第4章 石油的勘探与开采
4.1 石油的形成 4.2 石油的勘探 4.3 钻井与完井 4.4 油田开发 4.5 油气集输
序言 什么是石油，什么是天然气?
? 石油和天然气是储存在地层中的物质 ? 它们是从分解的动植物残骸演变而来 ? 科学家们认为石油是这样形成的：
很久很久以前死亡的动植物被厚厚的沉积物缓慢掩埋。经过很长的时间，在一定的压力和温度下，这些有机物转变成立今天人们发现的石油。 (例如：我们现在知道堆积的垃圾可以产生沼气) 关于油气我们还需要知道些什么？
自然状态下的石油有的粘稠，有的稀薄。颜色有黑的，也有浅颜色的。 通过提炼，石油可以制成很多产品: ? 发电厂用的燃料 ? 轻型车用的汽油 ? 卡车和火车用的柴油 ? 飞机用的航空汽油 ? 房屋取暖用的燃料油 很多其他材料也来自于石油产品:
? 塑料 ? 织布的材料 (例如: 聚酯纤维) ? 日用化学品 ? 各种油漆 你知道石油中含有天然气吗？
● 当石油被开采出来的时候，一些天然气也随着石油被采出来。 ● 天然气在石油里处于溶解状态，就像汽水中溶解的发出嘶嘶响声的二氧化碳
一样
● 一桶石油可能含有 1~10,000立方英尺的天然气，含量的多少取决于油藏的
类型。
● 一桶油中的气体可以装满你的整个房子！ 哪里可以找到石油和天然气?
有的人认为石油在一个地下的大池子里.
实际上，大多数油是嵌在岩石颗粒和沙子之间很小的孔隙里。大多数这样的孔隙肉眼是看不到的。
那么我们如何找到有油的岩层呢?
油气是在地层中天然的圈闭构造中发现的。
这些油气圈闭构造由穹顶或断层组成。非渗透性的岩石覆盖在构造顶部防止油
气逃逸到地表。非渗透性的岩石是指流体不能穿越的岩石。
没有这样的油气圈闭构造，油气就会向地表移动，最终挥发掉。 我们如何找到这些油藏呢?
? 地球物理学家通过油藏反射的声波找到它们，计录声波反射回来的时间 ? 计算机处理这些数据，构造出地下岩层系统的图像 钻井设备:一套可以使我们钻入地层的特殊设备。
一套钻井设备由很多不同的部分组成: 井架，地基，起重设备，发电机，钻杆，钢罐，泵，固控设备，还有很多其他部件。你知道有的钻井设备可以钻探到地下6英里（9.7公里）深的地方吗？ 那比珠穆朗玛峰的高度还要大！
钻井的工序首先用大钻头钻一小段井眼,然后钢制的套管被下入井中，并用水泥固定套管的外侧，防止井眼塌陷。下一步，一个小一些的钻头在第一个套管内部开钻。这个钻头从上一个套管的底部钻出一个新的井眼。然后在这个新的井眼中也下套管，并用水泥固定。如前，再钻一个更小的井眼，再下相应的套管，防止塌陷。用这种方法，井眼分段钻进，直到目标储层被钻穿。这时候，地质专家必须确定目标储层是否含有油气。
地质学家如何辨别地层中是否含有油气？
他们通过对目标区域进行测井知道是否有油气。测井是用电缆将设备下到井下，记录岩石的物理属性，如电阻，孔隙度，密度，放射性，孔隙压力等等。
这是一个测井记录图的例子。地质学家通过观察测井记录，来决定应该继续把井进行完井－－如果地层有油的话，或者把井封堵抛弃－－如果地层没有油的话。
你能说出地质专家应该在哪一段进行完井吗？
如果测井结果很好，我们在生产层段下最后一次的套管, 用水泥固定。然后在井眼内用射孔枪进行射孔，击穿生产层段部分的井壁套管。在井眼里放入生产油管, 用封隔器把生产层段和上部的套管空间分隔开。最后，这口井的流体被采到地面的管线，这些管线把井和地面的生产设备连接起来。
地面的生产设备将生产出的流体中的油、水、气分离,从那里，石油和天然气会被送到炼油厂进一步提炼，之后被卖到市场上。最后，石油天然气产品卖到市场，驱动汽车，为我们的房屋供暖。
4.1 油气的形成
1、油气藏，特别是大型油气藏形成的基本条件应包括：
充足的油气源;
足够的油气运移动力; 良好的运移通道;
有效的储集层; 有利的生储盖组合;
大容积的有效圈闭; 有良好的油气保存条件。
一、充足的油气源
一个盆地或含油气区的油气源丰富程度（生成并提供形成油气藏的总油气量），取决于下列四个基本条件：（1）有机质的丰度；（2）有机质类型；
（3）有机质成熟度；（4）排烃效率或排烃系数。
能满足上述四个基本条件的盆地沉积区，应具有广阔的有利于有机质大量繁殖和保存的封闭或半封闭的沉积环境；较高的沉积速率和较长的持续沉积时间，有利于有机质在较短的时间内成熟，并排出油气。盆地内具备这些条件的沉积区，称为生油坳（凹）陷。
二、足够的油气运移动力
石油和天然气是流体，它们在地下会发生运移，由原来生成它们的沉积物中运移到现在容纳它们的沉积物中。首先油气自油源岩进入储集层，油气只有获得足够的能量以克服阻力并排替出孔隙水才能进入储集岩，然后进入圈闭。
三、良好的运移通道
油气运移除了有足够的运移动力外，还得有良好的运移通道。运移通道在传统上称为运载层，更准确为运载系统。因为除了渗透性地层外，还可以是不整合面、断层或断裂体系、古老的风化带、或刺穿的底辟构造。渗透性储层是最广泛最基本的二次运移通道，油气聚集也正是发生在其中。在渗透性砂岩中以孔隙型通道为主，在致密碳酸盐岩中以裂缝型通道为主。
四、有效储集层
一个含油气盆地具有丰富的源岩和油气运移历史，但最令人沮丧的是在适宜的地层位置内缺乏具有孔隙性和渗透性的岩层，而孔隙性和渗透性是产出商业数量的石油或（和）天然气必不可缺的条件。任何具有这种功能的岩石都可成为有效储集岩。
五、有利的生储盖组合
所谓生储盖组合，系指三者组合的型式。其实质是以怎样的关系组合在一起才能使生油层中生成的油气有效地驱向储集层，而储集层中储存的油气不致向上逸散。
根据上述概念可知，在研究生、储、盖组合关系时，需着重解决两个实质性问题：1、生油层中生成的油气向储集层输导的通道及输导能力 2、盖层的质量和厚度
沟通生油层和储集层的通道（或输导层）有三种基本型式：孔隙-裂缝系、不整合面和断层。前者为生油层和储集层直接接触带的主通道；后两者不仅可以把时间上不连续的、甚至空间上也不相邻的生油层和储集层组合在一起，构成生储盖组合。输导层输导油气的能力与生油层和储集层的接触方式及本身特征有关。
一般来说，生油层和储集层垂向直接接触比侧向相邻的输导能力大；接触面积愈大输导能力愈强；通道孔隙直径粗大，两端压差大、形状简单、输导能力强。
盖层的质量和厚度是保证储集层具有良好封闭性的基本条件。盖层的质量主要取决于孔隙直径大小和裂缝发育程度（或可塑性）。盖层封闭性能的好坏，可以用盖层和储层之间的排替压力来确定。
六、有效圈闭
有效圈闭是形成油气藏的基本条件。要形成巨大的油气藏，必须有大容积的有效圈闭。圈闭容积的大小，主要取决于闭合面积、闭合高度、储集层的有效厚度和有效孔隙度等参数。一个大容积的圈闭，通常具有较大的闭合面积，较厚的储集
层，较高的孔隙度，但闭合度的变化范围可能较大。
注意：圈闭是油气聚集的场所或容器，先有圈闭存在，才能聚集油气。因此，圈闭形成的时间必须早于油气运移和聚集的时间，或两者同步才能有效地聚集油气。凡是最后一次区域性油气运移、聚集以前或同步形成的圈闭，都可能成为有效的聚集油气的圈闭。这并不是说所有形成的圈闭都能聚集油气，只有那些形成时间早，又在油气运移路线上的圈闭，才能聚集油气。
2、油气聚集与成藏
油气在储集层中从高势区向低势区运移的过程中，遇到圈闭时就不能继续运移而在其中聚集起来，形成油气藏。油气在圈闭中积聚形成油气藏的过程，称为油气聚集与成藏。
油气聚集是二次运移的继续，也是油气藏形成过程中特别重要的阶段。没有油气聚集，就没有油气藏的形成。
油气聚集成藏包括单一圈闭和系列圈闭的油气聚集成藏。单一圈闭的油气聚集成藏最简单，也是研究油气聚集成藏的基础。因此，首先从研究单一圈闭的油气聚集成藏开始。
一、单一圈闭
单一圈闭中最简单、最常见的是背斜圈闭。
其基本特点是：储集层顶面呈拱形、由顶向四周下倾；其上方为非渗透性岩层所封
3、油气藏的破坏和再分布
圈闭中聚集的油气，其四周被非渗透性岩层、水体单独或联合封闭，与介质的物理环境处于相对稳定的平衡状态。在缺氧、较低温度和压力条件下，油气具有化学上的稳定性。但是，上述的平衡和稳定都是相对的，有条件的。一旦条件发生变
化，油气藏就将遭到破坏，或进行油气再分布。
因此，所谓油气藏破坏和油气再分布，实质上就是在各种地质、物理、化学因素作用下，油气圈闭（主要是指封闭条件）或油气本身的物理化学稳定性遭到部分或全部破坏，致使油气在新条件下发生再运移和再聚集的过程。在这个过程中，油气部分或全部逸出圈闭并散失在大气中；或者因各种降解作用使石油发生氧化变质，从而部分或全部丧失其工业价值，统称为油气藏破坏。如果逸出的油气在一个或若干个新的圈闭内聚集成新的油气藏，则称为油气再分布。
再分布的结果可以使原有较大的油气藏分散成若干较小的油气藏，降低其工业价值；但也可以由若干个油气藏中的油气，在再分布过程中富集成一个较大的，甚至是巨大的油气藏，从而大大提高其工业价值。造成油气藏破坏和油气再分布的因素是很多的。在很多情况下，圈闭的破坏和石油（气）本身物理化学稳定性的变化，又是相互联系，应作为一个统一系统加以研究。
4.2 油气的勘探
●油气勘探工程是一门综合性的应用科学，它是根据石油地质学及相关学科知识
和勘探技术，通过一定的勘探方法和管理方法，以最佳方式探明油气储量的一项系统工程。
●油气勘探工程的主要任务是高水平、高效率地探明油气储量，按照一定的勘探
程序，分阶段地、逐级地进行地质和经济评价，筛掉无工业价值的地区，逐步集中勘探研究的“靶区”，直到发现和探明工业油气田，收集齐全准确的资料，并计算出油气储量，为评价和开发油气田创造条件。
