登录 注册

投研中心

您当前所在位置 :投研中心

基础知识介绍:原油分类及三大炼制工艺

  原油计量单位“桶”是如何来的?



  原油定义和分类


  原油是指直接从油井中开采出来未加工的石油,它是一种由不同的碳氢化合物混合组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质,其主要成分是烷烃,其中,碳元素占83%—87%,氢元素占11%—14%,其他部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。虽然原油的基本元素类似,但从地下开采的天然原油,在不同产区和不同地层,呈现出的原油品种则纷繁众多,其物理性质有很大的差别。不过,原油基本上都能溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。
  原油的分类有多种方法,按组成的成分不同,可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类。石蜡基原油含烷烃较多,环烷基原油含环烷烃、芳香烃较多,中间基原油介于前两者之间。
  按含硫量的多少可分为低硫原油、含硫原油和高硫原油三类。原油的含硫量是指原油中所含硫(硫化物或单质硫分)的百分比。硫对原油性质的影响很大,因为硫对管道有较强的腐蚀作用,对人体健康有害。一般来说,原油中的含硫量占比较小。低硫原油中的含硫量小于0.5%,含硫原油中的含硫量介于0.5%与1%之间,高硫原油中的含硫量大于1%。
  按相对密度大小可分为轻质原油、中质原油、重质原油三类。在我国,原油的相对密度是指在压强为101325Pa下,20℃原油与4℃纯水单位体积的质量比。美国则是用在压强为101325Pa下,60℉(15.6℃)原油与4℃纯水单位体积的质量比,通常称为API度。API度和60℉的原油相对密度(原油与水的密度比)的关系满足以下公式:API度=(141.5/原油在60℉的相对密度)-131.5。按照国际上通行的分类标准,轻质原油的API度介于35与50之间,中质原油的API度介于26与35之间,重质原油的API度介于10与26之间。不同国家或石油公司对密度的划分标准可能会有所差异,现实中并不完全机械地遵循这些标准,往往还会考虑定价基准等其他因素。


  原油计量单位和用途



  世界上最早两处打出工业油的地方都盛产葡萄酒,而且在本国都很有名气,打出工业油的人们不约而同的都用葡萄酒桶盛放刚打出来的原油。
  1870年,洛克菲勒成立标准石油公司,他们使用的是自己家族生产的葡萄酒大桶,并且自立交货规格,1桶为42加仑。美国政府采取了英国商人和美国商人能共同接受的标准,即沿用洛克菲勒家族标准石油公司自行制定的标准,规定42加仑为1桶。这个标准的原油计量单位“桶”——每加仑为3.7854L(美),故1桶约为159升——就成为至今全世界都采用的原油交易单位。
  然而,“桶”主要还是欧佩克组织和英美等西方国家常用的原油计量单位,是以体积计量的。中国和俄罗斯等国则以重量计量,使用“吨”作为原油计量单位。因为各地生产的原油密度不尽相同,所以1桶原油的重量也不尽相同,大约在128-142公斤,即1吨原油大约为7至7.8桶。
  原油通过一定的炼制加工流程可以生产各种原油产品,在社会经济发展中具有非常广泛的应用,是当前重要的一次性能源来源之一。
  首先,由原油炼制生产的汽油、煤油、柴油、燃料油及液化气等是能源的主要供应者;其次,原油产品中的高分子合成材料是材料工业的重要支柱。除合成材料之外,原油产品还提供了绝大多数的有机化工原料。此外,金属加工、各类机械毫无例外地需要各类润滑材料和其他配套材料,消耗大量原油产品。建材工业、轻工、纺织工业也是原油产品的传统用户,新材料、新工艺、新产品的开发与推广,都离不开原油产品。原油产品还可以为农业提供氮肥等化工原料。



  原油产业链



  原油从地质探测、勘探生产到炼制加工、运输储存,再到终端消费等需要经历漫长且复杂的过程。跟其他大宗商品类似,石油工业一般也被分为上游、中游和下游等三大部分。其中,“上游”的主要任务是将地下的石油开采出来,其中包括勘探、开发及生产等三大环节;“中游”主要是进行石油的储运,具体包括运输、储存等两大环节;“下游”主要包括炼油、化工、销售等三大环节。我们重点介绍原油上游的勘探开发流程:



  图为石油勘探开发主要工艺流程
  首先,从上面的整个流程图中可以看到,勘探是石油作业的第一步,而勘探过程的第一步是运用相关的地质知识,来选择合适的勘探区域。随后勘探人员携带罗盘、铁锤等简单工具在野外通过直接观察和研究出露在地面的地层、岩石,了解沉积地层和构造特征。收集所有地质资料,以便查明油气生成和聚集的有利地带和分布规律,以达到找到油气田的目的。在确定油气潜力区之后,探矿人需要向有关部门申请勘探许可证。成功获得勘探许可之后,接下来工作的重点就是地球物理勘探和探井。其中,地球物理勘探是根据地质学和物理学的原理,通过不同的物理仪器观察地面上各种物理现象,推断地下地质情况,达到找油的目的。在确定了潜在油气田所在的位置和深度后,下一步就是勘探井的钻探。整个勘探工作最后一步就是对油气田的评估,包括对其潜在储量的评估。
  其次,在完成上述勘探过程之后,下一步的工作就要移交到开发人员手中。在进行具体开发之前,必须要先取得采矿许可证,随后开发工程师利用评估阶段的图像、剖面、二维模型和三维模型等信息来确定油气田的情况,并制定详细的开发方案。方案中要确定钻井数量及钻井装置,同时还需要确定用来收集和处理开采出来油气的地面装置的类型等内容。在方案制定完毕后,需要进行开发建设活动,即执行开发方案中的建设计划,包括生产井和地面装置的建设。其中,地面装置包括如下工程部分:油气集输和矿场加工工程、油气田采出水处理工程、供排水工程、注水(注气、注聚)工程、供电(电网)工程、道路工程、通信工程和消防工程等。在生产井和地面装置均完成之后,装置即可投入使用,开发过程结束,转入生产过程。
  最后,生产过程的整体流程是原油从采油井采出后,输送到油气集中处理联合作业站进行“三脱”处理,即原油脱水、脱天然气、脱硫。处理合格后的原油将被输送至油库,通过油库协调原油生产、原油加工、成品油供应和运输,最终通过管道,输送至客户手中。



  原油炼制工艺



  原油炼制简称炼油,是指通过各种炼油装置加工生产出各种石油制品。炼油的方法主要有三种,分别是常压蒸馏法、减压蒸馏法和裂化法。
  常压蒸馏法
  利用加热炉,分馏塔等设备将原油气化,烃(碳氢化合物的总称)类化合物在不同的温度下开始蒸发,然后将这些气态的物质冷却为液体,产生出一系列的石油制品。其工艺流程如下:
  1.原油换热:为了充分回收热量,使原油与各种馏分在换热器内换热,一般换热到200—250℃进入初馏塔。
  2.初馏:原油在初馏塔(预分馏塔)中先将少量水分和腐蚀性气体及一部分轻汽油分出。经冷凝、冷却器降至30—40℃,进入储罐,一部分作回流,一部分作汽油组分或重态原料油。
  3.常压蒸馏:从初馏塔底得到的油叫拨顶油,用泵常压炉加热到360—370℃进入常压塔,自塔顶分出汽油,经换热、冷凝能冷却到30—40℃,一部分作塔顶回流,一部分作汽油组分。常压塔一般有3—4个侧线,分别产出煤油、轻柴油和重柴油。
  减压蒸馏法
  利用降低压力从而降低沸点的原理,将常压重油在减压塔内进行分馏,从重油中分出柴油、润滑油、石蜡、沥青等产品。
  常压塔底重油温度约为350℃,油泵抽出送到减压加热炉,到410℃左右进入减压塔。一般减压塔汽化段压力为40毫米汞柱。减压一线馏出物除部分作回流外,其余作为裂化或制蜡原料,减压二、三、四线馏出物可作润滑油原料或裂化原料,减压塔底油可作焦化、减粘裂化、氧化沥青原料,也可经丙烷脱沥青工艺制取重质润滑油。
  裂化法
  将石油中的重组分分裂为轻组分,是提高汽油、柴油产出率,增加汽油、柴油产量的一种方法。裂化有三种不同类型:
  1.热裂化:就是完全依靠热能进行裂化。热裂化的形式根据原料不同、裂化深度不同,又分为减粘裂化和焦化。
  2.催化裂化:就是裂化反应不单是靠外界供给的热能,还要通过催化剂发生催化裂化反应。这样反应温度压力均较低,重组分转化为轻组分收率较高,质量也较好,所得的裂化气体也更宜于做化工原料。
  3.加氢裂化:加氢裂化实质上是催化裂化与加氢两种反应的组合。反应是在氢气压力下进行的。氢气压力可根据不同原料与产品来考虑,可以是17—150大气压或更高些。由于在裂化反应中生成部分烯烃,容易进一步生成碳,而影响催化活性与产品收率,加氢可使烯烃饱和,避免或减少生碳的机会,同时并不影响产品中异构烃类的存在。

(期货日报)