二、油品生產(chǎn)工藝

44.汽油和柴油是如何從原油中加工出來(lái)的？

要想從石油中加工汽油和柴油，必須首先知道什么樣的化合物適合生產(chǎn)汽油和柴油。汽油和柴油中所含化合物的數(shù)目是很多的，如果要逐個(gè)地分析其化學(xué)組成，那將是一件非常費(fèi)時(shí)、繁瑣的事情。從對(duì)其使用的角度來(lái)看，也并沒(méi)有這個(gè)必要。如果對(duì)其組成要求太嚴(yán)，則必然會(huì)影響其來(lái)源，使其成本提高；但如果對(duì)其要求過(guò)低，則不能保證油品在使用過(guò)程中不出問(wèn)題。因此首先要根據(jù)使用油品的發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、油品加工過(guò)程的特點(diǎn)以及環(huán)保等各方面提出的要求，制定出合理的油品成品油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。它是由一系列的物性數(shù)據(jù)組成的，把一種油品所有需要的各個(gè)方面不同的物性數(shù)據(jù)組合在一起就構(gòu)成了這個(gè)油品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同油品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就可以在煉油廠進(jìn)行加工了。

從汽油所含的每個(gè)烴類化合物中碳的個(gè)數(shù)來(lái)看，汽油主要包含有5個(gè)碳到11個(gè)碳（通常用C5～C11表示）的烴類及相應(yīng)沸點(diǎn)的非烴類。而柴油主要包含有10個(gè)碳到22個(gè)碳（通常用C10～C22表示）的烴類及相應(yīng)沸點(diǎn)的非烴類。如果汽油和柴油中含有超出此范圍的更多的其它烴類和非烴類，則在使用過(guò)程中就會(huì)發(fā)生各種各樣的問(wèn)題。而從地下開采出來(lái)的石油通常是含有從C1開始到碳數(shù)很大的各種烴類和非烴類，因此從原油中加工汽油和柴油的任務(wù)之一，就是利用各種物理和化學(xué)技術(shù)不斷地生產(chǎn)符合汽油和柴油碳數(shù)要求的過(guò)程。當(dāng)然要生產(chǎn)符合汽油和柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的成品油，還要影響油品其它的質(zhì)量因素，如烴類類型的要求、環(huán)保指標(biāo)等。

在煉油廠中，汽油或柴油的生產(chǎn)裝置有原油蒸餾、催化裂化、催化重整、加氫裂化、減黏裂化和焦化等。另外，還有一些提高汽油和柴油質(zhì)量的生產(chǎn)裝置如加氫精制、烷基化、甲基叔丁基醚生產(chǎn)裝置等。不同的生產(chǎn)裝置所生產(chǎn)的汽油和柴油質(zhì)量是不同的，要通過(guò)油品車間進(jìn)行調(diào)和、精制或者加入添加劑等手段使其質(zhì)量全面達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，才能作為商品，所有這些加工過(guò)程都是在煉油廠進(jìn)行的。

如原油蒸餾裝置生產(chǎn)的直餾汽油辛烷值低，不能單獨(dú)作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，需經(jīng)過(guò)精制，調(diào)和加入辛烷值添加劑等過(guò)程才能作為商品汽油；減黏裂化、焦化生產(chǎn)的汽油質(zhì)量較差，需經(jīng)過(guò)加氫精制處理，才能調(diào)和進(jìn)商品汽油。

45.煉油廠是怎樣構(gòu)成的？

從加工裝置來(lái)分，煉油廠主要由兩大部分組成：煉油裝置和輔助設(shè)施。從原油開始生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品，需要許多個(gè)物理或化學(xué)的加工步驟，每一道加工步驟稱為一個(gè)煉油裝置。為了保證煉油廠生產(chǎn)的正常進(jìn)行，還必須有完備的輔助設(shè)施為煉油裝置正常運(yùn)行提供所需的物資、能源等，如供電、供水、三廢處理、儲(chǔ)運(yùn)等系統(tǒng)。

