第六章 石油化工緒論

1、石油化工緒論概貌n石油化學(xué)工業(yè)是以石油和天然氣為原料，既生產(chǎn)石油產(chǎn)品，又生產(chǎn)石油化學(xué)品的石油加工業(yè)煉油和石化n煉油n石油煉制工業(yè)體系n石油經(jīng)過(guò)煉制生產(chǎn)各種燃料油、潤(rùn)滑油、石蠟、瀝青、焦炭等石油化學(xué)產(chǎn)品n石化n石油化工體系n把石油經(jīng)過(guò)蒸餾得到的餾分油進(jìn)行熱裂解，分離出基本原料，再合成生產(chǎn)各種石油化學(xué)產(chǎn)品石油化工的三大生產(chǎn)過(guò)程n基本有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程n以石油和天然氣為起始原料，經(jīng)過(guò)煉制加工制得三烯、三苯、乙炔和萘等基本有機(jī)原料n有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程n在上述基本有機(jī)原料的基礎(chǔ)上，通過(guò)各種合成步驟制得醇、醛、酮、酸、酯、醚、腈類(lèi)等有機(jī)原料n高分子化工生產(chǎn)過(guò)程n在上述有機(jī)原料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)各種聚合、縮合步驟制

2、得合成纖維、合成塑料、合成橡膠等最終產(chǎn)品化學(xué)品日用化學(xué)品工業(yè)化學(xué)品藥物化妝品清洗劑涂料肥料通用化學(xué)品專(zhuān)用化學(xué)品精細(xì)化學(xué)品基本有機(jī)化工原料石油化工發(fā)展簡(jiǎn)史n初級(jí)階段n食品發(fā)酵，木材干餾n煤化學(xué)階段n焦炭和石灰石反應(yīng)生成電石CaC2nCaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2 n氯乙烯、醋酸乙烯、氯丁乙烯、三氯乙烯、丙烯腈、乙醛、異戊二烯等n產(chǎn)品苯、萘等石油化工發(fā)展簡(jiǎn)史n石油化工階段n低成本、高產(chǎn)出、高效益、低能耗、低污染n起始于美國(guó)nC.Ellis 于1908年創(chuàng)建了世界上最早的石油化工實(shí)驗(yàn)室n1917年用石油煉廠(chǎng)氣中的丙烯制成最早的石油化工產(chǎn)品 異丙醇n1920年美孚石油將其工業(yè)化n直

3、到50年代，才再其他國(guó)家開(kāi)展石油化工發(fā)展現(xiàn)狀n特點(diǎn)n大型化、綜合化n節(jié)約能源和原料我國(guó)石化工業(yè)n北京燕山石化公司 n1976年投產(chǎn)n黑龍江大慶石化總廠(chǎng)n1986年投產(chǎn)n山東淄博齊魯石化公司n1987年投產(chǎn)n南京揚(yáng)子石化公司n1992年投產(chǎn)n上海石化股份有限公司n1992年投產(chǎn)n中石油n中石化n中海油n國(guó)產(chǎn)化n技術(shù)創(chuàng)新石油化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用n石化與農(nóng)業(yè)n化肥n天然油氣合成氨n合成尿素n農(nóng)膜n農(nóng)膜覆蓋栽培技術(shù)，聚乙烯樹(shù)脂n其他農(nóng)用塑料樹(shù)脂n油品n農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化，柴油石油化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用n石化與汽車(chē)工業(yè)n油品n汽油、柴油n塑料n輕質(zhì)化，采用塑料n橡膠n輪胎n涂料n汽車(chē)涂料n膠黏劑及密封

