O 等元素組成, 其中C 占83~87%,H 占11~14 %。石油中還含有多種微量元素,其中金屬量元素有 釩、鎳、鐵、銅、鈣等,非金屬元素有 氯、硅、磷、砷等,石油中各種元素多以化合物的形式存在。 石油主要由烴類和非烴類組成,其中烴類有:烷烴、環烷烴、芳烴,非烴類有含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、膠狀瀝青狀物質。

石油中的含硫化合物給石油加工過程和石油產品質量帶來的危害有: 腐蝕設備 、 影響產品質量、污染環境、使催化劑中毒。

2、蠟

石蠟,分子量300~450,C17~C35,相對密度0.86~0.94,熔點30~70℃。 主要組成:正構烷烴為主,少量的異構烷、環烷烴,芳烴極少。

微晶蠟(地蠟)地蠟, 又稱天然石蠟(新疆山區,埃及、伊朗 )

分子量500~800, C30~C60,滴熔點70~95℃。

主要組成:帶有正構或異構烷基側鏈的環狀烴,尤其是環烷烴;含少量正構烷烴和異構烷烴。微晶蠟具有較好的延性、韌性和粘附性。

3、石油烴類組成表示方法

單體烴組成

表明石油餾分中每一種單體烴的含量數據。

族組成

表明石油餾分中各族烴相對含量的組成數據。

結構族組成的表示方法 把石油餾分看成是“平均分子”, 芳香環、環烷環、烷基側鏈等結構單元組成

RA ─分子中的芳香環數

RN ─分子中的環烷環數

RT ─分子中的總環數, RT=RA+RN

CA %─分子中芳香環上碳原子數占總碳原子數的百分數

CN %─分子中環烷環上碳原子數占總碳原子數的百分數

CR %─分子中總環上碳原子數占總碳原子數的百分數, CR %=CA%+CN% CP %─分子中烷基側鏈上碳原子數占總碳原子數的百分數

4、膠狀-瀝青狀物質

瀝青質:指不溶于低分子( C5~C7 )正構烷烴,但能溶于熱苯的物質。 可溶質:指既能溶于熱苯,又能溶于低分子(C5~C7 ) 正構烷烴的物質。含飽和分、芳香分和膠質。

膠質

膠質是一種很粘稠的流動性很差的液體或半固體狀態的膠狀物,顏色為黃色至暗褐色。受熱熔融,相對密度~1.0,VPO 法分子量約800~3000。

膠質具有很強的著色能力,50ppm 的膠質就可使無色汽油變為草黃色。 膠質能溶于石油醚、苯、乙醚及石油餾分。

膠質含量隨沸點升高而增多,渣油中含量最大。

膠質易氧化縮合為瀝青質,受熱易裂解及縮合。

瀝青質

瀝青質是一種深褐至黑色的、無定型脆性固體。相對密度略大于1.0,VPO 法分子量約3000~10000。加熱不熔,300℃以上時會分解及縮合。

瀝青質能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中,不溶于石油醚。

瀝青質無揮發性,全部集中在渣油中。

膠質和瀝青質的存在使渣油形成一種較穩定的膠體分散體系。

膠質、瀝青質能與濃硫酸作用,產物溶于硫酸。

5、石油的餾分組成

<200 ℃(或180 ℃ ):汽油餾分或石腦油餾分

200 ~350 ℃: 煤柴油餾分或常壓瓦斯油(AGO)

350 ~500 ℃: 潤滑油餾分或減壓瓦斯油(VGO)(減壓下進行蒸餾)

>500 ℃: 減壓渣油(VR)

常壓蒸餾后殘余的>350 ℃的油稱為常壓渣油或常壓重油。(AR )

我國原油具有汽油含量低,渣油含量高的特點。

我國減壓渣油的性質特點

①C 85~87%,H 11~12%,氫碳原子比~1.6; ②硫含量不高,而氮含量較高,脫氮困難; ③金屬含量不高,且鎳含量遠高于釩含量;④收率偏高,一般占原油的40~50%。

組成特點:①芳香分不高,~30%;②庚烷瀝青質含量較低,多小于3%;③膠質含量高,多在40~50%。

第三章 石油及油品的物理性質

1、蒸汽壓

概念:在某溫度下,液體與其液面上方的蒸汽呈平衡狀態時,由此蒸汽所產生的壓力稱為飽和蒸汽壓,簡稱蒸汽壓。表示液體在一定溫度下的汽化能力。雷德蒸汽壓測定器

2、餾分組成與平均沸點

ASTM 蒸餾(或稱恩氏蒸餾) 餾程:初餾點到終餾終點這一溫度范圍稱油品沸程。

初餾點: 在一定條件下,恩氏蒸餾中流出第一滴油品時的氣相溫度。終餾點: 蒸餾終了時的最高氣相溫度(干點:恩氏蒸餾過程中最后一個液滴汽化時的氣相溫度) 。餾分: 在某一溫度范圍內蒸出的餾出物。餾分組成: 蒸餾溫度與餾出量(體) 之間的關系

平均沸點:體積平均沸點,質量平均沸點,實分子平均沸點,立方平均沸點,中平均沸點

3、密度與相對密度

相對密度:油品密度與標準溫度下水的密度之比。(標準溫度:常用4℃或15.6℃)

比重指數°API

油品密度的測定:① 密度計法 ② 韋氏天平法 ③ 密度瓶法

4、特性因素K

概念:特性因數是把油品的平均沸點和相對密度關聯起來,說明油品化學組成特性的一個復合參數。

烷烴K=12~13;環烷烴K=11~12;芳烴K=9.7~11

5、平均相對分子量

油品的分子量是油品各組分分子量的平均值。

6、油品的黏度

流體流動時,由于分子相對運動產生內摩擦而產生內部阻力, 這種特性稱為粘性, 衡量粘性大小的物理量稱為粘度。

動力粘度:1 Pa · s = 100 P (泊)= 1000 cP 運動粘度νt 1 cm2/s(斯) =100mm2/s(厘斯,cSt)

條件粘度: 恩氏粘度OEt 雷氏粘度RIS 賽氏粘度分賽氏通用粘度(SUS)和賽氏重油粘度(SFS)。

mm2/s : OE : SUS : RIS=1 : 0.132 : 4.62 : 4.05 毛細管粘度計(牛頓)旋轉粘度計(非牛頓)

粘溫特性

粘度比: V50/V100

粘度比越小,油品粘度隨溫度變化越小,粘溫性質越好。 粘度指數:VI

油品粘度隨溫度變化越小

正構烷烴的粘溫性質最好;環狀烴的粘溫性質較差,環數越多越差,而側鏈長的粘溫性質也較好。

7、熱性性質

焓(H):將1 kg油品由基準狀態加熱到某指定狀態時所需的熱量稱為油品的焓。

石油餾分的熱焓與溫度、壓力、特性因數和相對密度有關。

比熱(C ):單位物質(kg或kmol) 溫度升高1 ℃時所需要的熱量稱為比熱。 蒸發潛熱(汽化潛熱) :單位物質由液態轉化為相同溫度下氣態所需要的熱量稱為汽化潛熱。溫度高,分子的能量大,液相變為氣相較易,故汽化潛熱小;溫度、壓力高至臨界狀態時,汽化潛熱等于零。

8、低溫流動性

油品失去流動性的原因

粘溫凝固:含蠟很少或不含蠟的油品,溫度降低時粘度增加很快,當粘度增加到某個程度時, 油品變成無定型的粘稠的玻璃狀物質而失去流動性。

構造凝固:含蠟油品,當溫度逐漸下降時,蠟逐漸結晶析出形成網狀結構,將液體油品包在其中,使油品失去流動性。

結晶點: 在油品到達濁點溫度后繼續冷卻,出現肉眼觀察到結晶時的最高溫度。

凝固點:試樣在規定條件下冷卻至液面停止移動時的最高溫度。

冷濾點:在規定條件下20毫升試樣開始不能通過過濾器時的最高溫度。 閃點:油品在規定條件下加熱,蒸發的油蒸氣與空氣組成的混合物與火焰接觸發生瞬間閃火時的最低溫度

自燃點:將油品隔絕空氣加熱到一定的溫度后與空氣接觸,無需引火即可自然,發生自燃的最低溫度.

濁點:試油在規定條件下冷卻, 開始呈現渾濁時的最高溫度稱為濁點。 傾點:在規定條件下被冷卻的試樣能流動的最低溫度。

冰點:油品被冷卻時所形成的蠟結晶消失一瞬間的溫度。

燃點:在規定條件下,當火焰靠近油品表面時即著火,并持續燃燒至規定時間所需的最低溫廢,以℃表示。

閃點、燃點與油品的汽化性有關 自燃點與油品的氧化性有關

自燃點比較:烷烴<環烷烴<芳烴

9、燃燒性能

發熱值:標準狀態下1kg 油品完全燃燒時放出的熱量稱為發熱量,或稱熱值,單位kJ/kg。高熱值(理論熱值):燃料燃燒的起始溫度和燃燒產物的最終溫度均為15℃,產物水為液態。低熱值(凈熱值):產物水為汽態

10、其它物理性質

苯胺點:油品在規定條件下和等體積的苯胺完全混溶時的最低溫度,以℃表示。

各類烴苯胺點比較:芳烴<環烷烴<烷烴

烴類的吸水性:芳烴 >烯烴 >環烷烴 >烷烴

石油產品的質量要求

燃料

燃料包括汽油、柴油及噴氣燃料(航空煤油) 等發動機燃料以及燈用煤油、燃料油等。我國的石油產品中燃料約占80%,而其中約60%為各種發動機燃料,所產柴油和汽油的比例約為1.3:1。

潤滑劑

其中包括潤滑油和潤滑脂,主要用于降低機件之間的摩擦和防止磨損,以減少能耗和延長機械壽命。其產量不多,僅占石油產品總量的2%左右,但品種達數百種之多。

石油瀝青

石油瀝青用于道路、建筑及防水等方面,其產量約占石油產品總量3%。 石油蠟

石油蠟屬于石油中的固態烴類,是輕工、化工和食品等工業部門的原料,其產量約占石油產品總量的1%。

石油焦

石油焦可用以制作煉鋁及煉鋼用電極等,其產量約為石油產品總量的2%。 溶劑和化工原料

約有10%的石油產品是用作石油化工原料和溶劑,其中包括制取乙烯的原料(輕油) ,以及石油芳烴和各種溶劑油。

1、汽油機對燃料的使用要求

○1 蒸發性:在所有工況下,具有足夠的揮發性以形成可燃混合氣。

餾程

10%餾出溫度:反映了汽油中輕組分的多少,用來保證具有良好的啟動性 50%餾出溫度:反映汽油的平均汽化性,用來保證汽車的發動機加速性能、最大功率及爬坡能力

90%餾出溫度(t 90%) 和終餾點(或干點):反映了汽油中重組分含量的多少,終餾點(干點)反映了汽油中最重組分的程度; 用來控制汽油的蒸發完全性及燃燒完全性。

蒸氣壓

蒸氣壓的大小表明汽油蒸發性的高低, 控制汽油在使用中不易產生氣阻 ○2 抗爆性:燃燒平穩,不產生爆震燃燒現象。

汽油在發動機中燃燒不正常時,會出現機身強烈震動的情況,并發出金屬敲擊聲,同時發動機功率下降,排氣管冒黑煙,嚴重時導致機件損壞的現象,稱爆震燃燒,也叫敲缸。

汽油的抗爆性指標: 辛烷值 我國車用汽油牌號用研究法辛烷值高低劃分 辛烷值:芳烴>異構烯烴>異構烷烴>環烷烴>正構烯烴>正構烷烴

汽油的理想組分:異構烷烴

提高汽油辛烷值的方法: 加入抗爆劑, 調合, 加工工藝(如催化重整) ○3 安定性:儲存安定性好,生成膠質的傾向小。

實際膠質mg/ml 誘導期 min 碘值gI/100g油品

生成膠質的傾向:二烯烴>環烯烴>鏈烯烴

改善汽油安定性的方法: 精制除去不安定組分 加入抗氧劑和金屬鈍化劑 ○4 腐蝕性:對發動機沒有腐蝕作用。

評定指標:硫及含硫化合物 有機酸 水溶性酸堿

腐蝕試驗(銅片試驗 博士試驗)

○5 潔凈性:排出的污染物少。

車用汽油的發展方向:

高辛烷值 低硫乃至無硫 低芳烴 低烯烴 低蒸汽壓

2、柴油機的主要性能:

① 流動性

四行程的汽油機與柴油機工作循環基本一樣, 都有按進氣、壓縮、作功和排氣四個行程

柴油機的燃燒過程:滯燃期(發火延遲期)、急燃期、緩燃期(主燃期)、后燃期

汽油發動機與柴油發動機的區別區別主要在于壓縮比、點火方式、所用燃料及用途

輕柴油用于高速柴油機,>1000轉/分 重柴油用于中低速柴油機,<1000轉/

3、噴氣燃料的使用要求

燃燒性能

重量熱值:烷烴>環烷烴>芳烴 重量熱值高,戰斗機

體積熱值:烷烴<環烷烴<芳烴 體積熱值, 民航飛機

重量熱值越大,耗油率越低;密度越大,飛機儲備的熱量越多,航程也越遠 煙點 燃料含芳烴量越多無煙火焰高度越小

腐蝕性 不良成分:含硫化合物 含氧化合物 水分 特別指標:銀片腐蝕 航煤的最理想組分:環烷烴

具有較高的重量熱值和體積熱值,燃速快,不易積炭,安定性好,潤滑性能好,結晶點低

4、汽油機產生爆震的原因。

爆震原因:① 與發動機的結構和工作條件有關

壓縮比與汽油質量不相適應,壓縮比太大,壓力和溫度必然過高,形成很多過氧化物。

② 與燃料質量有關

燃料易氧化,過氧化物不易分解,自燃點低。在壓縮過程中,溫度接近、達到或超過汽油的自燃點。

烴類易氧化順序: 正構烷烴>環烷烴>烯烴>異構烷烴>芳烴;

同類烴中, 大分子烴比小分子烴易氧化。

5、汽油、柴油蒸發性要求的原因

汽油對蒸發性要求的原因:如果蒸發性太差,就不能全部汽化,啟動與加速困難,燃燒不完全;蒸發性太好,則易在輸油管中氣化而造成氣阻,供油不足甚至中斷。

柴油對蒸發性要求的原因:餾分過輕,蒸發太快,不易氧化, 自燃點高;餾分過重,蒸發太慢,太易氧化, 自燃點低。

6、柴油的十六烷值是否越高越好?