另外，煉油廠根據(jù)生產(chǎn)目的不同，可分為燃料型煉廠、燃料-潤(rùn)滑油型煉廠和燃料-化工型煉廠。燃料型煉廠的生產(chǎn)目的是以生產(chǎn)作為燃料的汽油、航空煤油、輕柴油、重柴油和重質(zhì)燃料油為主。一般我們把汽油、航空煤油和輕柴油稱為輕質(zhì)油，是燃料型煉廠所追求的目的產(chǎn)品；燃料-潤(rùn)滑油型煉廠除了生產(chǎn)各種燃料油外，同時(shí)還生產(chǎn)各種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油；而燃料-化工型煉廠在生產(chǎn)燃料的同時(shí)，還可以為三大合成提供基本有機(jī)化工原料。當(dāng)然，由于每個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)有副產(chǎn)品出現(xiàn)，而這個(gè)副產(chǎn)品也許是另一個(gè)產(chǎn)品的主要成分，因此為了進(jìn)一步合理利用石油資源，大型煉油廠都采用同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)產(chǎn)品的方法，如燃料-潤(rùn)滑油-化工型煉油廠。

46.什么是常減壓蒸餾？

常減壓蒸餾是原油的第一個(gè)道加工工序，屬于物理加工，原油中的烴類化合物在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有發(fā)生變化，又稱為原油的一次加工。先將原油進(jìn)行預(yù)處理，用電化學(xué)工藝脫除原油中的水分、泥沙以及氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等鹽類，然后通過(guò)常、減壓蒸餾裝置進(jìn)行分離。它主要分為常壓蒸餾和減壓蒸餾兩部分，其目的有兩個(gè)：一是將原油中所含的可以直接做產(chǎn)品的油品分出來(lái)，產(chǎn)品有汽油、航空煤油、輕柴油和重柴油；二是為二次加工提供原料，主要產(chǎn)品有減一線、減二線、減三線和減四線的減壓餾分油和減壓渣油。

47.常減壓生產(chǎn)的汽油和柴油有何特點(diǎn)？

由常減壓蒸餾得到的汽油和柴油稱為直餾汽油和直餾柴油。意為直接由原油生產(chǎn)得到的汽油和柴油。直餾汽油因?yàn)楹休^多的正構(gòu)烷烴，因此一般辛烷值較低，凝點(diǎn)較高；另外直餾產(chǎn)品中都不含有烯烴，因此其抗氧化安定性很好；由于一般非烴物質(zhì)大多數(shù)都包含在重質(zhì)油中，而直餾產(chǎn)品是物理分離，因此直餾產(chǎn)品非烴的含量較少，對(duì)大氣的污染較輕。

48.什么是催化裂化？

由于石油是不可再生資源，所以世界范圍內(nèi)原油的質(zhì)量是在不斷下降的。其中一個(gè)重要的質(zhì)量就是原油中所含的直餾產(chǎn)品（稱為輕質(zhì)油）的數(shù)量在下降，而比直餾產(chǎn)品分子量更大、沸點(diǎn)更高的油品（稱為重質(zhì)油）的數(shù)量在增加。而從油品市場(chǎng)來(lái)看，輕質(zhì)油的需求量遠(yuǎn)大于重質(zhì)油，因而就存在要把重質(zhì)油輕質(zhì)化的問(wèn)題。催化裂化就是煉油廠重質(zhì)油輕質(zhì)化最重要的二次加工裝置，它的原料是比柴油分子量大的所有一、二次加工的重質(zhì)油，甚至于三次加工的邊角料等。它所生產(chǎn)的產(chǎn)品主要有：30％～60％的催化汽油，其研究法辛烷值可達(dá)80～90，安定性也較好；0～40％的催化柴油，由于含有較多難裂化的芳香烴，故催化柴油的十六烷值比直餾柴油要低，但低溫流動(dòng)性也就是凝點(diǎn)比直餾柴油要好；另外還有兩個(gè)副產(chǎn)品，一是10％～20％的氣體，其中主要含有C3、C4，且烯烴含量可達(dá)50％左右，可以繼續(xù)生產(chǎn)高辛烷值的摻合組分；另一個(gè)是5％～10％焦炭，由于它沉積在催化劑表面，不能作為產(chǎn)品，為了催化劑的循環(huán)使用，只能通過(guò)燒焦的辦法除去。

