3 能源与石油工业概述_C.ppt

第1节能量与能源第2节天然气、煤层气与天然气水合物第3节水能第4节二次能源第5节煤炭工业与洁净煤技术第6节石油第7节石油工业及其发展,第1章能源与石油工业概述,第5节煤炭工业与洁净煤技术,1.煤的形成,①煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环境中经过漫长年代的演变而成。②含碳量为46～97。③用处燃料和化工原料。④煤储量非常丰富。,2.煤的元素组成,煤是由有机和无机物质混合组成的。①煤中有机物由碳（C）、氢（H）氧（O）、氮（N）四种元素构成.②煤中无机物有硫（S）、磷（P）以及稀有元素等。③碳是煤中主导成分，主要可燃物质。含碳量越高，发热量越大。,3.常用的煤质指标,①水分煤中不可燃烧成分，含水高发热低。②灰分煤完全燃烧后固体残余物，掺入的灰、沙、土。③挥发分隔绝加热从煤中分解出的液、气产物。④发热量单位质量煤完全燃烧放出的热量。,4.煤的分类,是为了煤炭的合理开发和利用。根据煤中干燥无灰基挥发分含量将煤分成褐煤、烟煤和无烟煤三大类。,煤的燃烧基本上有两种第一种是煤粉悬浮在空间燃烧，称为室燃；第二种就是煤块在炉排上燃烧，称为层燃。,5.煤的燃烧,6.煤的燃烧发电,火力发电厂,冷凝器,贮水池,开关装置,1.概述,煤炭是主要的能源，但煤炭的开发利用也严重地污染了人们赖以生存的环境。因此煤炭的清洁开发和利用是摆在全人类面前的紧迫问题。,三、洁净煤技术,粉尘,CO,CO2,SO2,H2S,2.洁净煤技术,洁净煤技术（cleancoaltechnology）是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。它主要包括洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。,洁净煤技术体系,,,,,3.燃烧前的处理,燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项措施。（1）选煤①选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂质的含量，并将原煤加工成质量均匀、能适应用户需要的商品煤。,（2）型煤,①型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。②型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术。节能、环保。③型煤需要加黏结剂。④民用型煤球、蜂窝煤、烧烤炭。⑤工业型工业燃料型煤、工业造气型煤和炼钢、铸造的型焦。,⑥我国工业型煤发展缓慢，大量锅炉仍在烧原煤，热效率低，污染严重。⑦将粉煤制成型煤，加以不同添加剂，增加反应活性、易燃性、热稳定性，提高煤灰熔点和固硫功能，大大提高煤炭利用率。⑧我国工业锅炉90适用燃烧块煤。,（3）水煤浆,①水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组成。②水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。,③制备水煤浆的方法,★干法将纸浆煤干磨成粉末，加水和化学添加剂搅拌成浆。★湿法将制浆煤加一定比例水和化学添加剂，磨制成混合浆。★混合法制浆煤一部分干磨，一部分湿磨，两部分混合成浆。,④水煤浆特点★煤粉和水固液混合物，保持煤原物性，管道输送，喷雾燃烧，可代替锅炉燃料油，比燃料油更便宜。★水煤浆制造过程进行净化处理。,4.燃烧中处理,为达到环保目的，工厂企业通常采用高烟囱排放它是将燃烧装置产生的有害烟气排放到远离地面的大气层中，并通过大气的运动使污染物浓度降低，以改善污染源附近的大气质量。但这种方法并不能减少有害物（SO2、NOx的排放总量，因此燃烧过程中处理，即炉内脱硫、脱硝是十分重要的。,5.燃烧后处理,燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。由于炉内脱硫往往达不到环保要求，所以还需对燃烧后的烟气进行脱硫处理。,6.煤的液化,飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体燃料，石油的储量又比煤少得多；其他水能、核能又不能代替液体燃料；因此煤的液化一直是人们努力的目标。煤的液化分直接液化和间接液化。,（1）从理论解说要将煤转化成石油，只需要改变煤中氢元素含量。因煤和石油的主要成分都是碳和氢，不同之处在于煤中H含量只有石油的一半。煤的碳、氢含量比越小，越容易液化，因此褐煤和煤化程度低的烟煤容易液化。,（2）煤直接液化在较高温度（大于400℃）和较高压力（大于10Mpa）的条件下，通过溶剂和催化剂对煤进行加氢裂解而直接获得液化油。在此过程中，煤的大分子结构首先受热分解成独立的自由基碎片，在高压氢气和催化剂的作用下，这些自由基碎片又被加氢，形成稳定的低分子物。如果对自由基供氢量不足，或自由基之间没有溶剂分子隔开，自由基在高温下又会缩聚成大分子。因此，液化反应必须有足够的氢源和溶剂。,（3）煤间接液化采用合成法。将煤气化制出一氧化碳和氢气为主的煤气，再经过变换和净化送入反应器，在催化剂的作用下，生产出汽油和烃类产物。,第6节石油,石油（petroleum）是由拉丁语“岩石”与“油”两个字拼写而成，是指具有天然产状的碳氢化合物的混合物，而同它是气体、液体、固体或它们的混合物无关。