化学工程与工艺专业实验 原油及其各馏分的性能评价 西安石油大学 化学化工学院化工系
化学工程与工艺专业实验 原油及其各馏分的性能评价 西安石油大学 化学化工学院化工系
目 录 原油及其各馏分的性能评价实验… 1概说… 2实验内容说明 3实验方法与步骤 4实验报告的撰写 附录1原油评价方法 1.1原油评价的内容 12原油的分类 13原油的取样和脱水 233689 14原油一般性质的测定 15原油评价数据表 附录2石油和石油产品试验方法 15 实验一原油蒸馏试验…… 实验二石油产品馏程的测定 30 实验三石油产品闪点的测定(闭口杯法) 实验四石油产品运动粘度的测定 实验五石油馏分油催化裂化
目 录 原油及其各馏分的性能评价实验.................................................................................................1 1 概说......................................................................................................................................1 2 实验内容说明......................................................................................................................1 3 实验方法与步骤..................................................................................................................1 4 实验报告的撰写..................................................................................................................2 附录 1 原油评价方法..................................................................................................................3 1.1 原油评价的内容.............................................................................................................3 1.2 原油的分类.....................................................................................................................6 1.3 原油的取样和脱水.........................................................................................................8 1.4 原油一般性质的测定.....................................................................................................9 1.5 原油评价数据表...........................................................................................................10 附录 2 石油和石油产品试验方法............................................................................................15 实验一 原油蒸馏试验........................................................................................................15 实验二 石油产品馏程的测定............................................................................................30 实验三 石油产品闪点的测定（闭口杯法）....................................................................36 实验四 石油产品运动粘度的测定....................................................................................39 实验五 石油馏分油催化裂化............................................................................................44