49.催化裂化的工藝原理是什么？

催化裂化的工藝原理就是在催化裂化催化劑的作用下，使重質(zhì)油發(fā)生分解、異構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移和芳構(gòu)化反應(yīng)，還有一個(gè)副反應(yīng)：綜合反應(yīng)。這些反應(yīng)一方面使重質(zhì)油的分子量減少，另一方面，生成有利于提高汽油和柴油質(zhì)量的烴類結(jié)構(gòu)，如異構(gòu)化生成的異構(gòu)烷烴和芳構(gòu)化生成的芳烴都對(duì)提高汽油的辛烷值有好處；而正構(gòu)烷烴的減少也有利于柴油牌號(hào)的提高；氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是指兩個(gè)烯烴中，一個(gè)烯烴將自己的一對(duì)氫轉(zhuǎn)移到另一個(gè)烯烴，而自己最后縮合生成焦炭的反應(yīng)，這一反應(yīng)使得產(chǎn)品的飽和度上升，有利汽油和柴油安定性的提高。催化裂化的催化劑為分子篩催化劑，是一種多孔的固體。

50.催化裂化生產(chǎn)的汽油和柴油有什么特點(diǎn)？

催化裂化汽油的辛烷值一般可達(dá)70～80，遠(yuǎn)高于直餾汽油，是汽油辛烷值的主要調(diào)和組分，在我國(guó)催化裂化汽油的含量遠(yuǎn)比國(guó)外大。

催化裂化柴油由于含有較多的芳香烴，而芳香烴的十六烷值較低，因此其十六烷值低于直餾柴油，但由于正構(gòu)烷烴的減少，低溫流動(dòng)性好于直餾柴油。

催化裂化汽油和柴油由于含有一定量的烯烴，因此抗氧化安定性比直餾汽油和柴油差，但比熱加工汽油要好一些。

催化裂化汽油和柴油由于是重質(zhì)油經(jīng)過(guò)化學(xué)分解反應(yīng)得到的，因此重質(zhì)油的許多非烴也會(huì)分解，進(jìn)入汽油和柴油，如含硫化合物和氮化物（特別是堿性氮化物）。堿性氮化物加劇烯烴生成膠質(zhì)的速度，影響抗氧化安定性。

51.什么叫催化重整？

汽油機(jī)與柴油機(jī)相比，油耗較高。為了降低油耗，就必須提高壓縮比，因此相應(yīng)地就必須提高汽油的辛烷值。由于這一原因，提高汽油辛烷值一直是汽油產(chǎn)品質(zhì)量的主要問(wèn)題。催化重整裝置就是一個(gè)以提高汽油辛烷值為主要目的生產(chǎn)過(guò)程。它的原料一般是低辛烷值的直餾汽油，產(chǎn)品就是高辛烷值的汽油。另外，由于催化重整的反應(yīng)是靠生成芳烴提高汽油辛烷值的，因此也可以生產(chǎn)芳烴。

催化重整的工藝原理是在催化重整催化劑的作用下，對(duì)汽油的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行“重新排列”，使辛烷值低的分子結(jié)構(gòu)向辛烷值高的分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，從而提高汽油的辛烷值。主要化學(xué)反應(yīng)有：六元環(huán)烷烴脫氫生成芳烴、五元環(huán)烷烴異構(gòu)脫氫生成芳烴、烷烴環(huán)化脫氫生成芳烴、異構(gòu)化和加氫裂化反應(yīng)。

52.催化重整汽油有什么特點(diǎn)？

催化重整過(guò)程主要是提高汽油辛烷值的加工裝置，一般可得到辛烷值大于90以上汽油。至于提高汽油辛烷值的程度，取決于所用原料汽油的質(zhì)量，一般來(lái)講，原料汽油中環(huán)烷烴含量高的汽油加工后的辛烷值高。另外，生產(chǎn)裝置的類型及催化劑等也會(huì)影響辛烷值，半再生重整汽油辛烷值可達(dá)90以上（研究法），連續(xù)重整研究法辛烷值可達(dá)100。

催化重整由于有一定的氫壓，因此產(chǎn)品中烯烴和硫含量很低，是生產(chǎn)清潔汽油的主要手段。但由于所用催化劑是貴金屬鉑，因此其生產(chǎn)成本在煉油廠是最高的。