十六烷值不是越高越好! 使用十六烷值過高(如大于65)的柴油同樣會形成黑煙,燃料消耗反而增加,這是因為燃料的著火滯燃期太短,自燃時還未與空氣

混合均勻,致使燃料燃燒不完全,部分烴類因熱分解而形成帶碳粒的黑煙;另外,太高還會減少燃料的來源。用十六烷值適當的柴油才合理。十六烷值在40~55之間最合適,<35滯燃期太長,>65滯燃期太短。

7、為何不能將柴油兌入汽油中作車用汽油使用?同時也不能將汽油兌在輕柴油中使用?

絕對不能。因為汽油和柴油發動機燃燒原理不同,汽油機為點火式,而柴油機為壓燃式。前者所用汽油,餾份輕,易揮發,自燃點高,辛烷值高;而車用柴油餾份重,自燃點低,辛烷值低,十六烷值高,因而混合的汽、柴油既不能在汽油發動機中使用,也不能在柴油機中使用。若在汽油發動機中使用,辛烷值太低,極易產生爆震。餾份重,燃燒的沉積物和積炭太重。若在柴油機中用,自燃點高,十六烷值太低,不易壓燃,易產生爆震,損壞發動機。

8、試比較汽油機和柴油機工作原理的相同點和不同點,并從燃料的角度說明其產生爆震的原因及理想組分是什么。

都具有進氣、壓縮、做功、排氣四個工作過程。

汽油機產生爆震是由于汽油機壓縮比與燃料質量不相適應,壓縮比過大 , 燃料太易氧化,生成過多的過氧化物,過氧化物又不易分解,使燃料自燃點過低,燃料自燃而形成多個燃燒中心,產生爆炸性燃燒,瞬間釋放出巨大的能量而產生爆震現象。壓燃式發動機產生爆震是由于燃料自燃點高, 燃料不易氧化, 過氧化物生成量不足, 遲遲不能自燃(滯燃期太長), 以至噴入的燃料積聚過多, 自燃一開始, 這些燃料同時燃燒, 巨大能量瞬間釋放出來, 大大超過正常燃燒壓力, 引起爆震。

汽油機和柴油機雖然產生的爆震原因不一樣,但產生的危害是一樣的。即爆震會損壞氣缸部件,縮短發動機壽命,燃料燃燒不完全,增加油耗量,發動機效率降低。汽油理想組分:異構烷烴 柴油理想組分:烷烴、環烷烴。

9、汽油、輕柴油的商品牌號分別依據什么劃分?

我國車用汽油的牌號按研究法辛烷值(RON )的大小劃分。

柴油牌號以凝點和粘度高低來劃分。

○1 輕柴油用于高速柴油機。按凝點分為10號、0 號、-10號、-20號、-35號、-50號六個牌號。

○2 重柴油用于中低速柴油機。按50 ℃運動粘度(mm2/s ) 分為10號、20號、30號三個牌號。

10、試簡述車用汽油規格指標中為什么要控制蒸汽壓及10%、50%、90%和干點溫度。

蒸氣壓的大小表明汽油蒸發性的高低。

用來控制車用汽油不至于產生氣阻。

汽油的蒸發性由其餾程和飽和蒸汽壓來評定。

10% 餾出溫度(t10)

○1 其高低反映了汽油中輕組分的多少。○2 用來保證具有良好的啟動性。 發動機易于啟動的最低大氣溫度的關系

○1 10%的餾出溫度值越低,則表明汽油中低沸點組分越多、蒸發性越強、起動性越好,在低溫下也具有足夠的揮發性以形式可燃混合氣而易于起動。若過低,則易于在輸油管道汽化形成氣泡而影響油品的正常輸送,即產生氣阻。

○2 汽油的飽和蒸汽壓越大,蒸發性越強,發動機就容易冷起動,但產生氣阻的傾向增大,蒸發損耗以及火災危險性也越大。

50%餾出溫度

○1 大小反映汽油的平均汽化性;○2 用來保證汽車的發動機加速性能、最大功率及爬坡能力。

90%餾出溫度

反映了汽油中重組分含量的多少。

干點(終餾點)反映了汽油中最重組分的程度,用來控制汽油的蒸發完全性及燃燒完全性。

第四章 原油評價與原油加工方案

1、原油的分類:我國目前通常采用關鍵餾分特性,補充以硫含量的分類。 其分類通常為化學分類(特性因數K 分類、關鍵餾分特性分類)和工業分類(硫含量、相對密度、氮含量、蠟含量、膠質含量)

2、特性因數K 的分類方法:

石蠟基原油(K>12.1);中間基原油(11.5

(10.5

3、關鍵餾分特性分類標準:以原油的兩個關鍵餾分的相對密度為分類標準。 第一關健餾分: 250~275℃(常壓) 。

第二關健餾分: 275~300℃(減壓,40mmHg ,5.3 kPa;相當于常壓

395~425℃) 。

4、原油分類的目的是什么?

① 常規評價:為一般煉油廠設計提供參數,或者作為各煉油廠進廠原油每半年或一季度原油評價的基本內容。

② 綜合評價:為石油化工型的綜合性煉廠提供生產方案參數,內容較全面。

5、實沸點蒸餾 中百分比曲線的使用

6、原油含水量超過0.5%的情況下先脫水,再進行一般性質分析。

原油實沸點蒸餾時考察原油餾分組成的重要試驗方法。

7、原油加工方向: 燃料型;燃料-潤滑型; 燃料-化工型; 燃-潤-化。 大慶原油宜采用燃料-潤滑型加工方案,勝利原油采用燃料型加工方案。 劑。

8、將大慶原油和勝利原油分類, 并初步評價這兩種原油所產汽油、柴油和潤滑油的性質。

1)大慶原油的歸類 低硫石蠟基原油

其產品的特點:(1) 汽油的辛烷值低, 抗爆性差;(2) 柴油的十六烷值高,凝點較高,低溫流動性差; (3)潤滑油的粘溫性能好.

2)勝利原油的歸類 含硫中間基原油

其產品的特點:(1) 汽油、煤油、柴油的性質不如大慶原油需精制;(2)油品的儲存安定性差;(3) 潤滑油的粘溫性能差, 所以一般不用勝利原油生產潤滑油.

第五章 原油蒸餾

1、平衡汽化:混合液體加熱并部分汽化后,汽液兩相一直接觸,達到一定程度時,兩相才一次分離,此過程稱為平衡汽化(一次汽化)。平衡汽化的逆過程平衡冷凝

2、簡單蒸餾(又叫漸次汽化,包括恩氏蒸餾):在一定的壓力條件,給混合液加熱,當溫度升到泡點時,液體開始汽化,生成的蒸汽被引出并經冷凝冷卻后收集起來,同時液體繼續加熱,繼續生成蒸汽并被引出,這種蒸餾方式稱為簡單

蒸餾。常用于濃縮物或粗油料分割

3、精餾過程兩個前提:○1 氣、液相間的濃度差,是傳質的推動力;○2 合理的溫度梯度,是傳熱推動力。精餾過程能夠進行的必須具備以下兩個條件:○1 是精餾塔內必須有塔板或填料,它是是提供氣液充分接觸的場所;○2 是精餾塔內必須提供氣、液相回流,是保證精餾過程傳熱傳質的另一必要條件。

4、回流的作用是什么?

○1 提供塔板上的液相回流,創造汽液兩相充分接觸的條件,達到傳質、 傳熱的目的

○2 取出塔內多余的熱量,維持全塔熱平衡,利于控制產品質量。

5、回流的分類:塔頂回流(冷回流、熱回流),循環回流(塔頂、中段、塔底)

6、三種精餾曲線:平衡蒸發、恩氏蒸餾、實沸點蒸餾曲線的比較P142 圖5-4、5

恩氏蒸餾曲線:將餾出溫度(氣相溫度)對餾出量(體積百分率)作圖就得到恩氏蒸餾曲線;

實沸點蒸餾曲線:是以餾出溫度為縱坐標,累計餾出質量分數為橫坐標的曲線。

平衡汽化曲線:以汽化溫度和對應的氣化率作圖就得到該曲線。

分離精確度:是相鄰兩個餾分中, 重餾分的初餾點減去輕餾分的終餾點。 三種蒸餾曲線比較:

曲線斜率:實>恩>平; 餾程(終餾點-初餾點) :實>恩>平;分離精確度:實>恩>平。

實沸點蒸餾分離精確度最好,但在同一溫度下汽化率最小。平衡汽化分離精確度最差,但在同一溫度下汽化率最大,故廣泛使用。平衡汽化數據最難得到,恩氏蒸餾數據最易得到。

平衡汽化在實際生產中得到廣泛的應用

對分離精確度沒有嚴格要求的情況下,采用平衡汽化可以用較低的溫度而得到較高的汽化率,從而不但可以減輕加熱設備的負荷,而且也減輕或避免了油品因過熱分解而引起降質和設備結焦。故這就是為什么平衡汽化的分離效果雖然最

差卻被大量采用的根本原因。

7、原油含鹽含水的危害:

① 增加能量消耗:水與油的汽化熱分別為:水(100℃): 540kCal/kg,油:70kCal/kg ;依其的汽化熱可知,原油含水量多時,會增加加熱爐負荷和塔頂冷凝冷卻負荷,增加體積輸送量,使管路阻力增加,泵送能耗大。鹽溶于水不溶于油,水汽化后,鹽沉積下來形成積垢,使得管路阻力增大和換熱器和加熱爐爐管傳熱效率降低,嚴重時堵塞管路而被迫停工。

② 干擾蒸餾塔的平衡操作:水的相對分子量相對比較小,當等質量時,依理想氣體方程式可知,水蒸氣占有的氣體體積對于原油的成分而言就大很多,故原油含水量大,塔內汽相負荷過大,有可能造成沖塔,破壞蒸餾過程。

③ 腐蝕設備:鹽類水解生成腐蝕性很強的物質,造成管路腐蝕、穿孔、漏油、火災。比如氯化鹽、硫化鹽的水解生成HCl 、H2S ,其與Fe 、FeS 發生化學反應,從而金屬不斷被腐蝕。

④ 影響二次加工原料的質量:鹽類留在油品中會影響油品質量,二次加工時污染催化劑

8、脫水方法(沉降公式,加破乳劑,加熱,加高壓電場)

① 化學方法(加破乳劑)

水和原油在乳化劑(表面活性物質) 作用下形成乳狀液,水在原油中處于高度分散的乳化狀態,水滴直徑極(d)小,不易沉降。加入破乳化劑,破壞或減弱乳化劑分子形成的保護膜,使水滴能聚集,水滴直徑增大,加快水滴的沉降速度。(d↑→μ↑↑) 。

② 加熱法

加原油加熱,可以減小油的粘度(η↓) ;使重度差增大(ρw-ρ) ↑即T ↑→ρw ↓,ρ↓↓─→(ρw-ρ) ↑;還可以增加原油對乳化劑的溶解力, 減弱或破壞乳化劑分子形成的保護膜。

③ 電化學法即加高壓電場。

乳化劑分子形成的保護膜牢固,單靠加破乳化劑和加熱,往往不能達到脫水要求,為此,需采用電場破乳。加電場前極性分子(水滴) 雜亂, 加電場后極性分子定向排列;在直流電場作用下,帶電負電何(極性) 的小水滴會移動、碰撞或電

場力將水滴拉長、破壞,最后許多小水滴聚集成大水滴,加速沉降。 或是在交流電場作用下,水滴不斷被吸引、排斥和振動,使保護膜被破壞,小水滴聚集成大水滴,加速沉降。

在實際的原油脫鹽脫水工藝中,上述幾種方法是同時進行的;加破乳化劑,加熱,然后到電脫鹽罐加高壓電場。

10、三段汽化的常減壓蒸餾工藝流程:

三段汽化流程包括三個部分:原油初餾、常壓蒸餾和減壓蒸餾。

常壓蒸餾和減壓蒸餾都屬物理過程,經脫鹽、脫水的混合原料油加熱后在蒸餾塔里,根據其沸點的不同,從塔頂到塔底分成沸點不同的油品,即為餾分,這些餾分油有的經調和、加添加劑后以產品形式出廠,絕大多是作為二次加工裝臵的原料,因此,常減壓蒸餾又稱為原油的一次加工。

11、初餾塔作用

A 、減少原油管路阻力,降低原油泵出口壓力;B 、減少常壓爐的熱負荷,降低裝置能耗;C 、平穩主常壓塔的操作,使主-常塔免收水的影響;D 、使腐蝕轉移到初餾塔系統,減輕常壓塔腐蝕,經濟上合理;E 、可獲取含砷量低的重整原料。

12、常壓塔有何特點?

A 、常壓塔為一復合塔;B 、設有汽提塔和汽提段;C 、全塔熱平衡;D 、恒分子回流的假定完全不適用。

13、減壓塔有何特征?

