1.石油和天然气生成之谜

2.油气储运知识

3.汽车燃料中一般不含氮元素,尾气中所含的NO是如何产生的?

4.汽油也是石油中提炼出来的吗,怎么炼出来的?

汽油的生产装置_汽油生产过程中的环境因素是什么

1、特点不同:乙醇汽油用燃料乙醇作为汽油添加剂,环保、清洁、可再生。而普通车用汽油则是使用化学制剂MTBE等为原料作为汽油添加剂,对环境有较大污染,许多国家已经相继禁用MTBE等添加剂。

2、蒸发潜力不同:乙醇的蒸发潜力更大,是汽油的2倍。这一大特点可以提高发动机热效率以及冷却发动机的有利因素。

石油和天然气生成之谜

柴油机有害排放物主要有HC、CO、Nox、排烟与微粒;

影响柴油机HC生成的主要因素:

柴油机HC生成机理与影响因素:由于柴油机的工作原理是喷油压燃,燃油停留在燃烧室中的时间比汽油机短的多,因而受壁面冷激效应、狭隙效应、油膜、沉积物吸附作用很小,这是柴油机HC排放较低的原因。柴油机未燃HC的排放主要来自柴油喷注的外缘混合过渡造成的过稀混合气区。怠速或小负荷时,由于缸内温度较低,HC不能及时氧化,且混合气较稀,使HC排放较高。高负荷时,过量空气系数较小(1.3),使HC较低。柴油机火焰在壁面上的淬熄也是柴油机HC排放的来源。

压力室容积对柴油机HC排放的影响:

在喷油结束时,压力室容积中仍充满柴油。在燃烧后期和膨胀初期,这部分被加热的柴油部分汽化,并以液态或气态低速穿过喷嘴孔进入气缸,缓慢与空气混合,从而错过了主燃烧期。研究证明,压力室残余柴油大概有1/5以未燃HC的形式排出。

柴油机CO生成机理与影响因素:

CO的浓度在柴油机排气中中一般都很低。只有在接近冒烟极限时,才急剧增加。尽管在柴油机中有局部的缺氧区,但平均过量空气系数大于1,气缸内有足够的空气对已经形成的CO进行氧化。小负荷时,燃气温度低而且氧化反应少,造成CO排放高。

影响柴油机NOx生成的主要因素有:进气湿度;进气温度;进气压力;发动机负荷;发动机转速。

进气湿度对柴油机NOx的影响:

无论在直喷式还是分隔式柴油机,进气湿度对柴油机NOx的影响很大。NOx随湿度的增加而减少,因为水分降低了柴油机的最高燃烧温度,对NOx的生成起到抑止作用。

进气温度对柴油机NO的影响:

当燃空比一定时,进气温度上升,NO增加,功率有所降低。主要是由于压缩温度升高而引起局部温度升高的缘故。在高增压发动机中必须用中冷器,以使进气温度尽可能低,这对净化也是必要的。

进气压力对柴油机NOx的影响:

进气压力提高,NO减少,并使功率增加。因为进气压力提高,供油量一定,相当于降低了燃空比,限值了NO的生成。当进气湿度、压力提高,温度降低时,能有效降低NO排放。据此提出进气管喷水,增压中冷等净化措施。

柴油机负荷(燃空比)对NOx的影响:

柴油机负荷增加,供油量增加即燃空比增加。随燃空比增加,NOx浓度也增加,到达最大值后,再增加燃空比,NO反而下降。在燃空比小的稀混合气中,NO主要取决于温度,当燃空比随负荷增加时使温度上升,NO浓度上升。在燃空比小的浓混合气中,即使温度再升高,NO浓度主要取决于氧的浓度,因此当燃空比再增加时,由于氧浓度减小而NO浓度下降。

柴油机转速对NOx的影响:

分隔式燃烧室在高速时,NO浓度有所升高,直喷式在中速时达到最大值。右下图为柴油机NO的等排放特性曲线,根据特性曲线可以选择排污少、功率损失较少的工况作为发动机的常用工况。

柴油机排烟的生成机理与影响因素:

柴油机排烟可分为:白烟、蓝烟(青烟)和黑烟三种。不同的烟色形成的原因不同,有的研究认为起决定作用的是温度:在250℃以下形成烟通常是白烟,从250 ℃到着火温度形成的是蓝烟,黑烟只在着火后才出现。白烟通常在低温起动后不久及怠速工况时发生。此时,气缸温度较低,着火不好,未经燃烧的燃料和润滑油以液滴的状态,直径在1.3mm左右,随废气排出形成白烟。当气缸磨损加大,窜气、窜油时,白烟增多。正常的发动机在暖车后,一般就不再形成白烟。改善起动性可减少白烟。

柴油机蓝烟生成的机理与影响因素:

柴油机蓝烟通常在柴油机尚未完全预热或低负荷运转时发生。此时,燃烧温度较低,约600℃以下,燃料着火性能不好,部分燃料和窜入燃烧室的润滑油未能完全燃烧,其中大部分是已经蒸发的油,再凝结呈微粒状态,直径比白烟小,在0.4 mm以下,随废气排出而成蓝烟。这种烟的蓝色是此种大小微粒由蓝色光折射而成的。排出蓝烟时,同时有燃烧不完全的中间产物(如甲醛等)排出,因而蓝烟常带有刺激性臭味。减少蓝烟的方法:提高燃烧室和室内空气温度;减少室内空气运动,以免燃料很快被吹散形成过稀混合气;减小燃油喷注贯穿度,避免与冷壁面相碰;进气加热;(但上述部分措施与减少黑烟是矛盾的)催化转化。

柴油机黑烟(碳烟)生成的机理与影响因素:

柴油机微粒的新概念(美国环境保护局EPA规定的稀释质量法):柴油机排气经过稀释后,在低于51.7℃时,通过带有聚四氟乙烯树脂过滤纸时,被滤纸所滤下来的物质。微粒包括:以碳元素为主的碳烟,未氧化或未完全氧化的的碳氢化合物、硫酸盐以及与硫酸盐结合的水和其他杂质。高负荷时碳烟是柴油机微粒中的主要成分;低负荷时微粒中以碳氢化合物为主。炭烟生成历程:燃烧初期大量裂解产生,燃烧后期大部分氧化消除。

柴油机碳烟的生成机理与影响因素:

碳烟产生的条件是高温和缺氧。由于柴油机混合气极不均匀,尽管柴油机总体上是富氧燃烧,但局部的缺氧还是导致了碳烟的生成。碳烟的生成过程:燃油中的烃分子在高温缺氧的环境下热裂解,形成部分乙烯和聚乙烯;它们在不断脱氢后聚合成以碳为主的,直径2nm左右的碳烟核心;气体中的烃在这个核心表面的凝聚,以及碳烟核心之间的凝聚,使得核心的表面增大,成为直径20~30nm左右的碳烟基元。至此碳烟的质量已基本确定,最后碳烟基元堆积成直径1mm以下的微粒。

柴油机过后喷射对碳烟生成的影响:

柴油机由于喷油系统尤其是传统泵管嘴系统中由于燃油压力波的作用、喷油嘴压力室容积等影响,在喷油结束出油阀落座后,仍有一部分燃油流出形成过后喷射,由于此时的温度仍然很高,由于喷射压力不高,大多燃油喷到燃烧区的缺氧处,导致大量碳烟的生成。柴油机的过后喷射对CO和HC的排放也是不利的,因而是竭力避免的。

油气储运知识

石油和天然气是非常宝贵的矿物,人们对石油和天然气生成的认识,是在勘探和开发实践中逐步加深的。石油和天然气的生成问题是自然科学领域中争论最激烈的一个重大研究课题,是石油地质学界的主要研究对象之一。

为了认识石油和天然气是怎样生成的,首先应该了解什么是石油和天然气。

(一)石油和天然气成分探秘

石油可分为天然石油和人造石油两种。天然石油是从油气田里直接开出来的,如克拉玛依油田、塔河油田、大庆油田等开出来的石油。人造石油是从油页岩或煤干馏出来的,如东北抚顺和广东茂名等地利用油页岩干馏得到的石油。石油在提炼以前称为原油。从原油中可以提炼出汽油、煤油、柴油、润滑油以及其他一系列的石油化工产品,如乙烯、化肥等。

石油有哪些特性呢?从外观上看,石油的颜色多种多样,有的油田的石油是棕黑色的,像烟袋油,如克拉玛依油田的;有的呈黑绿色,如独山子油田的;还有浅棕**,如柯克亚油田的;有些油气田出来的石油无色透明,像清水一样,如巴楚地区的巴什托凝析油气田和呼图壁凝析油气田的。

闻气味也是认识石油的一种方法。石油中含有汽油和煤油,所以可以闻到特殊的煤油味。有一些石油中含有硫化氢,闻起来有一股臭鸡蛋味。还有一些石油含有较多的芳香烃(一种有机化合物),闻起来又特别香。

石油比水轻,又不溶于水。石油的相对密度(在20℃时,与同体积的水相比)介于0.75~1.0之间,相对密度小于0.9的石油称为轻质石油,相对密度大于0.9的称为重质石油。由于石油比水轻,又不溶于水,所以当石油遇到水时,就漂浮在水面上,呈现出五颜六色的油膜。

石油不像水那样容易流动,具有一定的黏性,黏度越大,越不容易流动。石油的黏度随着温度的增高而减小,有些石油在地面看起来很稠,很不容易流动,但是在地下比较高的压力和温度条件下,它的流动性可能是很好的。

以上几点突出的物理性质,可以帮助我们去认识石油。物理性质是化学组成的反映,因此,要认识石油还必须认识它的实质,即它的化学组成。

有许多有用矿产的化学组成是比较简单的,如煤,主要是由碳(C)组成的。石油的化学组成比较复杂,它既不是由单一的元素组成的,也不是由简单的化合物组成的,而是由多种元素组成的多种化合物的混合物。

石油是由碳(C)、氢(H)和少量的氧(O)、硫(S)、氮(N)等元素构成的。其中两种主要元素碳和氢构成碳氢化合物,化学上称为烃,这是取碳字中的“火”字和氢字中的“”而构成的。烃类是一种有机化合物,它占石油成分的%~99%,其余的成分是含氧的化合物、含硫的化合物和含氮的化合物。这些化合物只占1%~3%。在自然界里,大多数含碳化合物中,除一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐以外,都是有机化合物。所以说,石油是一种复杂的有机化合物的大家族。

石油中的碳氢化合物,按照结构的不同分为三类:

(1)烷族碳氢化合物:它是通式为CnH2n+2的饱和烃,“n”表示碳的个数。在室温下,C1—C4为气态,C5—C16是液态,是石油的主要成分;C16以上的为固态,悬浮在石油中(表4-3-1)。

探索新疆地质矿产奥秘

表4-3-1 石油中的部分碳氢化合物

(2)环烷族碳氢化合物:通式为CnH2n,属饱和烃。碳元素呈环状结构,以五元环和六元环最多。

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在多数情况下,环烷族烃占石油成分的主要部分。

(3)芳香族碳氢化合物:通式为CnH2n-6,属不饱和烃,包括苯、甲苯和二甲苯等。芳香烃具有强烈的芳香气味,但是在大多数情况下,它在石油中的比例比较小。

还有其他不饱和的碳氢化合物混杂在石油中,如烯烃类(表4-3-1),但是数量很少,对石油的成分影响不大。

不同油田的石油,所含各类碳氢化合物的比例是不同的。新疆大多数油田的石油含烷烃较多,其次是环烷烃,芳香烃较少,属于烷族-环烷族石油。

组成石油的碳氢化合物,在一般情况下,有一部分呈气体状态。在油田里都含有一定数量的这种气体,称为天然气,或称油田气。

实际上,石油和天然气是个“双胞胎”,它们的生成物质和生成环境基本上是一致的。因此,当我们了解了石油的特性以后,还应该了解天然气的特性。

天然气的成分也不是单一的,是各种气体的混合物,其中主要的气体是气态碳氢化合物,其次有少量的碳酸气〔(即:二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)〕、氮气(N2)、氢气(H2)、氦气(He)和氩气(Ar)等,有时还有少量硫化氢气(H2S)。

天然气中的气态碳氢化合物主要是烷烃类,而且以甲烷最多,一般占气体成分的80%~90%,另外还有少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)等。在气态的烷烃中,乙烷以上的烃类称为“重烃”。不同的油气田的天然气中,重烃的含量是不同的(表4-3-2),重烃含量较高的天然气称为“湿气”或称富气。含有很少量重烃的天然气称为“干气”或称贫气。干气常以气田的形式出现,如塔里木盆地的克拉2气田。油田中的天然气多为湿气。

表4-3-2 天然气、煤田气和沼气中各种气体成分含量百分比

天然气作为燃料已广泛用于国民经济当中,已利用天然气炼钢、发电等。在人口集中的城镇利用天然气取代煤炭作为清洁能源供居民燃烧使用。新疆的乌鲁木齐、克拉玛依、喀什、和田、阿克苏、库尔勒、石河子和呼图壁等城镇居民就已使用上了这种清洁能源,大大地改善了空气质量,保护了人类的生存环境。

(二)石油和天然气生成探秘

由于石油和天然气的成分比较复杂,而且它们又能流动,现在发现的油气矿藏往往并不是它们的出生地,这与煤、铁等固体矿藏显著不同。因此,长期以来,对于石油和天然气的生成问题,有过许多激烈的争论,直到现在对这个问题还在继续实践和认识。

从18世纪70年代到现在230多年来,人们对石油和天然气的生成问题,先后提出了几十种说。这些说中,大多数是根据实验室里试验、天文观测和勘探开发油气田的实践。把许多种说归结起来,可分为两大学派,即:无机生成说和有机生成说。

1.无机生成的学说

无机生成说是根据实验室内由无机物制成甲烷、乙烷、乙炔及苯等类碳氢化合物,认为石油和天然气是由无机物变成的。在石油无机生成说中,又有碳化物说、宇宙说及岩浆说。现简介如下:

(1)碳化物说:俄国著名化学家Д·И·门捷列夫在1876年提出。他认为在地球形成时期,温度很高,使碳和铁变为液态,互相作用而成碳化铁,并保存在地球深处。后来地表水沿地壳裂缝向下渗透,与碳化铁作用产生碳氢化合物,后来又沿着裂隙上升到地壳比较冷却的部分,冷凝下来形成石油,并在孔隙性岩层中聚集而成油气矿藏。

门捷列夫还指出:在“山脊”上升时期是地球成油最有利的时期,因为这时容易造成裂隙,成为地表水向下渗透和油气向上运移的通道。他以当时大多数地表油气苗显示和油田都位于山脊附近的事实来论证自己的观点。

(2)宇宙说:俄国天文学家В·Д·索可洛夫在1889年提出。当时天文学获得了巨大成就,光谱分析证明彗星头部气圈中含有碳氢化合物,在其他行星(木星、土星等)大气中也含有碳氢化合物,有的直接存在着甲烷气体。

宇宙说主张在地球呈熔融状态时,碳氢化合物就包含在它的气圈中,随着地球冷凝,碳氢化合物被冷凝岩浆吸收,最后凝结于地壳中而成石油。

由于碳化物说和宇宙说所依据的是由无机物制成简单碳氢化合物的实验,至今未找到任何实地证据说明在自然界中也发生过这样的过程。所以,20世纪以来,上述的石油无机生成学说,逐渐被人们忘记。但是,到20世纪50年代,苏联地质界又再次兴起无机生成思潮,就是岩浆说。

(3)岩浆说:1949年,苏联著名的地质学家Н·А·库得梁夫提出了石油起源岩浆说。他认为石油的生成是同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关,这个过程是在高压条件下完成的,因而可以促使不饱和碳氢化合物聚合而成饱和碳氢化合物。他还指出,因岩浆中形成石油的过程在不断进行着,古老的油气通过扩散作用早已消失。所以,所有的油藏都是年轻的油藏。并且依靠石油才在地球上产生了生物,石油中含有生物所需要的一切元素。因此,石油不是来自有机物质,恰好相反,有机物质却是来源于石油。

2.有机生成的学说

石油有机生成说也有早期成油说和晚期成油说两种认识。

(1)石油有机生成早期成油说:早在1763年,俄国的化学家М·В·罗蒙诺索夫就提出了石油是煤在地热作用下干馏产生的有机生成说。今天用它来解释欧洲北海的油气田仍然有效。但实践表明,很多地区的油气田并不与煤共生。因此,人们开始把注意力转向了混在沉积岩中的、在数量上比煤大得多但却又分散的有机物质。经过多年对沉积岩中分散有机物质的野外观察和实验室研究,从地质、地球化学各个方面进行总结,逐渐形成了石油是由沉积岩中分散有机质生成的思想。20世纪40~50年代,石油地质工作者普遍认为:石油烃类是沉积岩中的分散有机质在成岩作用早期转变而成的,这就是有机生成早期成油说。

早期成油说的论据有:①世界上发现的2万多个油气田,99.9%都分布在沉积岩中,而且与富含有机质的细粒沉积物相伴随。②石油普遍具有旋光性,旋光性只有生物有机质才具有。③石油中的某些化合物明显来自动植物机体,如卟琳化合物、姥鲛烷、植烷等异戊二烯类化合物及甾烷类等。④石油的碳同位素组成与动植物或生物成因的物质相似,而与非生物成因的物质差别较大。⑤实验证明,动植物机体的结构,在适当条件下,能生成一定数量的烃。⑥现代沉积和古代沉积中都有烃类物质存在。⑦在实验中,用细菌作用于有机质,得到了少量比甲烷重的烃。

早期有机生成说在与无机生成说的斗争中,逐渐建立起从生油物质、生油母岩、成油环境到转化条件等一整套成油理论,为石油有机生成说打下了坚实的基础。

(2)石油有机生成晚期成油说:1963年,Р·Н·阿贝尔松提出,石油是沉积物(岩)中不溶有机质,即称之为干酪根(Kerogen)的一种物质,在成岩作用晚期,经过热解生成的。这个学说认为,大量生油的时期,已经是含有大量有机质的沉积物处于成岩作用的晚期阶段,同时生油原始物质主要是在岩石中。因此,人们常把这个学说简称为“晚期成油说”或“干酪根成油说”。

晚期成油说认为:①根据原始有机质(干酪根)类型,生成石油和天然气的母源分为三类:Ⅰ类,腐泥型干酪根,它是富含类脂物和蛋白质的分解产物,生成液态石油烃的潜力高,是生成石油的主要母源物质;Ⅱ类,腐殖型干酪根,生成液态石油烃的潜力低,是生成天然气的主要母源物质;Ⅲ类,过渡型干酪根,介于上述二类之间,其生油或生气能力取决于它与腐泥型或腐殖型的接近程度。②有机质转化成石油和天然气的过程,要经过一个物理化学作用。有机体死亡之后沉入水底堆积起来或从大陆搬运到湖泊、海洋水底堆积起来,在搬运和沉积过程中,水中的游离氧和氧化剂(NO2-、SO42-等)大量地氧化有机体的残骸,使之成为CO2和H2O。加之,水对有机质中的可溶组分的溶解,只有一部分有机质能够到达水盆底,同矿物质一起堆积起来,只有这部分有机质才能在适宜的环境条件下开始向烃的方向转化。现已查明,向烃转化过程中,生物化学作用、温度、压力和催化剂都起着重要作用。

(a)生物化学作用:与有机质转化成油气有关的生物化学作用有两类,一是细菌对有机质的分解作用,二是酵素的催化作用。

细菌的种类很多,按其生存条件可分为喜氧细菌、厌氧细菌和通气细菌三种。对油气生成来说,有意义的是厌氧细菌。厌氧细菌在缺氧的条件下,对有机质进行分解,产生稳定的分散有机质。在其他因素作用下,有机质可进一步向石油转化。

酵素,是动植物和微生物产生的一种高分子胶体物质,是一种有机催化剂。它在有机质改造中,可以加速有机质的分解,在有机质向油转化过程中起着催化作用。

(b)温度:无论是实验室还是对含油气盆地沉积岩剖面研究,都指出沉积岩中的有机质,在加热温度达400℃~500℃就能得到石油中的烷烃、环烷烃以及少量芳香烃及烯烃。因此,温度对有机质转化成油有决定性影响,只有当温度增加到一定门限值(成熟温度),有机质才能大量转化成石油。由于这个原因,凡地温梯度较高的盆地,一般地说,油气就比较丰富,如塔里木盆地。

(c)压力:究竟在多大的压力下,有机质才能生成石油和天然气?至今还没有得到正确的答案。不过实验证明,中温高压有利于石油的生成,如,大约50℃这样的中等温度,在30~70兆帕压力时,有机质就可以产生出石油烃。实验还证明,在1500~3000米深处,是有机质向石油转化的主要阶段,即主要生油期。

从一般化学反应来看,单纯压力作用,不利于低分子烃(尤其是气态烃)生成,而有利于液态烃的保存,使之不易于甲烷化。故压力对生成油气作用的影响,不是表现在数量方面,而是主要表现在质量方面。

汽车燃料中一般不含氮元素,尾气中所含的NO是如何产生的?