53.什么叫加氫裂化？

加氫裂化是在氫氣和催化劑同時(shí)存在的條件下進(jìn)行的重質(zhì)油輕質(zhì)化過(guò)程。由于高壓氫氣的存在，使得分解反應(yīng)中生成的烯烴及時(shí)地被氫氣所飽和，因此大大減少了過(guò)度分解生成的氣體的數(shù)量；另外，高壓氫氣的存在對(duì)于縮合脫氫反應(yīng)也起到了阻止作用，從而也限制了焦炭的生成，故其液收率可達(dá)98％以上。另外，利用對(duì)雙功能催化劑的不同制備方法，還可以對(duì)原料中所含的非烴雜質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，從而可以加工非烴含量高的劣質(zhì)重質(zhì)油。所以加氫裂化的優(yōu)點(diǎn)是原料來(lái)源廣、產(chǎn)品質(zhì)量好、目的產(chǎn)品收率高。加氫裂化唯一的缺點(diǎn)是氫壓太高，一般高壓加氫裂化的壓力為10～20MPa，中壓為7～8MPa。這樣的高壓對(duì)反應(yīng)設(shè)備和安全要求都是很高的。

54.加氫裂化汽油和柴油有什么特點(diǎn)？

加氫裂化得到的汽油異構(gòu)烷烴多，卻無(wú)烯烴，芳烴含量也很低，一般小于10％。另外，非烴含量很低，因此是清潔汽油的主要調(diào)和組分。加氫裂化汽油的辛烷值大約在80左右。辛烷值不高的原因是加氫裂化汽油中含有辛烷值中等的環(huán)烷烴，沒(méi)有烯烴，芳烴含量也很少，而烯烴和芳烴對(duì)汽油辛烷值是有較大貢獻(xiàn)的。另外，加氫裂化汽油的另一大特點(diǎn)就是在加工過(guò)程中除掉了大部分的非烴，因此對(duì)環(huán)境的污染較小。

加氫裂化柴油由于主要含有烷烴和環(huán)烷烴，烯烴和芳烴較少，因此具有良好的燃燒性能和抗氧化安定性，且具有較好的低溫流動(dòng)性。另外，硫含量很低，符合低硫柴油的要求。

55.什么是熱加工過(guò)程？什么是延遲焦化？

當(dāng)石油餾分受熱時(shí)，就會(huì)發(fā)生兩大類反應(yīng)：一個(gè)是裂解反應(yīng)，即大分子烴類裂解生成小分子烴類，因此從較重的原料油可以得到汽油和柴油等餾分；另一個(gè)是縮合反應(yīng)，即原料和中間產(chǎn)物中的芳烴、烯烴等縮合成大分子量的化合物，從而可以得到比原料油沸點(diǎn)更高的殘?jiān)椭敝凉腆w產(chǎn)物——焦炭。利用這個(gè)反應(yīng)原理，熱加工過(guò)程主要是用來(lái)加工重質(zhì)原料，從而生產(chǎn)輕質(zhì)石油產(chǎn)品以提高輕質(zhì)油的收率，或者用來(lái)改善油品某些方面的使用性能。

延遲焦化是以減壓渣油為原料，在高溫下進(jìn)行深度熱裂化，從而生產(chǎn)汽油、柴油和石油焦的一種熱加工過(guò)程。其產(chǎn)品主要有氣體、汽油、柴油、蠟油（沸點(diǎn)相當(dāng)于減壓餾分油）和石油焦。由于沒(méi)有催化劑存在，因此焦化汽油和柴油中非烴雜質(zhì)的含量高，安定性很差。

56.焦化過(guò)程生成的汽油和柴油有什么特點(diǎn)？

焦化過(guò)程由于沒(méi)有氫的補(bǔ)充，因此汽油和柴油中烯烴含量是所用產(chǎn)品中最高的，抗氧化安定性最差；另外，由于是用最重的減壓渣油為原料，原料中非烴含量很高，因此汽油和柴油中非烴含量很高，尤其是含硫和含氮化合物，是質(zhì)量最差的汽油和柴油。一般需要經(jīng)過(guò)加氫精制除去雜質(zhì)后再作為汽油和柴油的調(diào)和組分。