●油气勘探工作就是要寻找油气存在的标志，然后再进行下一步的工作。油气存
在的标志可分为直接标志和间接标志。
●直接标志主要有：油气苗、井下含油显示、荧光显示、气测异常等；
●间接标志也称地质环境标志，主要有：生油岩体、圈闭、生物礁相带、水文地
质及水化学标志、地球物理和地球化学标志、有利成油带等。
●区域勘探主要任务是从区域（盆地、坳陷、凹陷）出发，进行整体调查，了解
区域地质和石油地质概况，查明生、储油条件，指出油气聚集的有利地带，评价含油气远景，进行油气资源量估算，准备好油气钻探的有利构造。
●工业勘探的主要任务是发现油田、查明油田。
地球物理勘探法是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等领域的新技术建立起来的一种间接寻找油气的方法。它利用各种物理仪器在地面、空中或地下观测地壳上的各种物理现象，根据物理现象的变化推断地下的地质构造特点，寻找可能的储油、储气构造。
地球物理勘探法发展起了遥感技术、重力勘探技术、磁力勘探技术、电法勘探技术、地震勘探技术、地球物理测井技术等。
地震波是在岩层中传播的弹性波
用人工制造的、可移动的、可控制振动能量大小的地震波进行的地质探测叫地震勘探。
地震波传播的几种方法：反射波法、折射波法、透射波法
地球化学勘探法简称油气化探，是利用化学分析方法对岩石、土壤、气体和水中的各种成分进行分析，测定地下油气的扩散所引起的各种化学、物理化学和生物化学的变化，分析地下油气存在与分布情况，寻找油气矿产资源的一种方法。地球化学
勘探法发展起了地球化学勘探技术。
钻井是油气田勘探工作必不可少的手段。只有通过钻井手段才能最终确定油气藏是否存在，以及是否具有工业油气流。
按照勘探阶段的区别和研究目的的不同，探井可以分为科学探索井、参数井、预探井、评价井等类型。
钻井法发展起了录井技术、测试技术等。
一、石油钻井概述
1．石油钻井的概念
所谓石油钻井是指利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。实际上就是利用钻头的旋转运动和钻杆的向下运动，钻开岩石，给油气提供一个留到地面的通道。
2．石油钻井的种类
按钻井的目的进行分类：
区域普查井：基准井、剖面井、
参数井、构造井
探井：预探井、详探井、边探井
开发井：生产井（油井、气井）、
注入井（注水井、注气井）
特殊用途井：检查井、观察井、调整井、
救援井等。
基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和含油气情况、验证物探成果而钻的井。
剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油气构造而钻的井。
参数井：为了解区域构造，提供岩石物性参数而钻的井。
构造井：为了了解地质构造特征、验证物探成果，并编制地下某一标准层的构造图。探井：为了确定油气藏是否存在及其埋藏位置（预探
井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量（边探井）。
生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而
钻的井。
注入井：开发后期为了提高采收率及开发速度，而对
油田进行注水注气以补充和合理利用地层能
量所钻的井。
检查井：油田开发到某一含水阶段，为了搞清各油层
的压力和油、气、水分布状况，剩余油饱和
度的分布和变化情况，
观察井：油田开发过程中专门用来了解地下动态的井
调整井：油田开发中后期，为进一步提高开发效果和
最终采收率，而调整原有开发井网所钻的井。
救援井：为了救援而钻的井。
二、钻井技术的发展
1、钻井的发展史
2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。
1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。
1835年在四川钻成了一口天然气井——兴海井，井深达1200m，是当时世界上最深的井
到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，中国第一口油井在陕西延长油矿。
美国1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油井；
前苏联在1863年才打出20m深的井。
2．钻井方法的发展
（1）人工掘井
1521年之前
（2）人力冲击钻：
1521～1835年，是靠人力、捞砂筒、特殊钻头、悬绳、游梁等来完成的。
实际上是利用了杠杆原理及自由落体的下落冲击作用来钻井的。
（4）旋转钻：
1901年发展起来的。
旋转钻井是靠动力带动钻头旋转，在旋转的过程中对井底岩石进行破碎，同时循环钻井液以清洁井底的钻井方法。
特点是：
1）破岩与清岩相接进行。
2）旋转动力大，转速高，破碎效率高。
3）设备复杂，起下钻繁琐。
三、钻井施工工序
定井位
道路勘察
基础施工
安装井架（塔型井架）
搬家
安装设备
7. 一次开钻
二次开钻
钻进
起钻
换钻头
下钻
五、完井
完井是使井眼与油气储集层（产层、生产层）连通的工序，是衔接钻井工程和采油工程而又相对独立的工程，包括从钻开油气层开始，到下生产套管、注水泥固井、射孔、下生产管柱、排液，直至投产的系统工程。
分类
根据油井和注水井相互位置的不同，面积注水可分为四点法面积注水、五点法面积注水、七点法面积注水、九点法面积注水和直线排状系统等。
不同的注水系统（注水井和生产井的布置）都是以三角形或正方形为基础的开发井网。
在假定油田具有足够大的线性尺寸前提下，可以用以下参数表示布井方案的主要特征：生产井数与注水井数之比 m，每口注水井的控制面积单元 F，在正方形和三角形井网条件下井网的钻井密度S（每口井的控制面积）。
以正方形为基础的布井方式
直线排状系统：注、采井的排列关系为一排生产井和一排注水井相互间隔，生产井与注水井相互对应，井排中井距与排距可以不等。在此系统下ｍ=1:1，F=2a2，S=a2。
反五点系统：油、水井均匀分布，相邻井点位置构成正方形，水井在生产井正方形的中心，构成一个注水单元。此时，ｍ=1:1，F=2a2，S=a2。这是一种常用的强注强采的注采方式。
开发方案的编制和实施是油田开发的中心环节，必须切实、完整地对各种可行的开发方案进行详细制定、评价和全面对比，然后确定出符合油田实际、技术上先进、经济上优越的方案。
油田开发方案的调整和完善：实际上，虽然人们尽量努力使油田开发方案趋于完善，但由于油田开发前不可能把油田地质情况认识得很清楚，这就不可避免地在油田投产后，会出现一些原来估计不足的问题，其生产动态与方案设计不符，因而在油田开发过程中必须不断地进行调整，所以整个油田开发是一个不断调整和完善的过程。
把油井、气井产物高效、节能地处理成合格的原油、天然气、水和固体排放物。
调节油气田的生产。
把原油和天然气安全、经济地输送到各个炼油企业和用户。
实现国家的战略石油储备。
国家成品油和天然气销售系统的安全、高效运行。
油气集输系统
管道输送系统
油气储存与销售系统
三、油气集输系统的工作内容
油井计量
集油、集气
油气水分离
原油脱水
原油稳定
原油储存
天然气净化
天然气凝液回收和储存(轻烃回收)
含油污水处理
四、油田油气集输流程
油气收集流程----油井至联合站
油气处理流程----联合站内流程
油气输送流程----联合站至原油库
流程设计的基本原则：
“适用、可靠、经济、先进、环保”
五、油气集输流程命名
1、按不同加热方式：不加热集油流程、井场加热集油流程、热水伴随集油流程、蒸汽伴随集油流程、掺稀油集油流程、掺热水集油流程、掺活性水集油流程、掺蒸汽集油流程。
2、按通往油井的管线数目：单管集油流程、双管集油流程和三管集油流程。
3、按集油管网形态：米字型管网、环型管网、树状管网、串联管网。
4、按油气集输系统布站级数：油井和原油库之间集输站场级数；
一级布站集油流程：只有集中处理站；
二级布站集油流程：计量站和集中处理站；
三级布站集油流程：计量站、接转站（增压）和集中处理站；
5、集输系统密闭程度：开式和密闭流程
一、油田产品质量指标
油田产品
出矿原油
天然气
液化石油气
稳定轻烃
（一）出矿原油
合格原油的质量含水率不大于1％；
优质原油的质量含水率不大于0.5％；
有的油田还规定原油的含盐量不大于50毫克/升；
60 C时原油的饱和蒸气压不大于1大气压（绝对）。
（二）天然气
（三）液化石油气
（四）稳定轻烃
二、油气分离
地层中的石油到达井口后沿出油管、集油管流动，形成油气共存混合物。
为满足油井产品计量、矿场加工、储存、长距离输送的需要，将混合物按液体和气体分开，成为原油和天然气，即油气分离。
油气分离：平衡分离（自发过程）
机械分离
卧式重力分离器
卧式重力分离器
入口分流器
经过入口分流器，油气的流向和流速突然改变，油气得以初步分离。卧式重力分离器
集液部分
该部分需要一定的体积：
a、原油有足够的停留时间，
便于油中气泡升至液面
并入汽相；
b、提供缓冲容积，均衡进
出原油流量波动。
c、为使气液界面面积最大，
分离器充满二分之一液体。
卧式重力分离器
重力沉降部分
a、来自入口分流器的气
体水平流过该部分。
b、气流携带的油滴依靠