4、膠n織物n合成纖維石油化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用n石化與建筑n建筑塑料nPVC 塑料管道n建筑涂料n聚乙烯醇涂料，丙烯酸酯涂料，聚醋酸乙烯，聚氨酯涂料等n防水卷材n改型油氈，高分子卷材石油化工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用n石化與機(jī)械電子業(yè)n潤(rùn)滑油脂n密封材料n橡膠輸送n涂料n電子產(chǎn)品合成樹(shù)脂n電線(xiàn)電纜塑料石油和油品石油的性質(zhì)nPetroleum, crude oiln地下深處開(kāi)采出來(lái)的黃色乃至黑色的流動(dòng)和半流動(dòng)的粘稠流體n烴類(lèi)和非烴類(lèi)組成n沸點(diǎn)：常溫到500度以上n分子量：數(shù)十到幾千n密度：0.80.98n輕質(zhì)原油，密度小于或等于0.865n中質(zhì)原油，0.8650.934n重質(zhì)原油，0.9341.000n特

5、重質(zhì)原油，大于等于1.000石油的元素組成元素碳?xì)淞虻鹾?38710140.0580.0220.052石油的餾分組成n餾分，fractionn用蒸餾的方法將原油按沸點(diǎn)的高低切割為若干個(gè)部分n沸程（餾程），boiling rangen每個(gè)餾分的沸點(diǎn)范圍n初餾點(diǎn)n常壓蒸餾開(kāi)始餾出的溫度石油的餾分組成n汽油餾分n初餾點(diǎn)到200度之間的輕餾分n柴油餾分nAGO，atmospheric gas oil,常壓瓦斯油n常壓蒸餾200度到350度之間的中間餾分n常壓重油nAR，atmospheric residue, 常壓渣油n常壓蒸餾大于350度的餾分石油的餾分組成n潤(rùn)滑油餾分nVGO，vacuum g

6、as oil，減壓瓦斯油n減壓350500度之間的餾分n減壓渣油nVR, Vacuum Residuen減壓蒸餾大于500度的餾分石油的烴類(lèi)組成n石油中的烷烴n氣態(tài)烷烴n甲烷到丁烷n液態(tài)烷烴nC5C15nC5-C10，進(jìn)入汽油nC11-C15，進(jìn)入煤油n固態(tài)烷烴n蠟，C16以上，原始狀態(tài)以溶解形式存在n300度以上餾分，柴油中才有石油的烴類(lèi)組成n石油中的環(huán)烷烴n潤(rùn)滑油的主要成分n環(huán)戊烷/環(huán)己烷及其衍生物n石油中的芳香烴n汽油中只有單環(huán)芳香烴石油中的非烴類(lèi)物質(zhì)n石油中的含硫化合物n大多以有機(jī)硫化合物存在n石油中的含氧化合物 n大部分集中在膠質(zhì)、瀝青中n石油中的含氮化合物n大部分以膠質(zhì)、瀝青質(zhì)存在

7、于渣油中作業(yè)n石油主要有哪些元素組成，含量分布如何?油品的分類(lèi)與使用油品的分類(lèi)n第一類(lèi)，石油燃料n點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料：航空汽油、車(chē)用汽油n噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料：航空煤油n壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料：柴油機(jī)燃料，柴油n液化石油氣燃料：液態(tài)烴n鍋爐燃料：爐用燃料油，船舶用燃料油n第二類(lèi)，潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂n占油品5%n第三類(lèi)，蠟、瀝青和石油焦n占油品百分之幾n第四類(lèi)，溶劑和石油化工產(chǎn)品汽油n汽油機(jī)的工作過(guò)程n進(jìn)氣n壓縮n點(diǎn)火n排氣n汽油的蒸發(fā)性n汽油的最重要特征之一n蒸發(fā)完全，與空氣混合均勻n輕烴含量越高，蒸發(fā)性越好n蒸發(fā)性不好，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定，汽油消耗過(guò)大，尾氣中含有液滴，破壞潤(rùn)滑系統(tǒng)n蒸發(fā)性太好，汽油沒(méi)有進(jìn)