A 、降低從汽化段到塔頂的流動壓降;B 、降低塔頂油氣餾出管線的流動壓降;

C 、減壓塔塔底汽蒸汽用量比常壓塔大;D 、降低轉油線的壓降;E 、縮短渣油在減壓塔內的停留時間。

14、減壓塔與常壓塔比較有以下工藝特點。

(1) 分離精確度要求不高, 組分間相對揮發度大(易分離) ;

塔板數少:常(6~8),減(3~4);塔板壓降小:常(3~5mmHg),減(1~2mmHg)。 汽化段壓力低, 水蒸汽多, 汽體流量大, 塔徑大;

壓力: 減( 100mmHg) 常(1500mmHg) ; 塔徑(250萬噸/年) : 減壓塔(6.4m) ,常壓塔(3. 8m)

(3) 減壓渣油溫度高, 相對密度大, 易結焦;

(4) 減壓下蒸餾, 液體表面易起泡沫;

(5) 塔頂不出產品;

(6) 回流熱大部分由中段回流取出

15、為什么減壓塔上大下小?

因為溫度高,減小塔徑,可以提高流速,可以防止產品結焦。

16、實現減壓的方法?

① 注入大量的水蒸汽 ② 用真空泵

17、試簡述開設中段循環回流的優缺點。

循環回流如果設在精餾塔的中部,就稱為中段循環回流。

優點:使塔內的汽、液相負荷沿塔高分布比較均勻;石油精餾塔沿塔高的溫度梯度較大,從塔的中部取走的回流熱的溫位顯然要比從塔頂取走的回流熱溫位高出許多,因而是價值更高的可利用熱源。

缺點:中段循環回流上方塔板的回流比相應降低,塔板效率有所下降;中段循環回流的出入口之間要增設換熱塔板,使塔板和塔高增大;相應地增設泵和換熱器,工藝流程變得復雜些。

18、汽提塔有何作用?

答:汽提塔是利用氣體通過液體時把液體中要提走的成分帶走的裝置。氣提是一個物理過程,它采用一個氣體介質破壞原氣液兩相平衡而建立一種新的氣液平衡狀態,使溶液中的某一組分由于分壓降低而解吸出來,從而達到分離物質的目的。

側線產品汽提的目的:脫除其中的低沸點組分,提高產品的閃點,改善分餾精確度。

常壓塔塔底汽提的目的:降低塔底重油中350℃以前組分的含量,提高輕質油品的收率,同時也減輕了減壓塔的負荷。

減壓塔塔底汽提的目的:降低汽化段的油氣分壓,以盡可能提高減壓塔的拔出率。汽提塔還可以調整產品的閃點與餾程。

第六章 催化裂化

催化裂化的幾種工藝形式

催化裂化:反應-再生系統和分餾系統

新鮮原料油經換熱后與回煉油混合,經加熱爐加熱至200~400℃后至提升管反應器下部的噴嘴,原料油由蒸汽霧化并噴入提升管內,在其中與來自再生器的

高溫催化劑(600~750℃)接觸,隨即汽化并進行反應。油氣在提升管內的停留時間很短,一般只有幾秒鐘。反應產物經旋風分離器分離出夾帶的催化劑后離開反應器去分餾塔。積有焦炭的催化劑(稱待生催化劑) 由沉降器落入下面的氣提段。氣提段內裝有多層人字形擋板并在底部通入過熱水蒸氣。待生催化劑上吸附的油氣和顆粒之間的空間的油氣被水蒸氣置換出而返回上部。經氣提后的待生劑通過再生斜管進入再生器。

再生器的主要作用是燒去催化劑上因反應而生成的積炭,使催化劑的活性得以恢復。再生用空氣由主風機供給,空氣通過再生器下面的輔助燃燒室及分布管進入流化床層。對于熱平衡式裝置,輔助燃燒室只是在開工升溫時才使用,正常運轉時并不燒燃燒油。再生后的催化劑(稱再生催化劑) 落入淹流管,再經再生斜管送回反應器循環使用。再生煙氣經旋風分離器分離出夾帶的催化劑后,經雙動滑閥排入大氣。

分餾系統

由反應器來的反應產物油氣從底部進入分餾塔,經底部的脫過熱段后在分餾段分割成幾個中間產品:塔頂為汽油及富氣,側線有輕柴油、重柴油和回煉油,塔底產品是油漿。輕柴油和重柴油分別經氣提后,再經換熱、冷卻后出裝置。 催化裂化裝置的分餾塔有幾個特點:

○1 進料是帶有催化劑粉塵的過熱油氣。

○2 一般設有多個循環回流:塔頂循環回流、一至兩個中段循環回流、油漿循環回流。

○3 塔頂回流采用循環回流而不用冷回流

吸收-穩定系統

吸收-穩定系統主要由吸收塔、再吸收塔、解吸塔及穩定塔組成。從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分,而粗汽油中則溶解有C3、C4組分。吸收-穩定系統的作用就是利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣(≤C2) 、液化氣(C3、C4) 和蒸汽壓合格的穩定汽油。

1、催化裂化:催化裂化是在0.1~0.3MPa 、500℃左右的溫度及酸性催化劑作用下,重質原料油發生以裂解為主的一系列化學反應,轉化為氣體、汽油、柴油、油漿及焦炭的工藝過程。

2、催化裂化的原料和產品 烷烴、環烷烴易裂化,是理想原料

主要原料有:減壓餾分油、蠟下油、焦化蠟油、常壓重油等。減壓餾分油和蠟下油含金屬、殘炭、瀝青質、芳烴等較少,容易裂化,輕油收率高。焦化蠟油烯烴和芳烴較多,裂化轉化率較低,生焦率較高。常壓重油含大量膠質、瀝青質和稠環芳烴,重金屬、殘炭及其它雜質含量高,難裂化,生焦率高。 衡量原料性質的指標

餾分范圍窄比寬好, 但實際原料餾分都較寬

烷烴、環烷烴易裂化,是理想原料。芳烴難裂化,易生焦。烯類易裂化,也易生焦。

殘炭 、硫、氮含量:

硫含量會影響裂化的轉化率、產品選擇性和產品質量。硫含量增加,轉化率下降,汽油產率下降,氣體產率增加。

氮:原料中的氮化合物,特別是堿性氮化合物能強烈地吸附在催化劑表面,中和酸性中心,使催化劑活性降低。

重金屬含量(Ni 、V 、Cu 、Na 、Fe )

鈉除了本身具有堿性使催化劑酸性中心減活外,更主要的是它與釩在高溫下

生成低熔點釩酸鋁鈉將破壞催化劑的晶格結構,使釩對催化劑的危害比鎳還大。 重金屬沉積在催化劑上,具有脫氫作用,使產品中氫氣和焦炭產率增加。鎳和釩毒害作用最大。

主要產品有:液化氣、汽油、柴油、油漿等。液化氣烯烴含量高,分離后可作為化工原料;汽油產率高,辛烷值高、質量好;柴油十六烷值低,安定性差,芳烴含量高,分離后可作化工原料;油漿稠環芳烴含量高,分離后可作橡膠溶劑油,可作焦化原料生產高質量石油焦。

3、催化裂化的化學反應

分解反應 . 異構化反應 氫轉移反應 芳構化反應 生焦反應 烷基化反應 汽油 ON 提高主要靠裂化和異構化反應

烷烴:主要發生分解反應分解成較小分子的烷烴和烯烴。多從中間的C -C 鍵處斷裂,分子越大越易斷裂 β位斷裂。

烯烴:主要反應也是分解反應,同時還有異構化,氫轉移和芳構化反應 。 環烷烴:主要反應有分解、脫氫和異構化

芳香烴:芳環十分穩定,但芳環上的烷基側鏈很容易斷裂生成較小分子的烯烴;多環芳烴主要發生縮合反應。

氫轉移反應:某烴分子上的氫脫下來后立即加到另一烯烴分子上使之飽和的反應稱為氫轉移反應。(特征反應反應速度不快,較低溫、高活性催化劑有利。氫轉移反應是汽油飽和度較高,催化劑失活的主要原因)

正碳離子:指缺少一對價電子的碳所形成的烴離子,或叫帶正電荷的碳離子。 最初形成正碳離子的條件:有烯烴,有質子。原料中有烯烴,催化劑提供質子。

穩定性強弱 叔正碳離子>仲正碳離子>伯正碳離子 >乙基正碳離子>甲基正碳離子。

4、石油餾分的催化裂化反應有兩方面的特點

(一)各種烴類之間的競爭吸附和對反應的阻滯作用(4分)

反應過程7步驟:

原料分子自主氣流中向催化劑擴散;

接近催化劑的原料分子向微孔內表面擴散;

靠近催化劑表面的原料分子被催化劑吸附;

被吸附的分子在催化劑的作用下進行化學反應;

生成的產品分子從催化劑上脫附下來;

脫附下來的產品分子從微孔內向外擴散;

產品分子從催化劑外表面再擴散到主氣流中

各種烴類在催化劑表面的吸附能力大致為:稠環芳烴>稠環環烷烴>烯烴>單烷基側鏈的單環芳烴>環烷烴>烷烴。在同一族烴類中,大分子的吸附能力比小分子的強。而各種烴類的化學反應速率快慢順序大致為:烯烴>大分子單烷基側鏈的單環芳烴>異構烷烴及環烷烴>小分子單烷基側鏈的單環芳烴>正構烷烴>稠環芳烴。稠環芳烴,它的吸附能力強而化學反應速率卻最低。催化裂化回煉油和油漿,其中含有較多的稠環芳烴不僅難裂化還易生焦,所以須選擇合適的反應條件,如縮短反應時間以減少生焦,或溫度低、反應時間長一些以提高裂化深度,這就是選擇性催化裂化的原理。

(二)復雜的平行-順序反應

實際生產中應適當控制二次反應。當生產中要求更多的原料轉化成產品,以獲取較高的輕質油收率時,則應限制原料轉化率不要太高,使原料在一次反應后即將反應產物分餾。然后把反應產物中與原料餾程相近的中間餾分(回煉油) 再送回反應器重新進行裂化。這種操作方式稱為循環裂化。

5、催化裂化催化劑的失活原因有哪些?

裂化催化劑的失活原因主要有三:一是高溫或高溫與水蒸氣的作用,在高溫,特別是有水蒸氣存在條件下,裂化催化劑的表面結構發生變化,比表面積減小、孔容減小,分子篩的晶體結構破壞,導致催化劑的活性和選擇性下降;二是裂化反應生焦,催化裂化反應生成的焦炭沉積在催化劑的表面上,覆蓋催化劑上的活性中心,使催化劑的活性和選擇性下降;三是毒物的毒害引起的失活。

6、固體流態化:細小的固體顆粒被運動著的流體(氣體或液體) 所攜帶使之形成象流體一樣能自由流動的狀態,稱為固體流態化,簡稱流態化或流化。 稀相輸送:當流速增大至某一數值后,床層上界面消失,床層空隙率增大,所有顆粒都懸浮在氣流中并被氣流帶走。這時氣流中顆粒濃度降低,由密相轉變為稀相,這種狀態稱為稀相輸送。

密相輸送:催化劑顆粒不被氣體加速,而是在少量氣體松動的流化狀態下考靜壓頭之差產生的推動力,來克服流動時的阻力。

7、裂化的過程中,偶爾H2產量多的原因?

重金屬在催化劑上具有脫H 的作用,故可能是金屬的腐蝕厲害引起。

8、裂化的氣體為什么含有C3、C4的氣體多而含有少量的C1、C2?且裂化產物中含異構烴多?

依據正離子反應機理可知,由于正碳離子分解時不生成比C3、C4更小的正碳離子,而伯、仲正碳離子趨向于轉化為更穩定的叔正碳離子,因此裂化產物中含異構烴多,裂化氣中含C1、C2少,催化裂化條件下總會伴有熱裂化反應。

9、反應溫度如何影響催化裂化的產品質量和產品分布?

當提高反應溫度時,由于分解反應(產生烯烴)和芳構化反應的反應的反應速率常數比氫轉移反應的大,因而前兩類反應的速率提高得快,于是汽油的烯烴和芳烴含量有所增加,烷烴含量降低,汽油的辛烷值提高,柴油的十六烷值降低,殘炭值和汽、柴油的膠質含量增加。

10、簡述催化劑汽提目的;

經反應后的催化劑會吸附有許多油氣分子,如果帶到再生器,其一會加重再生器燒焦負荷,其二白白浪費的反應生成的油氣,產品收率降低。用蒸汽汽提的目的就是除去催化劑上吸附的油氣。

11、工業上廣泛采用的分子篩催化劑載體是低鋁硅酸鋁和高鋁硅酸鋁,也有的采用其他類型的載體。載體除了起稀釋作用外,還具有什么作用? 載體除了起稀釋作用外,還具有以下重要作用:

提供足夠的表面和孔道,使分子篩分散得更好,并利于油氣擴散。

載體自身提供一定活性,使大分子能進行一次裂化。

③ 在離子交換時,分子篩中的鈉不可能完全被置換掉,而鈉的存在會影響分子篩的穩定性。載體不僅可以容納分子篩中末除去的鈉,從而提高分子篩的穩定性,且還能增加催化劑的抗毒性能。

在再生和反應時,載體起到熱量貯存和傳遞的作用。

適宜的載體可增強催化劑的機械強度。

⑥ 分子篩的價格較高,使用載體可降低催化劑的生產成本。

12、倆器、倆閥和三機分別指什么?

倆器:反應器和再生器 倆閥:單動滑閥和雙動滑閥

三機:主風機、氣壓機和煙氣輪機

13、催化劑再生的目的?

主要是想除去催化劑表面上的催化碳,從而恢復催化劑的活性。

14、烴類催化裂化是氣—固非均相反應,其反應過程7步驟:

(1) 原料分子自主氣流中向催化劑擴散;(2) 接近催化劑的原料分子向微孔內表面擴散;(3) 靠近催化劑表面的原料分子被催化劑吸附;(4) 被吸附的分子在催化劑的作用下進行化學反應;(5) 生成的產品分子從催化劑上脫附下來;(6) 脫附下來的產品分子從微孔內向外擴散;(7) 產品分子從催化劑外表面再擴散到主氣流中。反應過程可簡化為:吸附→反應→脫附

15、催化裝置各個系統的作用?