一、油气储运中常见问题及原因

1、火灾隐患

由于石油及天然气的主要成分是烃类碳氢化合物,具有易燃、易爆、易聚集静电、易中毒等特性,而油气储运过程中是在特定的条件下进行,特别是输油管道,加热加压是管道运输的特点,故具有极大的火灾及爆炸危险性。一旦发生事故,可能造成巨大的经济损失和人员伤亡,并带来恶劣的社会影响。主要原因主要有:(1)设备故障带来的危害。油气储运设备设计的不合理、工艺缺陷、管线的腐蚀、操作压力的波动、机械振动引起的设备疲劳性损坏以及高温高压等压力容器的破损,易引起泄漏及爆炸。(2)防静电措施不到位。油气储运过程中,油气在管道和设备内流动会因摩擦而产生静电,如果静电不能及时导除,造成电荷积累,导致火花放电,就会引起火灾爆炸事故。(3)不防爆设备及电器带来的危害。工艺设备及电器线路如果未按规定选用防爆型或未经防爆处理,泄漏的可燃液体、气体遇机械摩擦火花或电气火花极易发生火灾爆炸事故。(4)违章动火作业。包括违章指挥,动火审批不严,在不具备动火的条件下贸然审批动火;盲目动火。有的职工不熟悉动火管理规定,或存在侥幸心理,不办理动火手续,有的职工本身不具备动火资格,忽视动火管理规定,贸然动火酿成火灾;现场监护不力,流于形式。

2、油气蒸发严重

目前,从油田→炼油厂→用户的周转环节繁杂,油气损耗量及带来的经济损失十分惊人。在石化、石油企业,如炼油厂储运系统、油库、加油站等油品装卸操作频繁的工作环节,汽油等轻质油品中易挥发的有机组分会大量汽化逸出。按全国目前原油的年使用量2. 5×108t估算,全国原油和成品油的总损耗量将达到7. 5×106t/a以上,相当于一个大油田和炼油厂的炼量,价值3×1010RMB以上。油品蒸发损耗的主要物质是轻组分,因此,油品蒸发不仅造成数量的损失,还将引起质量的下降。除此之外,由于散发到空气中的油气具有易燃易爆的特性,超过一定浓度遇到火源即可发生爆炸。石油储运过程中的装卸站台和加油站向空气中排放的油气具有一定的毒性,会引起皮肤、内脏和神经系统的疾病;另外油气(烃类物质)与空气中氮氧化物在紫外线的作用下发生反应生成臭氧,为光化学烟雾的形成创造了条件。

3、管道腐蚀

很多输油管道在湿硫化氢环境下受到严重腐蚀并开裂,如应力腐蚀开裂(SCC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、氢致开裂(HIC)、应力诱导的氢致开裂(SOHIC)等。造成管道腐蚀的原因通常有四种:(1)材质因素。以HIC为例,材料中包含贝氏体或者马氏体的“硬质”带对HIC十分敏感。如果材料夹杂物偏析区硬度控制在300HV以下,就能够很好的消除材料对HIC的敏感性。2、埋地管道所处的环境。埋地管道所处的环境是引起腐蚀的外因,这些因素包括土壤类型、土壤电阻率、土壤含水量(湿度)、pH值、硫化物含量、氧化还原电位、杂散电流及干扰电流、微生物、植物根系等。3、应力水平。有很多实验表明,如果材料所承受的应力超过其屈服应力的30%以上时,材料就可能发生SOHIC破坏。但这样的应力水平,在焊接构件的焊缝周围区域以及SSCC裂纹或者其它类似于裂纹的缺陷内都有可能出现。4、设计制造。一些学者参照NACE标准(对于介质为气体,设计压力,<448 kPa;对于介质为多相系统,设计压力<1 551 kPa)进行容器设计,认为可以避免SSCC或HIC发生的可能。但是实际上,这个标准的制定来源于实验室环境(空气中)。而且,酸性环境与水相的化学成分、pH值以及硫化氢分压等因素有关。

二、防止储运过程中问题的对策

1、油气储运过程的防火准备

(1)定期对设备维护保养。针对各种设备的特性严格按保养规程进行维护,工艺流程操作前做好工作危害分析,控制操作风险。(2)做好防火设计。设备泄漏等往往起源于设计阶段,因此抓好防火设计十分重要。首先是设备的设计、选型、选材、布置及安装均应符合国家规范和标准。根据不同工艺过程的特点,选用相应的耐压、耐高温或耐腐蚀的材质,按规定进行制造和安装。其次是新建、改建、扩建生产装置布局,单元设备布置,防火安全设施的设计和实施应遵循有关规范,做好严格的防火审核工作,充分考虑防火分隔、通风、防爆泄压、消防设施等因素。同时对设备、电气的防爆要求严格把关,从而消除先天性火灾隐患。3、落实动火作业措施。拆卸禁火区内需要动火的设备、管道及其附件,移至安全的地方去动火,将需要动火的设备、管道及其附件和相关的运行系统做有效地隔离,如在管道上加堵盲板或拆掉一节管子等,阻隔易燃易爆的物料和介质进入动火作业点。动火前应把动火点周围的易燃易爆物品转移至安全地方,现场应打扫干净。经检查确认无误后,开具“用火作业许可证”,落实好监护责任人。要在动火前和动火期间对动火区域内易燃易爆气体浓度进行分析,避免动火过程中发生火灾、爆炸事故。

2、油气储运中的油气挥发

首先,改造固定顶油罐。当前,很多石油企业依然用固定顶油罐来储存汽油和煤油,为了防止油气挥发,减少油品储存过程中油气污染,需要将这些汽油和煤油储罐改装成内、外浮顶储罐,并经常检查,确保浮顶密封和附件良好。可以增强油罐的安全可靠性,减少油气污染,浮顶罐的蒸发损耗可比固定顶罐降低85%左右。而且还可以产生可观的经济效益。2、油气回收装置,治理油品灌装过程中的油气挥发,最根本的手段是取油气回收措施,回收排放出的烃类气体。用油气回收措施就是在油品灌装集中的地点,设置油气回收装置,将灌装过程中产生的油气回收,通过装置恢复成液态,重新送入储罐。这样不仅可以大幅度降低烃类气体排放量,而且具有明显的经济效益。油气回收方法可分为吸收法、吸附法、冷凝法及薄膜选择渗透回收法等。总之,加油站用油气管道系统方案、储油罐中固定顶罐较多的油库和炼油厂用油气管道与专用设备结合的方案较为合理,即可在减少投资情况下达到一定效果,其他情况则应用专用设备方案,效果较好,但投资较大。