重力沉降至气－液界面。
c、该部分沉降的油滴粒径
为100微米及以上。
卧式重力分离器
除雾器
a、未沉降至液面的、粒径更小的液滴（10～ 100微米）随气体流经除雾器；
b、经碰撞、聚结合并成大油滴，重力作用下流入集液部分。
c、要求：结构简单，气体通过的压降较小
立式分离器
卧式与立式分离器比较
重力沉降部分气流与液滴运动方向不同
卧式分离器：垂直
立式分离器：相反
卧式分离器适合处理气油比较大的流体。
气液界面：
卧式气液界面面积较大原油含气量少。
单位处理量成本：卧式较低。
卧式易于安装、检查、保养，易制成移动式。
卧式与立式分离器比较
立式分离器适于处理含固体杂质较多的油气混合物；
立式占地面积小。适于海洋采油。
液面容易控制。
对于普通的油气分离，特别是存在乳状液、泡沫或高气油比时，卧式分离器较经济；
气油比低或很高的场合（如涤气器）立式较为有效。
（1）一次分离
一次分离是油气混合物的油气两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐中一次把油气分开。
（2）多级分离
压力降到一定数值把气体排出，压力再降到一定数值，在把气体排出，如此反复。一个分离器和一个储罐为二级分离；二个分离器和一个储罐为三级分离。
（1）多级分离所得的储罐原油收率高；
（2）多级分离所得的原油密度小，有利于提高原油的质量。
（3）储罐原油的蒸汽压低，蒸发损耗少。
（4）多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的比例少。
（5）多级分离大多数气体从第一级分出，这些气体具有较高的压力，可直接依靠地层能量输送，不建或少建输气压气站，减少能耗和输气成本。
一、目的
油井产物：原油、天然气、水、盐、泥砂等。
危害
水增大了油井采出液的体积，降低了设备和管道的有效利用率
增大了管道输送中的动力和热力消耗
引起金属管道和设备的结垢与腐蚀
对炼油加工过程产生影响
二、原油中水的种类
游离水
常温下可以沉降分离出
乳化水
很难用沉降法分出。
乳化水与原油的混合物称油水乳状液或原油乳状液。
原油乳状液
油包水型乳状液W/O
水以极微小颗粒分散在原油中，水是分散相
（内相），油是连续相（外相）。
水包油型乳状液O/W
油以极小颗粒分散在水中，油是内相、水是外相。
形成条件为：剧烈混合、乳化剂（天然乳化剂）存在。
三、原油脱水方法
脱游离水和脱乳化水，主要解决脱乳化水问题。
乳状液的破坏称破乳。
破乳过程：分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分离。
原油脱水方法
注入化学破乳剂、重力沉降脱水、利用亲水表面使乳化水粗粒化脱水、离心力脱水、电脱水等。
（一）原油热化学脱水
将含水原油加热到一定温度，并在原油中加入适量的破乳剂。
目的
改变油水界面张力和乳状液类型，破坏乳状液稳定性，达到油水分离的目的。
1、破乳剂的分类和筛选
按分子结构：离子型和非离子型
离子型
溶于水时能电离形成离子
非离子型
在水溶液中不能电离。
水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三类。
针对性强，使用时必须进行筛选。
2、热化学脱水流程
必须有破乳剂加入地点和油水分离容器。
（二）原油电脱水
若热化学脱水达不到商品原油含水率指标时，可采用电脱水。
1、电脱水机理
适用于处理含水率小于30%油包水型乳状液。
将原油置于高压直流或交流电场中，由于电场对水滴的作用，削弱了水滴界面膜的强度，促进水滴的碰撞，使水滴聚结成粒径较大的水滴，在原油中沉降分离出来。聚结方式：电泳聚结、偶极聚结、震荡聚结。
交流电场中，偶极聚结、震荡聚结为主；直流电场中电泳聚结为主，偶极聚结为辅。（1）电泳聚结
把原油乳状液置于通电的两个平行电极中，水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动，即带负电荷的水滴向正电极运动，带正电荷的水滴向负极运动，这种现象称为电泳。
因水滴的大小不等、带电量不同，运动速度也不同，水滴会发生碰撞聚结。
（2）偶极聚结
水滴受电场的极化和静电感应，水滴两端带上不同极性的电荷，形成诱导偶极。
受电场作用，水滴变形，界面膜强度降低。
多个水滴形成水链，相互吸引，碰撞合并成大水滴。
（3）振荡聚结
交流电场中电场方向不断改变，水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动，使水滴两端的电荷极性发生变化，界面膜受到冲击，强度降低，水滴聚结沉降。
2、电脱水器
1、原油在集输过程中的蒸发损失
原油中含有C1—C4的挥发性很强的轻组分，储存时会产生蒸发损失
将原油中挥发性强的轻组分脱出，降低原油蒸汽压，这一工艺过程称原油稳定。
一般降到最高储存温度下饱和蒸汽压为当地大气压力的0.7倍。
稳定脱出气体变成天然气、液化石油气和轻烃。
原油稳定方法；负压闪蒸、正压闪蒸和分馏。
2、负压闪蒸
原油稳定的闪蒸压力（绝对压力）比当地大气压低即在负压条件下闪蒸，以脱除其中易挥发的轻烃组分，这种方法称为原油负压稳定法，又称为负压闪蒸法。
负压稳定的操作压力一般比当地大气压低0.03～0.05PMa；操作温度一般为50～80℃。该法适用于含轻烃较少的原油，当每吨原油的预测脱气量在5m3左右时，适合采用此法。
负压闪蒸的典型工艺流程示意图
3、微正压闪蒸
微正压稳定法又称加热闪蒸稳定法，这种方法的闪蒸温度一般要比负压闪蒸法高，需要在原油脱水温度（或热处理温度）的基础上，再进行加热（或换热）升温才能满足闪蒸温度要求。由于稳定原油温度较高，应考虑与出塔合格原油换热以回收一部分热量。
正压闪蒸稳定的操作压力一般在0.12～0.40MPa 内，操作温度则根据操作压力和未稳定原油的性质确定，一般为80～120℃，特殊情况在130℃以上。
正压闪蒸稳定工艺流程
4、分馏法稳定
分馏法稳定，就是根据精馏原理脱除原油中的易挥发组分。精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝，
使其分离成几乎纯组分的过程。根据操作压力不同，分馏法可分为常压分馏和压力分馏。前者的操作压力为常压～50kPa（表压），需设塔顶气压缩机和塔底泵，适用于密度较大的原油。压力分馏的操作压力在50～100kPa（表压）之间，一般可以不设塔顶气压缩机和塔底泵，适用于密度较小的原油。根据精馏塔的结构和回流方式的不同，分馏法又可分为提馏稳定法、精馏稳定法和全塔分馏稳定法等三种。工程上常见提馏稳定法和全塔分馏稳定法两种。
（1）提馏稳定法
稳定塔内只设提馏段。原油从稳定塔的顶部进塔后随即在塔顶闪蒸。闪蒸后的原油在沿着各层塔板流向塔底的过程中，通过与上升油气的多次接触，进行相间传质传热，使其中易挥发组分不断转入气相，将油气中的重组分不断冷凝下来，最后从塔底获得稳定原油。故此法用于稳定原油质量要求高、对拔出气体纯度没有要求的原油稳定。
提馏法原油稳定流程示意图
1?a换热器； 2?a稳定塔；3?a压缩机；4?a冷凝器； 5?a三相分离器；6?a轻油泵；7?a塔底油泵；8?a重沸油泵； 9?a加热炉（器）
（2）全塔分馏稳定法
全塔分馏法工艺流程如下图所示。该稳定塔内既有精馏段，亦有提馏段，塔顶有回流，塔底有再沸系统，亦称为完全精馏塔。原油经换热和加热后进入稳定塔中部，闪蒸出来的油气穿过精馏段的各层塔板从塔顶逸出，闪蒸后的原油沿着提馏段的各层塔板流到塔底。出塔油气和塔底原油的走向，分别与精馏法和提馏法相同。这种工艺虽然复杂，能耗高，但分离效率最高，稳定后的原油质量最好。全塔分馏法适用于含轻烃较多的原油，特别是凝析油，当每吨原油预测脱气量在10m3以上时，宜采用此法。
全塔分馏法原油稳定流程
1?a换热器； 2?a热介质换热器； 3?a稳定塔； 4?a压缩机； 5?a冷凝器； 6?a分离器；7?a轻油泵； 8?a塔底油泵； 9?a重沸油泵； 10?a重沸加热炉（器）
5、稳定方法选择
原油中，若含C4以下烃在5.5％，则适合于分馏稳定法，而轻组分含量低的原油（C4以下烃含量在2.24％的原油），宜采用闪蒸分离。我国大部分原油的C1～C4烃含量为0.8～2％，因此多采用闪蒸分离稳定。
6、原油稳定的其它方法
多级分离稳定
大罐抽气
中石化目前有以下14个油田企业，其中11个油田： 胜利油田 中原油田 河南油田 江汉油田 江苏油田 西南油气分公司 上海海洋油气分公司 西北油田 华东分公司 华北分公司 东北油气分公司 管道储运分公司 天然气分公司 勘探南方分公司 各油田简单情况介绍如下： 1.胜利油田 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司（以下简称胜利油田分公司），位于黄河下游的山东省东营市，工作区域分布在山东省的东营、滨州、德州等8个市的28个县（区）和新疆的准噶尔、吐哈、塔城，青海柴达木、甘肃敦煌等盆地。 胜利油田分公司经过近50年的勘探开发建设，胜利油田分公司勘探面积已达19.4万平方公里，拥有石油资源量145亿吨，天然气资源量24185亿立方米；累计探明石油地质储量50.66亿吨，探明天然气地质储量2383亿立方米；累计生产原油9.9亿吨，生产天然气443.7亿立方米；新增探明储量连续28年保持在1亿吨以上，原油产量连续15年保持在2700万吨以上，连续14年实现年度储采平衡，为中国石化“东部硬稳定，西部快发展”战略的实施做出了重大贡献。2010年，胜利油田分公司生产经营取得良好业绩，新增探明石油地质储量1.12亿吨、控制储量1亿吨、预测储量1.43亿吨；生产原油2734万吨，生产天然气5.08亿立方米；加工原油172.24万吨，均完成年度目标任务。
