原油蒸餾的三種曲線圖

『壹』 本人大四學生想求原油蒸餾常減壓系統的控制設計

原油蒸餾控制軟體簡介2008-05-26 14:54轉 永立 撫順石油化工研究院

DCS在我國煉油廠應用已有15年歷史，有20多家煉油企業安裝使用了不同型
號的DCS，對常減壓裝置、催化裂化裝置、催化重整裝置、加氫精製、油品調合等實施
過程式控制制和生產管理。其中有十幾套DCS用於原油蒸餾，多數是用於常減壓裝置的單回
路控制和前饋、串級、選擇、比值等復雜迴路控制。有幾家煉油廠開發並實施了先進控制
策略。下面介紹DCS用原油蒸餾生產過程的主要控制迴路和先進控制軟體的開發和應用
情況。
一、工藝概述
對原油蒸餾，國內大型煉油廠一般採用年處理原油250～270萬噸的常減壓裝置
，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產品精餾和自產蒸
汽系統組成。該裝置不僅要生產出質量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要生
產出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對於燃料一潤滑油型煉油廠，還需要生產潤滑
油基礎油。各煉油廠均使用不同類型原油，當改變原油品種時還要改變生產方案。
燃料一潤滑油型常減壓裝置的工藝流程是：原油從罐區送到常減壓裝置時溫度一般為
30℃左右，經原油泵分路送到熱交換器換熱，換熱後原油溫度達到110℃，進入電脫
鹽罐進行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽後再換熱升溫至220℃左右，進入初餾塔進行蒸餾
。初餾塔底原油經泵分兩路送熱交換器換熱至290℃左右，分路送入常壓加熱爐並加熱
到370℃左右，進入常壓塔。常壓塔塔頂餾出汽油，常一側線（簡稱常一線）出煤油，
常二側線（簡稱常二線）出柴油，常三側線出潤料或催料，常四側線出催料。常壓塔底重
油用泵送至常壓加熱爐，加熱到390℃，送減壓塔進行減壓蒸餾。減一線與減二線出潤
料或催料，減三線與減四線出潤料。
二、常減壓裝置主要控制迴路
原油蒸餾是連續生產過程，一個年處理原油250萬噸的常減壓裝置，一般有130
～150個控制迴路。應用軟體一部分是通過連續控制功能塊來實現，另一部分則用高級
語言編程來實現。下面介紹幾種典型的控制迴路。
1．減壓爐0．7MPa蒸汽的分程式控制制
減壓爐0．7MPa蒸汽的壓力是通過補充1．1MPa蒸汽或向0．4MPa乏氣
管網排氣來調節。用DCS控制0．7MPa蒸汽壓力，是通過計算器功能進行計算和判
斷，實現蒸汽壓力的分程式控制制。0．7MPa蒸汽壓力檢測信號送入功能塊調節器，調節
器輸出4～12mA段去調節1．1MPa蒸汽入管網調節閥，輸出12～20mA段去
調節0．4MPa乏氣管網調節閥。這實際是仿照常規儀表的硬分程方案實現分程調節，
以保持0．7MPa蒸汽壓力穩定。
2．常壓塔、減壓塔中段迴流熱負荷控制
中段迴流的主要作用是移去塔內部分熱負荷。中段迴流熱負荷為中段迴流經熱交換器
冷卻前後的溫差、中段迴流量和比熱三者的乘積。由中段迴流熱負荷的大小來決定迴流的
流量。中段迴流量為副回中路，用中段熱負荷來串中段迴流流量組成串級調節迴路。由D
CS計算器功能塊來求算冷卻前後的溫差，並求出熱負荷。主迴路熱負荷給定值由工人給
定或上位機給定。
3．提高加熱爐熱效率的控制
為了提高加熱爐熱效率，節約能源，採取了預熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過
剩空氣系數等方法。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預熱入爐空氣，通過控制
爐膛壓力正常，保證熱效率，保證加熱爐安全運行。
（1）爐膛壓力控制
在常壓爐、減壓爐輻射轉對流室部位設置微差壓變送器，測出爐膛的負壓，利用長行
程執行機構，通過連桿來調整煙道氣檔板開度，以此來維持爐膛內壓力正常。
（2）煙道氣氧含量控制
一般採用氧化鋯分析器測量煙道氣中的氧含量，通過氧含量來控制鼓風機入口檔板開
度，控制入爐空氣量，達到最佳過剩空氣系數，提高加熱爐熱效率。
4．加熱爐出口溫度控制
加熱爐出口溫度控制有兩種技術方案，它們通過加熱爐流程畫面上的開關（或軟開關
）切換。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量，另一種方案是加熱爐吸熱一供熱
值平衡控制。熱值平衡控制需要使用許多計算器功能塊來計算熱值，並且同時使用熱值控
制PID功能塊。其給定值是加熱爐的進料流量、比熱、進料出口溫度和進口溫度之差值
的乘積，即吸熱值。其測量值是燃料油、燃料氣的發熱值，即供熱值。熱值平衡控制可以
降低能耗，平穩操作，更有效地控制加熱爐出口溫度。該系統的開發和實施充分利用了D
CS內部儀表的功能。
5．常壓塔解耦控制
常壓塔有四個側線，任何一個側線抽出量的變化都會使抽出塔板以下的內迴流改變，
從而影響該側線以下各側線產品質量。一般可以用常一線初餾點、常二線干點（90％干
點）、常三線粘度作為操作中的質量指標。為了提高輕質油的收率，保證各側線產品質量
，克服各側線的相互影響，採用了常壓塔側線解耦控制。以常二線為例，常二線抽出量可
以由二線抽出流量來控制，也可以用解耦的方法來控制，用流程畫面發換開關來切換。解
耦方法用常二線干點控制功能塊的輸出與原油進料量的延時相乘來作為常二線抽出流量功
能塊的給定值。其測量值為本側線流量與常一線流量延時值、常塔餾出油量延時值之和。
組態時使用了延時功能塊，延時的時間常數通過試驗來確定。這種自上而下的干點解耦控
制方法，在改變本側線流量的同時也調整了下一側線的流量，從而穩定了各側線的產品質
量。解耦控制同時加入了原油流量的前饋，對平穩操作，克服擾動，保證質量起到重要作
用。
三、原油蒸餾先進控制
1．DCS的控制結構層
先進控制至今沒有明確定義，可以這樣解釋，所謂先進控制廣義地講是傳統常規儀表
無法構造的控制，狹義地講是和計算機強有力的計算功能、邏輯判斷功能相關，而在DC
S上無法簡單組態而得到的控制。先進控制是軟體應用和硬體平台的聯合體，硬體平台不
僅包括DCS，還包括了一次信息採集和執行機構。
DCS的控制結構層，大致按三個層次分布：
·基本模塊：是基本的單迴路控制演算法，主要是PID，用於使被控變數維持在設定
點。
·可編程模塊：可編程模塊通過一定的計算（如補償計算等），可以實現一些較為復
雜的演算法，包括前饋、選擇、比值、串級等。這些演算法是通過DCS中的運算模塊的組態
獲得的。
·計算機優化層：這是先進控制和高級控制層，這一層次實際上有時包括好幾個層次
，比如多變數控制器和其上的靜態優化器。
DCS的控制結構層基本是採用遞階形式，一般是上層提供下層的設定點，但也有例
外。特殊情況下，優化層直接控制調節閥的閥位。DCS的這種控制結構層可以這樣理解
：基本控制層相當於單迴路調節儀表，可編程模塊在一定程度上近似於復雜控制的儀表運