3、管道的防腐蚀处理

(1)加强钢管材料要求。管道发生应力腐蚀开裂主要是由剥离或阴极剥离造成的,要完全控制和预防压力容器及管道中的与氢相关的腐蚀开裂,可能性非常小。为此,在材料的制造过程中,尽量控制和改善夹杂物的数量与形貌,降低含硫量与含氢量,涂敷前的钢管表面必须进行抛丸或喷砂处理,以达到标准要求的洁净度和锚纹深度,确保底漆粘结牢固。(2)把好现场补口质量。补口材料与管体防腐覆盖层有较好的相容性;补口接合部应严密粘牢,必要时可做严密性试验;必须认真处理补口处的钢管表面,达到管体表面洁净度的要求。(3)合理选择管材壁厚度。首先要防止储运过程与投运中管道的局部屈曲失稳;其次,要考虑裂纹扩展时效,防止开裂破坏。厚壁管比薄壁管有利于抗应力腐蚀开裂。因此在设计时不妨适当降低管材强度,增加管壁厚度。(4)固定式与移动式防腐作业线相结合工厂固定式防腐作业生产,由于施工环境好,可提高防腐管的质量,但对于需要长途运输的管材,防腐覆盖层易损伤,而现场修补也很难达到满意的效果,故建立防腐作业线应考虑固定与移动相结合,以满足工程现实的需要。

三、结语

石油是不可再生的自然,油气储运作业环境复杂,因此各个炼油厂和油库、加油站应必须着手在油品储运过程中取切实可行的措施减少蒸发损耗,避免强制实施油气回收时影响生产经营。将火灾防患于未然,对储运管道加强管理。但是由于油气储运过程的复杂性,很多问题还有待进一步解决,如油气回收技术等等。目前我国还处于较低的发展阶段,如何将一些技术有机的结合起来,还需要以后的不断探索。

汽油也是石油中提炼出来的吗,怎么炼出来的?

原因:尾气排出的瞬间出口时与空气接触 (空气里面主要是含氮气)不完全燃烧生成了一氧化氮。

汽车尾气为汽车使用时产生的废气,含有上百种不同的化合物,其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。

扩展资料:

汽车尾气处理

一、发动机的调试:

1、减少喷油提前角。减少喷油提前角,可降低发动机工作的最高温度(1500摄氏度),使NOx的生成量减少。

2、改善喷油器的质量,控制燃烧条件(燃比、燃烧温度、燃烧时间),可使燃料燃烧完全,从而可减少CO、HC和煤烟。

3、调整喷油泵的供油量,可降低发动机的功率,使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧,从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。

二、净化措施:水洗,通过水箱,使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴,可支队粘在碳粒上的有毒物质,使碳粒子胀大而给予去除。

百度百科-汽车尾气

是的 汽油、柴油这些都是用石油(实际是原油)炼出来的,其主要原理 石油是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的复杂混合物,通过本章所讲述的预处理和原油蒸馏方法,可以根据其组分沸点的差异,从原油中提炼出直馏汽油、煤油、轻重柴油及各种润滑油馏分等,这就是原油的一次加工过程。然后将这些半成品中的一部分或大部分作为原料,进行原油二次加工,如以后章节要介绍的催化裂化、催化重整、加氢裂化等向后延伸的炼制过程,可提高石油产品的质量和轻质油收率。

一、原油的预处理

二 基本原理

原油中的盐大部分溶于所含水中,故脱盐脱水是同时进行的。为了脱除悬浮在原油中的盐粒,在原油中注入一定量的新鲜水(注入量一般为5%),充分混合,然后在破乳剂和高压电场的作用下,使微小水滴逐步聚集成较大水滴,借重力从油中沉降分离,达到脱盐脱水的目的,这通常称为电化学脱盐脱水过程。

原油乳化液通过高压电场时,在分散相水滴上形成感应电荷,带有正、负电荷的水滴在作定向位移时,相互碰撞而合成大水滴,加速沉降。水滴直径愈大,原油和水的相对密度差愈大,温度愈高,原油粘度愈小,沉降速度愈快。在这些因素中,水滴直径和油水相对密度差是关键,当水滴直径小到使其下降速度小于原油上升速度时,水滴就不能下沉,而随油上浮,达不到沉降分离的目的。

三 工艺过程

我国各炼厂大都用两级脱盐脱水流程。原油自油罐抽出后,先与淡水、破乳剂按比例混合,经加热到规定温度,送入一级脱盐罐,一级电脱盐的脱盐率在90%~95%之间,在进入二级脱盐之前,仍需注入淡水,一级注水是为了溶解悬浮的盐粒,二级注水是为了增大原油中的水量,以增大水滴的偶极聚结力。

二、原油的蒸馏

一 原油蒸馏的基本原理及特点

1、蒸馏与精馏 蒸馏是液体混合物加热,其中轻组分汽化,将其导出进行冷凝,使其轻重组分得到分离。蒸馏依据原理是混合物中各组分沸点(挥发度)的不同。

蒸馏有多种形式,可归纳为闪蒸(平衡汽化或一次汽化),简单蒸馏(渐次汽化)和精馏三种。其中简单蒸馏常用于实验室或小型装置上,它属于间歇式蒸馏过程,分离程度不高。

闪蒸过程是将液体混合物进料加热至部分汽化,经过减压阀,在一个容器(闪蒸罐、蒸发塔)的空间内,于一定温度压力下,使汽液两相迅速分离,得到相应的汽相和液相产物。精馏是分离液体混合物的很有效的手段,它是在精馏塔内进行的。

2、原油常压蒸馏特点 原油的常压蒸馏就是原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏,所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔,它具有以下工艺特点:

(1)常压塔是一个复合塔 原油通过常压蒸馏要切割成汽油、煤油、轻柴油、重柴油和重油等四、五种产品馏分。按照一般的多元精馏办法,需要有n-1个精馏塔才能把原料分割成n个馏分。而原油常压精馏塔却是在塔的侧部开若于侧线以得到如上所述的多个产品馏分,就像n个塔叠在一起一样,故称为复合塔。

(2)常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物 原油经过常压蒸馏可得到沸点范围不同的馏分,如汽油、煤油、柴油等轻质馏分油和常压重油,这些产品仍然是复杂的混合物(其质量是靠一些质量标准来控制的。如汽油馏程的干点不能高于205℃)。35℃~150℃是石脑油(naphtha)或重整原料,130℃~250℃是煤油馏分,250℃~300℃是柴油馏分,300℃~350℃是重柴油馏分,可作催化裂化原料。>350℃是常压重油。

(3)汽提段和汽提塔 对石油精馏塔,提馏段的底部常常不设再沸器,因为塔底温度较高,一般在350℃左右,在这样的高温下,很难找到合适的再沸器热源,因此,通常向底部吹入少量过热水蒸汽,以降低塔内的油汽分压,使混入塔底重油中的轻组分汽化,这种方法称为汽提。汽提所用的水蒸汽通常是400℃~450℃,约为3MPA的过热水蒸汽。

在复合塔内,汽油、煤油、柴油等产品之间只有精馏段而没有提馏段,这样侧线产品中会含有相当数量的轻馏分,这样不仅影响本侧线产品的质量,而且降低了较轻馏分的收率。所以通常在常压塔的旁边设置若干个侧线汽提塔,这些汽提塔重叠起来,但相互之间是隔开的,侧线产品从常压塔中部抽出,送入汽提塔上部,从该塔入水蒸汽进行汽提,汽提出的低沸点组分同水蒸汽一道从汽提塔顶部引出返回主塔,侧线产品由汽提塔底部抽出送出装置。

