石油炼制化学PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第一篇 原油（石油）及其产品的组成、性质和评价 7

第二章　原油的组成 9

第一节 原油的元素组成 9

第二节 原油的馏分组成 10

第三节　原油的化学组成 12

一、原油中的烃类组成 12

（一）单体烃组成 12

（二）族组成 17

（三）结构族组成 23

二、原油中的非烃类组成 31

（一）原油中的含硫化合物 31

（二）原油中的含氧化合物 42

（三）原油中的含氮化合物 45

（四）原油中的胶状沥青状物质 47

（五）原油中的水及矿物质 51

第三章　原油的评价 52

第一节 原（石）油及其产品的一般物理化学性质和原油的分类 52

一、原油及其产品的一般物理化学性质 52

（一）比重与密度 53

（二）分子量 57

（三）粘度 58

（四）热性质 60

（五）蒸发与沸腾 62

（六）闪点、燃点及自燃点 63

（七）凝固点 66

（八）溶解度与溶解能力 66

（九）表面性质 67

（十）光学性质 67

（十一）电性质 68

二、原油一般性质的测定 69

（一）沥青质、硅胶胶质和含蜡量的测定 69

（二）氮含量的测定 70

（三）含盐量的测定 70

（四）原油及润滑油馏分的平均分子量 71

（五）碳、氢元素及微量金属的分析 72

三、原油的分类 74

（一）化学分类法 74

（二）工业分类法 76

第二节　原油的蒸馏 77

一、原油的简易蒸馏 77

二、原油实沸点蒸馏及窄馏分的性质 78

三、平衡汽化 82

第三节　直馏馏分的性质及组成分析 87

一、直馏轻质馏分（或产品）性质及组成分析 87

（一）汽油馏分 87

（二）喷气燃料馏分 87

（三）灯用煤油 87

（四）柴油馏分 87

（五）重整原料油 87

（六）裂解原料油 87

（七）裂化原料油 87

二、润滑油和蜡的实验室评价 88

（一）润滑油潜在含量的测定方法 89

（二）石蜡和地蜡的分析 92

三、重油、渣油及沥青性质的分析 93

（一）不同深度的重油的分析 93

（二）渣油的性质分析 93

附：任丘原油的评价示例 93

第四章　石油燃料的评价 120

第一节 汽油燃料的评价 120

一、汽油燃料的汽化作用 120

二、汽油燃料的抗爆性 121

（一）燃料的燃烧 121

（二）燃料的抗爆性 123

（三）燃料的抗爆性与化学组成的关系 124

（四）提高汽油抗爆性的方法 129

三、汽油的安定性 130

（一）化学组成对汽油安定性的影响 131

（二）评价汽油安定性的方法 132

四、汽油的腐蚀性 132

第二节　喷气燃料的评价 135

一、空气喷气式发动机 136

二、喷气燃料的评价 137

（一）热值 137

（二）燃料在低温下的使用性能 139

（三）燃料的起动性能和形成气阻的倾向 140

（四）燃料的燃烧性能 140

（五）燃料的安定性 142

（六）燃料的腐蚀性 143

第三节 柴油燃料的评价 147

一、柴油机燃料的滞燃期与爆震现象 147

二、柴油主要质量指标 149

（一）柴油的十六烷值 149

（二）柴油指数 153

三、评价柴油的其它指标 153

第五章　石油润滑油类的评价 157

第一节 摩擦与润滑 158

一、摩擦 158

二、润滑 160

第二节 润滑油的粘温性能 162

一、粘温性能的表达方式 162

（一）粘度比 163

（二）粘度温度系数 163

（三）粘度指数 163

二、润滑油的化学组成与粘温性能的关系 165

第三节 润滑油的氧化安定性 170

一、烃类的液相氧化 170

二、润滑油基础油的化学组成与氧化安定性 176

三、润滑油抗氧化安定性的测定方法 178

（一）抗氧化安定性的测定方法 178

（二）热氧化安定性的测定方法 178

第四节　润滑油的分类和规格 178

一、润滑油的分类 178

二、润滑油的产品规格 184

（一）内燃机润滑油 184

（二）航空涡轮发动机润滑油 196

（三）齿轮油 198

（四）机械油 204

（五）汽轮机油 205

（六）压缩机油 206

（七）冷冻机油 206

（八）气缸油 206

第二篇：自石油中制取石油产品（燃料、润滑油类以及石蜡、沥青等）的加工过程 209