原油及其各馏分的性能评价实验 1概说 石油是一种不可再生的能源,随着石油资源的日趋紧张,提高石油资源的利用率是一个亟待解决的 问题。不同油田生产的各种原油,性质差别可能很大,即使同一油田生产的原油,由于油井、采油层位 以及开采时期不同,原油的性质也是不同的,这就导致了不同炼油厂其原油加工方案可能各不相同,即 使同一个炼油厂,在不同时期其原油的生产方案也会有较大变化。为了合理利用石油资源,满足各类型 炼油厂和石油化工厂的设计和加工的需要,必须对原油进行大量系统的评价工作,以便针对原油性质的 变化来调整生产、输送和加工的方案。 在实验室采用规定的分离和分析方法,全面地测定原油的性质及其可能得到的成品或半成品的性质 和收率,这项工作称为原油评价。通过原油评价,可以对原油性质有全面的了解,并可据此选择适当的 加工方法及产品方案,使原油得到合理利用。例如低硫石蜡基原油的重馏分适合生卢高粘度指数的润滑 油;环烷基原油的凝点较低,适合生产低凝点的油品及道路沥青等等。 本综合性实验的目的是在学习完相关专业方向课程的基础上,通过本综合实验的训练,使学生能根 据实验数据分析和掌握不同原油及其各直馏馏分各种性质(包括实沸点蒸馏、恩氏蒸馏、密度、粘度、 闪点及其各馏分的裂解性能等),撰写简单的原油评价报告,为今后在实际生产或工艺设计中能根据不 同原油及生产要求来制定合理的原油加工方案奠定基础。同时,通过本综合实验的训练,加深对专业理 论概念的理解,培养石油及其产品规格试验标准化的概念,进一步锻炼动手能力及掌握常用仪器仪表和 设备的使用方法。 2实验内容说明 原油的综合评价是一项非常繁杂的工作,它所涉及的实验项目很多,实验工作量很大,同时只有通 过对大量的实验数据进行科学、合理的分析处理,才能得到比较可靠的原油评价结果。原油评价的具体 方法详见附录1。 由于本实验课程的学时非常有限,本综合性实验仅选取了原油评价过程中比较典型的几项实验内容 为例供同学们动手操作,这些实验项目包括原油实沸点蒸馏、石油产品馏程的测定、石油产品闪点的测 定、石油产品运动粘度的测定、石油馏分油催化裂化等共5项。通过首先阅读自学附录1中的“原油评 价方法”,然后进行上述5个实验项目的操作训练,可使同学们了解原油评价的全过程,熟悉原油评价 方法,初步掌握石油及其产品规格试验标准化的概念和相关方法 3实验方法与步骤 (1)实验分组 本综合性实验是一个由多人合作才能完成的实验项目,因此实验前应先进行分组 分组方法:将所有学生分为若干个大组,每个大组约6~12人;将每个大组再分为3个小组,每个 小组最少2名学生,最多不超过4名学生。本综合性实验是由一个大组共同来完成的 (2)实验方法与步骤 每一大组学生依次按规定的方法、步骤和要求完成本综合性实验。下面以一个大组为例说明本综合 性实验的方法与步骤。 ①实验一:原油实沸点蒸馏
— 1 — 原油及其各馏分的性能评价实验 1 概说 石油是一种不可再生的能源，随着石油资源的日趋紧张，提高石油资源的利用率是一个亟待解决的 问题。不同油田生产的各种原油，性质差别可能很大，即使同一油田生产的原油，由于油井、采油层位 以及开采时期不同，原油的性质也是不同的，这就导致了不同炼油厂其原油加工方案可能各不相同，即 使同一个炼油厂，在不同时期其原油的生产方案也会有较大变化。为了合理利用石油资源，满足各类型 炼油厂和石油化工厂的设计和加工的需要，必须对原油进行大量系统的评价工作，以便针对原油性质的 变化来调整生产、输送和加工的方案。 在实验室采用规定的分离和分析方法，全面地测定原油的性质及其可能得到的成品或半成品的性质 和收率，这项工作称为原油评价。通过原油评价，可以对原油性质有全面的了解，并可据此选择适当的 加工方法及产品方案，使原油得到合理利用。例如低硫石蜡基原油的重馏分适合生卢高粘度指数的润滑 油；环烷基原油的凝点较低，适合生产低凝点的油品及道路沥青等等。 本综合性实验的目的是在学习完相关专业方向课程的基础上，通过本综合实验的训练，使学生能根 据实验数据分析和掌握不同原油及其各直馏馏分各种性质（包括实沸点蒸馏、恩氏蒸馏、密度、粘度、 闪点及其各馏分的裂解性能等），撰写简单的原油评价报告，为今后在实际生产或工艺设计中能根据不 同原油及生产要求来制定合理的原油加工方案奠定基础。同时，通过本综合实验的训练，加深对专业理 论概念的理解，培养石油及其产品规格试验标准化的概念，进一步锻炼动手能力及掌握常用仪器仪表和 设备的使用方法。 2 实验内容说明 原油的综合评价是一项非常繁杂的工作，它所涉及的实验项目很多，实验工作量很大，同时只有通 过对大量的实验数据进行科学、合理的分析处理，才能得到比较可靠的原油评价结果。原油评价的具体 方法详见附录 1。 