(4)常压塔常设置中段循环回流 在原油精馏塔中,除了用塔顶回流时,通常还设置1~2个中段循环回流,即从精馏塔上部的精馏段引出部分液相热油,经与其它冷流换热或冷却后再返回塔中,返回口比抽出口通常高2~3层塔板。

中段循环回流的作用是,在保证产品分离效果的前提下,取走精馏塔中多余的热量,这些热量因温位较高,因而是价很高的可利用热源。用中段循环回流的好处是,在相同的处理量下可缩小塔径,或者在相同的塔径下可提高塔的处理能力。

3、减压蒸馏及其特点 原油在常压蒸馏的条件下,只能够得到各种轻质馏分。常压塔底产物即常压重油,是原油中比较重的部分,沸点一般高于350℃,而各种高沸点馏分,如裂化原料和润滑油馏分等都存在其中。要想从重油中分出这些馏分,就需要把温度提到350℃以上,而在这一高温下,原油中的稳定组分和一部分烃类就会发生分解,降低了产品质量和收率。为此,将常压重油在减压条件下蒸馏,蒸馏温度一般限制在420℃以下。降低压力使油品的沸点相应下降,上述高沸点馏分就会在较低的温度下汽化,从而避免了高沸点馏分的分解。减压塔是在压力低于100kPa的负压下进行蒸馏操作。

减压塔的抽真空设备常用的是蒸汽喷射器或机械真空泵。蒸汽喷射器的结构简单,使用可靠而无需动力机械,水蒸汽来源充足、安全,因此,得到广泛应用。而机械真空泵只在一些干式减压蒸馏塔和小炼油厂的减压塔中用。

与一般的精馏塔和原油常压精馏塔相比,减压精馏塔有如下几个特点:

⑴ 根据生产任务不同,减压精馏塔分燃料型与润滑油型两种。润滑油型减压塔以生产润滑油料为主,这些馏分经过进一步加工,制取各种润滑油。燃料型减压塔主要生产二次加工的原料,如催化裂化或加氢裂化原料。

⑵ 减压精馏塔的塔板数少,压降小,真空度高,塔径大。为了尽量提高拔出深度而又避免分解,要求减压塔在经济合理的条件下尽可能提高汽化段的真空度。因此,一方面要在塔顶配备强有力的抽真空设备,同时要减小塔板的压力降。减压塔内应用压降较小的塔板,常用的有舌型塔板、网孔塔板等。减压馏分之间的分馏精确度要求一般比常压蒸馏的要求低,因此通常在减压塔的两个侧线馏分之间只设3~5块精馏塔板。在减压下,塔内的油汽、水蒸汽、不凝气的体积变大,减压塔径变大。

⑶ 缩短渣油在减压塔内的停留时间 塔底减压渣油是最重的物料,如果在高温下停留时间过长,则其分解、缩合等反应会进行得比较显著,导致不凝气增加,使塔的真空度下降,塔底部分结焦,影响塔的正常操作。因此,减压塔底部的直径常常缩小以缩短渣油在塔内的停留时间。另外,减压塔顶不出产品,减压塔的上部汽相负荷小,通常也用缩径的办法,使减压塔成为一个中间粗、两头细的精馏塔。

催化裂化过程具有以下几个特点:

⑴ 轻质油收率高,可达70%~80%;

⑵ 催化裂化汽油的辛烷值高,马达法辛烷值可达78,汽油的安定性也较好;

⑶ 催化裂化柴油十六烷值较低,常与直馏柴油调合使用或经加氢精制提高十六烷值,以满足规格要求;

⑷ 催化裂化气体,C3和C4气体占80%,其中C3丙烯又占70%,C4中各种丁烯可占55%,是优良的石油化工原料和生产高辛烷值组分的原料。

根据所用原料,催化剂和操作条件的不同,催化裂化各产品的产率和组成略有不同,大体上,气体产率为10%~20% ,汽油产率为30%~50%,柴油产率不超过40%,焦炭产率5%~7%左右。由以上产品产率和产品质量情况可以看出,催化裂化过程的主要目的是生产汽油。我国的公共交通运输事业和发展农业都需要大量柴油,所以催化裂化的发展都在大量生产汽油的同时,能提高柴油的产率,这是我国催化裂化技术的特点。

催化裂化的化学原理

一 催化裂化催化剂

1936年工业上首先使用经酸处理的蒙脱石催化剂。因为这种催化剂在高温热稳定性不高,再生性能不好,后来被合成的无定形硅酸铝所取代。六十年代又出现了含沸石的催化剂。可用作裂化催化剂的所有沸石中,只有Y型沸石具有工业意义。在许多情况下,将稀土元素引入Y型沸石中。Y型沸石在硅酸铝基体中的加入量可达15%。用沸石催化剂后汽油的选择性大大提高,汽油的辛烷值也较高,同时气体和焦炭产率降低。工业上应用所谓超稳Y型沸石分子筛,它在高达1200K时晶体结构能保持不变。

催化裂化实质上是正碳离子的化学。正碳离子经过氢负离子转移步骤生成

由于高温,正碳离子可分解为较小的正碳离子和一个烯烃分子。

生成的烯烃比初始的烷烃原料易于变为正碳离子,裂化速度也较快。

由于C-C键断裂一般发生在正碳离子的β位置,所以催化裂化可生成大量的C3~C4烃类气体,只有少量的甲烷和乙烷生成。新正碳离子或裂化,或夺得一个氢负离子而生成烷烃分子,或发生异构化、芳构化等反应。

现在选用的沸石分子筛具有自己特定的孔径大小,常常对原料和产物都表现了不同的选择特性。如在HZSM-5沸石分子筛上烷烃和支链烷烃的裂化速度依下列次序递降:正构烷烃 >一甲基烷烃 > 二甲基烷烃沸石分子筛这种对原料分子大小表现的选择性,和对产物分布的影响称为它们的择形性。ZSM-5用作脱蜡过程的催化剂,就是利用了沸石的择形催化裂化功能。

二 催化裂化的化学原理

催化裂化条件下各族烃类的主要反应:

1、烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃,如:C16H34 ? C8H16 + C8H18

2、烯烃裂化为较小分子的烯烃。

3、异构化反应 正构烷烃 ? 异构烷烃 烯烃 ? 异构烯烃

4、氢转移反应 环烷烃+ 烯烃 ? 芳烃+烷烃

5、芳构化反应

6、环烷烃裂化为烯烃

7、烷基芳烃脱烷基反应 烷基芳烃 ? 芳烃+ 烯烃

8、缩合反应 单环芳烃可缩合成稠环芳烃,最后缩合成焦炭,并放出氢气,使烯烃饱和。

由以上反应可见,在烃类的催化裂化反应过程中,裂化反应的进行,使大分子分解为小分子的烃类,这是催化裂化工艺成为重质油轻质化重要手段的根本依据。而氢转移反应使催化汽油饱和度提高,安定性好。异构化、芳构化反应是催化汽油辛烷值提高的重要原因。