反應-再生系統的作業:提供反應的場所,使得催化劑的活性得到回復; 分餾系統作用:將反應產物分離為如下,富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油、油漿;

吸收-穩定系統作用:就是利用吸收和精餾的方法把富氣和粗汽油分離成干氣、液化氣和蒸汽壓合格的穩定汽油;

煙氣能量回收系統:利用煙氣的熱能和壓力能做功,驅動主風機以節約電能,甚至可以對外輸出剩余的電力。

16、催化分餾塔工藝特點

① 分餾塔下部有脫過熱段。進料是帶有催化劑粉未的460℃以上的過熱油

氣; 塔下部設脫過熱段, 達到洗滌催化劑粉未和脫過熱的作用;② 產品容易分離;③ 全塔過剩熱多。

石油煉制工藝學試題

一、填空題

1、油品含烷烴越多,則其粘度( 越小 ),特性因數(越大 ),折光率( 越小 ),粘度指數( 越大)。

2、催化裂化反應生成( 氣體 )、( 汽油 )、( 柴油 )、( 重質油 )( 焦炭 )

3、加氫精制的主要反應有( 加氫脫硫 )、( 脫氮 )、( 脫氧 )、( 脫金屬 )

4、原油蒸餾塔的分離( 精確度 )要求不太高, 相鄰產品間允許有

( 重疊 ), 即較輕餾分的( 終餾點 )點可高于較重餾分的( 初餾點 )點。

5、石油產品主要有( 燃料 )、( 潤滑劑 ) 、( 石油瀝青 )、( 石油蠟 )、( 石油焦 )( 溶劑與化工原料 )。

6、考察重整催化劑綜合性能主要是考察( 反應性能 )、( 再生性能 )和( 其他物理性能 )。

7、含硫化合物的主要危害有( 設備腐蝕 )、( 催化劑中毒 ) 、( 影響石油產品質量 )和( 污染環境 )。

8、重整催化劑的再生過程包括( 燒焦 )、( 氯化更新 )和( 干燥 )。

9、石蠟基原油特性因數(K >12.1 ),中間基原油特性因數( K =11.5-12.1 ),環烷基原油特性因數( K=10.5-11.5 )。(填K 值范圍)

10、目前,煉廠采用的加氫過程主要有兩大類:( 加氫精制 )和( 加氫裂化 ),此外還有用于某種生產目的的加氫過程,如( 加氫處理 )、( 臨氫降凝)、( 加氫改質 )、( 潤滑油加氫 )等。

11、在催化裂化裝置再生器中燒去的“焦炭”包括( 催化炭 )炭、( 可汽提炭 )炭、( 附加炭 )炭、( 污染炭 )炭。

12、催化重整工藝采用( 多個 )反應器,反應器入口溫度( 由低到高 )排列,催化劑裝入量最多的是( 最后一個 )反應器。

13、催化裂化催化劑失活原因主要有( 水熱失活 )、( 結焦失活 )、( 中毒失活 )三個方面。

14、原油蒸餾塔回流有多種形式, 主要有: ( 冷回流 )、( 熱回流 )、( 二級冷凝冷卻)、( 循環回流 )。

15、石油中的非烴化合物包括( 硫化物 )、( 氮化物 )、( 氧化物 )和( 膠質瀝青質)。

16、催化裂化催化劑的使用性能指標( 活性 )、( 選擇性 )、( 穩定性 )和( 密度 )、( 篩分組成(或機械強度) )。

17、汽油以( 辛烷值 )作為商品牌號,其抗爆性用( 辛烷值 )表示;輕柴油以 ( 凝點 )作為商品牌號,其抗爆性用( 十六烷值 )表示。

18、從熱效應方面來看,工業生產中催化裂化反應為 ( 吸熱 ),催化重

整反應為( 吸熱 ),加氫裂化過程表現為( 放熱 )。

19、渣油族組成的四組分指的是( 飽和分 )、( 芳香分 )、(膠質 )和( 瀝青質 )

20、大慶原油主要特點是( 含蠟量高)、( 凝點高 )、( 瀝青質含量低 )、( 重金屬含量低 )、(硫含量低)。

三、判斷題

1、為得到相同的餾出百分率,平衡汽化所需的加熱溫度比實沸點蒸餾低,比恩氏蒸餾高。 (×)

2、催化重整催化劑是雙功能催化劑。(√)

3、催化裂化過程主要的化學反應是裂解反應、異構化反應、芳構化反應、氫轉移反應以及縮合反應等。 (√)

4、石油餾分的特性因數大,表明其烷烴含量高。 (√)

5、催化裂化汽油、柴油的抗爆性均比相應的直餾產品的抗爆性好。(×)

6、流化床壓降隨通入床層的氣體流速增加而增加。(×)

7、天然石油主要由烷烴、環烷烴、芳烴和烯烴組成。(×)

8、石油餾分的粘度指數大,表示其粘度大。(×)

9、砷是重整催化劑的非永久性毒物。(×)

10、加氫催化劑預硫化目的是提高催化劑活性。(√)

11、催化裂化反應中,氫轉移反應是特有反應。 (√)

12、催化裂化是脫碳過程。(√)

13、柴油深度加氫精制后光安定性變好。 (×)

14、. 漸次汽化的分離精確度比平衡汽化高。(√)

15、汽油的辛烷值太低時, 可調入直餾汽油以提高其抗爆性。(×)

16、汽油的蒸發性能用餾程和蒸汽壓來表示。(√)

17、石油餾分的沸程就是其平均沸點。(×)

18、催化重整原料預分餾是為了得到不同生產目的餾分。(√)

19、特性因數K 的數值與油品的沸點和相對密度有關。(√)

20、中段循環回流的主要作用是使蒸餾塔汽液負荷均勻。(×)

二、判斷題:(對者畫√,錯者畫×)

1.催化裂化分餾塔與常規分餾塔沒有很大區別。 (×)

2.正碳離子的穩定性為:甲基>叔碳>仲碳>伯碳。 (√ )

3.正構烷烴在催化裂化中的反應速度比異構烷烴快。 (×)

4.FCC 是一個復雜的平行-順序反應,反應深度對產品分布有重要影響。

5.加氫反應過程中,多環芳香烴的各個環是同時加氫的。 (×)

6.所有涉及裂化的反應過程都遵循正碳離子機理。(×)

7.加氫催化劑的預硫化是為了抑制催化劑的深度加氫和脫氫。(×)

8.催化裂化與催化重整是吸熱反應,而加氫裂化是放熱反應。(√ )

9.為了達到預定的進料溫度,催化裂化原料都需要經加熱爐預熱。(×)

10.催化劑的活性越高,則其穩定性和選擇性也越高。(×) 四、選擇題

1、減壓塔采用塔頂循環回流是為了( B )

A. 更好利用回流熱 B. 提高真空度 C. 改善汽液相負荷

2、潤滑油型減壓塔和燃料型減壓塔(B )

A. 氣液相負荷分布是一樣 B. 塔的分離要求不一樣.

C. 塔板數是一樣的

3、加氫精制最容易進行的反應是(A )

A. 脫硫 B. 脫氮 C. 脫氧 D. 脫金屬

4、相鄰組分分離精確度高則兩個組分之間有( A)

A. 脫空 B. 重疊 C. 即不脫空也不重疊

5、為延長加氫催化劑的使用壽命,再生時的惰性氣體是(B ) √ ) (

A. H2 B. N2 C. H2O D. He

6、重整催化劑的酸性強有利于( B )

A. 環烷烴脫氫 B. 對加氫裂化 C. 烷烴環化脫氫

7、催化裂化的吸熱反應是(C )

A. 氫轉移反應 B. 異構化反應 C. 分解反應 D . 縮合反應

8、石油餾分的蒸汽壓隨( C )而變化。

A. 溫度 B. 汽化率 C. 溫度和汽化率

9、0#柴油中的“0”表示該柴油的( C )

A. 十六烷值為0 B. 凝點高于0℃ C. 凝點不高于0℃ D. 凝點等于0℃

10、加氫催化劑中性擔體是( D )

A. 硅酸鋁 B. 硅酸鎂 C. 分子篩 D. 氧化鋁

11、重餾分油加氫裂化的操作壓力在( C )以上

A. 0.5MPa B. 5 MPa C. 10MPa D. 20 MPa

12、生產高辛烷值汽油的生產裝置有( C )

A. 常減壓蒸餾 B. 催化裂化 C. 烷基化 D. 加氫裂化

13、常壓塔頂一般采用(B )

A. 循環回流 B. 塔頂冷回流 C. 塔頂熱回流

14、加熱爐出口的溫度( B )

A. 等于進料段的溫度 B. 大于進料段的溫度 C. 小于進料段的溫度。

15、催化重整生產高辛烷值汽油的餾分范圍( A )

A. 80-180℃ B. 60-145℃ C. 60-85℃ D. 85-110℃

16、加氫催化劑失活的主要原因是( A )

A. 反應結焦 B. 氫氣還原 C. 硫化物的中毒 D. 氮氣的作用

17、在相同的脫除率下,加氫脫硫需要的壓力相比加氫脫氮的壓力(B )

A. 高 B. 低 C. 相同

18、催化裂化反應隨反應深度加大( C )

A. 氣體產率先增大后減少。

B. 焦碳產率先增大后減少。

C. 汽油產率先增大后減少。

19、石蠟加氫精制化學反應中應避免的是(D )

A. 加氫脫硫 B. 加氫脫氮 C. 加氫脫金屬 D. 烷烴裂化

20、再生可導致催化劑( A )

A. 水熱失活 B. 中毒失活 C. 結焦失活

21、燃料型原油干式減壓蒸餾塔的內件應選用( D ),其目的是( )。

A. 浮閥塔板,增加分割精度 B. 舌形塔板,增加操作彈性 C. 網孔塔板,減少投資費

D. 金屬填料,降低塔內壓降

22、對于同一石油餾分,其實沸點蒸餾初餾點比平衡汽化泡點(A ),實沸點蒸餾終餾點比平衡汽化露點( )

A. 低:高 B. 高;高 C. 低;低 D. 高;低

23、在催化重整中為了提高汽油的辛烷值(C )

A. 提高反應壓力 B. 降低反應溫度 C. 提高催化劑的活性

24、催化裂化分餾塔脫過熱段的作用是(C )

A. 取走回流熱 B. 提高分餾精度 C. 把過熱油氣變成飽和油氣。

25、催化裂化焦炭的組成大致可分為(B )

A. 催化炭、焦炭、附加炭、污染炭

B. 催化炭、可汽提炭、附加炭、污染炭

C. 催化炭、可汽提炭、殘炭、污染炭

D. 催化炭、焦炭、殘炭、污染炭

26、與餾分油相比,以下對減壓渣油的描述不正確的是( D )

A. 重金屬含量高 B. 氮、氧含量高 C. 膠質、瀝青質含量高 D. H/C 高

27、為了提高芳烴的平衡轉化率(C )

A. 提高氫油比 B. 提高壓力 C. 提高溫度 D. 降低空速

28、使重整催化劑發生永久性中毒的化合物是( C )

A. 含硫化合物 B. 含氮化合物 C. 含砷化合物 D. 含氧化合物

29、加氫催化劑預硫化的目的是( B )

A. 保持活性 B. 提高活性 C. 提高選擇性 D. 降低活性

30、加氫催化劑失活的主要原因是( A )

A. 反應結焦 B. 氫氣還原 C. 硫化物的中毒 D. 氮氣的作用

31、加氫脫硫反應中最難脫出的硫化物是(D )

A. 硫醇 B. 硫醚 C. 二硫化物 D. 噻吩類

32、原油常壓精餾塔內溫度最高的地方是( C )

A. 塔頂 B. 塔底 C. 進料口

33、提升管反應器流化狀態操作屬于(C )

A. 鼓泡床 B. 快速床 C. 輸送床 D. 湍動床

34、與餾分油相比,以下對減壓渣油的描述不正確的是( D )

A. 重金屬含量高 B. 氮、氧含量高 C. 膠質、瀝青質含量高 D. H/C 高

35、催化裂化反應隨反應深度加大(C )

A. 氣體產率先增大后減少。

B. 焦碳產率先增大后減少。

C. 汽油產率先增大后減少。

36、相鄰兩餾分恩式蒸餾曲線( D ),表示其分餾精確度越高。

A. 間隙越大 B. 重疊越小 C. 重疊越大 D. 間隙越大或重疊越小

37、催化重整生產芳烴的原料餾分范圍應為( B )

A. 80-180℃ B. 60-145℃ C.60-85℃ D. 85-110℃

38、加氫催化劑硫化的目的是( B )

A. 降低活性 B. 提高活性 C. 防止中毒 D. 提高選擇性

39、為了得到相同的餾出百分率,采用的液相加熱溫度最低的是 (B )

A. 恩氏蒸餾 B. 平衡汽化 C. 實沸點蒸餾

40、在催化裂化反應中( C )

A. 分子越大越不易發生分解反應。

B. 烯烴異構化反應結果是變為烷烴。

C. 烯烴的分解反應速度比烷烴的分解反應速度快得多。

D. 在相同條件下,氫轉移反應速度比分解反應速度快得多。

五、 簡答題五、 簡答題

1、石油烴類組成表示方法有那些?

1、石油烴類組成表示方法有那些?

答:(1)單體烴組成

單體烴組成是表明石油及其餾分中每一單體化合物的含量。

(2)族組成:以某一餾分中不同族烴含量來表示。

煤油、柴油及減壓餾分,族組成通常以飽和烴(烷烴和環烷烴)、輕芳香烴(單環芳烴)、中芳香烴(雙環芳烴)、重芳香烴(多環芳烴)及非烴組分等含量來表示。對于減壓渣油,目前一般還是用溶劑處理及液相色譜法將減壓渣油分成飽和分、芳香分、膠質、瀝青質四個組分來表示。

(3)結構族組成表示法

2、催化裂化工藝在煉油工業中的重要作用?