由于本实验课程的学时非常有限，本综合性实验仅选取了原油评价过程中比较典型的几项实验内容 为例供同学们动手操作，这些实验项目包括原油实沸点蒸馏、石油产品馏程的测定、石油产品闪点的测 定、石油产品运动粘度的测定、石油馏分油催化裂化等共 5 项。通过首先阅读自学附录 1 中的“原油评 价方法”，然后进行上述 5 个实验项目的操作训练，可使同学们了解原油评价的全过程，熟悉原油评价 方法，初步掌握石油及其产品规格试验标准化的概念和相关方法。 3 实验方法与步骤 （1）实验分组 本综合性实验是一个由多人合作才能完成的实验项目，因此实验前应先进行分组。 分组方法：将所有学生分为若干个大组，每个大组约 6~12 人；将每个大组再分为 3 个小组，每个 小组最少 2 名学生，最多不超过 4 名学生。本综合性实验是由一个大组共同来完成的。 （2）实验方法与步骤 每一大组学生依次按规定的方法、步骤和要求完成本综合性实验。下面以一个大组为例说明本综合 性实验的方法与步骤。 ① 实验一：原油实沸点蒸馏
实验方法与步骤 ⅰ本大组按每10℃一个窄馏分进行原油的实沸点蒸馏实验,具体的实验方法与步骤详见附录2实验 并按要求撰写本次实验报告 注意:每组只进行实沸点蒸馏的常压蒸馏部分,减压蒸馏部分为演示性实验。 ⅱi将实沸点蒸馏得到的窄馏分按各馏分的馏出比例混合得到下表所列沸程的各直馏馏分。这些直馏 馏分A、B、C则分别作为三个小组进行后续实验的原料 实沸点蒸馏所得各直馏馏分的沸程(℃) 馏分名称 馏分A 馏分B 馏分C 汽油馏分 IBP.120 IBPx145 煤油馏分 140~240 柴油馏分 180~250 180~300 180~350 减压馏分 350~400 400~450 450~500 注意:本步骤由指导教师给学生演示来完成。 ②后续实验 实验二:石油产品馏程的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的A、B、C三个汽油馏分为原料进行实验,实验方法与步骤详 见附录2实验二,并按要求撰写本次实验报告 实验三:石油产品闪点的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的A、B、C三个柴油馏分为原料进行实验,实验方法与步骤详 见附录2实验三,并按要求撰写本次实验报告 实验四:石油产品运动粘度的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的A、B、C三个减压馏分为原料进行实验,实验方法与步骤详 见附录2实验四,并按要求撰写本次实验报告。 实验五:石油馏分油催化裂化 本大组以实沸点蒸馏实验得到的煤油馏分为原料进行实验,实验方法与步骤详见附录2实验五,并 按要求撰写本次实验报告。 4实验报告的撰写 每名学生应综合本大组及各小组得到的所有实验数据,结合指导教师给出的原油及其各馏分的其它 评价数据,撰写一个简单的原油评价报告。报告内容主要应包括原油的一般性质分析,各直馏馏分的收 率、性质特点以及进一步的加工方向等
— 2 — 实验方法与步骤： i 本大组按每 10℃一个窄馏分进行原油的实沸点蒸馏实验，具体的实验方法与步骤详见附录 2 实验 一，并按要求撰写本次实验报告。 注意：每组只进行实沸点蒸馏的常压蒸馏部分，减压蒸馏部分为演示性实验。 ii 将实沸点蒸馏得到的窄馏分按各馏分的馏出比例混合得到下表所列沸程的各直馏馏分。这些直馏 馏分 A、B、C 则分别作为三个小组进行后续实验的原料。 实沸点蒸馏所得各直馏馏分的沸程（℃） 馏分名称 馏分 A 馏分 B 馏分 C 汽油馏分 IBP~120 IBP~145 IBP~180 煤油馏分 140~240 柴油馏分 180~250 180~300 180~350 减压馏分 350~400 400~450 450~500 注意：本步骤由指导教师给学生演示来完成。 ② 后续实验 实验二：石油产品馏程的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的 A、B、C 三个汽油馏分为原料进行实验，实验方法与步骤详 见附录 2 实验二，并按要求撰写本次实验报告。 实验三：石油产品闪点的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的 A、B、C 三个柴油馏分为原料进行实验，实验方法与步骤详 见附录 2 实验三，并按要求撰写本次实验报告。 实验四：石油产品运动粘度的测定 各小组分别以实沸点蒸馏实验得到的 A、B、C 三个减压馏分为原料进行实验，实验方法与步骤详 见附录 2 实验四，并按要求撰写本次实验报告。 实验五：石油馏分油催化裂化 本大组以实沸点蒸馏实验得到的煤油馏分为原料进行实验，实验方法与步骤详见附录 2 实验五，并 按要求撰写本次实验报告。 4 实验报告的撰写 每名学生应综合本大组及各小组得到的所有实验数据，结合指导教师给出的原油及其各馏分的其它 评价数据，撰写一个简单的原油评价报告。报告内容主要应包括原油的一般性质分析，各直馏馏分的收 率、性质特点以及进一步的加工方向等