算互聯，優化層則和DCS的計算機功能相對應。原油蒸餾先進控制策略的開發和實施，
在DCS的控制結構層結合了對象數學模型和專家系統的開發研究。
2．原油蒸餾的先進控制策略
國內原油蒸餾的先進控制策略，有自行開發應用軟體和引進應用軟體兩種，並且都在
裝置上閉環運行或離線指導操作。
我國在常減壓裝置上研究開發先進控制已有10年，各家技術方案有著不同的特點。
某廠最早開發的原油蒸餾先進控制，整個系統分四個部分：側線產品質量的計算，塔內汽
液負荷的精確計算，多側線產品質量與收率的智能協調控制，迴流取熱的優化控制。該應
用軟體的開發，充分發揮了DCS的強大功能，並以此為依託開發實施了高質量的數學模
型和優化控制軟體。系統的長期成功運行對國內DCS應用開發是一種鼓舞。各企業開發
和使用的先進控制系統有：組份推斷、多變數控制、中段迴流及換熱流程優化、加熱爐的
燃料控制和支路平衡控制、餾份切割控制、汽提蒸汽量優化、自校正控制等，下面介紹幾
個先進控制實例。
（1）常壓塔多變數控制
某廠常壓塔原採用解耦控制，在此基礎上開發了多變數控制。常壓塔有兩路進料，產
品有塔頂汽油和四個側線產品，其中常一線、常二線產品質量最為重要。主要質量指標是
用常一線初餾點、常一線干點和常二線90％點溫度來衡量，並由在線質量儀表連續分析
。以上三種質量控制通常用常一線溫度、常一線流量和常二線流量控制。常一線溫度上升
會引起常一線初餾點、常一線干點及常二線90％點溫度升高。常一線流量或常二線流量
增加會使常一線干點或常二線90％點溫度升高。
首先要確立包括三個PID調節器、常壓塔和三個質量儀表在內的廣義的對象數學模
型：
式中：P為常一線產品初餾點；D為常一線產品干點；T〔，2〕為常二線產品90
％點溫度；T〔，1〕為常一線溫度；Q〔，1〕為常一線流量；Q〔，2〕為常二流量
。
為了獲得G（S），在工作點附近採用飛升曲線法進行模擬擬合，得出對象的廣義對
象傳遞函數矩陣。針對廣義對象的多變數強關聯、大延時等特點，設計了常壓塔多變數控
制系統。
全部程序使用C語言編程，按照採集的實時數據計算控制量，最終分別送到三個控制
迴路改變給定值，實現了常壓塔多變數控制。
分餾點（初餾點、干點、90％點溫度）的獲取，有的企業採用引進的初餾塔、常壓
塔、減壓塔分餾點計算模型。分餾點計算是根據已知的原油實沸點（TBT）曲線和塔的
各側線產品的實沸點曲線，實時採集塔的各部溫度、壓力、各進出塔物料的流量，將塔分
段，進行各段上的物料平衡計算、熱量平衡計算，得到塔內液相流量和氣相流量，從而計
算出抽出側線產品的分餾點。
用模型計算比在線分析儀快，一般系統程序每10秒運行一次，克服了在線分析儀的
滯後，改善了調節品質。在計算出分餾點的基礎上，以計算機間通訊方式，修改DCS系
統中相關側線流量控制模塊給定值，實現先進控制。
還有的企業，操作員利用常壓塔生產過程平穩的特點，將SPC控制部分切除，依照
計算機根據實時參數計算出的分餾點，人工微調相關側線產品流量控制系統的給定值，這
部分優化軟體實際上只起著離線指導作用。
（2）LQG自校正控制
某廠在PROVOX系統的上位機HP1000A700上用FORTRAN語言開
發了LQG自校正控製程序，對常減壓裝置多個控制迴路實施LQG自校正控制。
·常壓塔頂溫度控制。該迴路原採用PID控制，因受處理量、環境溫度等變化因素
的影響，無法得到滿意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制後，塔頂溫度控
製得到比較理想的效果。塔頂溫度和塔頂撥出物的干點存在一定關系，根據工藝人員介紹
，塔頂溫度每提高1℃，干點可以提高3～5℃。當塔頂溫度比較平穩時，工藝人員可以
適當提高塔頂溫度，使干點提高，便可以提高收率。按年平均處理原油250萬噸計算，
如干點提高2℃，塔頂撥出物可增加上千噸。自適應控制帶來了可觀的經濟效益。
·常壓塔的模擬優化控制。在滿足各餾出口產品質量要求前提下，實現提高撥出率及
各段迴流取熱優化。餾出口產品質量仍採用先進控制，要求達到的目標是：常壓塔頂餾出
產品的質量在閉環控制時，其干點值在給定值點的±2℃，常壓塔各側線分別達到脫空3
～5℃，常二線產品的恩氏蒸餾分析95％點溫度大於350℃，常三線350℃餾份小
於15％，並在操作台上CRT顯示上述各側線指標。在保證塔頂撥出率和各側線產品質
量之前提下優化全塔迴流取熱，使全塔回收率達到90％以上。
·減壓塔模擬優化控制。在保證減壓混和蠟油質量的前提下，量大限度拔出蠟油餾份
，減二線90％餾出溫度不小於510℃，減壓渣油運行粘度小於810■泊（對九二三
油），並且優化分配減一線與減二線的取熱。
（3）中段迴流計算
分餾塔的中段迴流主要用來取出塔內一部分熱量，以減少塔頂負荷，同時回收部分熱
量。但是，中段迴流過大對蒸餾不利，會影響分餾精度，在塔頂負荷允許的情況下，適度
減少中段迴流量，以保證一側線和二側線產品脫空度的要求。由於常減壓裝置處理量、原
油品種以及生產方案經常變化，中段迴流量也要作相應調整，中段迴流量的大小與常壓塔
負荷、塔頂汽油冷卻器負荷、產品質量、回收勢量等條件有關。中段迴流計算的數學模型
根據塔頂迴流量、塔底吹氣量、塔頂溫度、塔頂迴流入口溫度、頂循環迴流進口溫度、中
段迴流進出口溫度等計算出最佳迴流量，以指導操作。
（4）自動提降量模型
自動提降量模型用於改變處理量的順序控制。按生產調度指令，根據操作經驗、物料平
衡、自動控制方案來調整裝置的主要流量。按照時間順序分別對常壓爐流量、常壓塔各側
線流量、減壓塔各側線流量進行提降。該模型可以通過DCS的順序控制的幾種功能模塊
去實現，也可以用C語言編程來進行。模型閉環時，不僅改變有關控制迴路的給定值，同
時還在列印機上列印調節時間和各迴路的調節量。
四、討論
1．原油蒸餾先進控制幾乎都涉及到側線產品質量的質量模型，不管是靜態的還是動
態的，其基礎都源於DCS所採集的塔內溫度、壓力、流量等信息，以及塔內物料／能量
的平衡狀況。過程模型的建立，應該進一步深入進行過程機理的探討，走機理分析和辨認
建模的道路，同時應不斷和人工智慧的發展相結合，如人工神經元網路模型正在日益引起
人們的注意。在無法得到全局模型時，可以考慮局部模型和專家系統的結合，這也是一個
前景和方向。
2．操作工的經驗對先進控制軟體的開發和維護很重要，其中不乏真知灼見，如何吸
取他們實踐中得出的經驗，並幫助他們把這種經驗表達出來，並進行提煉，是一項有意義
的工作，這一點在開發專家系統時尤為重要。
3．DCS出色的圖形功能一直為人們所稱贊，先進控制一般是在上位機中運行，在
實施過程中，應在操作站的CRT上給出先進控制信息，這種信息應使操作工覺得親切可
見，而不是讓人感到乏味的神秘莫測，這方面的開發研究已獲初步成效，還有待進一步開
發和完善。
4．國內先進控制軟體的標准化、商品化還有待起步，目前控制軟體設計時還沒有表達
其內容的標准符號，這是一大障礙。這方面的研究開發工作對提高DCS應用水平和推廣
應用成果有著重要意義。