答:催化裂化指原料在450—530℃ ,1—3大氣壓及與催化劑接觸的條件下,經裂化生成氣體、汽油、柴油、重質油、及焦炭。

石油的二次加工包括,重油輕質化工藝熱裂化、焦化、加氫裂化和催化裂化催化裂化,汽油的催化重整工藝。在重質油輕質化的工藝中,熱裂化的過程技術落后已經被淘汰。加氫裂化,技術先進、產品收率高、質量好、靈活性大,但設備復雜,制造成本高、耗氫量大,從技術經濟上受到一定的限制。

催化裂化是目前石油煉制工業中最重要的二次加工過程,也是重油輕質化的核心工藝. 催化裂化是提高原油加工深度、增加輕質油收率的重要手段。在目前我們國家的汽油中,80%來自于催化裂化。

3、在原油精餾塔中,如果側線產品為航煤,采用何種方式進行汽提?為什么?

答:在原油精餾塔中,如果側線產品為航煤,可采用再沸器方式進行汽提。主要因為當采用水蒸氣汽提時,航煤產品會溶解微量水,可能會使航煤的冰點升高而影響產品質量。另外,采用水蒸氣也增加了塔內的氣相負荷和塔頂冷凝器負荷。

4、為什么一般石油蒸餾塔的塔底溫度比汽化段溫度低?

答:輕餾分氣化所需的熱量,絕大部分由液相油料本身的顯熱提供,油料的溫度由上而下逐板下降,塔底溫度比汽化段溫度低不少) 。原油常、減壓塔的塔底溫度一般比汽化段溫度低5~10℃。

5、油品粘度與化學組成的關系?

答:油品的粘度與烴類的分子量和化學結構有密切的關系。一般情況是:油品粘度隨烴類的沸點升高和分子量的增加而增大;在烴類中烷烴的粘度最小,環烷烴和芳香烴的粘度較大;膠質的粘度最大。

6、催化重整催化劑的活性如何評價?

答:重整催化劑的評價根據生產目的不同分為汽油生產方案和芳烴生產方案,由于二者的目的不同,芳烴生產催化劑的活性用芳烴轉化率或產率,而高辛烷值汽油方案事以辛烷值和汽油的產率曲線表示。因為汽油既要考慮辛烷值的提高也要考慮汽油的收率。

7、為什么說石油蒸餾塔是復合塔?

答:原油通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四、五種產品,需要四個精餾塔串聯。但是它們之間的分離精確度并不要求很高,可以把幾個塔結合成一個塔,這種塔實際上等于把幾個簡單精餾塔重疊起來,它的精餾段相當于原來幾個簡單塔的精餾段組合而成,而其下段則相當于第一個塔的提餾段。這樣的塔稱為復合塔或復雜塔。

8、影響催化裂化反應速度的主要因素有那些?

答:(1)催化劑活性對反應速度的影響

(2)溫度對反應速度的影響

(3)原料性質對反應速度的影響)

(4)反應壓力對反應速度的影響

9、催化裂化催化劑擔體的作用是什么?

答:(1)起稀釋作用

(2)擔體可以容納分子篩中未除去的Na+

(3)適當的擔體可以增強催化劑的耐磨程度

(4)起著儲存和傳遞熱量的作用

(5)分子篩的價格高,采用擔體可以降低催化劑的成本

(6)在重油催化裂化中,擔體可以起到預裂化的作用

10、兩段加氫裂化過程中,一段、二段催化劑各起什么作用?

答:有兩種情況:一段催化劑是加氫精制催化劑,二段是加氫裂化催化劑;一段是加氫精制和輕度加氫裂化催化劑,二段是加氫裂化催化劑。

11、為加強環境保護,對汽油的哪些質量指標提出更加嚴格的要求?

答:要求顯著降低汽油中芳烴、硫等的含量及汽油的蒸氣壓,要求限制汽油中的烯烴含量而保持較高的辛烷值。

12、溫度對加氫精制過程的影響?

答:在通常使用的溫度范圍內,加氫精制的反應溫度一般不超過420℃,以免增多裂化和脫氫反應。反應溫度升高,反應速度加快,但受熱力學限制。重整原料精制采用較高的反應溫度,可以不影響產品質量。航煤精制一般采用350~360℃,以避免芳烴產率急劇增加。柴油精制400~420℃,當溫度過高時,十六烷值降低,脫硫率、烯烴飽和率下降,加氫裂化反應加劇,氫耗增大。

13、主要的催化重整化學反應是什么?

答:六員環烷脫氫,五員環烷異構脫氫,烷烴環化脫氫,異構化反應,加氫裂化反應,烯烴飽和、生焦

14、汽油的抗爆性與組成有什么關系?

答:(1)對于同族烴類,其辛烷值隨相對分子量的增大而降低。

(2)當相對分子量相近時,各族烴類抗爆性優劣的順序為:

芳香烴 > 異構烷烴和異構烯烴 > 正構烯烴及環烷烴 > 正構烷烴

15、石油蒸餾塔底吹過熱水蒸汽的目的是什么?

答:常壓塔汽化段中未汽化的油料流向塔底,這部分油料中還含有相當多的<350℃輕餾分。因此,在進料段以下也要有汽提段,在塔底吹入過熱水蒸汽以降低油氣分壓,有利于輕組分的汽化,使其中的輕餾分汽化后返回精餾段,以達到提高常壓塔拔出率和減輕減壓塔負荷的目的。

16、催化裂化的主要化學反應有那些?并說明對汽油質量有利的反應。

答:主要化學反應:裂化反應、氫轉移反應、芳構化反應、異構化反應、縮合反應。對汽油質量有利的反應:裂化反應、氫轉移反應、芳構化反應、異構化反應。

17、化學組成對汽油的安定性有什么影響?

答:(1)汽油中的不飽和烴是導致汽油不安定的主要原因;(2) 在不飽和烴中,產生膠質的傾向順序:鏈烯烴 < 環烯烴 < 二烯烴;(3)汽油中的非烴化合物也能促進膠質的生成。

18、壓力對提高芳烴轉化率有什么影響?

答:壓力是催化重整的一個重要的反應條件,壓力的提高可以提高反應物的濃度, 對提高反應速度是有利的,但是由于生成芳烴的反應是脫氫,是分子數增加的反應,因此對于可逆的環烷烴脫氫生成芳烴反應來說,增加反應壓力,有利于分子數減少的反應,不利于脫氫。因此對提高芳烴的平衡轉化率是不利的。

19、餾分油加氫精制的反應溫度在什么范圍內 ?

答:一般不超過420℃。石腦油400-420℃;航煤350-360℃;柴油400-420℃。

20、為什么減壓塔底和塔頂采用縮徑?

答:塔底減壓渣油是最重的物料,如果在高溫下停留時間過長,則其分解 、縮合等反應會進行得比較顯著,導致不凝氣增加,使塔的真空度下降,塔底部分結焦,影響塔的正常操作。 因此,減壓塔底部的直徑常常縮小以縮短渣油在塔內的停留時間。另外,減壓塔頂不出產品,減壓塔的上部汽相負荷小,通常也采用縮徑的辦法,使減壓塔成為一個中間粗、兩頭細的精餾塔。

21、為什么要求柴油的粘度要適中?

答:柴油的粘度過小時,會使噴入氣缸的燃料減少,造成發動機的功率下降。同時,柴油的粘度越小,霧化后液滴直徑就越小,噴出的油流射程也越短,因而不能與汽缸中全部空氣均勻混合,會造成燃燒不完全。

柴油的粘度過大時會造成供油困難,同時,噴出油滴的直徑過大,油流射程過長,蒸發速度減慢,這樣也會使混合氣組成不均勻、燃燒不完全、燃燒的消耗量過大。

22、什么是催化重整的理想原料?

答:催化重整根據生產目的可分為生產高辛烷值汽油和芳烴,但是不論是什么生產目的,多產芳烴都是有利的。多產芳烴就需要原料有較多的環烷烴,即芳烴潛含量要高,另外由于甲基環戊烷的芳烴轉化率低,因此在環烷烴中的甲基環戊烷要少,這樣才是催化重整的理想原料。

23、催化裂化催化劑失活的主要原因是什么?

答:(1)水熱失活:催化劑在高溫,特別是有水蒸氣存在的條件下,裂化催化劑的表面結構發生變化,比表面積減小,孔容減小,分子篩的晶體結構破壞,導致催化劑的活性選擇性下降。

(2)結焦失活:催化裂化反應生成的焦炭沉積在催化劑的表面上,覆蓋催化劑表面的活性中心,使催化劑的活性和選擇性下降。

(3)毒物引起的失活:裂化催化劑的毒物主要是某些金屬(鐵、鎳、銅、釩等重金屬及鈉) 和堿性氮化物。

24、加氫精制過程的主要化學反應是什么?

答:加氫脫硫;加氫脫氮;加氫脫氧;加氫脫金屬;烯烴飽和;芳烴飽和;開環、裂化和生焦。

六、論述題

1、加氫裂化工藝裝置生產的特點

答:原料來源廣泛,生產方案靈活,設備投資高,操作費用高。是可以大量生產優質中間餾分油和調整產品結構的重要手段(重油輕質化);可以直接制取低硫、低芳烴的清潔燃料;可以最大量的生產芳烴潛含量高的優質重整原料;與不同的催化劑匹配時,尾油可作為催化裂化的原料、作為生產乙烯的原料和作為生產潤滑油基礎油的原料;對二次加工的油品如催化裂化柴油、焦化柴油進行改質制取清潔柴油產品。

2、催化裂化催化劑的使用性能指標?

答:評定催化劑性能的重要指標有活性、選擇性、穩定性,以及密度,流化性能和抗磨性能等。

1) 活性是評價催化劑促進化學反應能力大小的重要指標。對不同類型的催化劑,實驗室評定和表示方法有所不同。對無定形硅酸鋁催化劑,采用D 十L 活性法。即將待定催化劑和規定原料置于規定的設備和裂化條件下進行反應,所得液體產物中小于204℃的汽油與蒸餾損失之和占原料油的重量百分數,即為該催化劑的D 十L 活性。在生產裝置中催化劑的活性可保持在一個穩定的水平上,此時催化劑的活性稱為平衡活性,催化劑簡稱為平衡劑。平衡活性的高低取決于催化劑的穩定性和新鮮催化劑的補充量。沸石催化劑的平衡活性約為60-70(微活性) 。

2)選擇性是表示催化劑增加目的產品和減少副產品的選擇反應能力。活性高的催化劑,選擇性不一定好。所以評價催化劑好壞不僅考慮它的活性,還要考慮它的選擇性。一般采用目的產物產率與轉化率之比、或者是目的產物與副產物產率之比來表示催化劑的選擇性。對于以生產汽油為主要目的的裂化催化劑,常用“汽油產率/焦炭產率”或“汽油產率/轉化率”來表示其選擇性。

3)催化劑在使用過程中保持其活性的性能稱為穩定性。具體地講、催化劑耐高溫和水蒸氣老化的性能就是催化劑的穩定性。在反應和再生過程中,由于高溫和水蒸氣的反復作用,會使催化劑老化。但是兩者使催化劑老化的原因各不相同,高溫主要是破壞顆粒外表面的微

孔,內部結構變化不大,比表面和孔體積同時減少,孔徑變化不大;水蒸氣的作用主要是破壞顆粒內部的孔結構,使孔徑增大,比表面減少,孔體積改變不大。因此,總的引起催化劑孔徑擴大,比表面減少,活性下降。穩定性好的催化劑經高溫和水蒸氣作用時活性下降少,使用壽命長。

4)為保證催化劑在流化床中有良好的流化狀態,要求催化劑有適宜的粒徑或篩分組成。工業用微球催化劑顆粒直徑一般在20-80μm之間。粒度分布大致為:小于40μm的占10%-15%,大于80μm的占15%-20%,其余的是40-80μm的篩分。根據實際經驗,適當的細粉(<40μm)含量可改善流化質量,提高催化劑的再生效率。為了避免在生產過程中催化劑過度粉碎,以保證良好的流化質量和減少催化劑損耗,要求催化劑有一定的機械強度。我國采用“磨損指數”來評價微球催化劑的機械強度,要求微球催化劑的磨損指數不大于3%-5%。

3、分析操作壓力對加氫精制工藝的影響。

答:對汽油,在加氫精制條件下處于氣相,提高壓力使汽油停留時間延長,從而提高了精制深度。氫分壓在2.5~3.0MPa下即可達到目的。

對柴油,在加氫精制條件下處于氣、液混相進料,應選擇原料剛剛汽化時的氫分壓。 >350℃重餾分,在加氫精制的條件下,經常處于汽、液混相,提高氫分壓能夠顯著地提高精制效果,一般受設備材質限制,反應壓力不超過7.0-8.0MPa 。

4、為什么石油蒸餾塔采取中段循環回流?

答:設置中段循環回流,是出于以下兩點考慮:

(1)如果在塔的中部取走一部分回流熱,在設計時就可以采用較小的塔徑) ,或者對某個生產中的精餾塔,采用中段循環回流后可以提高塔的生產能力。

(2)石油精餾塔的回流熱數量很大,如何合理回收利用是一個節約能量的重要問題。

5、繪圖說明石油精餾塔汽—液分布規律(無中段回流)?

答:原油進入汽化段后,其氣相部分進入精餾段。自下而上,由于溫度逐板下降引起回流量逐板增大,因而氣相負荷也不斷增大。到塔頂低一、二層塔板之間,氣相負荷達到最大。經過第一板后,氣相的負荷顯著減小。從塔頂送入的冷回流,經過第一板后變成了熱回流(即處于飽和狀態),液相回流量有較大幅度的增加,達到最大值。在這以后自上而下,液相回流量逐板減小。每經過一層側線抽出板,液相負荷均有突然的下降,其減少的量相當于側線抽出量。到了汽化段,如果進料沒有過汽化量,則從精餾段末一層塔板流向汽化段的液相回流量等于零。

6、畫出石油餾分的催化裂化平行-順序反應示意簡圖并簡述其特點。

答:

平行-順序反應的一個重要特點是反應深度對產品產率分布有重要影響。隨著反應時間的增加,轉化率提高,最終產物氣體和焦炭的產率一直增加,而作為中間產物的汽油,產率開始增加,經過一最高點后又下降。這是因為到了一定的反應深度以后,汽油分解為氣體的速度超過了汽油的生成速度。習慣上稱初次反應產物再繼續進行的反應為二次反應。

7、空速對催化重整化學反應的影響?