地址：山东省东营市东营区济南路258号 2.中原油田 中国石油化工股份有限公司中原油田分公司（以下简称中原油田分公司），主要从事石油天然气勘探开发、炼油化工、油气销售等业务领域，公司本部位于河南省濮阳市。主要勘探开发区域包括东濮凹陷、川东北普光气田和内蒙探区。2010年，新增探明油气地质储量1341万吨，生产原油272.5万吨、天然气58.3亿立方米、硫磺102.6万吨，加工原油、轻烃87.5万吨。 东濮凹陷横跨豫鲁两省，面积5300平方千米，累计探明石油地质储量5.85亿吨、天然气地质储量1351.77亿立方米，生产原油1.29亿吨、天然气333.1亿立方米。近年来，油田坚持以油藏经营管理为主线，深化复杂断块群精细研究和构造岩性油气藏勘探，强化油藏精细描述、开发井网分类调整和技术配套集成，连续五年每年新增探明油气地质储量1000万吨以上，水驱控制和动用程度大幅提高，自然递减得到有效控制，稳产基础不断增强。 普光气田位于川东北，面积1116平方千米，探明天然气地质储量4121.73亿立方米，是国内迄今规模最大、丰度最高的海相碳酸盐岩高含H2S、CO2大气田。气田2010年6月全面投产，共投产39口开发井、16座集气站、6套净化联合装置和硫磺外输铁路专用线，形成年100亿立方米生产能力、120亿立方米净化能力和240万吨硫磺生产能力。 内蒙地区拥有3万多平方千米的勘探面积，通过大打勘探进攻战，呈现出探井有好显示、试油有新成果、研究有新进展的良好态势。目前已建成10万吨原油生产能力，成为油田重要的油气资源接替战场。 地址：河南省濮阳市中原路277号 3.河南油田 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司（以下简称河南油田），位于豫西南的南阳盆地。工矿区横跨河南南阳、驻马店、周口、新疆巴州和伊犁等地市。下属15个二级单位，勘探开发30多年来，发展成为集石油勘探、油气开发、规划设计等为一体的综合型石油化工企业。 河南油田始终把油气勘探放在首位。1970年开始勘探，1971年8月在南阳凹陷东庄构造发现工业油气流，先后在泌阳、濮阳、焉耆等多个盆地钻探出油，1972年5月1日成立南阳石油勘探指挥部，河南油田正式诞生。2009年11月准格尔盆地西北隆起带春光区块划归河南油田，截止2010年底，探区内共探明油气田16个，含油面积202.47平方千米，累计探明油气地质储量3.3亿吨（油当量），为全国中小盆地勘探提供了成功经验，先后被授予全国地质勘查功勋单位和全国地质勘探先进集体荣誉称号。在勘探油气的同时，先后又探明安棚碱矿、舞阳盐田，地质储量分别为5000多万吨、2000多亿吨。 4.江汉油田 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司（以下简称江汉油田分公司），位于美丽富饶的江汉平原，本部设在中国明星城市湖北潜江市，北临汉水，南依长江，东距九省通衢之都武汉150千米，西距历史文化名城荆州60千米，地理位置优越，交通条件便利。截至2010
大学生毕业设计（石油化工生产技术）摘要 换热器是化工、石油、动力、冶金、交通、国防等工业部门重要工艺设备之一，其正确的设置，性能的改善关系各部门有关工艺的合理性、经济性以及能源的有效利用与节约，对国民经济有着十分重要的影响。换热器的型式繁多，不同的使用场合使用目的不同。其中常用结构为管壳式，因其结构简单、造价低廉、选材广泛、清洗方便、适应性强，在各工业部门应用最为广泛。 固定管板式换热器管束连接在管板上，管板与壳体焊接。其优点是结构简单、紧凑、能承受较高的压力，造价低，管程清洗方便，管子损坏时易堵管或更换；缺点是当管束与壳体的壁温或材料的线胀系数相差较大时，壳体与管束将会产生较大的热应力，这种换热器适用于壳侧介质清洁且不易结垢、并能进行清洗、管程与壳程两侧温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合。 关键词：固定管板式换热器压力容器 第一章绪论 化工生产离不开化工设备，化工设备是化工生产必不可少的物质技术基础，是生产力的主要因素，是化工产品质量保证体系的重要组成部分[1]。然而在化工设备中化工容器占据着举足轻重的地位，由于化工生产中，介质通常具有较
高的压力，化工容器一般有筒体、封头、支座、法兰及各种容器开孔接管所组成，通常为压力容器，因为压力容器是化工设备的主体，对其化工生产过程极其重要，国家对其每一步都有具的标准对其进行规范，如：中国《压力容器安全技术监察规程》、gb150—1998《钢制压力容器》、gb151—1999《管壳式换热器》等。在其中能根据不通的操作环境选出不同的材料，查出计其允许的工作压力，工作温度等[。 换热器简单说是具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设 备。在工业生产过程中，进行着各种不同的热交换过程，其主要作用是使热量由温度较高的流体向温度较低的流体传递，使流体温度达到工艺的指标，以满足生产过程的需要。此外，换热设备也是回收余热，废热，特别是低品位热能的有效装置。 什么是管壳式换热器 管壳式换热器(shell and tube heat exchanger)又称列管式换热器。是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。 管壳式换热器的分类 是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换
石油及其化学加工工艺 石油是蕴藏于地球表面以下的可燃性液态矿物。开采出来而未经加工的石油称为原油。原油是一种黄褐色至棕黑色的粘稠液体，具有特殊的气味，不溶于水，密度为750—1000kg/m3，其密度与组成有关。石油的组分很复杂，主要是碳、氢两种元素组成的各种烃类的混合物，还有少量的含氮、含硫和含氧的有机化合物，微量的无机盐和水。碳的质量分数为83%—87%，氢的质量分数为11%—14%，硫、氮、氧的质量分数为1%左右。 石油中的化合物可大致分为烃类、非烃类、胶质及沥青等三类。 石油中化合物绝大部分是烃类化合物，烷烃约占50%—70%（质量分数），其次是环烷烃和芳香烃。根据烃类的主要成分，分为直链烷烃为主的石蜡基石油、环烷烃为主的沥青基石油以及介于两者之间的中间基石油。中国所产石油多属低硫石蜡基石油，如大庆油田的蜡含量高达%—%，硫含量在%左右。 石油中的非烃类化合物，主要是含硫化合物（如硫化氢、硫醇、硫醚、噻吩等），含氮化合物（如吡啶、喹啉、咔唑等）和含氧化合物（如环烷酸、脂肪酸和酚类等）。 胶质和沥青是由结构复杂、大分子量的环烷烃、稠环芳香烃、含杂原子的环状化合物等构成的混合物，存在于沸点高于500℃的蒸馏加工渣油中。 原油一般不能直接使用，加工后可以提高原油利用率。原油的加工分为一次加工和二次加工。一次加工主要是原油的脱盐、脱水等预处理和常、减压蒸馏等加工过程；二次加工主要为化学及物理过程，如催化裂化、催化重整、加氢裂化等。石油加工的产品及其沸点范围、主要用途如下表所示：
： 石油经热裂解生成重要的有机化工原料如“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）、“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）等。石油是现代化学工业的重要资源之一，大约90%的化工产品来自石油和天然气。图1、图2、图3和图4列举了由重要的有机基础原料出发制备的基本有机化工产品及其深加工产品。 , · * 乙烯 ·
设计题目：原油常压塔工艺计算 设计任务：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 设计基础数据： 本设计采用某原油问原料进行常压塔工艺计算，原料及产品的基础数据见下表，年开工天数按8000h计算，侧线产品及塔底重油都使用过热水蒸汽汽提，使用的温度为420℃，压力为0.3MPa。 设计内容：根据基础数据，绘制各种曲线 根据原料油性质及产品方案确定产品收率作物料平衡 根据给定数据进行分馏塔计算，并绘制精馏塔计算草图 校核各侧线及塔顶温度 主要参考文献：[1]、林世雄主编，《石油炼制工程》(第三版)，石油工业出版社，2006年； [2]、李淑培主编，《石油加工工艺学》（第一版），烃加工出版社，1998年； [3]、侯祥麟，《中国炼油技术》（第一版），中国石化出版社，1991年。