催化裂化得到的石油馏分仍然是许多种烃类组成的复杂混合物。催化裂化并不是各族烃类单独反应的综合结果,在反应条件下,任何一种烃类的反应都将受到同时存在的其它烃类的影响,并且还需要考虑催化剂存在对过程的影响。

石油馏分的催化裂化反应是属于气-固非均相催化反应。反应物首先是从油气流扩散到催化剂孔隙内,并且被吸附在催化剂的表面上,在催化剂的作用下进行反应,生成的产物再从催化剂表面上脱附,然后扩散到油气流中,导出反应器。因此烃类进行催化裂化反应的先决条件是在催化剂表面上的吸附。实验证明,碳原子相同的各种烃类,吸附能力的大小顺序是: 稠环芳烃 > 稠环、多环环烷烃 > 烯烃 > 烷基芳烃 > 单环环烷烃 > 烷烃

而按烃类的化学反应速度顺序排列,大致情况如下:烯烃 > 大分子单烷侧链的单环芳烃 > 异构烷烃和环烷烃 > 小分子单烷侧链的单环芳烃> 正构烷烃 > 稠环芳烃

综合上述两个排列顺序可知,石油馏分中芳烃虽然吸附性能强,但反应能力弱,吸附在催化剂表面上占据了大部分表面积,阻碍了其它烃类的吸附和反应,使整个石油馏分的反应速度变慢。烷烃虽然反应速度快,但吸附能力弱,对原料反应的总效应不利。而环烷烃既有一定的吸附能力又具适宜的反应速度。因此认为,富含环烷烃的石油馏分应是催化裂化的理想原料。但实际生产中,这类原料并不多见。

石油馏分催化裂化的另一特点就是该过程是一个复杂反应过程。反应可同时向几个方向进行,中间产物又可继续反应,这种反应属于平行-顺序反应。

平行-顺序反应的一个重要特点是反应深度对产品产率分配有重大影响。如图3-3所示,随着反应时间的增长,转化率提高,气体和焦炭产率一直增加。汽油产率开始时增加,经过一最高点后又下降。这是因为到一定反应深度后,汽油分解成气体的反应速度超过汽油的生成速度,即二次反应速度超过了一次反应速度。因此要根据原料的特点选择合适的转化率,这一转化率应选择在汽油产率最高点附近。

催化裂化装置的工艺流程

催化裂化技术的发展密切依赖于催化剂的发展。有了微球催化剂,才出现了流化床催化裂化装置;分子筛催化剂的出现,才发展了提升管催化裂化。选用适宜的催化剂对于催化裂化过程的产品产率、产品质量以及经济效益具有重大影响。

催化裂化装置通常由三大部分组成,即反应?再生系统、分馏系统和吸收稳定系统。其中反应––再生系统是全装置的核心,现以高低并列式提升管催化裂化为例,对几大系统分述如下:

一 反应––再生系统

新鲜原料(减压馏分油)经过一系列换热后与回炼油混合,进入加热炉预热到370℃左右,由原料油喷嘴以雾化状态喷入提升管反应器下部,油浆不经加热直接进入提升管,与来自再生器的高温(约650℃~700℃)催化剂接触并立即汽化,油气与雾化蒸汽及预提升蒸汽一起携带着催化剂以7米/秒~8米/秒的高线速通过提升管,经快速分离器分离后,大部分催化剂被分出落入沉降器下部,油气携带少量催化剂经两级旋风分离器分出夹带的催化剂后进入分馏系统。

积有焦炭的待生催化剂由沉降器进入其下面的汽提段,用过热蒸气进行汽提以脱除吸附在催化剂表面上的少量油气。待生催化剂经待生斜管、待生单动滑阀进入再生器,与来自再生器底部的空气(由主风机提供)接触形成流化床层,进行再生反应,同时放出大量燃烧热,以维持再生器足够高的床层温度(密相段温度约650℃~680℃)。再生器维持0.15MPa~0.25MPa (表)的顶部压力,床层线速约0.7米/秒~1.0米/秒。再生后的催化剂经淹流管,再生斜管及再生单动滑阀返回提升管反应器循环使用。

烧焦产生的再生烟气,经再生器稀相段进入旋风分离器,经两级旋风分离器分出携带的大部分催化剂,烟气经集气室和双动滑阀排入烟囱。再生烟气温度很高而且含有约5%~10% CO,为了利用其热量,不少装置设有CO锅炉,利用再生烟气产生水蒸汽。对于操作压力较高的装置,常设有烟气能量回收系统,利用再生烟气的热能和压力作功,驱动主风机以节约电能。

二 分馏系统

分馏系统的作用是将反应?再生系统的产物进行分离,得到部分产品和半成品。

由反应?再生系统来的高温油气进入催化分馏塔下部,经装有挡板的脱过热段脱热后进入分馏段,经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆。富气和粗汽油去吸收稳定系统;轻、重柴油经汽提、换热或冷却后出装置,回炼油返回反应––再生系统进行回炼。油浆的一部分送反应再生系统回炼,另一部分经换热后循环回分馏塔。为了取走分馏塔的过剩热量以使塔内气、液相负荷分布均匀,在塔的不同位置分别设有4个循环回流:顶循环回流,一中段回流、二中段回流和油浆循环回流。

催化裂化分馏塔底部的脱过热段装有约十块人字形挡板。由于进料是460℃以上的带有催化剂粉末的过热油气,因此必须先把油气冷却到饱和状态并洗下夹带的粉尘以便进行分馏和避免堵塞塔盘。因此由塔底抽出的油浆经冷却后返回人字形挡板的上方与由塔底上来的油气逆流接触,一方面使油气冷却至饱和状态,另一方面也洗下油气夹带的粉尘。

三 吸收––稳定系统:

从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分,而粗汽油中则溶解有C3、C4甚至C2组分。吸收––稳定系统的作用就是利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气(≤C2)、液化气(C3、C4)和蒸汽压合格的稳定汽油。

影响催化裂化反应深度的主要因素

一 几个基本概念

1、转化率 在催化裂化工艺中,往往要循环部分生成油、也称回炼油。在工业上用回炼操作是为了获得较高的轻质油产率。因此,转化率又有单程转化率和总转化率之别。

2、空速和反应时间 每小时进入反应器的原料量与反应器内催化剂藏量之比称为空速。

空速的单位为时-1,空速越高,表明催化剂与油接触时间越短,装置处理能力越大。

在考察催化裂化反应时,人们常用空速的倒数来相对地表示反应时间的长短。

3、剂油比 催化剂循环量与总进料量之比称为剂油比,用C/O表示:

在同一条件下,剂油比大,表明原料油能与更多的催化剂接触。

二 影响催化裂化反应深度的主要因素

影响催化裂化反应转化率的主要因素有:原料性质、反应温度、反应压力、反应时间。

1、原料油的性质 原料油性质主要是其化学组成。原料油组成中以环烷烃含量多的原料,裂化反应速度较快,气体、汽油产率比较高,焦炭产率比较低,选择性比较好。对富含芳烃的原料,则裂化反应进行缓慢,选择性较差。另外,原料油的残炭值和重金属含量高,会使焦炭和气体产率增加。