第六章：原油的预处理——脱盐脱水 211

第一节：原油中的水和盐类 211

第二节：原油中水和盐类对加工的影响 212

第三节：原油脱盐脱水原理 214

一、原油乳化液及其物理化学性质 214

二、破原油乳化液的原理及脱盐脱水的方法 215

（一）机械法 215

（二）化学法 215

（三）电法脱盐脱水 216

第七章：原油的蒸馏过程 217

第一节：蒸馏在石油炼制工业中的重要性 217

第二节：燃料型炼厂的蒸馏过程 218

一、概述 218

二、蒸馏过程分类 219

（一）、常压蒸馏 219

（二）、减压蒸馏 220

第三节：化工型炼厂的蒸馏过程 220

一、分类 220

（一）、拔头型蒸馏 220

（二）、常、减压蒸馏 220

二、蒸馏流程 220

（一）、拔头型蒸馏流程 220

（二）、常、减压蒸馏流程 221

第四节：原油的馏分组成 222

第八章：原油热加工过程 225

第一节：概述 225

第二节：热加工过程中的化学原理 225

一、烷烃 226

二、环烷烃 230

三、芳烃 231

四、不饱和烃 233

五、混合型环烃 233

第三节：热加工过程中的反应热效应 234

第四节：热加工过程中的反应动力学 234

第五节：焦化过程 236

一、概述 236

二、延迟焦化 236

三、流化焦化 239

四、灵活焦化 240

第九章：催化裂化 242

第一节：概述 242

第二节：烃类在催化裂化过程中的化学反应 243

一、烷烃 243

二、烯烃 243

（一）、断裂反应 243

（二）、异构化反应 244

（三）、氢转移反应 244

（四）、芳构化反应 244

三、环烷烃 245

四、芳烃 246

五、混合烃类（或石油馏分） 246

第三节：烃类在催化裂化过程的反应机理 248

第四节：催化剂和催化作用 251

一、硅酸铝催化剂 251

（一）、硅酸铝催化剂的化学组成 251

（二）、硅酸铝催化剂的结构和活性来源 252

二、分子筛催化剂 253

（一）、分子筛的化学组成 253

（二）、分子筛的结构 254

（三）、分子筛催化剂活性的来源 255

（四）、工业分子筛催化剂 258

三、催化剂的使用性能 258

（一）、物理性质 258

（二）、催化性能 260

（三）、机械性质 261

第五节：原料油的选择 262

一、原料油的化学组成 262

二、原料油组成对提高辛烷值的影响 263

第六节：工艺特点和操作条件 264

一、增产烯烃的化工型方案 264

二、多产汽油及提高辛烷值的方案 264

三、多产柴油的方案 265

第七节：工艺流程及设备 267

第十章：催化重整 270

第一节：概述 270

第二节：催化重整过程的化学原理 273

一、原料预加氢 273

二、催化重整过程的化学原理 274

（一）、脱氢反应 274

（二）、异构化反应 277

（三）、氢化裂化反应 278

三、催化重整过程的反应机理 279

四、催化重整过程化学反应的热力学和动力学 284

（一）、催化重整过程化学反应热力学数据的计算 285

（二）、催化重整过程中各化学反应的热力学、动力学分析 287

第三节：催化重整过程原料的选择 294

一、原料的化学组成 296

二、有害杂质 298

第四节：催化剂 299

一、催化剂的组成 299

（一）、载体 299

（二）、金属组分 299

（三）、酸性组成 300

二、各组分与催化性能的关系 301

三、催化剂的使用性能 304

（一）、催化剂的活性 304

（二）、催化剂的选择性 304

（三）、催化剂的稳定性 305

（四）、活性衰退与催化剂寿命 305

第十一章：催化加氢 306

第一节：概述 306

一、加氢精制 306

二、加氢裂化 306

第二节：加氢裂化过程中的化学原理 307

一、烷烃 308

二、环烷烃 308

三、芳烃 309

四、含硫化合物 314

五、含氮化合物 318

六、含氧化合物 320

（一）酚类 321

（二）环烷酸类 322

第三节 催化剂和催化作用 322

一、无定型硅酸铝 322

二、分子筛 322

第四节 过程条件 324

一、反应温度 324

二、空速 325

三、氢分压与氢油比 325

第五节 工艺流程 326