一、生产方案 经过计算，此次油品是密度较大的油品，根据经验计算，汽油、煤油、轻柴、重柴的总收率大于30%，重油是生产优质沥青的好原料，还可以考虑渣油的轻质化，煤油收率高，适合生产航空煤油，该原油的生产方案是燃料一化型加工方案。 二、回流方式的确定 本设计的处理量较大，考虑采用塔顶二级冷回流，并采用两个中段回流。 三、确定塔板数 在原料一定的情况下，塔板的数目越多，精度越好，但压降越大，成本越高，本设计采用41层塔板。 四、塔板形式的确定 本设计采用操作弹性大，塔板压降小，造价适中的浮阀塔板。 设计说明书： 1、根据基础数据绘制各种曲线； 2、根据已知数据，计算并查工艺图表确定产品收率，作物料平衡； 3、确定汽提蒸汽用量； 4、塔板选型和塔板数的确定； 5、确定操作压力； 6、确定汽化段温度： ⑴、汽化段中进料的汽化率与过汽化度； ⑵、汽化段油气分压； ⑶、汽化段温度的初步求定； ⑷、t F的校核。 7、确定塔底温度； 8、塔顶及侧线温度的假定与回流热分配： ⑴、假设塔顶及各侧线温度； ⑵、全塔回流热； ⑶、回流方式及回流热分配。 9、侧线及塔顶温度的校核； 10、精馏塔计算草图。
石油及其主要产品化学组成和物理性能 1、石油的化学组成 1.1 颜色与密度 石油（俗称原油）通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，由于含有硫等其它物质，一般都有不同程度的臭味。 多数原油的密度集中在750~950kg/m3之间，也有个别原油的密度在1000 kg/m3以上或在800 kg/m3以下。 1.2 元素组成 一般而言，原油由以下几种元素或化合物组成：碳——83~87%，氢——11~14%，硫——1~3%（硫化物、二硫化物和单质硫等），氮——低于1%（以带胺基的碱性化合物为主），氧——低于1%（存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有机化合物中），金属和非金属物质——低于1%（镍、铁、钒、铜、砷等）。根据硫含量的不同，可分为低硫原油（硫含量小于0.5%）、含硫原油（硫含量0.5~2.0%）和高硫原油（硫含量大于2.0%）三类。 碳/氢原子比（有时也称氢/碳原子比）是反映原油属性的一个重要参数，与其原有的化学结构有关系。 1.3 烃类组成 原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃，这些烃类组成是以气态、液态、固态的化合物存在。根据烃类成分的不同，原油也可分为石蜡基原油、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；中间基原油介于二者之间。 原油中的烃类含量因为产地种类不同差异很大，相对密度较小的轻质原油中
烃类含量可能大于90%，而相对密度较大的重质原油中的烃类含量甚至可能小于50%。 炼油厂加工的的原油通常为液态。原油中含的液体状态烃按其沸点不同，可以分为低沸点馏分、中间馏分以及高沸点馏分。低沸点馏分，如在汽油馏分中含有C5~C10的正构烷烃、异构烷烃、单环环烷烃、单环芳香烃（苯系）。中间馏分，如在煤油、柴油馏分中含有C10~C20的正异构烷烃、带侧链的单环环烷烃、双环及三环环烷烃、双环芳烃。高沸点馏分，如在润滑油馏分中含有C20~C36左右的正异构烷、环烷烃和芳香烃。 1.4 非烃化合物 原油中非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物和胶状沥青状物质等。原油中含硫化合物包括活性硫化物和非活性硫化物。原油中氮的分布随着馏分沸点升高，其氮含量迅速增加，约有80%的氮集中在400℃以上的重油中。在原油中，氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的，主要分为酸性含氧化合物和中性含氧化合物两大类。原油中含氧化合物化合物主要以酸性含氧化合物为主，其中主要是环氧酸，占原油酸性含氧化合物的90%。 2、石油及其主要石油产品的物理性能 2.1 标准密度和相对密度 我国规定20℃时的密度为石油产品（简称油品）的标准密度。原油的相对密度，在我国是指在一个标准大气压下，20℃原油与4℃纯水单位体积的质量比，又称比重。原油相对密度一般在0.75-0.95之间，少数大于0.95或小于0.75。通常相对密度在0.9-1.0的原油称为重质原油，小于0.9的原油称为轻质原油。 分子量相近的不同烃类之间密度差异很大，芳烃>环烷烃>烷烃。
Value Engineering 0引言 根据罗伯逊国际研究公司2003年的调查，世界上140个国家的石油合同，产品分成合同占75个，矿费税收制合同占45个，服务合同占10个，其他10个。伊拉克战 后，80个油田中的65个将由外国石油公司开发，并签署了《产品分成协定》。近几年，产品分成合同的比例在上升，据不完全统计，2008年已上升到70%以上，2009年，俄罗 斯的三个产品分成协议项目成为俄罗斯的标志性事件。 可见产品分成模式已成为石油勘探开采项目的主要形式。 1产品分成模式的发展与特点 为了维护本国的利益，资源国不断寻找新的合作方式，导致了产品分成模式的产生。第一个产品分成模式合同诞生于1966年，由IIAPCO 公司与印度尼西亚国家石油公司签订。由于石油资本市场的变化和产量分成合同产生的初期在执行中出现了一些法律方面和经济方面的问 题，促使产量分成合同随后经历了一个不断变化、 完善的过程：第一代是从1966年到1975年，由于第一次石油价 格的暴涨，在1973到1974年向第二代的过渡； 第二代是从1976年到1988年，由于油价的第二次暴涨，在1986向第三代过渡；第三代是1988年以来的合同。 产品分成模式在发展过程中，虽然矿费、成本油的比例、所得税的税率有所变化，有的甚至引入控制因子和产量台阶，但模式所遵循的基本原则的基础未发生改变。发展到今天，这种模式已经成为一种比较受石油资源主权国和国际石油公司欢迎的、有一套固定模式的合同类型，其显著特征是产品被分成而不是缴税，承包商与拥有原开采项目的国家公司存在合同关系。这种合作模式有以下特点： 1.1外国石油公司必须承担一定的义务工作量在合同规定的勘探期内，投入一定的勘探费用和承担钻井义务 工作量，并根据期限分期分批地撤销勘探面积。凡业已发现的石油都必须归资源国政府或国家石油公司所有，在石油产量达到出口水平前，外国石油公司无权处理它自己的那份石油。 1.2成本回收产品分成合同规定了成本回收，仅限于总收入的一定比例，但成本超出部分可向后结转。成本回收的比率一般在20%到40%之间变化。但美国则坚持美国石油公司参与国际产品分成方式时，不允许对公司成本回收作固定百分比的限制，并要求100%的成本回收。 1.3利润油分成随着成本回收的扣减，剩余的产品在承包商和资源国之间进行分配，这就是产品分成。通常通过其国家石油公司实现，不同的国家，产品分成的比例也不同。但世界各地产品分成模式间的区别并不明显。因为承包商自己的份额油由不同税制控制。 1.4税收在世界各地，石油公司在其产品份额上一般是国家法人所得税的对象。承包商所分得的利润油要按 资源国规定的税率交税。 如在巴西，所得税最高达68.5%。85%的欧佩克国家对产品分成合同规定有新的所得税率。有些国家对产品分成合同完全不征所得税，但政府分成却非常高。 2产品分成模式得到广泛运用的原因 合作模式的选择是资源国与跨国石油公司博弈的结果。资源国为了对本国的石油行使所有权，取消了旧的租让制，但是它们认识到只有与大型的国际跨国石油公司合 作才能获得开采石油所需要的先进技术、 技能和先进管理模式，虽然要将一部分石油作为回报分给跨国石油公司，但终究利大于弊，因此，资源国尽量寻找不太苛刻的合作模式与外国石油公司合作。 跨国石油公司作为“理性”的经济实体，以追求利益最大化为目标，在石油市场变为卖方市场时，大石油公司为 —————————————————————— —作者简介：王丹（1980-），女，河南武陟人，西安翻译学院，讲师，硕 士，研究方向为国际经济与贸易。 产品分成模式在石油勘探开采领域 广泛运用的原因分析 Cause Analysis of Proverbially Use of PSC in the Field of Oil Exploration 王丹WANG Dan （西安翻译学院经济管理学院，西安710100） （School of Economics and Management ，Xi'an FanYi University ，Xi'an 710100，China ） 摘要：在石油国际勘探开采项目中，产品分成模式已成为主流合同模式，被大多数国家所采用。文章简单地介绍产品分成模式之 后，用博弈论对跨国石油公司和资源国的各方利益进行分析，从而说明产品分成模式是最佳的合作模式。 Abstract:In exploration and mining projects of international petroleum,the PSC has been the mainstream contract model and has being used by many countries.In the article,after introducing the PSC,using game theory to analyze the interests of all countries of the multinational oil companies and resources,notes that PSC is the best mode of cooperation. 关键词：产品分成合同；跨国石油公司；资源国；合作博弈Key words:PSC ；multinational petroleum corporation ；resource state ；cooperative game 中图分类号：TE3文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）23-0153-02 ·153·