8、入汽化器前蒸發(fā)，形成氣阻，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作汽油,gasolinen汽油的安定性n指汽油的化學(xué)安定性，在儲(chǔ)存中抵抗氧化的能力n大量的不飽和烴，特別是二烯烴，容易氧化生成膠質(zhì)n辦法n汽油精制n添加抗氧化劑汽油n汽油的抗暴性n爆震，敲缸或爆燃n汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒不正常時(shí)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)身強(qiáng)烈震動(dòng)的情況，發(fā)出金屬敲擊聲。發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，排氣管冒黑煙n原因n發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作條件n汽油的質(zhì)量n加入烷基鉛類(lèi)化合物，從而出現(xiàn)含鉛汽油汽油n汽油的抗暴性n衡量燃料是否易于發(fā)生爆震的性質(zhì)，稱(chēng)抗暴性n用辛烷值來(lái)表示，octane number，簡(jiǎn)稱(chēng)ONn在標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)用單缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，將待測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)燃料試樣對(duì)比試驗(yàn)而測(cè)得n標(biāo)

9、準(zhǔn)試樣：異辛烷、正庚烷及其混合物n異辛烷的辛烷值為100，正庚烷的辛烷值為0n80%異辛烷和20%正庚烷的混合物的辛烷值為80n90#，93#，97#，哪個(gè)好？汽油n醇類(lèi)汽油機(jī)燃料n甲醇的辛烷值，114/95n乙醇的辛烷值，111/94n不易積碳，不冒黑煙，污染少n新配方汽油n無(wú)鉛汽油n摻入醚類(lèi)化合物n甲基叔丁基醚，MTBE，118n乙基叔丁基醚，ETBE，118n甲基叔戊基醚，TAME，115航空煤油n也稱(chēng)3號(hào)噴氣燃料，Jet fuel No.3，是由直餾餾分、加氫裂化和加氫精制等組分及必要的添加劑調(diào)和而成的一種透明液體。主要由不同餾分的烴類(lèi)化合物組成。n密度適宜，熱值高，燃燒性能好，能迅速

10、、穩(wěn)定、連續(xù)、完全燃燒n燃燒區(qū)域小，積炭量少，不易結(jié)焦n低溫流動(dòng)性好，能滿(mǎn)足寒冷低溫地區(qū)和高空飛行對(duì)油品流動(dòng)性的要求；n熱安定性和抗氧化安定性好，可以滿(mǎn)足超音速高空飛行的需要；n潔凈度高，無(wú)機(jī)械雜質(zhì)及水分等有害物質(zhì)，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，對(duì)機(jī)件腐蝕小柴油nDiesel oil, gas oil.n輕柴油（沸點(diǎn)范圍約180370）n重柴油（沸點(diǎn)范圍約350410）n按凝固點(diǎn)分級(jí)n輕柴油有10，0，-10，-20，-35五個(gè)牌號(hào)n重柴油有10，20，30三個(gè)牌號(hào) n一般選用柴油要求凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度35 柴油n十六烷值（十六烷值（Cetane number）n十六烷值是指與柴油自燃性相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)

11、燃料中所含正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)n標(biāo)準(zhǔn)燃料是用正十六烷與2-甲基萘按不同體積百分?jǐn)?shù)配成的混合物n其中正十六烷自燃性好，設(shè)定其十六烷值為100，n2-甲基萘自燃性差，設(shè)定其十六烷值為0。n柴油十六烷值的高低與其化學(xué)組成有關(guān)，正構(gòu)烷烴的十六烷值最高，芳烴的十六烷值最低，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴居中。n當(dāng)十六烷值高于65時(shí)，燃料未及與空氣均勻混合即著火自燃，以致燃燒不完全，部分烴類(lèi)熱分解而產(chǎn)生游離碳粒，隨廢氣排出，造成發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙及油耗增大，功率下降。n加添加劑可提高柴油的十六烷值，常用的添加劑有硝酸戊酯或已酯柴油n著火性著火性 ( Ignitability)n自燃點(diǎn)n十六烷值n流動(dòng)性流動(dòng)性 (Flowabi