一、一段法一次通过流程 326

二、一段法全循环流程 327

三、两段法全循环流程 328

第六节 化工型加氢裂化 328

一、以生产芳烃原料为主的加氢裂化 328

二、以生产烯烃的裂解原料为主的加氢裂化 329

第七节 主要工艺设备 330

第十二章：炼厂气及其加工利用 332

第一节 叠合过程 332

一、叠合过程的化学反应和主要影响因素 333

二、叠合过程催化剂 335

三、叠合过程的工艺流程 337

四、叠合过程的发展趋势 338

第二节：烷基化过程 339

一、异构烷烃的烷基化过程 340

（一）、烷基化反应和产物 340

（二）、烷基化反应机理 342

（三）、烷基化催化剂 344

（四）、烷基化的方法和工艺过程 345

二、芳烃的烷基化过程 350

第三节：异构化过程 351

一、烷烃的异构化反应 351

二、烷烃异构化催化剂 352

三、烷烃异构化反应机理 353

四、烷烃异构化的工业过程 354

第三篇 石油产品精制化学 357

第十三章：化学精制 359

第一节：酸碱精制 359

一、酸碱精制的原理 359

（一）、碱洗 359

（二）、硫酸（洗涤）精制 360

（三）、高压电场沉降分离 361

二、酸碱精制过程的工艺流程 361

三、酸碱精制操作条件的选择 362

第二节：酸碱精制的某些改进方法 363

一、麦利精制 363

二、阳离子聚合脱硫 364

三、轻馏分的亚硝基硫酸-硫酸抽提 364

四、高含硫组分的酸碱处理 367

第十四章：催化精制 369

第一节：催化氧化脱硫醇法 369

一、基本原理、应用形式及其适用范围 370

二、脱硫醇的反应机理与动力学 371

三、催化剂制备 377

（一）、磺化酞菁钴的制备 377

（二）、固定床催化剂的制备 377

（三）、催化剂活化 378

（四）、助催化剂 378

四、工业生产流程及数据 379

（一）、处理催化裂化汽油 379

（二）、处理热裂化汽油及焦化汽油 381

（三）、处理煤油 381

（四）、处理喷气燃料 382

第二节：水蒸汽催化脱硫 383

一、水蒸汽催化脱硫的机理 383

二、水蒸汽催化脱硫催化剂 384

三、汽油馏分的水蒸汽催化脱硫 386

四、柴油馏分的水蒸汽催化脱硫 387

第十五章：加氢精制 388

第一节：概述 388

第二节：加氢过程在炼油工业中的应用 389

一、加氢精制同铂重整、催化裂化、焦化结合 390

二、加氢裂化同催化裂化、焦化结合 390

三、全氢型流程 390

第三节：加氢精制（脱硫、脱氮）催化剂 391

一、浅度加氢精制催化剂 391

二、深度加氢精制催化剂 392

三、催化剂形状对加氢活性的影响 394

第四节：轻馏分油加氢精制（脱硫、脱氮） 394

一、汽油加氢精制 394

二、煤油加氢精制 397

三、轻柴油加氢精制 399

第十六章：物理化学精制 401

第一节：溶剂精制法 401

一、高压热水抽提法 401

二、其他溶剂精制法 403

（一）、液氨精制法 403

（二）、碱性氯化铝水溶液精制法 405

（三）、聚山梨酸酯-80精制法 405

第二节：分子筛吸附精制 405

一、吸附剂的选择 405

二、分子筛对高沸点烷基硫醇的吸附 406

三、预吸附含硫有机化合物的影响 407

四、工艺过程及操作条件 407

五、吸附剂的再生 413

第三节：离子交换树脂精制 413

一、离子交换树脂脱硫 413

二、离子交换树脂脱除原料油中的极性化合物 414

三、磺化铜型阳离子交换树脂脱硫醇 414

四、典型工业装置情况 415

第十七章：润滑油的溶剂精制 417

第一节：溶剂和润滑油在溶剂中的溶解度 417

一、润滑油在溶剂中的溶解度 417

二、选择性溶剂 419

第二节：溶剂精制的工艺过程 419

一、糠醛精制过程 420

（一）、糠醛精制的一般性质 420

（二）、糠醛精制的工艺流程 421

二、苯酚精制过程 422

（一）、苯酚的性质 422

（二）、苯酚精制的工艺流程 423

三、N-甲基吡咯烷酮精制过程 423

（一）、糠醛、N-甲基吡咯烷酮和苯酚的比较 423

（二）、N-甲基吡咯烷酮精制的工艺流程 425

第十八章：润滑油的溶剂脱蜡 427

第一节：溶剂脱蜡原理 427