『貳』 原油通過實沸點蒸餾可以繪制哪些重要曲線繪制這些曲線有什麼實際意義

原油實沸點蒸餾實驗
原油實沸點蒸餾實驗是什麼？原油實沸點蒸餾實驗是使用實沸點蒸餾儀（具有14～18塊理論板，迴流比為5∶1），對穩定原油進行蒸餾到相當於常壓溫度400℃的蒸餾方法。

實沸點蒸餾（TBP）是一種實驗室間歇精餾。如果一個間歇精餾設備的分離能力足夠高，則可以得到混合物中各個組分的體積分數及對應的沸點，所得數據在一張餾出溫度一餾出體積分數的圖上標繪，可以得到一根階梯形曲線，但這不易做到。
實際上，實沸點蒸餾設備是一種規格化的蒸餾設備，規定其精餾柱應相當於17塊理論板的分離能力，並在規定的試驗條件下進行。因石油中相鄰組分的沸點十分接近，而每個組分的含量又很少，故所得石油或油品的實沸點蒸餾曲線是一條連續曲線，它可以大致反映各組分沸點隨餾出量的變化情況。蒸餾時一般規定餾出溫度范圍，而要求測量餾出體積分數。
實沸點蒸餾主要用於原油評價，蒸餾所得的最高餾出溫度相當於常壓下的520℃左右。實沸點蒸餾最大的缺點是相當費時且成本高。
近些年出現了用氣相色譜分析來取得石油和石油餾分的模擬實沸點數據的方法(美材料試驗協會標准 D2887，D5307）。氣相色譜法模擬實沸點蒸餾可以(節約大量實驗時間，所用的試樣量也很少，但不能得到窄餾分樣品，因此，在作原油評價時，氣相色譜模擬法還不能完全代替實驗室的實沸點蒸餾。