2、反应温度 反应温度对反应速度、产品分布和产品质量都有很大影响。在生产中温度是调节反应速度和转化率的主要因素,不同产品方案,选择不同的反应温度来实现,对多产柴油方案,用较低的反应温度(450℃~470℃),在低转化率高回炼比下操作。对多产汽油方案,反应温度较高(500℃~530℃); 用高转化率低回炼比。

3、反应压力 提高反应压力的实质就是提高油气反应物的浓度,或确切地说,油气的分压提高,有利于反应速度加快。提高反应压力有利于缩合反应,焦炭产率明显增高,气体中烯烃相对产率下降,汽油产率略有下降,但安定性提高。提升管催化裂化反应器压力控制在0.3MPa ~0.37MPa。

4、空速和反应时间 在提升管反应器中反应时间就是油气在提升管中的停留时间。 图3-5表示提升管催化裂化的反应时间与转化率的关系。由图可见,反应开始阶段,反应速度最快,1秒后转化率的增加逐渐趋于缓和。反应时间延长,会引起汽油的二次分解,同时因为分子筛催化剂具有较高的氢转移活性,而使丙烯、丁烯产率降低。提升管反应器内进料的反应时间要根据原料油的性质,产品的要求来定,一般约为1秒~4秒。

重油催化裂化

重油催化裂化(residue fluid catalytIC cracking,即RFCC)工艺的产品是市场极需的高辛烷值汽油馏分,轻柴油馏分和石油化学工业需要的气体原料。由于该工艺用了分子筛催化剂、提升管反应器和钝化剂等,使产品分布接近一般流化催化裂化工艺。但是重油原料中一般有30%~50%的廉价减压渣油,因此,重油流化催化裂化工艺的经济性明显优于一般流化催化工艺,是近年来得到迅速发展的重油加工技术。

一 重油催化裂化的原料

所谓重油是指常压渣油、减压渣油的脱沥青油以及减压渣油、加氢脱金属或脱硫渣油所组成的混合油。典型的重油是馏程大于350℃的常压渣油或加氢脱硫常压渣油。与减压馏分相比,重油催化裂化原料油存在如下特点:① 粘度大,沸点高;② 多环芳香性物质含量高;③ 重金属含量高;④ 含硫、氮化合物较多。因此,用重油为原料进行催化裂化时会出现焦炭产率高,催化剂重金属污染严重以及产物硫、氮含量较高等问题。

二 重油催化裂化的操作条件

为了尽量降低焦炭产率,重油催化裂化在操作条件上取如下措施:

1、改善原料油的雾化和汽化 由于渣油在催化裂化过程中呈气液相混合状态,当液相渣油与热催化剂接触时,被催化剂吸附并进入颗粒内部的微孔,进而裂化成焦炭,会使生焦量上升,催化活性下降。因此可见,为了减少催化剂上的生焦量,必须尽可能地减少液相部分的比例,所以要强化催化裂化前期过程中的雾化和蒸发过程,提高气化率,减少液固反应。

2、用较高的反应温度和较短的反应时间 当反应温度提高时,原料的裂化反应加快较多,而生焦反应则加快较少。与此同时,当温度提高时,会促使热裂化反应的加剧,从而使重油催化裂化气体中C1、C2增加,C3、C4减少。所以宜用较高反应温度和较短的反应时间。

三 重油催化裂化催化剂

重油催化裂化要求其催化剂具有较高的热稳定性和水热稳定性,并且有较强的抗重金属污染的能力。所以,目前主要用Y型沸石分子筛和超稳Y型沸石分子筛催化剂。

四 重油催化裂化工艺

1、重油催化裂化工艺与一般催化裂化工艺的异同点 两工艺既有相同的部分,亦有不同之处,完全是由于原料不同造成的。不同之处主要表现在,重油催化裂化在进料方式、再生系统型式、催化剂选用和SOX排放量的控制方面均不同于一般的催化裂化工艺;在取走过剩热量的设施,产品处理、污水处理和金属钝化等方面,则是一般催化裂化工艺所没有的。但在催化剂的流化,输送和回收方面,在两器压力平衡的计算方面,两者完全相同。在分馏系统的流程和设备方面,在反应机理、再生机理、热平衡的计算方法和反应—再生系统的设备上两者基本相同。

2、重油催化裂化工艺 重油催化裂化工艺主要由HOC(hey oil cracking)工艺、RCC(reduced crude oil conversion,常压渣油转化)工艺、Stone &Webster工艺和 ART(asphalt resid treating 沥青渣油处理)工艺等,其中最典型的工艺为Stone &Webster 流化催化裂化工艺。

从加热炉或换热器出来的原料经大量的蒸汽和喷嘴雾化后,进入输送管,与从再生器来的热再生催化剂混合,然后一道进入提升管反应器的催化剂床层进行反应,由此生成的气相产物经旋风分离器脱除其中的催化剂后进入分馏系统,分成干气(C1~C2)、液化气(C3~C4)、汽油、轻柴油(国外称轻瓦斯油)、重柴油(国外称重瓦斯油)和澄清油等。所生成的多碳粘稠产物附于催化剂上,随催化剂向下经汽提段,逐渐变成焦炭;附有焦炭的催化剂离开汽提段后,进入再生器再生。再生用两个互相独立的再生器进行两段再生。前一再生器控制在高的CO/CO2比下操作,焦炭中的绝大部分氢和一部分碳在此被烧掉,从而为后一再生器在无水存在的情况和高温下操作而不致使催化剂严重减活创造条件。后一再生器可在有利于完全再生的强化条件(温度达750℃)下操作。两个再生器的烟气分别通过各自的旋风分离器排出。该工艺是热平衡式的,所以,不需要象其他工艺那样有取热设施。用该工艺的工业装置在我国镇海炼油厂、武汉炼油厂、广州炼油厂、长岭炼油厂、南京炼油厂都已相继投产。

催化重整

催化重整是最重要的炼油过程之一。“重整”是指烃类分子重新排列成新的分子结构,而不改变分子大小的加工过程。重整过程是在催化剂存在之下进行的。用铂催化剂的重整过程称铂重整,用铂铼催化剂的称为铂铼重整,而用多金属催化剂的重整过程称为多金属重整。催化重整是石油加工过程中重要的二次加工方法,其目的是用以生产高辛烷值汽油或化工原料?––芳香烃,同时副产大量氢气可作为加氢工艺的氢气来源。下面介绍催化重整的工艺要求和工业装置。

一、催化重整(catalytic reformation )的化学反映

重整催化剂通常含有千分之几的贵金属铂,它或者单独的或者与其它金属(Re、Ir或Sn)共同担载在多孔的酸性氧化铝(一般引入氯元素)上。重整催化剂是一种双功能催化剂。金属催化烷烃脱氢为烯烃,环烷烃脱氢为芳香烃,催化异构烯烃的加氢,对于加氢异构化和异构化反应也有贡献。酸性载体催化烯烃的异构化,环化和裂化。在双金属重整过程中加入金属铼作为助催化剂,以减少氢解副反应和金属在高温含氢环境下聚集烧结。双功能之间的相互作用通过烯烃而显现出来,烯烃是反应网络中的关键中间物。