一、蜡在溶剂中的溶解度 427

二、选择性溶剂 428

第二节：蜡的结晶 430

一、蜡的组成和结晶形态 430

二、脱蜡过程条件对蜡结晶的影响 430

三、表面活性物质对蜡结晶的影响 432

第三节：溶剂在脱蜡过程中的作用 433

第四节：溶剂脱蜡的工艺过程 436

一、丙酮、甲基乙基酮的物理化学性质 436

二、酮苯脱蜡的工艺流程 437

第十九章：润滑油的尿素脱蜡 439

第一节：尿素脱蜡的原理 439

一、络合物的生成 439

二、活化剂的作用 440

三、络合物的分解 440

第二节：尿素脱蜡的工艺流程 440

一、湿法尿素脱蜡的工艺流程 440

二、干法尿素脱蜡分离正构烷烃的工艺流程 442

第二十章：润滑油的脱沥青过程 445

第一节：丙烷脱沥青的原理 445

第二节：脱沥青的溶剂 448

第三节：丙烷脱沥青的工艺流程 449

第二十一章：润滑油的白土精制 452

第一节：白土精制的原理 452

第二节：白土精制工艺 452

第二十二章：润滑油的加氢 456

第一节：润滑油加氢过程的基本化学反应 457

一、开环、裂化等反应 457

二、异构化反应 457

三、脱氧、脱硫、脱氮等反应 457

四、脱蜡反应 460

第二节：润滑油加氢补充精制 461

一、工艺流程和操作条件 461

二、油品组成及性质 462

（一）、加氢时油品化学组成的变化 462

（二）、反应条件对油品性质的影响 463

第三节：润滑油加氢裂化 467

一、工艺过程概述 468

二、加氢深度选择 469

（一）、加氢裂化的工艺条件 469

（二）、加氢深度与产品质量的关系 469

（三）、加氢深度与原料油质量的关系 471

三、加氢裂化润滑油的安定性 471

（一）、加氢裂化油的氧化安定性 471

（二）、加氢裂化油的颜色安定性（光安定性） 472

第四节：润滑油加氢催化剂 472

一、加氢补充精制催化剂 473

（一）、Co-Mo与Ni-Mo系催化剂 473

（二）、铁精制催化剂 474

二、加氢裂化催化剂 476

（一）、Ni-W-Si-Al型催化剂 476

（二）、Ni-Mo-Si-Al型催化剂 477

（三）、Co-Mo-Si-Al型催化剂 478

第五节：润滑油加氢降凝 479

一、催化脱蜡工艺的类型和特点 479

（一）、以加氢异构化反应为主的催化脱蜡 479

（二）、以选择性加氢裂化为主的催化脱蜡 480

二、催化脱蜡催化剂 482

（一）、加氢异构化催化剂 482

（二）、选择性加氢裂化催化剂 483

三、加氢裂化-催化脱蜡生产润滑油的工艺流程和试验数据 484

第四篇：添加剂化学 491

第二十三章：燃料添加剂 492

第一节：汽油抗爆剂 493

一、汽油抗爆剂的种类和性能 493

（一）、金属有机化合物抗爆剂 493

（二）、非金属有机化合物抗爆剂 496

二、甲基特丁基醚抗爆剂的生产 497

（一）、工艺流程 497

（二）、操作条件 498

（三）、催化剂性能及产品质量 499

三、抗爆剂的作用机理及添加效果 501

第二节：抗氧防胶剂 503

一、燃料的贮存和使用安定性 503

二、抗氧防胶剂的种类及合成方法 504

（一）、种类 504

（二）、抗氧剂合成 507

三、抗氧剂的作用机理 507

第三节：十六烷值改进剂 510

一、十六烷值改进剂的种类及合成方法 510

（一）、种类 510

（二）、合成方法 511

二、作用机理 511

（一）、柴油机中的燃烧过程 511

（二）、十六烷值改进剂的作用机理 512

三、实用性能 512

（一）、改进十六烷值的效果 512

（二）、低温启动性的改进 514

（三）、对燃料性质的影响 515

第四节：金属钝化剂 516

一、种类、化学结构及合成方法 516

二、作用机理 518

第五节：抗静电剂 520

一、种类 520

（一）、阳离子表面活性剂 520

（二）、阴离子表面活性剂 521

（三）、两性离子表面活性剂 522

（四）、非离子型表面活性剂 522

二、抗静电剂的作用机理 522

第六节：消烟剂 524

一、内燃机排气对大气的污染 524

二、消烟剂的种类及使用效果 525

第七节：抗积炭添加剂 528

一、抗积炭剂的种类、化学结构及合成方法 528

（一）、磷酸三甲苯酯 529