答:空速反映了反應時間的長短,空速大,處理能力大。催化劑活性高,可以使用較大的空速。原料不同,采用的空速不同,環烷基原料空速大,石蠟基原料空速低。環烷脫氫反應速度快,可以采用較大的空速。加氫裂化和烷烴環化反應速度較慢,采用適宜的空速可以減少加氫裂化反應,提高芳烴產率和液體收率。

8、減壓精餾塔的工藝特征有那些?

答:對減壓塔的基本的要求是在盡量避免油料發生分解反應的條件下盡可能多地拔出減壓餾分油。做到這一點的關鍵在于提高汽化段真空度,為了提高汽化段的真空度,除了需要有一套良好的塔頂抽真空系統外,還要采取以下措施:

①降低汽化段到塔頂的流動壓降。這一點主要依靠減少塔板數和降低氣

相通過每層塔板的壓降。

②降低塔頂油氣餾出管線的流動壓降。為此,現代減壓塔塔頂都不出產

品,塔頂管線只供抽真空設備抽出不凝氣之用,以減少通過塔頂餾出管線的氣體量。 ③一般的減壓塔塔底氣提蒸氣用量比常壓塔大,其主要的目的是降低汽

化段中的油氣分壓。

④減壓塔汽化段的溫度并不是常壓塔重油在減壓蒸餾系統中所經受的

最高的溫度,此最高溫度的部位是在減壓爐的出口。為了避免油品的分解,對減壓爐出口的溫度要加以限制。

⑤縮短渣油在減壓塔內的停留的時間。塔頂的減壓渣油是最重的物料,如果在高溫下停留的時間過長,則分解、縮合等反應會進行的比較顯著。其結果是,一方面生成較多的不凝氣使減壓塔的真空度下降;另一方面會造成塔內的結焦。

9、石蠟基原油石腦油的芳烴潛含量低,環烷基原油石腦油的芳烴潛含量高,催化重整若得到相同的芳烴產率,操作條件有什么不同?為什么?

答:由于兩種原油重整原料的芳烴潛含量不同,在相同的反應條件下,芳烴潛潛量高的原料芳烴產率高。要使兩種原料得到的芳烴產率相同,必須改變反應條件,對低芳烴潛含量的原料,要提高反應溫度、降低反應壓力,提高催化劑的活性和選擇性,減小空速,反應

溫度提高,反應速度加快,芳烴平衡轉化率率增加,降低反應壓力,有利于環化脫氫反應的進行,烷烴環化脫氫的轉化率增加,

減小空速相當于增加反應時間,也有利于烷烴環化脫氫反應。達到與環烷基原料相同的芳烴產率,但是可能液體收率會降低,催化劑結焦會增加。

10、原油常壓塔的工藝特征?

答:(1)常壓塔是一個復合塔

原油通過常壓蒸餾要切割成汽油、煤油、輕柴油、重柴油和重油等四、五種產品,需要四個精餾塔串聯。但是它們之間的分離精確度并不要求很高,可以把幾個塔結合成一個塔,即復合塔。

(2)設置汽提塔和汽提段

在復合塔內,各產品之間只有精餾段而沒有提餾段,側線產品中必然

會含有相當數量的輕餾分,不僅影響側線產品質量,而且降低了較輕餾分的產率,故在常壓塔的外側設汽提塔。只需向汽提塔底部吹入過熱水蒸汽以降低塔內油汽分壓,使混入產品中的較輕餾分汽化而返回常壓塔。這樣做既可達到分裂要求,而且也很簡便。

常壓塔汽化段中未汽化的油料流向塔底,這部分油料中還含有相當多

的<350 °C 輕餾分。因此,在進料段以下也要有汽提段,在塔底吹入過熱水蒸汽以使其中的輕餾分汽化后返回精餾段,以達到提高常壓塔拔出率和減輕減壓塔負荷的目的。

(3)全塔熱平衡

原油進塔要有適量的過汽化度使進料段上最低一個側線下幾層塔板

上有足夠的液相回流以保證最低側線產品的質量,過汽化度一般為2~4%。熱量基本上全靠進料帶入,回流比是由全塔熱平衡決定的,調節余地很小。

(4)恒摩爾(分子)回流的假定不成立

恒摩爾(分子)回流對原油常壓精餾塔是完全不適用的。這是因為: (1)原油是復雜混合物,各組分的摩爾汽化潛熱可以相差很遠;(2)各組分的沸點相差幾百度;(3)塔頂、塔底溫差很大,常壓塔可達250°C 。

11、反應溫度對催化裂化產品分布和產品質量有何影響?

答:當反應溫度提高時,熱裂化反應的速度提高得比較快;當反應的溫度提高得很高時,熱裂化的反應逐漸趨重要。于是裂化的產品中反映出熱裂反應產物的特征,例如氣體中C1和C2增加,產品的不飽和度增大等。但是,即使在這樣

下,主要的反應仍是催化裂化反應而不是熱裂化反應。

當反應溫度提高以后,汽油轉換成氣體的反應速度加快最多,原料向汽油的轉化次之,而原料轉化成焦炭的反應速度加快得最慢。因此反應溫度提高,如果轉化率不變,則汽油產率降低,氣體的產率增加,而焦碳產率略有下降。

當反應溫度提高時,分解反應和芳構化反應比氫轉移反應增加得快,于是汽油中的烯烴和芳烴的含量有所增加,汽油的辛烷值有所提高。 12、什么是催化裂化二次反應?那些是有利的?那些是不利的?

答:初次反應的產物再繼續進行的反應稱為二次反應。催化裂化的二次

反應是多種多樣的,其中有些是有利的,有些是不利的。除了初次分解的產物繼續再分解以外,還有其它的二次反應。例如,烯烴的異構化生成的高辛烷值組分,烯烴和環烷烴的氫轉移反應生成穩定的烷烴和芳烴等,這些反應是我們所希望的反應。而烯烴進一步裂化為干氣,丙烯和丁烯通過氫轉移反應而飽和,烯烴及高分子芳烴縮合生成焦炭等反應則是我們所不希望的。 七、計算題

1.已知某油品的恩氏蒸餾數據如下:

試計算其體積平均沸點及恩氏蒸餾曲線的斜率。

答:tv = ( t10 + t30 + t50+ t70+ t90)/5 = (60+81+96+109+126)/5 = 94.4 ℃

S = (t90--- t10)/(90-10)=(126-60)/80 = 0.825 ℃/%

2. 已知某重整原料的組成如下:

C5 C6 C7 C8 C9 C10

烷烴含量 6.1 7.0 9.9 10.7 10.7 1.0

環烷烴含量

1.0 7.4 16.6 15.5 2.0

芳烴 0.8 4.1 6.2 1.0

合計 45.4 42.5 12.1

計算原料的芳烴潛含量。生成油的芳烴產率為49,計算芳烴轉化率?根據計算結果分析,為什么芳烴轉化率會大于100%?

解:芳烴潛含量=7.4%×78/84+4.1+16.6×92/98+6.2+15.5×106/112+1.0 =48.42 芳烴轉化率=49/48.42 =101%

轉化率大于100%是由于除了環烷烴轉化為芳烴,部分烷烴也轉化為芳烴。而在潛含量的定義中沒有包括烷烴轉化芳烴。

3.某重整原料油中各組分質量百分數如下:C6環烷為10.15%,C7 環烷為11.40%, C8 環烷為11.90%,苯、甲苯、二甲苯質量百分數分別為0.52%、1.0% 、1.72%,生成油中苯、甲苯、二甲苯質量百分數分別為7.34%、15.89% 、14.96%,試計算芳烴的潛含量和轉化率。

解:苯潛含量= 10.15%×78/84 +0.52% = 9.94% 甲苯潛含量=11.40%×92/98+1.0% = 11.70% C8芳烴潛含量=11.90%×106/112+1.72% = 12.98% C6~C8芳烴潛含量=

(9.94+11.70+12.98)%=34.62% C6~C8芳烴轉化率=(7.34+15.89+14.96)%/34.62%= 110.30%

4.某提升管入口油氣流率和出口油氣流率分別為7.5m3/s和15.2m3/s,提升管內徑為1.2m ,長度為25m ,計算提升管內油氣停留時間。

答:① 提升管的內徑D=1.2m, 則提升管截面積F=πD2×1/4=1.132(m2) ② 計算提升管下部氣速:u 下=v下/F=7.5/1.132=6.7(m/s) ③ 計算提升管上部氣速:u 上=v上/F=15.2/1.132=13.4(m/s) ④

提升管的平均氣速: u =

u 上?u 下

=9.7(m/s)

Ln(u上/u下)

⑤ 停留時間為:t=25/9.7=2.6(s)

石油煉制工藝學總結-2

第七章 催化加氫

一、重點概念

催化加氫:催化加氫是在氫氣存在下對石油餾分進行催化加工過程的通稱。 加氫處理:指在加氫反應過程中,只有≤10%的原料油分子變小的加氫技術。 加氫裂化:指在加氫反應過程中,原料油分子中有10%以上變小的加氫技術。 加氫精制:指在氫壓和催化劑存在下,使油品中的硫、氧、氮等有害雜質轉變為相應的硫化氫、水、氨而除去,并使烯烴和二烯烴加氫飽和、芳烴部分加氫飽和,以改善油品的質量。有時,加氫精制指輕質油品的精制改質,而加氫處理指重質油品的精制脫硫。

催化加氫技術包括加氫處理和加氫裂化兩類。

加氫精制催化劑的預硫化 :目前加氫精制催化劑都是以氧化物的形式裝入反應器中,然后再在反應器將其轉化為硫化物。

加氫脫硫(HDS )反應:石油餾分中的含硫化合物在催化劑和氫氣的作用下,進行氫解反應,轉化為不含硫的相應烴類和H2S 。

加氫脫氮(HDN )反應:石油餾分中的含氮化合物在催化劑和氫氣的作用下,進行氫解反應,轉化為不含氮的相應烴類和NH3。

加氫脫氧(HDO)反應:含氧化合物通過氫解反應生成相應的烴類及水。 空速:指單位時間里通過單位催化劑的原料油的量,有兩種表達形式,一種為體積空速(LHSV ),另一種為重量空速(WHSV )。

氫油比:單位時間里進入反應器的氣體流量與原料油量的比值。

設備漏損量:即管道或高壓設備法蘭連接處及循環氫壓縮機運動部位等處的漏損。

溶解損失量:指在高壓下溶于生成油中的氣體在生成油減壓時這部分氣體排出時而造成的損失。

二、重點簡答題

1、加氫精制的目的和優點。

(1)加氫精制的目的在于脫除油品中的硫、氮、氧雜原子及金屬雜質,同時還使烯烴、二烯烴、芳烴和稠環芳烴選擇加氫飽和,從而改善油品的使用性能。

(2)加氫精制的優點是,原料油的范圍寬,產品靈活性大,液體產品收率高

(>100%(體) ),產品質量好。而且與其它生廢渣的化學精制方法相比還有利于保護環境和改善工人勞動條件。因此無論加工高硫原油還是加工低硫原油的煉廠,都廣泛采用這種方法來改善油品的質量。

2、加氫過程的化學反應

化學反應有加氫脫硫 (HDS ) 、加氫脫氧 (HDO ) 、加氫脫氮 (HDN ) 、加氫脫金屬 (HDM ) 、不飽和烴的加氫飽和

其特點:

各類硫化物加氫脫硫反應很強的放熱反應,因而過高的反應溫度對硫化物的加氫脫硫反應是不利的。反應溫度越高,反應的平衡轉化率越低。在相同的反應溫度下,反應壓力越低,平衡轉化率越低,在相同的反應壓力下,反應溫度越高,平衡轉化率越低。在較高的溫度下,壓力的影響較顯著,在低壓下,溫度下影響比較明顯。隨著含硫化合物分子中環烷環和芳香環數目的增加,其加氫反應速率是降低的,這主要是由于空間位阻作用所致。反應活性因分子結構和分子大小而異,各種硫化物在加氫精制反應的活性順序如下:RSH>RSSR’> RSR’ >噻酚 此類反應均是放熱反應,但是有時隨著反應溫度的升高,總的加氫脫氮速率有一個極大值。

含氧化合物的加氫精制條件下分解很快,但是對雜環氧化物,當有較多取代基時,反應活性較低。

3、與其他石油二次加工產品比較,加氫裂化產品的特點。

(1)加氫裂化的液體產率高;

(2)加氫裂化的氣體產率很低;

(3)加氫裂化產品的飽和度高,烯烴極少,非烴含量也很低,故產品的安定性好。柴油的十六烷值高,膠質低;

(4)原料中多環芳烴在進行加氫裂化反應時經選擇斷環后,主要集中在石腦油餾分和中間餾分中,使石腦油餾分的芳烴潛含量較高,中間餾分中的環烷烴也保持較好的燃燒性能和較高的熱值。而尾油則因環狀烴的減少,BMCI 值降低,適合作為裂解制乙烯的原料;

(5)加氫裂化過程異構能力很強,無論加工何種原料,產品中的異構烴都較多。

(6)通過催化劑和工藝的改變可大幅度調整加氫裂化產品的產率分布。

4、餾分越重,加氫脫氮越困難的原因?

①餾分越重,含氮量越多;②餾分越重,其氮化物的分子結構就越復雜,空間位阻效應越強,環化合物也增多。

5、加氫裂化中的循環氫的作用有那些?