目录 一、设计任务书………………………………………………… 二、前言………………………………………………………… 三、确定设计方案……………………………………………… 四、概述……………………………………………………… 五、主要符号说明…………………………………………… 六、设计计算………………………………………………… 七、参考文献………………………………………………… 八、设计自评………………………………………………… 九、附图………………………………………………………
一、设计任务书 一、题目: 某常减压蒸溜装置31.82万吨/年原油预热系统工艺设计 二、任务给定条件: 某炼油厂用柴油将原油预热。定性温度下柴油和原油的有关参数如下表。要求两侧流体的压降都不超过50KPa，试选用适当的列管式换热器（一台或多台）。 物料温度℃质量流量平均比热容平均密度导热系数粘度 入口出口Kg/h kJ/(kg.K) kg/m3W/(m.K) ×103Pa.s 30000 2.48 715 0.13 0.64 柴油175 T 2 原油70 110 40000 2.20 815 0.128 3.0 1、柴油质量流量30吨/小时，原油40吨/小时【以学号25号为基准，1-24(30/40－学号×0.1吨/小时）。26-50号（30/40＋学号×0.1吨/小时）。 2、换热设备可选择浮头式或U型管式换热器；换热器内外两侧的污垢热阻均可取 1.72×10-4m 2.℃/W；忽略管壁热阻。 3、节约成本核算参考：若采用4.855千克（力）/厘米2饱和水蒸气预热原油，饱 和水蒸气放热后出口为80℃水，水蒸气180元/吨，计算每年节省的费用。 三、设计说明书主要内容要求: 包括封面、目录、设计任务书、参考文献、符号说明和设计自评，其中正文包括下述内容： a)前言（说明设计题目——31.82万吨/年，设计进程及自认达到的目的） b)换热系统工艺流程设计和计算 冷却水用量，换热器进出口温度等热量衡算，包括根据换热流体的特性和操作参数决定流体走向（哪个走管程、哪个走壳程）；计算平均温差。 c)根据换热器工艺设计及计算的结果，对换热器选型 i.换热器管程、折流挡板间距、管子排列方式 ii.换热器接管尺寸确定 iii.管、壳层压降校验 iv.年节约成本核算参考：以饱和水蒸气的年消耗量计算 v.设计结果汇总与评价 四、附图(手绘3号图，1张) 1.换热器结构图 2.管板（包括管子排列方式）剖面图 3.管板与壳体连接局部放大图 4.列管与管板连接局部放大图
【第1章】 1．石油中的主要化合物是烃类，天然石油中主要含烷烃、芳烃和环烷烃，一般不含炔烃、不饱和烃。 2．物性因数K相同的各种石油馏分，随着分子量增大，油品的密度也增大。 3．油品的物理性质、化学性质是条件性很强的数据，为了便于比较油品的质量，往往用密度与平均相对分子质量测定。 4．油品进行蒸馏时，从初点到干点这一温度范围叫馏程。 5．油品的流动性主要由含黏度多少和低温流动性多少而决定的。 6．油品的密度取决于组成它的烃类的分子组成和分子沸点。 7．石油产品分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青、焦六大类。 8．汽油机和柴油机的工作过程以四冲程发动机为例，均包括进气、压缩燃烧膨胀做功、排气四个过程。 9．柴油机与汽油机比较，主要区别：（1）柴油机比汽油机的压缩比大；（2）柴油机是压燃（自燃），汽油机是点燃点。 10．评定柴油的抗爆性能用十六烷值表示的，就燃料的质量而言，爆震是由于燃料不易氧化，自然点高的缘故。 11．在测定车用汽油的辛烷值时，人为选择了两种烃做标准物：一种是异辛烷，它的抗爆性好，规定其辛烷值为100；另一种是正庚烷，它的抗爆性差，规定其辛烷值为0 。 12．轻柴油的主要质量要求是： ①具有良好的燃烧性；②具有良 好的低温性；③具有合适的黏 度。 13．在GBl922—80中，溶剂 油按其馏程的98% 馏出温度 或干点分为六牌号，牌号 不同其用途不同。 14．我国的石油沥青产品按品 种牌号可分为4大类，即道路沥 青、建筑沥青、专用沥青和乳乳化 沥青。 15．石油沥青的性能指标主要 有三个，即针入度、伸长度和软化 点。 16．判断题： （1）车用汽油中，如含烷烃 越多，它的抗爆性能就越差。 （×） （2）柴油的十六烷值为50 时，表明柴油中含有正十六烷 50%，α—甲基萘50%。（√） （3）汽油的诱导期越长，汽 油的性质越稳定，生胶倾向越小， 抗氧化安定性越好。（√） （4）催化裂化汽油、柴油的 抗爆性均比相应的直馏产品的抗 爆性好。（√） （5）异构烷烃是汽油的理想 组分，同时也是航空煤油的理想组 分。（×） 1．石油中的元素组成有哪些？它 们在石油中的含量如何？ 1、石油主要由碳、氢两种元素以 及硫、氮、氧以及一 些微量金属，非金属元素 C：83%—87% H：11%—14% S：0.06%—0.8% N:0.02%— 1.7% O：0.08%—1.82% 金属元素和非金属元素含量甚微 大约在10-6—10-9级 4．什么是油品的特性因数？ 为什么说油品的特性因数的大小 可以大致判断石油及其馏分的化 学组成？ 4、（1）特性因素（K）是反映石 油或石油馏分化学组成 特性的一种特性数据 （2）由于石油及其馏分是 以烃类为主的复杂混合物 所以也可以用特性因素表示它们 的化学组成特性 8．什么是油品的黏度和粘 温特性？有几种表示方法？粘温 特性有何实用意义？ 8、（1）黏度是表示液体流动 时分子间摩擦而产生阻力 的大小；油品黏度随温度变化的性 质叫黏温性质 （2）黏温性质的表示方法 为黏度比和黏度指数 （3）黏温性质好的油品， 其黏度随温度变化的幅度 较小；黏温性使润滑油的重要指标 之一，为了使润滑油在温度变化的 条件下能保证润滑作用，要求润滑 油具有良好的黏温性质 10．为什么说少环长侧链的 环烷烃是润滑油的理想组分？ 10、少环长侧链的环烷烃， 特性因数小，黏度较大 16．汽油、轻柴油、重质燃 料油、石蜡、地蜡、沥青的商品牌 号分别依据哪种质量指标来划分 的？ 16、汽油的商品牌号以辛烷 值来划分其中70.85号汽油 （SH0112-92）用MON划分90、93、 97号汽油(GB/T 5487-95)用RON 和抗暴指数划分 轻柴油按凝固点分为10、0、 -10、-20、-35、-50等六
第 1 页 （共 页） 班 级（学生填写） ： 姓名： 学号： 命题： 陈兴来 审题： 审批： ---------------------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- 2005 ～2006 学年第 1 学期 石油加工工艺学 科目考试试题A 卷
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第 3 页 （共 页） -------------------------------------------------------------------- 密 ---------------------------- 封 --------------------------- 线 ----------------------------------------------------------- 班 级（学生填写） ： 姓名： 学号：
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炼化知识问答 中海石油炼化有限责任公司CNOOC Oil & Petrochemicals CO.，Ltd
炼化知识问答 前言 中国海洋石油总公司( 以下简称“总公司”)成立以来，在主营业务勘探和开发领域，已经取得了举世瞩目的成绩。2000年以后，随着形势的发展，总公司开始加快产业链的关键环节之一——炼油石化业务的开发和项目建设，目前炼油、石化各项事业均有了突破性的进展。 根据总公司建设具有国际竞争力的一流综合型能源公司的战略部署，为构筑炼化高水平产业体系，经总公司研究决定，成立中海石油炼化有限责任公司（以下简称“炼化公司”）。 炼化公司将充分发挥总公司资源优势，以较快的速度和较高的质量发展炼油石化和成品油销售，建成具有国际竞争力的炼油、石化生产厂和成品油营销体系；在完善企业产业链和价值链的同时，建立先进的炼化管理体系，建设具有中国海油特色的炼化团队，形成具有国际竞争力的炼化产业；为实现总公司总体发展战略奠定重要基础。 炼油石化是总公司新兴的支柱产业，为使大家更好地了解炼油石化基础知识，炼化公司组织编写了这本《炼化知识问答》，希望对帮助大家更多地了解炼油石化行业能够起到一定的积极作用。由于水平有限，难免有错漏，欢迎指正。王仲华同志参与了这本小册子内容的审核，在此表示感谢。 郑长波 2005 年9 月