,石油是什么,石油（Petroleum）是一种从地下深处开采出来的呈黄色、褐色甚至黑色的可燃性粘稠液体，常与天然气共存（从石油的外观、来源、最基本特性）石油是由远古海洋或湖泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化而形成的烃类和非烃类的复杂混合物（从地球化学角度）石油工业经过100多年发展以后，对“石油”才有了比较科学的命名（1983年，第11届世界石油大会）,1983年第11届世界石油大会正式提出对石油、原油、天然气等名词的定义石油Petroleum指气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然性状原油CrudeOil指石油的基本类型，常压下呈液态，其中也包括一些液态非烃类组分（天然的液态烃类混合物）天然气NaturalGas指石油的主要类型，常温常压下呈气态，在地层条件下溶解于原油中,石油是什么,因此，石油这一概念实际上包括了人们习惯上所说的原油、天然气、伴生气、凝析油等,原油的分类,常用的原油分类方法有按组成分类按气油比分类按收缩性分类按相对密度和粘度分类按硫含量分量,根据几种烃类在原油中的比例划分原油种类，Sachanen分类法石蜡基原油烷烃大于75环烷基原油环烷烃大于75芳香基原油芳香烃大于50沥青基原油沥青质大于50,按组成分类,按相对密度和粘度分类,Dowd等人根据原油相对密度和粘度划分原油种类普通原油相对密度小于0.934粘度小于10Pas重质原油相对密度0.9341.000粘度小于10Pas特重原油相对密度大于1.000天然沥青粘度大于10Pas,一、有关石油的知识,①石油是仅次于煤的化石燃料。②它是一种天然的黄色、褐色或黑色的流动或半流动的黏稠的可燃液体烃类混合物，也有无色的。,原油性质,密度比水轻，相对密度0.75-1.00，我国原油密度大部分在0.86克/立方厘米黏度衡量原油流动能力的一种性质凝点含蜡较多的原油在20度就凝固，含蜡较少的在-20度也不凝固闪点、燃点、自燃点原油和成品油越轻，闪点、燃点越低，自燃点越高残炭在规定条件下将石油加热至高温，使石油最终变为焦炭，其质量占试验用油的质量百分比溶解性不溶于水，能用于有机溶剂。一些石油产品本身就是很好的溶剂，如溶剂油等。,没有经过加工的液态或者半固态石油称为“原油”。③石油被加工成各种馏分包括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡等种产品，是最重要的液体燃料和化工原料。④石油只是有机物在地球演化产物。⑤石油组成是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化合物组成。,,石脑油又称为『轻油』，多指沸点高于汽油而低于煤油之馏分，可作为石化原料。,⑥石油的组成-元素组成原油中的主要元素是C、H,83～87,11～14,原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素1～5原油中的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、As等石油中的非碳氢原子称为杂原子。与国外原油相比，我国原油的含硫低、含氮量高,⑥石油的组成-馏分组成1.馏分是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的组分石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同的沸点用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如200℃、200～350℃等，称为石油的一个馏分馏分不等同于产品2.馏分与产品的区别石油产品是石油的一个馏分，但馏分并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分要变成产品还必须对其进一步加工,,3.直馏馏分从原油直接分馏得到的馏分。它基本保留了石油化学组成的本来面目，如不含不饱和烃，在化学组成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等4.石油中含有的馏分，一般规定小于180℃的馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，轻油或石脑油馏分）180～350℃的馏分为煤、柴油馏分（也称中间馏分，AGO）350～500℃的馏分为减压馏分（也称高沸点馏分或润滑油,VGO）大于500℃的馏分为减渣馏分VR,naphtha,Atmosphericgasoil,Vacuumgasoil,Vacuumresidue,⑦石油四个环节石油从寻找到利用，要经过四个环节。即寻找、开采、输送和加工。四个环节称为“石油勘探”、“油田开发”、“油气集输”和“石油炼制”。通过四个环节可追溯石油工业的发展历史。,⑧石油之最中国是世界上发现石油最早的国家。有关石油最早的记载，见于我国周代。中国是世界上利用石油最早的国家。有关石油使用的最早记载，见于我国东汉。中国是最早使用“石油”这一名称的。宋朝沈括世界上第一口石油井在陕西延长县。（1303年）中国近代陆上第一口油井在陕西延长县。（1907年）中国最早的炼油厂在陕西延长县。（1907年10月）,1996年全国重点保护文物,二、油田的开发,油田开发包括石油勘探、钻井和开采。