① 提供反應所需氫氣;② 抑制生焦,保護催化劑;③ 起熱載體作用,帶走反應過程放出的熱量,維持反應床層溫度;④ 起稀釋作用,使原料沿反應床層分布均勻。

6、加氫裂化過程的化學反應:

反應包括烷烴與烯烴的加氫裂化反應 (C+離子原理)、環烷烴的加氫裂化反應 、芳烴的加氫裂化反應 。

7、加氫精制催化劑(具有加氫和裂化兩種功能)的預硫化的原因?

活性金屬組分的氧化物并不具有加氫活性,只有以硫化物狀態存在時才具有較高的活性,但是這些金屬的硫化物在運輸過程中容易氧化,所有催化劑要預硫化。

8、 催化劑失活的原因?

① 重質原料中的重金屬元素會沉積在催化劑上,堵塞其微孔,促使加氫精制催化劑永久性失活;

② 加氫精制催化劑在運轉過程中產生的積炭,積炭占有活性中心,使其暫時失活;

③ 水蒸氣占有微孔中心,讓催化劑活性降低。

9、三種加氫工藝流程對比?

① 一段流程航煤收率高而汽油收率低;流程結構和投資以一段流程為最優。 ② 串聯流程生產較靈活,但航煤收率偏低。

二段流程生產靈活性最大,航煤收率高。

一段流程對原料要求較高;二段流程、串聯流程對原料要求不高,可處理 高比重、高干點、高硫、高殘炭、高氮的原料油。

總之,一段加氫裂化流程較簡單,航煤收率高,但汽油收率較低,操作不夠靈活,只能處理較好的原料油;串聯流程操作較靈活,可最大限度地生產汽油、

航煤和柴油,但航煤收率偏低;兩段流程操作最靈活,可處理高比重、高干點、高硫、高殘炭及高氮的原料,汽油、煤油、柴油收率較高,但流程較復雜,操作費用較高。

10、三種加氫工藝對比?

(1)單段加氫裂化工藝:一個反應器,一段加氫裂化的目的是生產中間餾分,對催化劑的要求是具備較高的加氫、脫硫、脫氮活性,在一定場合也要求具備一定的異構化活性。

特點:催化劑的裂化性能較低;中餾分選擇性好且產品分布穩定;流程簡單,設備投資少且操作容易;床層反應溫度較高,末期氣相產率較高;原料適用性差,其干點與含N 量不能過高;運轉周期相對較短。

優點:流程簡單,設備投資少。

(2)兩段加氫裂化工藝:兩個反應器, 分別裝不同性能催化劑,第一個主要進行加氫精制,第二個主要進行加氫裂化。

與單段、但段串聯工藝比較有以下特點:氣體產率低,液體產率高;產品質量好,芳烴含量非常低;氫耗較低;產品方案靈活;原料適應性強,可加工更重質、更劣質原料。

優點:對原料適應性強,可加工各種原料;產品靈活性大。

(3)單段串聯加氫裂化:第一反應器裝入脫硫脫氮活性好的催化劑; 第二個反應器裝入分子篩加氫裂化催化劑。

與單段工藝比較具有以下特點:產品方案靈活,僅通過改變操作方式及工藝條件或者更換催化劑,可以根據市場需求對產品結構在相當大范圍內進行調節;原料適用性強,可以加工更重的原料;可以在相對較短的溫度操作,降低干氣的產率,因而熱裂化被有效抑制,可大大降低干氣產率。

三種流程比較:

①一段流程航煤收率高而汽油收率低;流程結構和投資以一段流程為最優。 ②串聯流程生產較靈活,但航煤收率偏低。

③二段流程生產靈活性最大,航煤收率高。

④一段流程對原料要求較高;二段流程、串聯流程對原料要求不高,可處理高比重、高干點、高硫、高殘炭、高氮的原料油。

總之,一段加氫裂化流程較簡單,航煤收率高,但汽油收率較低,操作不夠靈活,只能處理較好的原料油;串聯流程操作較靈活,可最大限度地生產汽油、航煤和柴油,但航煤收率偏低;兩段流程操作最靈活,可處理高比重、高干點、高硫、高殘炭及高氮的原料,汽油、煤油、柴油收率較高,但流程較復雜,操作費用較高。

11、加氫裂化采用不同加氫工藝的原因?

工藝類型和流程的選擇與原料性質、產品要求和催化劑等因素有關。

加氫裂化的原料可為輕質餾分、中間餾分、減壓餾分減壓渣油等,不同的原料有不同的性質,必須以其性質來選擇工藝,況且一般的產品要求都不同,催化劑的要求也不同,故其要求要選擇適當的工藝來生產,達到效率的最大化。

12、 為什么石腦油加氫精制一般都采用兩段加氫精制工藝過程?

石油二次熱加工中的焦化石腦油餾分質量較差,一般含有20%左右的二烯烴,總烯烴含量可高達40%,同時還含有大量的硫、氮化合物,所以一般都采用兩段加氫精制工藝過程。第一段在低溫下加氫,飽和易結焦的二烯烴;二段再采用較苛刻的操作條件,進行脫硫、脫氮和烯烴飽和。焦化石腦油采用一段法是可以生產優質石腦油的。但是由于烯烴含量高,床層溫升很大,可達125℃。如此大的溫升不僅不好操作,而且會縮短催化劑使用周期。

在兩段加氫精制中,適當降低第一反應器入口溫度,使部分烯烴飽和轉移到第二反應器來進行反應,總溫升合理的分配在兩個反應器的床層中,既易操作,又有利于延長催化劑使用周期,因此焦化石腦油制取合格的乙烯裂解料,應采用兩段加氫精制為宜。

13、加氫精制的影響因素?

① 反應壓力,由于加氫是體積縮小的反應,從熱力學的角度而言,提高壓力對化學平衡是有利的,同時在高壓下,催化劑表面的上反應物和氫氣濃度都增大,其反應速度也隨之加快。

② 反應溫度,加氫是強放熱反應,所以從化學平衡的角度來看,過高的反應溫度對反應是不利的,同時過高的反應溫度還會由于裂化反應加劇而降低液體收率以及催化劑因積炭而過快失活。

③ 空速,降低空速可以使反應物與催化劑的接觸時間延長、精制深度加深、

有利于提高產品質量。但是過低的空速會使反應時間過長,由于裂化反應顯著而降低液體產物的收率,氫耗也會隨之增大,同時對于大小一定的反應器,降低空速意味著降低其處理能力。

氫油比,在壓力、空速一定時,氫油比影響反應物與生成物的氣化率、氫分壓以及反應物與生成物與催化劑的接觸的實際時間。較高的氫油比使原料的氣化率提高,同時也增大了氫分壓,這些都有利于提高加氫反應速率。但是從另一方面來看,氫油比增大意味著反應物分壓降低和反應物與催化劑的實際接觸時間縮短,這又是對加氫反應是不利的。

13、闡述氫油比是如何影響加氫精制過程的?

氫油比對加氫精制的影響主要有三個方面:一是影響反應的過程;二是對加氫催化劑壽命產生影響;三是對裝置操作費用及設備投資的影響。

僅就反應而言,當氫油比比較低時,產物的相對分子質量減少而使汽化率增加,再有反應熱引起的床層溫升,從而導致反應器出口的氫分壓與入口相比有相當大的降低。可見,氫油比的增減實際就是反應過程的氫分壓增減。

氫油比對脫硫率的影響規律:當反應溫度較低而空空速較高時,脫硫率隨著氫油比增加而提高,到一定的程度又有所下降;但是當反應溫度較高、空速較低時,隨著氫油比的增加而脫硫率沒有下降的趨勢。

氫油比對脫氮率的影響規律:無論反應溫度與空速的高低,其脫氮率都沒有一個最高點。

總之,氫油比低,導致氫分壓下降,造成脫硫率、脫氮率有所下降;氫油比過高時,反應床層中的氣流速度相當,減少了催化劑床層的液體藏量,從而減少了液體反應物在催化劑床層的停留時間,以致使脫硫率、脫氮率有所降低。另一方面,硫化氫的濃度增加,有利于提高脫硫率,流率增加使硫化氫濃度降低,也會降低脫氮率效果。

14、加氫裂化催化劑為什么要預硫化? 原料油中含適量的硫會污染催化劑嗎? 為什么?

原因:因為剛還原后的催化劑,具有很高的氫解活性,如不進行硫化,將在進油初期發生強烈的氫解反應,放出大量的反應熱,使催化劑床層溫度迅速升高,出現超溫現象。上面出現這種現象,往往會造成嚴重后果,輕則造成催化劑大量

積炭,損害催化劑的活性和穩定性,重則燒壞催化劑和反應器。對催化劑進行硫化,目的在于抑制催化劑過度的氫解反應,以保護催化劑的活性和穩定性,改善催化劑初期選擇性。

不會,因為有限的硫含量可以抵制氫解反應和深度脫氫反應。

第八章 催化重整

一、概念題

催化重整:是以汽油為原料,在催化劑的作用和氫氣存在下,生產高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯等石油化工原料的工藝過程,即是指在催化劑的作用下,烴類分子重新排列成新分子結構的工藝過程。

重整:烴類分子在一定條件下發生化學反應重新排列成新的分子結構。 氫解反應:含N 、S 、O 等雜質在氫氣存在條件下轉化為氨氣、硫化氫和水而除掉的反應。

芳烴潛含量:原料中C6 C8環烷烴全部轉化為芳烴再加上原料中的芳烴含量。 重整轉化率(芳烴轉化率) :重整生成油中的實際芳烴含量與原料的芳烴潛含量之比。

氫油比:氫油比即循環氫流量與原料油流量之比。

水氯-平衡:由生產過程中,催化劑上氯含量會發生變化,為了保持重整催化劑的脫氫功能和酸性功能應有良好的配合,而采取注氯注水等方法來保證最適宜的催化劑含氯量。

二、簡答題

1、 重整生產目的及其構成

(1)生產高辛烷值汽油組分 其包括以下系統:(1)原料預處理系統;(2) 重整反應系統;

(2)生產輕質芳烴(C6~C8)其包括以下系統:○1 原料預處理系統;○2 重整反應系統;○3溶劑抽提系統;○4 芳烴精餾系統。

(3)副產大量氫氣

2、催化重整的化學反應及其特點

芳構化反應(1)六元環烷脫氫,反應速度最快、強吸熱反應、分子越大,平衡轉化率越高,體積增大的反應和可逆反應;(2)五元環烷異構脫氫,反應速度

較快、強吸熱反應、體積增大的反應和可逆反應;(3)烷烴環化脫氫,反應速度最慢,吸熱反應、體積增大的反應和可逆反應。

異構化反應,是輕度放熱的可逆反應,按正碳離子反應機理進行。提高溫度對這一反應不利,但實際上是溫度高異構物產率高,這是因為溫度高反應速度高。 加氫裂化反應 ,該反應包括裂化、加氫、異構化,按正碳離子反應機理進行,是中等放熱的不可逆反應。不能得到芳烴,是非理想反應;裂化使分子變小而提高辛烷值,但生成小分子烴類使汽油產率降低;反應速度較慢,提高溫度和氫分壓使反應速度加快

氫解反應----由金屬中心催化

積炭反應(疊合和縮合)

2、在催化重整反應系統中,循環氫的目的是什么?

重整過程中循環氫的目的是:改善反應器內溫度分布;起熱載體作用;抑制生焦反應;稀釋反應原料。

3、催化重整的化學反應

芳構化反應:○1 六元環烷脫氫 ○2 五元環烷異構脫氫 ○3 烷烴環化脫氫 異構化反應

加氫裂化反應

氫解反應

積炭反應(疊合和縮合)

4、重整催化劑的失活的原因

催化劑表面積炭

長時間處于高溫下引起鉑晶粒聚集使分散度減小

中毒 一是永久性中毒:砷、鉛、銅、鐵、汞、鈉等;二是暫時性中毒:硫、氮等

水氯不平衡,鹵素流失。

5、現代重整催化劑是由哪幾部分組成?

由基本活性組分(如鉑)、助催化劑(如錸、錫等)和酸性載體(如含鹵素的γ-氧化鋁)所組成。其中貴金屬鉑是重整催化劑的基本活性組分,是催化劑的核心。

6、重整的原料的選擇有哪三方面的要求?

餾分組成、族組成、毒物及雜質的含量 。

7、重整原料的預處理由哪幾個單元組成?

預脫砷、預分餾、預加氫、脫水和脫硫/氯

8、重整催化劑再生的工序?

其再生的過程包括燒焦、氯化更新和干燥。

9、原料預處理的目的和作用?

目的是切割符合重整要求的餾分和脫除對重整催化劑有害的雜質及水分; 作用是根據重整產物的要求切取適宜餾程的餾分作為重整原料。

10、 催化重整中的芳構化反應有哪些特點?

芳構化反應一般包括六元環烷脫氫、五元環烷異構脫氫和烷烴環化脫氫。其反應特點分別為:反應速度最快、強吸熱反應、體積增大的反應和可逆反應;反應速度較快、強吸熱反應、體積增大的反應和可逆反應;反應速度最慢,吸熱反應、體積增大的反應和可逆反應。

從上面幾個反應可以看出,這類反應的特點是吸熱、體積增大、生成苯并產生氫氣、反應速度快、可逆反應,它是重整過程生成芳烴的主要反應。

11、為什么要對原料進行預處理?包括哪些內容?