『叄』 高中石油蒸餾實驗裝置圖

要點：溫度計位置、冷卻水進出方向、石棉網、沸石

『肆』 原油蒸餾原理

原油蒸餾原理就抄是需要把原油中各組分分離出來，通常是使用精餾的方法，即精確控制溫度，使特定沸點的組分揮發出來。原油蒸餾就是利用原油中各組分相對揮發度的不同而實現各餾分的分離。

原油是一種多種烴的混合物，是粘稠的、深褐色的液體。直接使用原油非常浪費，所以就需要把原油中各組分分離出來，通常是使用精餾的方法，即精確控制溫度，使特定沸點的組分揮發出來。

減壓蒸餾：使常壓渣油在8kPa左右的絕對壓力下蒸餾出重質餾分油作為潤滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底殘余為減壓渣油。如果原油輕質油含量較多或市場需求燃料油多，原油蒸餾也可以只包括原油預處理和常壓蒸餾兩個工序，俗稱原油拔頭。原油蒸餾所得各餾分有的是一些石油產品的原料。

原油蒸餾工藝過程包括原油預處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分。原油蒸餾是石油煉廠中能耗最大的裝置，採用化工系統工程規劃方法，使熱量利用更為合理。此外，利用計算機控制加熱爐燃燒時的空氣用量以及回收利用煙氣余熱，可使裝置能耗顯著降低。

近30年來，原油蒸餾沿著擴大處理能力和提高設備效率的方向不斷發展，逐漸形成了現代化大型裝置。

『伍』 石油的化學組成

石油的化學組成可以從組成石油的元素、化合物、餾分和組分加以認識，必須明確這是從不同側面去認識同一問題。

(一)石油的元素組成

由於石油沒有確定的化學成分，因而也就沒有確定的元素組成。但其元素組成還是有一定的變化范圍。

石油的元素組成主要是碳(C)和氫(H)，其次是硫(S)、氮(N)、氧(O)。世界上大多數石油的元素組成一般為:碳含量介於80%～88%之間，氫含量佔10%～14%，硫、氮、氧總量在0.3%～7%之間變化，一般低於2%～3%，個別石油含硫量可高達10%。世界各地原油的元素組成盡管千差萬別，但均以碳、氫兩種元素占絕對優勢，一般在95%～99%之間。碳、氫元素重量比介於5.7～7.7之間，平均值約為6.5。原子比的平均值約為0.57(或1∶1.8)。

石油中硫含量，據蒂索(B.P.Tissot，1978)等對9347個樣品的統計，平均為0.65%(重量)，其頻率分布具雙峰型(圖2－2)，多數樣品(約7500個)的含硫量小於1%，少數樣品(1800個)的含硫量大於1%，1%處為兩峰的交叉點。根據含硫量可把原油概略地分為高硫原油(含硫量大於1%)和低硫原油(含硫量小於1%)。原油中的硫主要來自有機物的蛋白質和圍岩的含硫酸鹽礦物如石膏等，故產於海相環境的石油較形成於陸相環境的石油含硫量高。由於硫具有腐蝕性，因此含硫量的高低關繫到石油的品質。含硫量變化范圍很大，從萬分之幾到百分之幾。

圖2－2 不同時代和成因的9347個石油樣品中含硫分布(據Tissot＆Welte，1978)

石油中含氮量在0.1%～1.7%之間，平均值0.094%。90%以上的原油含氮量小於0.2%，最高可達1.7%(美國文圖拉盆地的石油)，通常以0.25%作為貧氮和富氮石油的界限。

石油的含氧量在0.1%～4.5%之間，主要與其氧化變質程度有關。

石油的元素組成，不同研究者的估算值不甚一致。通常碳、氫兩元素主要賦存在烴類化合物中，是石油的主體，而硫、氮、氧元素組成的化合物大多富集在渣油或膠質和瀝青質中。

除上述5種主要元素之外，還從原油灰分(石油燃燒後的殘渣)中發現有50多種元素。這些元素雖然種類繁多，但總量僅占石油重量的十萬分之幾到萬分之幾，在石油中屬微量元素。石油中的微量元素，以釩、鎳兩種元素含量高、分布普遍，且由於其與石油成因有關聯，故最為石油地質學家重視。V/Ni比值可作為區分是來自海相環境還是陸相環境沉積物的標志之一。一般認為V/Ni＞1是來自海相環境，V/Ni＜1是來自陸相環境。

(二)石油的化合物組成

概要地說，組成石油的化合物多是有機化合物，作為雜質混入的無機化合物不多，含量甚微，可以忽略不計。組成石油的5種主要元素構成的化合物是一個龐大的家族———有機化合物。現今從全世界經過分析的不同原油中分離出來的有機化合物有近500種，還不包括有機金屬化合物。其中約200種為非烴，其餘為烴類。原油的大半部分是由150種烴類組成。石油的化合物組成，歸納起來可以分為烴類和非烴類化合物兩大類，其中烴類化合物是主要的，這與元素組成以C、H占絕對優勢相一致。