12、lity)n凝點(diǎn)是評(píng)定柴油流動(dòng)性的重要指標(biāo)，它表示燃料不經(jīng)加熱而能輸送的最低溫度 潤(rùn)滑油n內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油n汽油機(jī)油n柴油機(jī)油n齒輪油n受壓高，6004000MPan電器用油n絕緣作用n液壓油n機(jī)械油n工藝用油n金屬切削、熱處理等n特殊用途潤(rùn)滑油內(nèi)燃機(jī)油n也稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)油、曲軸箱油n潤(rùn)滑、冷卻、清凈、密封等作用n黏度：黏度較大，承受較大負(fù)荷n黏溫性質(zhì)：溫差大，保持一定黏度n抗氧化性：高溫使用，循環(huán)與氧接觸n清凈分散性n低溫流動(dòng)性：泵送n抗磨性作業(yè)n石油產(chǎn)品有哪四大類(lèi)？n93號(hào)汽油是什么意思？n0號(hào)柴油是什么意思？原油的蒸餾原油的預(yù)處理n原油含有大量水，并且水中溶解有無(wú)機(jī)鹽n水存在的危險(xiǎn)n蒸餾塔出現(xiàn)沖塔

13、n增加了蒸餾塔冷卻器和加熱器的能耗n無(wú)機(jī)鹽存在的危險(xiǎn)n在換熱器、加熱爐等產(chǎn)生鹽垢n造成設(shè)備腐蝕n在蒸餾塔中殘留于產(chǎn)品中，影響產(chǎn)品質(zhì)量原油預(yù)處理n處理要求n含水量0.10.2%n含鹽量510 mg/Ln處理原理n電化學(xué)脫鹽脫水一級(jí)注水溶解無(wú)機(jī)鹽二級(jí)注水增大水滴的偶極聚結(jié)力工藝操作參數(shù)：工藝操作參數(shù)：（1）電場(chǎng)）電場(chǎng)（2）溫度和壓力）溫度和壓力（3）水和破乳劑）水和破乳劑（4）脫金屬劑）脫金屬劑原油的蒸餾n原理混合物中各組分沸點(diǎn)不同n分類(lèi)n閃蒸n一次氣化n簡(jiǎn)單蒸餾n漸次氣化n精餾原油常壓精餾n常壓塔是一個(gè)復(fù)合塔？n常壓塔的原料和產(chǎn)品都是組成復(fù)雜的混合物n氣提段和氣提塔n中段循環(huán)回流原油汽油煤油輕柴

14、油重柴油重油中段回流疊加氣提塔加入初餾塔的目的？加入初餾塔的目的？（1）輕組分）輕組分（2）水分）水分（3）砷）砷原油減壓精餾n壓力低于100kPa的負(fù)壓下進(jìn)行精餾n處理常壓精餾的重油n350度以上的沸點(diǎn)n能耗大，易分解常減壓精餾裝置的工藝流程n兩段氣化n常壓蒸餾n減壓蒸餾n三段氣化n原油初鎦n得到低砷重整進(jìn)料，砷使催化劑中毒n常壓蒸餾n減壓蒸餾燃料型 目的產(chǎn)品都是燃料80-120度度210-250度度不凝氣不凝氣拔頭原油拔頭原油360-370度度40度度不凝氣不凝氣常壓重油常壓重油390-400度度初頂油輕汽油，催化重整常頂油汽油常一線(xiàn)油航空煤油常二線(xiàn)油柴油常三線(xiàn)油潤(rùn)滑油各種潤(rùn)滑油催化裂化油