附录1原油评价方法 石油化学工业近年发展较快,主要前提是石油工业的发展。随着勘探开发技术的进步,不同油田所 生产的各种原油,性质差别很大,有相当一部分为稠油或重质原油,并混输进入各炼油厂,以致某些炼 油厂加工的原油性质变化较大。为了合理利用石油资源,配合各类型炼油厂和石油化工厂的设计和加工 的需要,必须进行大量的原油评价工作。 原油评价,一般是指在实验室采用蒸馏和分析方法来全面掌握原油性质,以及可能得到的产品和半 产品的收率和其一些基本性质。通过对原油评价结果的分析,判断原油加工所适宜的产品方案和有效加 工手段,以取得最佳的经济效益 本章所参照的石油化工科学研究院1973年编写的《原油评价方法》和中国石油化工总公司原油科 技情报站1988年《原油评价方法》修订版等,是我国原油评价的统一方法。随着炼油工艺的不断发 展和现代仪器分析方法的不断进步,原油评价的内容和手段亦将不断得到补充和发展。关于近代物理分 析方法在石油工业中的应用可参考有关文献阿。 11原油评价的内容 为适应不同需要,把原油评价方案分为下列4类 原油性质分析 目的:在油田勘探开发过程中,及时了解单井、不同层位、集油站、油井及进厂原油的一般性质 以掌握原油性质变化的规律和油田发展的动态。 内容:对未脱水的原油首先分析水分、盐含量。对含水量低于0.5%质量分数)的原油,分析内容 是:密度(20℃)、运动粘度(50℃、π0℃)、疑点或倾点、残炭、硫、氮、酸值、灰分、金属镍、钒及馏 程。并根据需要,分析蜡含量、沥青质、胶质及本单位认为有必要的其他项目。 需要油样数量:1-2L 、原油的简单评价 目的:初步确定原油的类型和特征,以用于原油的普查,尤其对地质构造复杂、原油性质变化较大 的产油区,为不同类型的原油合理利用,进一步达到分输、分炼提供依据 内容: 1.原油性质分析见“一”。 2.原油简易蒸馏:以300mL的样品,一般切取相隔25℃或50℃的馏分,计算收率,测定密度、 粘度、凝点、苯胺点,计算特性因数、相关指数。由250-275℃和395~425℃两个关键馏分的密度确定 原油的基属 需要油样数量:2~4L。 三、原油的基本评价 目的:为一般炼厂的设计提供数据,或服务于各炼厂进厂原油每半年或一季度的原油评价 1.原油性质除“-”项分析外,还应加上蜡含量、胶质、沥青质含量及原油基属的确定。 2.原油实沸点蒸馏:按温度切取每20—-30℃间隔的馏分和>500℃的渣油并对其性质进行分析,然 后将所得窄馏分性质数据绘成曲线,将分析数据以表格方式表示
— 3 — 附录 1 原油评价方法 石油化学工业近年发展较快，主要前提是石油工业的发展。随着勘探开发技术的进步，不同油田所 生产的各种原油，性质差别很大，有相当一部分为稠油或重质原油，并混输进入各炼油厂，以致某些炼 油厂加工的原油性质变化较大。为了合理利用石油资源，配合各类型炼油厂和石油化工厂的设计和加工 的需要，必须进行大量的原油评价工作。 原油评价，一般是指在实验室采用蒸馏和分析方法来全面掌握原油性质，以及可能得到的产品和半 产品的收率和其一些基本性质。通过对原油评价结果的分析，判断原油加工所适宜的产品方案和有效加 工手段，以取得最佳的经济效益。 本章所参照的石油化工科学研究院 1973 年编写的《原油评价方法》和中国石油化工总公司原油科 技情报站 1988 年《原油评价方法》修订版等[1~5]，是我国原油评价的统一方法。随着炼油工艺的不断发 展和现代仪器分析方法的不断进步，原油评价的内容和手段亦将不断得到补充和发展。关于近代物理分 析方法在石油工业中的应用可参考有关文献[6]。 1.1 原油评价的内容 为适应不同需要，把原油评价方案分为下列 4 类： 一、原油性质分析 目的：在油田勘探开发过程中，及时了解单井、不同层位、集油站、油井及进厂原油的一般性质， 以掌握原油性质变化的规律和油田发展的动态。 内容：对未脱水的原油首先分析水分、盐含量。对含水量低于 0.5%(质量分数)的原油，分析内容 是：密度(20 ) ℃ 、运动粘度(50℃、70 ) ℃ 、疑点或倾点、残炭、硫、氮、酸值、灰分、金属镍、钒及馏 程。并根据需要，分析蜡含量、沥青质、胶质及本单位认为有必要的其他项目。 需要油样数量：1—2L。 二、原油的简单评价 目的：初步确定原油的类型和特征，以用于原油的普查，尤其对地质构造复杂、原油性质变化较大 的产油区，为不同类型的原油合理利用，进一步达到分输、分炼提供依据。 内容： 1．原油性质分析见“一”。 2．原油简易蒸馏：以 300mL 的样品，一般切取相隔 25℃或 50℃的馏分，计算收率，测定密度、 粘度、凝点、苯胺点，计算特性因数、相关指数。由 250~275℃和 395~425℃两个关键馏分的密度确定 原油的基属。 需要油样数量：2~4 L。 三、原油的基本评价 目的：为一般炼厂的设计提供数据，或服务于各炼厂进厂原油每半年或一季度的原油评价。 内容： 1．原油性质除“一”项分析外，还应加上蜡含量、胶质、沥青质含量及原油基属的确定。 2．原油实沸点蒸馏：按温度切取每 20—30℃间隔的馏分和>500℃的渣油并对其性质进行分析，然 后将所得窄馏分性质数据绘成曲线，将分析数据以表格方式表示