1.烴類化合物

在化學上，烴類可以分為兩大類:飽和烴和不飽和烴。

(1)飽和烴

在石油中飽和烴在數量上佔大多數，一般占石油所有組分的50%～60%。可細分為正構烷烴、異構烷烴和環烷烴。

正構烷烴平均占石油體積的15%～20%，輕質原油可達30%以上，而重質原油可小於15%。石油中已鑒定出的正烷烴為C₁—C₄₅，個別報道曾提及見有C₆₀的正烷烴，但石油大部分正烷烴碳數≤C₃₅。在常溫常壓下，正烷烴C₁—C₄為氣態，C₅—C₁₅為液態，C₁₆以上為固態(天然石蠟)。

不同類型原油的正構烷烴分布情況如圖2－3所示。由圖可見，盡管正構烷烴的分布曲線形態各異，但均呈一條連續的曲線，且奇碳數與偶碳數烴的含量總數近於相等。根據主峰碳數的位置和形態，可將正烷烴分布曲線分為三種基本類型:①主峰碳小於C₁₅，且主峰區較窄;②主峰碳大於C₂₅，主峰區較寬;③主峰區在C₁₅—C₂₅之間，主峰區寬。上述正烷烴的分布特點與成油原始有機質、成油環境和成熟度有密切關系，因而常用於石油的成因研究和油源對比。

石油中帶支鏈(側鏈)的異構烷烴以≤C₁₀為主，常見於C₆—C₈中;C₁₁—C₂₅較少，且以異戊間二烯型烷烴最重要。石油中的異戊間二烯型烷烴(圖2－4)，一般被認為是從葉綠素的側鏈———植醇演化而來，因而它是石油為生物成因的標志化合物。這種異構烷烴的特點是每四個碳原子帶有一個甲基支鏈。現已從石油中分離出多種異戊間二烯型烷烴化合物，其總量達石油的0.5%。其中研究和應用較多的是2，6，10，14－四甲基十五烷(姥鮫烷)和2，6，10，14－四甲基十六烷(植烷)。研究表明，同一來源的石油，各種異戊二烯型化合物極為相似，因而常用之作為油源對比的標志。

圖2－3 不同類型石油的正構烷烴分布曲線圖(據Martin，1963)

圖2－4 類異戊間二烯型烷烴同系物立體化學結構圖

環烷烴在石油中所佔的比例為20%～40%，平均30%左右。低分子量(≤C₁₀)的環烷烴，尤以環戊烷(C₅－五員環)和環己烷(C₆－六員環)及其衍生物是石油的重要組成部分，且一般環己烷多於環戊烷。中等到大分子量(C₁₀—C₃₅)的環烷烴可以是單環到六環。石油中環烷烴以單環和雙環為主，占石油中環烷烴的50%～55%，三環約佔20%，四環以上佔25%左右。在石油中多環環烷烴的含量隨成熟度增加而減少，故高成熟原油中1～2環的環烷烴顯著增多。

在常溫常壓下，環丙烷(C₃H₆)和甲基環丙烷(C₄H₈)為氣態，除此之外所有其他單環環烷烴均為液態，兩環以上(＞C₁₁)的環烷烴為固態。

(2)不飽和烴

石油中的不飽和烴主要是芳香烴和環烷芳香烴，平均占原油重量的20%～45%。此外原油中偶可見有直鏈烯烴。烯烴及不飽和環烴，因其極不穩定，故很少見。

石油中已鑒定出的芳香烴，根據其結構不同可以分為單環、多環和稠環三類，而每個類型的主要分子常常不是母體，而是烷基衍生物。

單環芳烴包括苯、甲苯、二甲苯等。

多環芳烴有聯苯、三苯甲烷等。

稠環芳烴包括萘(二環稠合)，蒽和菲(三環稠合)以及苯並蒽和屈(四環稠合)。

芳香烴在石油中以苯、萘、菲三種化合物含量最多，其主要分子也常常以烷基的衍生物出現。如前者通常出現的主要是甲苯，而不是苯。

環烷芳香烴包含一個或幾個縮合芳環，並與飽和環及鏈烷基稠合在一起。石油中最豐富的環烷芳香烴是兩環(一個芳環和一個飽和環)構成的茚滿和萘滿以及它們的甲基衍生物。而最重要的是四環和五環的環烷芳烴，其含量及分布特徵常用於石油的成因研究和油源對比。因為它們大多與甾族和萜族化合物有關(芳構化)，而甾族和萜族化合物是典型的生物成因標志化合物。

2.非烴化合物

石油中的非烴化合物是指除C、H兩種主要元素外，還含有硫或氮或氧，抑或金屬原子(主要是釩和鎳)的一大類化合物。石油中這些元素的含量不多，但含這些元素的化合物卻不少，有時可達石油重量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。

(1)含硫化合物

硫是碳和氫之後的第三個重要元素，含硫的化合物也最為多見。目前石油中已鑒定出的含硫化合物將近100種，多呈硫醇、硫醚、硫化物和噻吩(以含硫的雜環化合物形式存在)，在重質石油中含量較為豐富。

石油中所含的硫是一種有害的雜質，因為它容易產生硫化氫(H₂S)、硫化鐵(FeS)、亞硫酸(H₂SO₃)或硫酸(H₂SO₄)等化合物，對機器、管道、油罐、煉塔等金屬設備造成嚴重腐蝕，所以含硫量常作為評價石油質量的一項重要指標。