15、燃料-潤(rùn)滑型 目的產(chǎn)品都是燃料減一線(xiàn)潤(rùn)滑油，催化裂化油減二線(xiàn)潤(rùn)滑油，催化裂化油減三線(xiàn)潤(rùn)滑油減四線(xiàn)潤(rùn)滑油80-120度度210-250度度不凝氣不凝氣拔頭原油拔頭原油360-370度度40度度不凝氣不凝氣常壓重油常壓重油390-395度度減壓氣提塔的作用減壓氣提塔的作用不設(shè)初餾塔，只設(shè)閃蒸塔常頂油汽油常壓瓦斯油200380餾分，用作生產(chǎn)航空煤油、輕柴油和重柴油減壓塔和燃料-潤(rùn)滑型一樣 原油的熱加工過(guò)程熱加工過(guò)程的基本原理n定義：將重質(zhì)原料油轉(zhuǎn)化成氣體、輕質(zhì)油、燃料油或者焦炭的一類(lèi)工藝過(guò)程n熱裂化（催化裂化為主）n石油重餾分或重、殘油為原料生產(chǎn)汽油和柴油的過(guò)程n減粘裂化n將重油或者減壓渣油經(jīng)過(guò)輕度

16、裂化使其粘度降低以便符合燃料油的使用要求n焦化n以減壓渣油為原料生產(chǎn)汽油、柴油等中間餾分和生產(chǎn)石油焦熱裂化基本原理-兩大反應(yīng)n裂解反應(yīng)n大分子裂解成小分子n得到汽油餾分，中間餾分，甚至小分子的烴類(lèi)分子n縮合反應(yīng)n原料與芳烴、烯烴等縮合成大分子n得到殘油甚至焦炭烷烴n發(fā)生裂解反應(yīng)n溫度在500度以下，壓力很高時(shí)，斷裂在中間C-C之間，氣體產(chǎn)率低n溫度高于500度，壓力低時(shí)，在端鏈斷裂，氣體產(chǎn)率高，甲烷含量高環(huán)烷烴n環(huán)烷烴熱穩(wěn)定性高，在500600下發(fā)生反應(yīng)n在700800溫度下環(huán)烷烴n環(huán)烷烴在高溫下發(fā)生脫氫反應(yīng)生成芳烴n帶長(zhǎng)鏈的環(huán)烷烴在裂化條件下，首先側(cè)鏈斷裂，然后才是開(kāi)環(huán)，側(cè)鏈越長(zhǎng)越容易斷裂芳

17、烴n高溫n氫氣n高分子縮合物n焦炭苯苯 聯(lián)苯聯(lián)苯+氣體氣體+焦炭焦炭減粘裂化基本原理n目的n淺度熱裂化，減少粘度n原料n減壓渣油、常壓重油、重質(zhì)原油等n條件n450490度、45MPan產(chǎn)物n減粘渣油、中間餾分、汽油、裂化氣塔式減粘；爐管式減粘塔式減粘；爐管式減粘急冷急冷焦炭化過(guò)程（延遲焦化）石油焦nPetroleum coken是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂的過(guò)程，轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)品n從外觀上看，焦碳為形狀不規(guī)則，大小不一的黑色塊狀（或顆粒），有金屬光澤，焦碳的顆粒具多孔隙結(jié)構(gòu)n主要的元素組成為碳，占有80wt%以上，其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。 n石油焦具有其特有的物理、化學(xué)性質(zhì)及機(jī)械性質(zhì)，本身是發(fā)熱部份的不揮發(fā)性碳，揮發(fā)物和礦物雜質(zhì)（硫、金屬化合物、水、灰等）這些指標(biāo)決定焦炭的化學(xué)性質(zhì)n用途n主要用于制取炭素制品，如石墨電極、陽(yáng)極弧n提供煉鋼、有色金屬、煉鋁之用；n制取炭化硅制品，如各種砂輪、砂皮、砂紙等n制取商品電石供制作合成纖維、乙炔等產(chǎn)品n也可作為燃料基本原理n焦化是唯一能生產(chǎn)石油焦的工藝過(guò)程n以貧氫重質(zhì)殘油貧氫重質(zhì)殘油（如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等）為原料，在高溫（400500度）下進(jìn)行的深