（二）、二苯基磷酸甲苯酯 530

（三）、磷酸三甲酯 530

（四）、苯磷酸甲酯 531

（五）、其它 531

二、抗积炭剂的作用机理 531

（一）、防止沉积物赤热作用 531

（二）、扫气作用 532

第八节：其它燃料添加剂 533

一、防腐蚀添加剂（缓蚀剂） 533

二、防冰剂 533

三、抗菌或抗微生物（酵母、霉）剂 534

四、重油添加剂 536

第二十四章：润滑油添加剂 538

第一节：清净分散（添加）剂 538

一、烷基酚盐 538

（一）、各种类型的烷基酚盐及其特性 538

（二）、烷基酚盐的工业生产 543

（三）、含有烷基酚盐的复合配方及其使用情况 546

二、烷基水杨酸盐 548

（一）、烷基水杨酸盐的化学结构及其使用性能 549

（二）、烷基水杨酸盐的制备 552

（三）、含烷基水杨酸盐复合配方及其使用情况 553

三、磺酸盐 553

（一）、磺酸盐的类型 553

（二）、原料来源及其组成对磺酸盐质量的影响 554

（三）、磺酸盐的合成方法 555

（四）、磺酸盐与其它添加剂的复合 557

四、无灰分散剂 558

（一）、丁二酰亚胺无灰分散剂 558

（二）、酚醛胺的曼尼希缩合物 561

（三）、硫磷烃衍生的无灰剂 564

五、清净分散剂作用机理 565

（一）、在油中的状态 565

（二）、在固体表面上的吸附状态 566

（三）、增溶作用 568

（四）、分散作用 569

（五）、酸中和作用 571

第二节：润滑油载荷添加剂 573

一、载荷添加剂的种类及特征 574

（一）、油性添加剂 574

（二）、极压添加剂 575

二、载荷添加剂的作用机理 592

（一）、油性添加剂的作用机理 592

（二）、抗磨添加剂的作用机理 592

（三）、极压添加剂的作用机理 594

第三节：润滑油抗氧抗腐蚀添加剂 597

一、抗氧抗腐蚀添加剂的类型、化学结构及合成方法 597

（一）、酚类抗氧剂 598

（二）、含氮抗氧剂 602

（三）、含硫磷抗氧剂 603

二、抗氧化抗腐蚀添加剂的作用机理 617

（一）、碳氢化合物的初期氧化 617

（二）、酚型、胺型抗氧化剂 619

（三）、硫型抗氧剂 621

（四）、抗氧剂的作用 622

第四节：润滑油粘度添加剂 624

一、粘度添加剂种类、化学结构及合成方法 624

（一）、聚甲基丙烯酸酯 625

（二）、聚异丁烯 628

（三）、聚烷基苯乙烯 629

（四）、聚乙烯基正-丁基醚 629

（五）、新型粘度添加剂OCP与烯烃共聚物 629

二、粘度添加剂的性能比较 630

（一）、稠化能力和粘温性能改进效果 630

（二）、低温起动性能 631

（三）、机械剪切性能和热稳定性能 632

三、粘度添加剂的作用机理 632

四、化学结构与粘度指数的关系 634

五、含粘度添加剂油的使用性能 636

（一）、流变性 636

（二）、剪切安定性 638

（三）、热安定性和化学安定性 639

（四）、低温粘度及低温启动性 640

（五）、分散性 641

第五节：润滑油降凝（添加）剂 641

一、降凝剂的种类、化学结构及合成方法 642

（一）、氯化石蜡和萘的缩合物（烷基萘） 643

（二）、氯化石蜡和酚的缩合物 643

（三）、聚甲基丙烯酸酯 644

（四）、烷基化或酰基化聚苯乙烯 644

（五）、醋酸乙烯酯-富马酸（马来酸）酯共聚物 645

（六）、乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物和多聚物 645

（七）、α-烯烃共聚物 645

（八）、乙烯-丙烯共聚物及其氧化裂解产物 646

二、降凝剂的性能 646

（一）、化学结构与降凝作用的关系 646

（二）、降凝剂的效果与润滑油的组成及精制深度的关系 649

三、降凝剂的作用机理 649

第六节：润滑油防锈（添加）剂 650

一、种类和化学结构 651

（一）、磺酸盐 652

（二）、羧酸及盐类和酯类 652

（三）、磷酸及磷酸盐 654

（四）、有机胺 655

（五）、其它 655

二、防锈剂的作用机理 656

（一）、防锈剂的溶存状态 656

（二）、防锈剂的吸附和防锈作用 658

（三）、防锈剂的化学结构对吸附和防锈性的影响 658

参考资料 662