通常將含硫量大於2%的石油稱為高硫石油;低於0.5%的稱為低硫石油;介於0.5%～2%之間的稱為含硫石油。一般含硫量較高的石油多產自碳酸鹽岩系和膏鹽岩系含油層，而產自砂岩的石油則含硫較少。我國原油多屬低硫石油(如大慶、任丘、大港、克拉瑪依油田)和含硫石油(如勝利油田)。原蘇聯伊申巴石油含硫量高達2.25%～7%，其他如墨西哥、委內瑞拉和中東的石油含硫量也較高。

(2)含氮化合物

石油中含氮化合物較為少見，平均含量小於0.1%。目前從石油中分離出來的含氮化合物有30多種，主要是以含氮雜環化合物形式存在。可將其分為兩組，一組為鹼性化合物，有吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶及其同系物;另一組為非鹼性化合物，有卟啉、吲哚、咔唑及其同系物，其中以含釩和鎳的金屬卟啉化合物最為重要。

原油中的卟啉化合物首先是由特雷勃斯(C.Treibs，1934)發現的。包括初卟啉和脫氧玫紅初卟啉，並提出石油中的卟啉是由植物的葉綠素和動物的氯化血紅素轉化而來。這個發現為石油有機成因說提供了有力的證據，引起了廣泛的注意和重視。目前對卟啉的研究已逐步深入並發現了多種類型。卟啉是以四個吡咯核為基本結構，由4個次甲基(—CH)橋鍵聯結的含氮化合物，又稱族化合物。在石油中卟啉常與釩、鎳等金屬元素形成絡合物，因而又稱為有機金屬化(絡)合物，其基本結構與葉綠素結構極為相似(圖2－5)。

圖2－5 葉綠素(A)與原油中的卟啉(B)、植烷(Ph)、姥鮫烷(Pr)結構比較圖(據G.D.Hobson等，1981)

但是，並不是所有原油中都含有卟啉，有相當一部分原油中不含或僅含痕量。一般中新生代地層中形成的原油含卟啉較多，而古生代地層中石油含卟啉甚低或不含。這可能與卟啉的穩定性差有關。在高溫(＞250℃)或氧化條件下，卟啉將發生開環裂解而遭破壞。

此外，原油中的卟啉類型還與沉積環境有密切關系，海相石油富含釩卟啉，而陸相石油富含鎳卟啉。

(3)含氧化合物

石油中含氧化合物已鑒定出50多種，包括有機酸、酚和酮類化合物。其中主要是與酸官能團(—COOH)有關的有機酸，有C_2～24的脂肪酸，C_5～10的環烷酸，C_10～15的類異戊二烯酸。石油中的有機酸和酚(酸性)統稱石油酸，其中以環烷酸最多，占石油酸的95%，主要是五員酸和六員酸。幾乎所有石油中都含有環烷酸，但含量變化較大，在0.03%～1.9%之間。環烷酸易與鹼金屬作用生成環烷酸鹽，環烷酸鹽又特別易溶於水。因此地下水中環烷酸鹽的存在是找油的標志之一。

(三)石油的餾分組成

石油是若干種烴類和非烴有機化合物的混合物，每種化合物都有自己的沸點和凝點。石油的餾分就是利用組成石油的化合物各自具有不同沸點的特性，通過對原油加熱蒸餾，將石油分割成不同沸點范圍的若幹部分，每一部分就是一個餾分。分割所用的溫度區間(餾程)不同，餾分就有所差異(表2－1)。

表2－1 石油的餾分組成

據亨特對美國一種相對密度為35°API(0.85g/cm³)的環烷型原油所做的分析結果，以脫氣後各餾分總和計算，各餾分的體積百分比為:汽油27%，煤油13%，柴油12%，重質瓦斯油10%，潤滑油20%，渣油18%。其與化合物組成的關系如圖2－6所示。

通常石油的煉制過程可以看作就是對石油的分餾，餾程的控制是根據原油的品質及對油品質量的具體要求來確定的。現代煉油工業為了提高石油中輕餾分的產量和提高產品質量，除了採用直餾法外，還採用催化熱裂化、加氫裂化、熱裂解、石油的鉑重整等一系列技術措施。例如在常壓下分餾出的汽油只佔原油的15%～20%，在採用催化熱裂化後，可使汽油的產量提高到50%～80%，以滿足各方面以汽油作能源燃料的需求。

圖2－6 相對密度為35°API的環烷型石油的餾分與化合物組成的關系圖(據J.M.Hunt，1979)

(四)石油的組分組成

石油組分分析是過去在石油研究中曾廣泛使用的一種方法。它是利用有機溶劑和吸附劑對組成石油的化合物具有選擇性溶解和吸附的性能，選用不同有機溶劑和吸附劑，將原油分成若幹部分，每一部分就是一個組分。

一般在作組分分析之前，先對原油進行分餾，去掉低於210℃的輕餾分，切取＞210℃的餾分進行組分分析(圖2－7)。凡能溶於氯仿和四氯化碳的組分稱為油質，它們是石油中極性最弱的部分，其成分主要是飽和烴和一部分低分子芳烴。溶於苯的組分稱為苯膠質，其成分主要是芳烴和一些具有芳環結構的含雜元素的化合物(主要為含S、N、O的多環芳烴)。用酒精和苯的混合液(或其他極性更強的如甲醇、丙酮等)作溶劑，可以得到酒精－苯膠質(或其他相應組分)，此類膠質的成分主要是含雜元素的非烴化合物。用石油醚分離，溶於石油醚的部分是油質和膠質。其中能被硅膠吸附的部分是膠質;不被硅膠吸附的部分是油質;剩下不溶於石油醚的組分(但可溶於苯、二硫化碳和三氯甲烷等中性有機溶劑，呈膠體溶液，可被硅膠吸附)為瀝青質;後者是渣油的主要組分，其主要成分是結構復雜的大分子非烴化合物。