1.石油勘探石油勘探是石油开发中最重要的基础环节，它包括油田的寻找、发现和评估。2.钻井是从地面打开一条通往油、气层的孔道，以获取地质资料和油气能源。,海上钻井,3.开采（采油）将原油举升到地面。（1）自喷采油法靠自身能量举升原油（2）机械采油法分气举采油和抽油法。①气举法利用压缩气体的能量，举升原油。②抽油法用各种泵抽油，又叫泵法，占80。,三、石油的加工,开采出来的石油（原油）可以直接作燃料用，且价格便宜；若在炼油厂中进行深加工，则经济效益可增加许多倍。而且飞机、汽车、拖拉机等也不能直接燃用原油，必须把原油炼制成燃料油才能使用。石油的加工是石油利用中非常重要的一环。,1.炼油厂的加工产品分三大类,①燃料型以汽油、煤油、柴油等燃料油为主要产品。②燃料－润滑油型除生产燃料油外，还生产各种润滑油。③石油化工类它是提供石脑油、轻油、渣油用作生产石油化工产品的原料。,2.石油炼制的方法,①分离法最常用法。分馏方法的工艺先将原油脱盐，以免分馏设备腐蚀。然后把原油加热到385℃左右，送至常压分馏塔底。塔内设有许多层油盘，石油蒸汽上升时，逐层通过这些油盘，并逐步冷却。,②转化法用化学方法对分馏的油品进行深加工。例如，可以把重油、沥青等分解成轻油，也可以把轻馏分气聚合成油类。常用的转化法有热裂化、催化裂化、加氢裂化和焦化等。油品经过深加工后，经济效益大大增加。图313是燃料型炼油厂的流程图，它包括常压减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化、焦化等多道炼油工序。,炼油厂实例,六、石油产品,石油由许多组分组成，每一组分都各有其沸点。通过炼制加工，可以把石油分成几种不同沸点范围的组分140205℃的组分作为汽油；2180300℃的组分作为煤油；3250350℃的组分作为柴油；4350520℃的组分作为润滑油（或重柴油）；5高于520℃的渣油作为重质燃料油；,第7节石油工业及其发展,“石油工业”前景如何,石油工业是19世纪的产物、20世纪的奇迹、当代经济的“发动机”，石油被人们视为关系到一个国家国计民生及国家安全的特殊商品-即战略物资,石油的开发、加工和利用，在相当程度上改变了世界的政治、经济格局，也改变了人们的生活和工作方式，推动人类社会的发展进程,石油工业分为上游、中游和下游，上游包括石油、天然气的勘探、开发，中游主要指油气的储存与运输，下游涵盖炼油、化工、天然气加工以及加油站零售等业务。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。石化工业以石油和天然气为原料生产石油产品和石油化工产品的加工工业。CNPC-中国石油天然气集团公司，1998年成立Sinopec-中国石油化工集团公司，1998年成立CNOOC-中国海洋石油总公司，1982年成立,什么是石油工业,德雷克井世界石油工业的开端。世界石油工业的四个发展阶段,世界石油工业发展历程,从1859到20世纪20年代，石油工业刚刚兴起，主要产品是灯用煤油从1920到1945，汽车工业的发展导致进入“汽油时代”，石油生产的规模、范围扩大，形成国际石油垄断二次大战结束到1973年，石油产量高速增长，中东成为世界石油中心，非洲石油迅猛发展，国有化运动如OPEC，两次石油危机1973年以后，石油工业在大动荡、大改组中波浪式前进，整个世界石油的产品和储量达到高峰,我国是最早发现和利用石油的国家之一，在古代曾一度处于世界领先地位北宋科学家沈括在梦溪笔谈中第一次使用“石油”这一名称“夫（同音字）延境内有石油，生于水际沙石，与泉水相杂，颇似淳漆，燃之如麻，但烟甚浓”，并预言“此物后必大行于世”解放前，由于长期封建、半封建、半殖民地统治，石油的开发及加工生产发展极为缓慢。49年以前，全国石油累计生产67.7万吨，炼油能力只有17万吨,中国的石油工业以1939年甘肃玉门老君庙油田的开发为标志新中国成立后的60年的三个发展阶段,我国石油工业发展历程,1950-1959年三年恢复生产；1953-1959年，石油勘探的重大突破，克拉玛依和大庆油田相继开发1960-1978年为高速发展期，胜利、大港、辽河、华北相继开发，我国成为世界产油大国1978年以来为持续发展期，陆地和海洋石油均得到持续发展，2008年原油产量达到18,972.82万吨，目前海洋石油原油产量达到5000万吨，2020年南海要达到5000万吨，提出“南海大庆”的战略目标。,我国海洋石油勘探工作始于1957年。当时石油工业部、地质部和中国科学院等单位分别在莺歌海、北部湾、珠江口和渤诲、黄海等诲区进行了重刀、磁力普查和部分地震勘测工作。石油工业部所属单位在渤海、北部湾、莺歌海打探井110口，发现9个含油构造和位于渤海的海四、呈北、428西三个海上油田，地矿部所属单位在南黄海．珠江口海区打探井14口，其中1口获工业油流。1979年经国家批准，石油工业部开始与外国石油公司签订在南海和南黄海进行海上地球物理勘探的协议1982年成立中国海洋石油总公司CNOOC世界海洋石油资源量占全球石油资源总量的34％，全球海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，其中已探明的储量约为380亿吨。目前全球已有100多个国家在进行海上石油勘探，其中对深海进行勘探的有50多个国家。目前深水钻井的水深记录为3052m，我国仅为500m。未来油气产量增长主要来自海洋,我国海洋石油工业发展历程,