目录 基本概念篇 1、原油的基本性质是什么? 2、原油可以分为哪几类? 3、石油产品可以分为哪几类？ 4、石油工业按其工业流程，可以分为上游、下游业务。上下游的主要业务是什么？. 5、何为石油炼制（简称“炼油”）？ 6、何为石油化工？石油化工的基础原料是什么？ 7、石油化学工业与石油炼制工业的关系是什么？ 8、石油化学工业与其它化学工业的关系是什么？. 9、石油化工主要产品及其用途有哪些？ 10、石油化学工业在国民经济中有怎样的地位和作用？ 11、世界石油化学工业的发展趋势是什么？ 12、世界石油化学工业的发展有什么特点？ 炼油篇 13、炼油工业在国民经济中的地位和作用是什么？ 14、国际炼油工业的发展简史是什么？ 15、国际炼油工业的发展趋势是什么？ 16、中国炼油工业的发展简史是什么？ 17、中国炼油工业的发展趋势是什么？ 18、中国炼油业与国际水平的存在哪些差距？ 19、炼油主要加工过程是什么？ 20、炼油工艺有哪些？ 21、何为原油蒸馏工艺？ 22、何为二次加工工艺？ 23、何为油品精制工艺？ 24、炼油主要设备有哪些？ 25、我国原油加工能力如何？ 26、国内炼油竞争力状况如何？ 27、国内炼油产业有什么发展规划
石油、煤的化学工业 一、学习目标： 1．知道石油是主要成分，石油的一些加工方法，了解脂肪烃的来源与石油化学的关系。2．了解煤的主要成分和煤的一些加工方法。 二、学习重点： 重点: 石油的分馏、裂化和裂解的原理及其产品。 三、导学过程： 石油化学工业 一. 石油的组成： （1）主要成分：烷烃、环烷烃和芳香烃。 （2）状态：大部分是液态烃，溶有少量气态烃和固态烃。 二. 石油的加工方法及其产品： 1.石油的分馏 （1）目的：得到不同的石油产品。 （2）原理：利用原油中各物质沸点不同，通过分别蒸馏，得到不同沸点范围的蒸馏产物。 【问题】 1. 蒸馏烧瓶中碎瓷片起什么作用？ 2. 装置中温度计的作用？温度计 水银球的位置怎样？ 3. 冷凝管的进、出水的方向怎样？
2.石油的裂化 （1）目的：提高汽油等轻质油的产量。 （2）原理：利用较长碳链的烃在高温下分解成短碳链的烃，裂化又分为热裂化和催化裂化。 （3）原料：重油。 以C16H34为例，写出重油变为轻质油的化学方程式： 。 3.石油的裂解 （1）目的：制取重要工业原料气体烯烃，如乙烯、丙烯和1，3-丁二烯等。 （2）原理：深度的裂化。 C8H18 ------→，C8H16 ------→， C4H10 ------→。 4. 石油的催化重整 石油的催化重整就是把汽油里直链烃类的分子的结构“重新进行调整”，使它们转化为芳香烃或具有支链的烷烃异构体,目的是提高汽油质量和获得芳香烃。 煤及其综合利用 一. 煤的组成 煤是由复杂有机物和无机物所组成的的混和物（煤不是炭）。 二、煤及其综合利用
1.煤的干馏 煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫做煤的干馏。 【问题】石油的分馏、裂化、裂解、催化重整和煤的干馏的这些加工过程，哪些是物理变化？哪些是化学变化？ 2. 煤的气化 煤的气化-------在高温下，煤与水蒸气反应得到CO、H2、CH4等气体。生成的气体可以作为燃料或化工原料。 得到的CO、H2经催化合成可以得到液态烃、甲醇等有机物。 3. 煤的液化 煤的液化-------在高温和催化剂作用下，煤和氢气反应，可以得到液体物质。液体物质可以作洁净的燃料油或化工原料。
石油化工基本知识 一、高分子材料及其分类 相对分子量超过10000的化合物称之高分子,又称高聚物或聚合物。高分子材料可分天然高分子(如淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛等和合成高分子,通常所说高分子材料指的是后者。 按其应用来分,高分子材料可分为塑料、橡胶、化纤、涂料和粘合剂五大类,有时又将塑料和橡胶合称为橡塑。由于大量新材料的不断出现,上述分类方法并非十分合理。 二、塑料基本知识 塑料是指以树脂(或在加工过程中用单体直接聚合为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂,着色剂等添加剂为辅助成分,在加工过程中能流动成型的材料。 塑料的分类:塑料是有机高分子材料中一个重要分枝,品种多,产量大,用途广。对于品种繁多的塑料,可按如下方法分类,使人们容易认识它,掌握并应用它 (一按受热时的行为分 塑料按受热时的行为,可以分为热塑性塑料和热固性理科。 1、热塑性塑料 加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚 碳酸酪,聚酰胺、丙烯酸类塑料、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化。 2、热固性塑料
第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三度的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料,都是热固性塑料。 (二按树窟合成时的反应类型分 按塑料中树脂合成时的反应类型,可将树脂分为聚合型树脂和缩聚型树脂塑科分别称为聚合型塑料和缩获型塑料。 1、聚合型塑料 树脂是由聚合反应制得。这种树脂一般是打开不饱和双键而习惯而形成的:反应过程中无低分子产物释出。聚烯烃、聚卤代烯烃、聚苯乙烯、聚甲醛、丙烯酿类塑料都属于聚合型塑料。聚合型塑料都是热塑性塑料。树脂大分子的排列是无序的。这种塑 料,由于树脂分子链的结构持点,或因热力学原因,或成型过程工艺条件范围的限制,分子链不会产生有序的整齐堆砌形成结晶结构,而呈现无规则的随机排列。在纯树脂状态,这种塑料是透明的。 2、结晶型塑料 树脂大分子排列呈现出三向远程有序。从熔融状态冷却变为制品过程中,树脂的分子链能够有序地紧密堆砌产生结晶结构。一般所谓的结晶型塑料,实际上都是半结晶的.不像低分子晶体(例如Nacl那样能产生100%的结晶度。树脂大分子链排列呈现出无定形相与结晶柏共存的状态。成型条件对结晶皮和晶态结构有明显影响,从而对制品性能有明显影响。结晶结构只存在于热塑性塑料中。
绪论单元测试 1 【判断题】(1分) 《石油加工生产技术》适应国家石油化工行业人才素质提高的要求,以促进产业发展,以培养一线产业技术人才为目标,重点讲解石油加工生产相关知识与技术。 A. 对 B. 错 第一章测试 1 【单选题】(1分) 石油气体及石油馏分的烃类组成中，其中液态烷烃的碳原子为 A. ≥C5 B. C1～C4 C. C5～C15 D. ≥C16
2 【单选题】(1分) 同一种原油,随着沸点的升高，燃点越来越（） A. 低 B. 高 3 【单选题】(1分) 试油不能通过滤清器20ml时的最高温度称为（） A. 冷滤点 B. 凝点 C. 浊点 D. 倾点 4 【单选题】(1分)
燃点是油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃烧不少于多少秒时的最低温度 A. 10 B. 3 C. 8 D. 5 5 【单选题】(1分) 运动粘度的单位是（） A. 秒 B. 厘斯 C. 厘泊 D. 无单位 6 【单选题】(1分)
液体粘度与压力的关系不正确的是（） A. 大于4MPa才需要考虑压力影响 B. 低压下不考虑压力的影响 C. 压力与粘度没关系 D. 压力增大粘度增大 7 【单选题】(1分) 下列物质特性因数最大的是（） A. 正己烷 B. 丙苯 C. 苯 D. 环己烷 第二章测试 1
【单选题】(1分) 我国评定柴油低温流动性能的指标为（） A. 挥发度 B. 总不溶物和10%蒸余物残炭 C. 凝点 D. 闪点 2 【单选题】(1分) 汽油的理想组分是（） A. 烯烃 B. 芳烃 C. 异构烷烃 D. 正构烷烃 3 【单选题】(1分)
石油加工工艺习题 第一篇石油及其产品的性质 第一章石油的一般性质和化学组成 思考题： 1. 什么叫石油？它的一般性质如何？ 2. 石油中的元素组成有哪些？它们在石油中的含量如何？ 3. 什么叫分馏、馏分？它们的区别是什么？ 4. 石油中有哪些烃类化合物？它们在石油中分布情况如何？ 5. 烷烃在石油中有几种形态？什么叫干气、湿气？ 6. 石油中所含的石蜡、地蜡有何区别？ 7. 石油中非烃化合物有哪些？分别叙述它们各自的分类、在石油馏分中分布情况以及对石油加工有何危害？ 8. 什么是胶质、沥青质？它们有什么不同？在石油加工及在产品中有何害处？ 9. 什么是硅胶胶质、硫酸胶质？ 10. 什么叫蒸汽压？纯物质及混合物的蒸汽压各与哪些因素有关？为什么？ 11. 蒸汽压的测定方法是什么？ 12. 什么叫馏程（沸程）、恩氏蒸馏的初馏点、终馏点？ 13. 为什么要引入平均沸点的概念？平均沸点有哪几种表示法？它们都怎样求？ 14. 什么叫密度、相对密度？它们之间有何区别及联系？ 15. 常用的相对密度表示方法有几种？它们之间如何换算？ 16. 影响液体相对密度的因素有哪些？如何进行计算？ 17. 如何计算混合油品的相对密度？它的依据是什么？有何实用意义？ 18. 什么是油品的特性因数？为什么特性因数的大小可以大致判断石油及其馏分的化学组成？ 19. 有二种油品的特性因数大小相同，且油品A的相对密度d420与油品B的相对密度d420也一样，试问这二种油品的蒸汽压一样吗？若不一样，哪一个油品的蒸汽压大？为什么？ 20. 有二种油品的馏程一样，但油品A的相对密度d420大于油品B的相对密度d420 ,这二种油品的特性因数哪一个大？为什么？ 21. 什么叫粘度？常用的粘度表示法有几种？如何进行换算？ 22. 影响粘度的因素有哪些？为什么说不标明温度的粘度就没有意义？ 23. 什么叫粘温性能？它有几种表示法？如何求法？粘温特性有何实用意义？ 24. 怎样求油品的混合粘度？它有何实用意义？ 25. 有A、B二种润滑油，它们的特性因数相同，且油品A的υ20与油品B的υ50相同，比较这二种油品的平均沸点、相对密度、平均分子量及蒸汽压。为什么？ 26. 什么叫比热、蒸发潜热、热焓？影响它们的因素有哪些？ 27. 什么叫爆炸极限？ 28. 什么叫闪点、燃点、自燃点？油品的组成与它们有什么关系？ 29. 在加工装置中，重油的管件、接头、法兰等处有泄漏时，为什么有着火的危险？ 30. 请总结归纳一下： （1）温度对蒸汽压、相对密度、粘度、比热、蒸发潜热、热焓有什么影响？