重整原料的選擇主要有三方面的要求,即餾分組成、族組成和毒物及雜質含量。重整原料通常為石腦油(直餾汽油餾分)(主要原料),加氫裂化汽油,處理后的焦化汽油等。重整原料中含有少量的砷、鉛、銅、鐵、硫、氮等雜質會使催化劑中毒失活。水和氯的含量控制不當也會造成催化劑減活或者失活。為了保證催化劑在長周期運轉中具有較高的活性,必須嚴格控制重整原料中雜質含量,所以要對原料進行預處理。

原料預處理包括原料的預分餾,預脫砷,預加氫三部分,有時還有專門為重整原料脫水和脫硫。其目的是得到餾分范圍,雜質含量都合乎要求的重整原料。原料預處理目的是切割符合重整要求的餾分和脫除對重整催化劑有害的雜質及水分。

預分餾的作用是切取合適沸程的重整原料。在預分餾塔,切去<80℃或<60℃的輕餾分,同時也脫去了原料油的部分水分。預加氫作用為脫除原料油中對催化

劑有害的雜質,同時也使烯烴飽和以減少催化劑的積碳。當原料油的含砷量較高時,則須按催化劑的容砷能力(一般為3~4%)和要求使用的時間來計算催化劑的裝入量,并適當降低空速。也可以采用在預分餾之前預先進行吸附法或化學氧化法脫砷。

12、如何利用分子管理的策略顯著提高原料的芳烴潛含量?

C 5以前的輕組分不能生產芳烴,對提高汽油辛烷值也無實際意義,相反,它們發生較多的加氫裂化反應,導致液體重整汽油收率下降,循環氫純度降低,為了提高重整汽油芳烴產率,需要將其脫除,重整汽油芳烴潛含量則可提高。原料切割出C 6~C 8餾分去抽提,可有效提高重整進料的芳烴潛含量。

13、影響重整轉化率的因素?

催化劑的組成與活性;原料的性質及組成;反應壓力;氫油比;空速;環境控制與氯水平衡;催化劑積炭程度等等。

14、為什么重整反應器采用多個串聯,中間加熱的形式?

重整是指烴類分子重新排列成新的分子結構,而不改變分子大小的加工過程。催化重整是指原料油中的正構烷和環構烷在催化劑存在下轉化為異構烷和芳烴的過程。

其主要包括以下反應:芳構化反應,其為強吸熱反應;②異構化反應,其為輕度放熱反應;加氫裂化反應,其為中等放熱反應,總的而言,催化重整反應是強吸熱反應。

所有的重整過程均采用固定床系列反應器:第一反應器的主要反應是環烷脫氫,第二反應器發生C5環烷異構化生成環己烷的同系物和脫氫環化,第三反應器發生輕微的加氫裂化和脫氫環化。經預處理后的精制油,由泵抽出與循環氫混合,然后進入換熱器與反應產物換熱,再經加熱爐加熱后進入反應器。由于重整反應是吸熱反應以及反應器又近似于絕熱操作,物料經過反應以后溫度降低,為了維持足夠高的溫度條件(通常是500℃左右) ,重整反應部分一般設置3~4個反應器串聯操作,每個反應器之前都設有加熱爐,給反應系統補充熱量,從而避免溫降過大。最后一個反應器出來的物料,部分與原料換熱,部分作為穩定塔底重沸器的熱源,然后再經冷卻后進入油氣分離器。

總的來說,因為重整反應時多種反應,其各個反應對催化劑的要求要不同,

且同一種反應在一個反應器也不能完成反應,故重整反應器采用多個串聯;因催化重整反應總體而言是吸熱反應,且去反應溫度為480—530℃,為了保證目的產物的產率,故在每一個反應器的前面都設置一個加熱爐,即采用中間加熱的形式。所以,重整反應器采用多個串聯,中間加熱的形式。 15、為什么芳烴轉化率(重整轉化率)可超過100%?

芳烴轉化率是重整生成油中的實際芳烴含量與原料的芳烴潛含量之比。芳烴潛含量包括原料中C6~C8環烷烴全部轉化為芳烴再加上原料中的芳烴含量。從熱力學角度看, 碳原子數>6的烷烴都可以轉化為芳烴, 且平衡轉化率較高,因烷烴環化脫氫是重整反應的一種,可見實際芳烴含量除了C6~C8環烷烴轉化為芳烴和原料中的芳烴含量外,還有烷烴轉化為芳烴。所以,依芳烴轉化率定義可知,對于原料固定,其的芳烴潛含量也一定,當有大量的烷烴轉化成芳烴時,際芳烴含量可以大于芳烴潛含量,即重整轉化率可超出100% 。 16、 重整反應的主要影響因素

1)反應溫度:480~530℃ 較高的反應溫度:①利:對芳構化反應速度及反應平衡俱有利 ②弊:加氫裂化反應加劇,使液收下降;催化劑積炭加快。 2)反應壓力,較低的反應壓力:①利于芳構化反應, 汽油及芳烴收率較高, 副產氫氣純度較高②催化劑積炭加快。

3)空速:采用適宜的空速。 延長反應時間對環烷烴芳構化意義不大,而對烷烴的環化脫氫芳構及加氫裂化反應影響較大。 4)氫油比:氫油比增大有利于保護催化劑,但能耗增加。 17、簡述三個重整反應器中各進行的主要反應及其特點

第一反應器進行的主要是六元環烷烴脫氫反應,其特點是反應速率最快,且是強吸熱反應;第二反應器進行的是五元環烷烴異構脫氫反應,其特點是吸熱反應但反應速率較第一反應器慢;第三反應器進行的是以烷烴環化脫氫為主的吸熱反應,其反應速率較慢,需在較為苛刻的條件下才能進行。

18、加氫裂化中的循環氫油什么作用?重整過程中循環氫有何作用? 加氫裂化中的循環氫油的作用:

氫油比是指進入到反應器中標準狀態下的氫氣與冷態進料(20℃)的體積之比。使用循環氫油有助于提高汽油比。

在一定的程度上,提高氫油比可以使原料的氣化率提高,增大氫分壓,這不僅有利于加氫反應,有利于減緩催化劑的積炭速度,延長操作周期,但是卻增加了動力消耗和操作費用。同時,氫油比增大意味著反應物分壓降低和反應物與催化劑的實際接觸時間縮短,這又是對加氫反應是不利的,所以不能超出一定的范圍。 此外,循環氫起著熱載體的作用,加氫過程是放熱反應,大量的循環氫可以提高反應系統的熱容量,從而降低因加氫反應放熱引起的反應溫度上升的幅度。在加氫精制過程中,反應的熱效應不大,可采用較低的氫油比;在加氫裂化過程中,熱效應較大,氫耗量較大,可采用較高的氫油比。 重整過程中循環氫的作用:

重整過程中,使用循環氫是為了抑制催化劑結焦,它同時還具有熱載體和稀釋氣的作用。在總壓不變時,重整過程用循環氫有利于提高氫油比,提高氫油比意味著提高氫分壓,有利于抑制催化劑上的積炭,但會增加壓縮機功耗,減小反應時間。一般對于穩定性較好的催化劑和生焦傾向較小的原料,可采用較小的氫油比,反之則采用較大的氫油比。簡而言之,就是改善反應器內溫度分布,起熱載體作業;抵制生焦反應,保護催化劑活性壽命;稀釋反應原料,使物料更均勻地分布于床層中。

19、重整催化劑為什么要有雙重功能性質?由什么組分來保證實現? 重整催化劑要具有脫氫和裂化、異構化兩種活性功能,因為重整反應決定著它要具有兩者功能,它們分別為金屬活性中心和酸性中心,分別由金屬盒鹵素提供,即由金屬和鹵素組分來保證實現。故催化劑擔體上的金屬組分和酸性組分之間應有一個恰當的比例才能得到活性、選擇性、穩定性良好的催化劑。 20、重整催化劑為什么要預硫化? 與加氫裂化催化劑預硫化目的有何不同? 因為剛還原后的催化劑,具有很高的氫解活性,如不進行硫化,將在進油初期發生強烈的氫解反應,放出大量的反應熱,使催化劑床層溫度迅速升高,出現超溫現象。上面出現這種現象,往往會造成嚴重后果,輕則造成催化劑大量積炭,損害催化劑的活性和穩定性,重則燒壞催化劑和反應器。對催化劑進行硫化,目的在于抑制催化劑過度的氫解反應,以保護催化劑的活性和穩定性,改善催化劑初期選擇性。

重整催化劑預硫化是為了抵制催化劑的氫解活性和深度脫氫活性,而加氫催

化劑預硫化是為了使催化劑的活性組分呈金屬硫化物的形式,具有較高的活性。 21、 簡述催化重整在石油加工中的作用? (簡述催化重整的概念、生產目的、產品特點及在煉油工業中的作用。)

催化重整指在催化劑的作用下,烴類分子重新排列成新分子結構的工藝過程; 其生產目的是為了生產高辛烷值汽油和生產輕質芳烴(C6~C8);其的產品主要有高辛烷值汽油、生產輕質芳烴(C6~C8)和大量的副產品氫氣;

其作用:這是因為它有三方面的功能:一是能把辛烷值很低的直餾汽油變成80至90號的高辛烷值汽油。二是能生產大量苯、甲苯和二甲苯,這些都是生產合成塑料、合成纖維和合成橡膠的基本原料。三是可副產大量廉價氫氣 22、“后加氫”、“循環氫”的作用各是什么?脫戊烷塔的作用是什么? 后加氫的作用是對二碳、三碳餾分進行催化,以脫除乙炔、甲基乙炔和丙二烯。脫戊烷塔的作用從塔頂脫除溶于重整產物中的少量氣體烴和戊烷 重整過程中循環氫的作用:

重整過程中,使用循環氫是為了抑制催化劑結焦,它同時還具有熱載體和稀釋氣的作用。在總壓不變時,重整過程用循環氫有利于提高氫油比,提高氫油比意味著提高氫分壓,有利于抑制催化劑上的積炭,但會增加壓縮機功耗,減小反應時間。一般對于穩定性較好的催化劑和生焦傾向較小的原料,可采用較小的氫油比,反之則采用較大的氫油比。簡而言之,就是改善反應器內溫度分布,起熱載體作業;抵制生焦反應,保護催化劑活性壽命;稀釋反應原料,使物料更均勻地分布于床層中。

催化重整工藝條件的總結表:

23、重整的良好原料是什么? 試說明原因 并闡述對重整原料的選擇有哪些要求? (1) 環烷烴是理想的重整原料,含量越多越好。(2) 重整原料的選擇三個要求:餾分組成、族組成、毒物及雜質含量 1) 原料油的餾程:餾程根據生產目的確定。 目的產物 適宜餾程,℃ 苯 60~85 甲苯 85~110 二甲苯 110~145 苯-甲苯-二甲苯 60~145或選60~130 高辛烷值汽油 80~180 輕芳烴-汽油 60~180 2) 環烷烴是理想的重整原料,含量越多越好。

3) 原料中少量的砷、鉛、銅、鐵、硫、氮等雜質會使催化劑中毒失活。

第九章 延遲焦化

石油烴類的熱反應

渣油熱加工過程的反應溫度一般在400-550 ℃之間,主要有兩類反應:裂解反應(吸熱),縮合反應(放熱反應)。 1、烷烴熱裂解反應類型:

(1) C-C鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴; (2) C-H鍵斷裂生成碳原子數保持不變的烯烴和氫。 渣油熱反應的特點

渣油熱反應比單體烴更能反映出平行-順序反應的特征。

渣油熱反應時容易生焦,除了由于渣油自身含有較多的膠質和瀝青質外,還因為不同族的烴類之間的相互作用促進了生焦反應。 渣油在熱分解過程中的相分離問題。 熱反應通常表現為吸熱。(分解反應占主導)

反應深度小時,為一級反應,反應深度較大時,不再符合一級反應規律。 焦炭化過程

焦炭化過程是以渣油為原料,在高溫(500-550 ℃ )下進行深度熱裂化反應的一種熱加工過程。反應產物有,氣體、汽油、柴油、蠟油和焦炭。 產品特點

減壓渣油經焦化過程可以得到70%-80%的餾分油,焦化汽油和焦化柴油中不飽和烴含量高,而且含硫、含氮等非烴類化合物的含量也高,因此,安定性差,必須經過加氫精制才能作為發動機燃料。焦化蠟油主要是作為加氫裂化或催化裂化的原料,有時也用于調合燃料油,焦炭除作為燃料外,還可用作高爐煉鋼用。焦化氣體作燃料或石油化工原料。 工藝特點

是渣油輕質化過程,可以加工殘炭值及重金屬含量很高的各種劣質渣油,過程簡單、投資和操作費用低。但焦炭產率高、液體產物的質量差。 有延遲焦化和流化焦化

減粘裂化

是一種以渣油為原料的淺度熱裂化過程,把重質高粘度渣油通過淺度熱裂化反應轉化為較低粘度和較低傾點的燃料油。 減粘裂化流程圖

計算題(5分)

1

計算原料的芳烴潛含量。生成油的芳烴產率為49,計算芳烴轉化率?根據計算結果分析,

為什么芳烴轉化率會大于100%?

解:芳烴潛含量=7.4%×78/84+4.1+16.6×92/98+6.2+15.5×106/112+1.0

=48.42 芳烴轉化率=49/48.42

=101%

轉化率大于100%是由于除了環烷烴轉化為芳烴,部分烷烴也轉化為芳烴。而在潛含量的定義中沒有包括烷烴轉化芳烴。

2、某提升管入口油氣流率和出口油氣流率分別為7.5m3/s和15.2m3/s,提升管內徑為1.2m ,長度為

25m ,計算提升管內油氣停留時間。

答:① 提升管的內徑D=1.2m, 則提升管截面積F=πD2×1/4=1.132(m2) ② 計算提升管下部氣速:u 下= v下/F=7.5/1.132=6.7(m/s) ③ 計算提升管上部氣速:u 上= v上/F=15.2/1.132=13.4(m/s) ④ 提升管的平均氣速: u = =9.7(m/s) ⑤ 停留時間為:t=25/9.7=2.6(s)

試計算其體積平均沸點及恩氏蒸餾曲線的斜率。

答:tv = ( t10 + t30 + t50+ t70+ t90)/5 = (60+81+96+109+126)/5 = 94.4 ℃ S = (t90--- t10)/(90-10)=(126-60)/80 = 0.825 ℃/%

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