顯然，石油的組分組成是一個比較模糊的概念，特別是膠質和瀝青質，在石油地質學中使用頻率較高，使用上也不是很嚴謹。膠質和瀝青質是一些分子量較大的復雜化合物的混合體。膠質的視分子量約在300～1200;瀝青的視分子量多大於10000，可能達到甚至於超過50000，其直徑平均為40～50nm。膠質和瀝青質占原油的0～40%，平均為20%。膠質和瀝青質可能主要是由多環芳核或環烷－芳核和雜原子鏈如含S、N、O等的化合物組成，其平均元素組成如表2－2所示，大量分布於未成熟以及經過生物降解和變質的原油中，尤其在天然瀝青礦物或瀝青砂岩中更為多見。

石油的組分在石油的成因演化研究和原油品質評價中經常涉及。

圖2－7 原油組分分析流程圖

表2－2 膠質和瀝青質的平均元素組成

『陸』 原油蒸餾過程

蒸餾是原油加工的第一道工序，通過蒸餾可將原油分成汽油、煤油、柴油、潤滑油等各種餾分和二次加工的原料。原油蒸餾裝置在煉化企業中占據重要的地位，被稱為煉化企業的「龍頭」。蒸餾在石油煉制中起著非常重要的作用，通常是衡量一個煉廠生產能力的重要指標。

原油蒸餾通常包括常壓蒸餾和減壓蒸餾兩部分。所說的常壓蒸餾，就是原油在常壓或稍高於常壓的條件下進行的蒸餾，所用的蒸餾設備叫做原油常壓精餾塔，簡稱常壓塔。通過常壓蒸餾可以切割出沸點小於350℃左右的餾分，如汽油、煤油、柴油等餾分，這些餾分一般占原油總量的20%～30%。而更高沸點的餾分，如裂化原料和潤滑油餾分，在常壓下450℃會發生嚴重的熱裂解反應，生成較多的烯烴，使餾出油變質，還會發生縮合反應生成焦炭，影響正常生產，因此為了蒸出更多的餾分，則需要採用減壓蒸餾。所謂的減壓蒸餾，一般是在壓力低於100千帕的減壓狀態下進行的蒸餾，所用的蒸餾設備叫做減壓塔，通常可切割出沸點小於500℃的餾分油。減壓蒸餾和常壓蒸餾的原理相同，但減壓塔塔頂採用了抽真空設備，如蒸汽噴射器(也稱蒸汽噴射泵)或機械真空泵，可將壓力降到幾千帕。為了獲得更多的餾分油，煉廠通常將原油的常壓蒸餾和減壓蒸餾連接在一起，這樣便構成了我們常說的常減壓蒸餾。

由於原油中所含的水分、鹽類和泥沙等雜質，會對加熱設備和蒸餾設備產生不利影響，因此在蒸餾前還需對原油進行脫鹽脫水處理。如果加工的原油中含有較多的輕質油品，如輕汽油餾分，煉廠通常會在常壓蒸餾前設初餾塔或閃蒸塔，這樣做既可以節約能耗，也可以減少常壓塔的操作波動。

通常，根據蒸餾過程中所用塔數的不同，可將蒸餾流程分為三塔流程和雙塔流程。三塔就是初餾塔、常壓塔和減壓塔；雙塔是常壓塔和減壓塔。大型煉油廠的原油蒸餾裝置大多採用三塔流程。

根據產品用途和煉油廠類型的不同，可將原油蒸餾工藝流程大致分為燃料型、燃料-潤滑油型和化工型三種類型，但我國原油蒸餾工藝流程一般採用前兩種。

『柒』 原油蒸餾是什麼

一、原油蒸餾原理

原油煉制的基本途徑是將原油分割為幾個不同沸點范圍的餾分，然後按照石油產品的使用要求，分離除去這些餾分中的有害組分，或是經過化學反應轉化成所需要的組分，從而獲得合格的石油產品。原油的分割和石油餾分在加工過程中的分離常常採用蒸餾的手段。原油常減壓蒸餾是原油加工中的第一道工序，常減壓蒸餾裝置是煉油廠的龍頭裝置。

（一）精餾

蒸餾是按原油中所含組分的沸點（揮發度）不同，加熱原油使其汽化冷凝，將其分割為幾個不同的沸點范圍（即餾分）的方法。由於原油成分十分復雜，沸點相近，採用一次汽化和一次冷凝的蒸餾方法，分離效果差，因此在煉油廠採用多次汽化、多次冷凝的復雜的蒸餾過程，稱為精餾。精餾按操作方式分為連續和間歇式兩種。

圖8-2原油常壓塔

原油減壓塔常採用減壓和塔底通入水蒸氣汽提「雙管齊下」的方法，蒸餾重質油品效果較好。採用塔底水蒸氣汽提可減少塔底排出的減壓渣油中輕餾分的含量。

二、原油蒸餾流程

一個完整的原油蒸餾過程，除了精餾塔外，還配置了加熱爐、換熱器、冷凝器、冷卻器、機泵等設備。這些設備按一定的關系用工藝管線連接起來，同時還配有自動檢測和控制儀表，組成了一個有機的整體，這就形成了原油蒸餾裝置的工藝流程。

圖8-3是典型的原油常減壓蒸餾原理流程圖，主要由加熱爐（常壓爐、減壓爐）、常壓塔和減壓塔三部分組成。其工藝過程為：

（1）原油換熱。原油經原油泵加壓後，在換熱器內換熱至130℃進入脫鹽罐，在破乳劑、注水、電場的作用下脫去攜帶的水分和部分鹽類；經脫鹽、脫水的原油繼續與各種餾分在換熱器內換熱，原油被加熱到230℃進入初餾塔。在初餾塔塔頂蒸出一部分初頂汽油餾分，初餾塔塔底油經初底泵抽出後繼續換熱至270～300℃進入常壓爐，加熱至約360℃進入常壓塔。