石油基础知识 第一章、绪论一、基本概念 1石油 答：石油是储藏在地下岩石空隙内的不可再生的天然矿产资源，主要是以气相、液相烃类为主的、并含有少量非烃类物质的混合物，具有可燃性。 （P1） 2?石油的基本性质（主要化学成分、常温常压下状态、密度、粘度、凝固点、闪点、燃点、自然点、溶解性、原油中的有害物质） 3.天然气（成分、比重） 答：主要以气体形式存在的石油叫天然气。天然气的主要化学成分是气态烃，以甲烷为主，其中还有少量的C2?C5烷烃成分及非烃气体。
4.天然气水合物 答：甲烷与水在低温和高压环境下相互作用可形成一种冰样的水合物，称为天然气水合物，亦称可燃冰。 5.液化天然气（LNG ） 6.天然气分类（气藏气、油藏气、凝析气藏气、干气、湿气、酸气、净气） 按照矿藏特点可分为气藏气、油藏气、凝析气
藏气。按炷类的组成可分为干气*湿气、酸气爲净气7?石油工业 答：通常说的石油工业指的是从事石油和天然气的勘探、开发、储存和运输的生产部门。(P5 ) &对外依存度 对外依存度是各国广泛釆用的一个衡量一国经济对国外依赖程度的指标 9.储釆比 储采比又称回采率或回采比。是指年末剩余储量除以当年产量得出剩余储量按当前生产水平尚可开釆的年数 10.油气当量二、问答题 1?石油工业的行业特点。 高风险、高投入、周期长、技术密集的行业。 2.请画出石油行业产业链结构图口P4 3.世界石油工业的迅速兴起是在哪个国家，第 一口现代石油井的名称是什么？世界石油工业的迅速兴起是美国.第一口现代石油井的名称是德雷克井4.一般认为中国石油工业的开端是指的那个油
田？产量最高的油田？行业精神代表和人物？答：一般认为中国的石油工业应以1939年甘肃玉门老君庙油田的发现和开发作为开端 5.中国原油资源集中分布在哪八大盆地？ 渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地 6.中国天然气资源集中分布在哪九大盆地？塔里木、四川、鄂尔多斯、东海陆架、柴达木、松辽、莺歌海、琼东南和渤海湾九大盆地 7.中国能源发展的基本原则有哪些？ 能源安全原则、能源可持续利用原则、能源与环保协调原则。 8.中国可行的能源供应路线是什么？阐述其具 体原因。 固体燃料-----多元化能源----可再生能源为主新型能源供应路线 就可持续原则来讲，中国今后不能走“以煤为主” 的能源供应路线，资源分布及环境保护要求不允许，就能源安全原则来讲，中国不能走“以油气为主”的能源供应路线，中国的财力以及国际油气资源难以保障 9?我国目前的石油产量大约是多少，能否满足需要？进口的主要来源通道？
2-1、煤、石油和天然气在开采、运输、加工和应用诸方面有哪些不同？ 答：（1）开采：一个煤矿往往有多层煤层。每煤层的厚度也不同，为此需建造长长的坑道，铺上铁轨，才能从各层将煤运出。 为运送物资和人员，还需要建造竖井，装上升降机。石油和天然气，用钻机钻道并建立油井（或气井）后，借用自身的压力（开采后期需抽汲），石油及天燃气即可大量从地下喷出，因此开采比煤方便得多。 （2）运输：煤用铁路或轮船运输，运力受限制，石油和天然气一般采用管道输送，初期投资似乎较大，但从长期看还是划算的，管道输送成本低、方便，也不受运力限制。 （3）加工：煤是高分子量缩聚物，一般用热化学方法处理，将煤裂解，可得到气体、液体和固体产物，由于成分复杂，从中制取纯物质难度较大。石油和天然气是由许多小分子量有机物组成的混合物，一般采用物理方法将混合物分离和提纯。为增加某一组分（或馏分）的产量，也常采用化学方法（如化学合成或化学热裂解）。因此，由石油和天然气加工制得的化工产品，比煤多得多，生产成本也比煤低。 （4）应用：煤主要用作一次性能源。随着石油资源日益枯竭，由煤合成液体燃料已引起世界各国的重视，并得到迅速发展，继而带动煤化工工业的发展。煤化工产品的品种、品质和数量不断增加。人们指望在不久的将来，由煤化工和天然气逐步取代石油化工，成为获取化工产品的主要途径。石油大量用作发动机燃料，由石油为原料形成的石油化工目前仍为世界各发达国家的支柱产业。大多数的化工产品都由石化行业生产出来。但随着石油资源的枯竭，石油化工将逐步萎缩，并被煤化工和天然气化工取代。天然气目前大量用作民用燃料。但以天然气为原料的C1化学工业发展迅速，天然气资源丰富，开采和运输方便，以它为原料合成发动机液体燃料，投资和生产成本也比较低廉。今后，天然气化工和煤化工一样，将逐步取代石油化工，成为化学工业的主要产业。 2-2、试叙述煤化程度与煤的性质及应用的关系。 答：在泥炭化阶段，经好养细菌和厌氧细菌分解，植物开始腐败，植物中的蛋白质开始消失，木质素、纤维素等大为减少，产生大量腐蚀酸。但植物残体清晰可见，水分含量很高，这一阶段得到的泥炭，大量用作民用燃料，工业价值甚小。 在煤化阶段，形成的泥炭在地热、地压的长期作用下，开始进一步演变，首先有无定形的物质转换为岩石状的褐煤，腐植酸大为减少，并发生脱水，增石炭作用（由缩合和叠合作用得到）氢和氧含量降低，褐煤水含量仍高，发热量亦不高，由于缩合和叠合作用处于初级阶段，用作民用燃料、煤气化原料尚可，用作炼焦原料则不宜。在地压和地热的继续作用下，褐煤中的有机质进一步反应，逐步形成凝胶化组份、丝炭组分和稳定组份。由于成煤原料（植物）和成煤条件的差异，形成的上述组分的含量各不相同，所得的烟煤品质也不同。 随着缩合和叠合作用持续地进行下去，结果形成不同煤化程度的烟煤。如长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。处于焦煤阶段的煤，由于缩合和叠合程度适宜，煤的粘结性好，适合用作炼焦原料。由烟煤演变成的无烟煤，分子叠合程度进一步加深，H、O含量进一步减少，凝胶化组份和稳定组分明显减少，这种煤适合做民用燃料和煤气化燃料，在化工上的应用也不如烟煤重要。 煤化程度演变到石墨阶段，煤分子中H、O已消失，分子排列正规，用加热的方法已不能将其分解，物理、化学性质已同普通煤有相当大的区别，似乎已是另类物质，故不将它列为煤的一个品种。 3-1 氧化反应有哪些特点？这些特点与工艺流程的组织有什么?具体的联系？ 答：氧化反应的共同特点有：1属强放热反应；2反映途径多样化，副产品品种多；3生成CO2和水的倾向性（即深度氧化）大。 在工艺流程中须考虑热量的回收和合理利用，在设备的选用时，须考虑反应热的及时携出问题。由于生成的主、副产物品种多，含量不高（或集中度差），在工艺流程中须考虑产物的分离次序。分离设备的选用或设计时要考虑是否能达到分离要求的问题。为减少CO2和水的生成，选择氧化剂和氧化催化剂相当重要，并在工艺流程组织重要考虑氧化剂和氧化催化剂的循环及回收利用问题，为减少深度氧化反应的发生，适时中止氧化反应相当重要，为此，在工艺流程中须设置中止氧化反应的设备，如急冷器等。 3-2 二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？ 答: 在二氧化硫催化氧化生成三氧化硫的反应中，反应热力学和反应动力学之间存在矛盾，即为达到高转化率，希望反应在较低温度下进行。为加快反应速率，希望反应在较高温度下进行，在实际生产中，为兼顾资源利用、环境保护及企业生产能力，常将反应分段进行。首先利用SO2初始浓度高，传质推动力大的优势。在较低温度下快速将反应转化率提升至70%-75%，然后快速升温至较高反应温度，在此利用反应动力学优势，快速将反应转化率提升至85%-90%。进入第三阶段后，反应又在较低温度下进行，利用反应热力学优势，将转化率再次提至97%-98%。由于提升幅度不大，花费的时间也不会很多。这种反应顺序的安排，既照顾了反应转化率，又兼顾了反应速率。但若追求高转化率（如达到99.5%），反应需在更低的温度下进行，花费时间长，将严重影响到企业的生产能力，此时需采用本教科书上介绍的“二转二吸”工艺才行。 3-4 简述环氧乙烷生产中车间的安全问题。 答：环氧乙烷生产车间采用的原料（以西）和产品（EO）都是易燃易爆物料，运输和储存中，管路、容器和反应器都不准有溢流现象发生；车间动力线路采用暗线埋设，设备采用防爆电机驱动，设备之间排列顺序和间距要符合国家安全要求，不能用铁器击打设备和管道，不穿有铁钉的鞋子。各工段之间的间距也符合国家安全要求。乙烯-氧气混和器，氧化反应器的设计和制造要规范，严格符合工艺和安全要求，以避免混合器爆炸、氧化器“飞温”和“尾烧”等事故发生。车间设置安全通道，配置灭火等消防设施。 3-5 丙烯腈反应器改进的方向以及目前遇到的困难 答：目前广泛采用的Sohio细粒子湍流床反应器比固定床反应器优越，但实际操作与反应原理之间存在不小的矛盾。从氧化-还原机理及丙烯氨氧化的特性来看，要求床层下部处于低氧烯比状态，在获得一定转化率（如80%）的同时，提高反应的