（2）常壓蒸餾。原油經加熱送入常壓塔後，在塔頂分出汽油餾分或重整原料油，經換熱、冷凝，冷卻到30～40℃，一部分作塔頂迴流，一部分作汽油產品流出裝置。常壓塔設有三個側線，分別進入三個汽提段構成一個汽提塔，汽提出煤油、輕柴油和重柴油等餾分。

（3）減壓蒸餾。用常底泵將常壓塔底抽出常壓重油（約358℃）通到減壓加熱爐加熱到約390℃，進入減壓塔，真空泵抽至塔內壓力為3.0kPa左右或更低。減壓塔頂不出產品，塔頂管線是供抽真空設備抽出不凝氣之用。從減壓塔側抽出的幾個側線原料（減壓一線、減壓二線、減壓三線等）和減壓塔底抽出沸點很高（＞550℃）的減壓渣油，可進行二次加工。

圖8-3典型的原油常減壓蒸餾原理流程圖

『捌』 原油加工方案有幾種基本類型,不同類型煉油廠的原油蒸餾工藝有何區別

摘要 目前石油加工行業內主要的加工方法有一次加工、二次加工和三次加工等過程.一次加工是將原油用蒸餾的方法分離成輕重不同餾分的過程,常稱為原油蒸餾,它包括原油預處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾.二次加工主要是指將重質餾分油和渣油經過各種裂化生產輕質油的過程,包括熱裂化、減黏裂化、催化裂化、加氫裂化、石油焦化等.三次加工主要指將二次加工產生的各種氣體進一步加工(即煉廠氣加工)以生產高辛烷值汽油組分和各種化學品的過程,包括石油烴烷基化、烯烴疊合、石油烴異構化等.

『玖』 汽油也是石油中提煉出來的嗎，怎麼煉出來的

是。

使用復原油蒸餾方法，制可以根據其組分沸點的差異，從原油中提煉出直餾汽油、煤油、輕重柴油及各種潤滑油餾分等，這就是原油的一次加工過程。然後將這些半成品中的一部分或大部分作為原料，進行原油二次加工。

石油中的不同成分會在不同的溫度下沸騰和汽化，汽油是最先沸騰 ，於是汽油蒸汽最先被抽走 汽油蒸汽冷卻後 ，就變成了液態的純汽油。

原油是一種多種烴的混合物，是粘稠的、深褐色的液體。直接使用原油非常浪費，所以就需要把原油中各組分分離出來，通常是使用精餾的方法，即精確控制溫度，使特定沸點的組分揮發出來。

減壓蒸餾：使常壓榨油在8kPa左右的絕對壓力下蒸餾出重質餾分油作為潤滑油料、裂化原料或裂解原料，塔底殘余為減壓渣油。如果原油輕質油含量較多或市場需求燃料油多，原油蒸餾也可以只包括原油預處理和常壓蒸餾兩個工序，俗稱原油拔頭。原油蒸餾所得各餾分有的是一些石油產品的原料；有的是二次加工的原料。

『拾』 原油蒸餾的工藝過程

包括原油預處理、常壓蒸餾和減壓蒸餾三部分。 應用電化學分離或加熱沉降方法脫除原油所含水、鹽和固體雜質的過程。主要目的是防止鹽類（鈉、鈣、鎂的氯化物）離解產生氯化氫而腐蝕設備和鹽垢在管式爐爐管內沉積。
採用電化學分離時，在原油中要加入幾到幾十ppm破乳劑（離子型破乳劑或非離子型聚醚類破乳劑）和軟化水，然後通過高壓電場（電場強度1.2～1.5kV/cm），使含鹽的水滴聚集沉降，從而除去原油中的鹽、水和其他雜質。電化學脫鹽常以兩組設備串聯使用（二級脫鹽，圖1）以提高脫鹽效果。 也稱真空蒸餾。原油中重餾分沸點約370～535℃，在常壓下要蒸餾出這些餾分，需要加熱到420℃以上，而在此溫度下，重餾分會發生一定程度的裂化。因此，通常在常壓蒸餾後再進行減壓蒸餾。在約2～8kPa的絕對壓力下，使在不發生明顯裂化反應的溫度下蒸餾出重組分。常壓渣油經減壓加熱爐加熱到約380～400℃送入減壓蒸餾塔。減壓蒸餾可分為潤滑油型（圖3）和燃料油型兩類。前者各餾分的分離精確度要求較高，塔板數24～26；後者要求不高，塔板數15～17。
通常用水蒸氣噴射泵（或者用機械抽真空泵）抽出不凝氣，以產生真空條件。發展的乾式全填料減壓塔（見填充塔）採用金屬高效填料代替塔板，可以使全塔壓力降減少到 1.3～2.0kPa，從而可以提高蒸發率，並減少或取消塔底水蒸氣用量。為了在同一爐出口溫度下使常壓渣油有最大的汽化率，減壓蒸餾都將爐出口至塔的管線設計成大管徑的形式（見彩圖），以減少壓降，進而降低爐出口壓強。減壓塔頂分出的餾分減（壓、拔）頂油，一般作為柴油混入常壓三線中，減壓一線至四線作為裂化原料或潤滑油原料，塔底為減壓渣油，可作為生產殘渣潤滑油（見溶劑脫瀝青）和石油瀝青的原料，或作為石油焦化的原料，或用作燃料油。