2 化工资源及其初.ppt

2化工资源及其初步加工 2 1化学矿2 2煤炭2 3石油2 4天然气2 5其他化工资源 2 1化学矿 下面以磷 硫为例 介绍中国化学矿的资源特点和分布状况 1 资源比较丰富 但分布不均衡 2 高品位矿储量比较少 3 选矿比较困难 利用较为复杂尚需进口高品位的矿石 2 2煤炭 煤 coal 是由含碳 氢的多种结构的大分子有机物和少量硅 铝 铁 钙 镁的无机矿物质组成 根据煤化程度的不同 分为泥煤 褐煤 烟煤及无烟煤 随煤化程度的加深 H O 含量逐渐降低 煤的分子结构趋于复杂 煤的加工利用 高温干馏产生焦炭 焦炉气 粗苯 氨和煤焦油低温干馏产生半焦 低温焦油和煤气煤气化煤液化 直接液化间接液化 2 3石油 一 石油的性质 组成和分类原油是一种有气味的粘稠液体 其色泽一般是黄到黑褐色或青色 相对密度0 75 1 0 热值43 5 46MJ kg 是多种烃类 烷烃 环烷烃和芳烃 的复杂混合物 并含有少量的硫 氧和氮的有机化合物 平均碳含量85 87 氢含量11 14 O S N含量合计为1 石油中所含硫化物有硫化氢 硫醇 RSH 二硫化物 RSSR 和杂环化合物等 石油中的氮化物主要是吡咯 吡啶 喹啉和胺类等 石油中胶状物质 胶质 沥青质 沥青质酸等 对热不稳定 很容易起叠合和分解作用 所得产物结构非常复杂 分子量也很大 绝大部分集中在石油的残渣中 油品愈重 所含胶质也愈多 胶质愈多 含氮量也愈高 石油中的氧化物主要是环烷酸和酚类等 它们是有用化合物应加以回收利用 同时它们呈酸性 对设备和管道也有腐蚀性 2 3石油 工业上也常按原油的化学组成来分类 可分为石蜡基原油 中间基原油和环烷基原油3类 石蜡基原油的特点是烷烃含量一般在50 以上 密度较小 含蜡量较高 凝点高 含硫 含氮和含胶质较低 中国大庆原油和南阳原油是典型的石蜡基原油 环烷基原油的特点是环烷烃和芳烃的含量较多 密度较大 凝点较低 一般含硫 含胶质 含沥青质较多 所以又称沥青基原油 中国胜利油田的孤岛原油和单家寺原油等属于环烷基原油 中间基原油的性质介于上述两者之间 二 原油的预处理和常减压蒸馏 1原油的预处理在油田脱过水后的原油 仍然含有一定量的盐和水 所含盐类除有一小部分以结晶状态悬浮于油中外 绝大部分溶于水中 并以微粒状态分散在油中 形成较稳定的油包水型乳化液 原油含盐和水对后续的加工工序带来不利影响 在进入炼油装置前 要将原油中的盐含量脱除至小于3mg L 水含量小于0 2 由于原油形成的是一种比较稳定的乳化液 炼油厂广泛采用的是加破乳剂和高压电场联合作用的方法 即所谓电脱盐脱水 2原油的常减压蒸馏直接从原油中提取石脑油 汽油 煤油 轻柴油及燃料油 三 催化裂化和加氢裂化 1热裂化在加热和加压下进行 根据所用压力的高低 分高压热裂化 2 0 7 0MPa 450 550 和低压热裂化 0 1 0 5MPa 550 770 热裂化反应主要是把含碳原子数多的高分子量烃类裂化为碳原子数少的低分子量烃类 同时伴有脱氢 环化 聚合和缩合等反应 产品有热裂化气 裂化汽油 煤油 残油和石油焦炭 热裂化汽油辛烷值仍较低 只有50左右 安定性不好 有恶臭 装置开工周期短 在炼油厂中已被催化裂化所取代 2催化裂化催化裂化的主要目的是增加汽油的产量 由于使用催化剂 裂化反应可以在较低压力 常压或稍高于常压 下进行 催化裂化产物主要是气体 称为催化裂化气 和液体 固体产物 焦炭 生成量不多 催化裂化气产率为原料重的10 17 其中乙烯含量为3 4 丙烯为13 20 丁烯为15 30 烷烃约占50 催化裂化所得液体中催化裂化汽油约占裂解原料总质量的40 50 催化裂化柴油占裂化原料油质量的30 40 3加氢裂化加氢裂化是催化裂化技术的改进 在临氢条件下进行催化裂化 可抑制催化裂化时发生的脱氢缩合反应 避免了焦炭的生成 可以得到不含烯烃的高品位产品 液体收率高 该法生产灵活性大 产品质量好 没有焦炭沉积 但所得汽油的辛烷值比催化裂化低 需再经重整将它的辛烷值提高 操作费用也比催化裂化高 因此 工业上加氢裂化是用来作为催化裂化的一个补充 四 催化重整和芳烃抽提 重整是将轻质原料油经过热或催化剂的作用 使油料中的烃类重新调整结构 生成大量芳烃的工艺过程 目的是为了制得高辛烷值的汽油 1热重整热重整用轻度热裂化方法来调整重整原料油中烃类的结构 反应温度525 575 压力2 0 7 0MPa 裂化时间10 20s 重整的目的是在高压下使低辛烷值汽油变为高辛烷值汽油 此外 还可获得较多的轻质烯烃 但与催化重整相比 所得汽油收率低 辛烷值低 稳定性差 除特殊情况外 热重整已被催化重整取代 2催化重整 铂重整 催化重整反应主要有 六元环烷烃的脱氢 五元环烷烃异构化后再脱氢 烷烃环化再脱氢 烷烃异构化 加氢裂化以上反应中 三类反应都生成芳烃叫作 芳构化反应 反应 和 在铂催化剂存在下 进行得非常迅速 是我们希望发生的主要反应 另外 芳构化反应伴生大量氢气 由于主要反应是强吸热和体积增大的反应 操作应在加热和低压下进行 但低压易造成催化剂表面结焦 使催化剂很快失活 故催化重整一般在加压下进行 铂重整所用原料的 族组成 对生产过程和产品的影响很大 原料中环烷烃愈多 芳烃的产率愈高 若烷烃多 只适于生产高辛烷值的汽油 而不宜用来生产芳烃 因此 生产中若以生产高辛烷值汽油为主要目的 则宜采用80 180 馏程范围的宽馏分油 若以生产芳烃为主要目的 则应选用窄馏分油 催化重整对原料油中的杂质含量有一定的要求 如砷 铝 钼 汞 硫和氮等都会使催化剂中毒 铂催化剂对砷特别敏感 因此 原料油需进行加氢处理以除去这些杂质 催化重整所采用的催化剂 最早是Pt Al2O3 70年代后 采用双组分催化剂 其中以Pt Re催化剂的应用最为广泛 此外还有铂锡 铂铱等双组分催化剂 3芳烃抽提催化重整油脱去戊烷等低分子烃类后 含有W 芳烃 30 60 其余40 70 为烷烃和环烷烃等 选用一种极易溶解芳烃 而不太能溶解非芳烃的抽提剂 将其加入重整油料中 经搅拌 静置就可形成两相 一相富含芳烃 称抽提相 另一相主要为非芳烃 还含有少量的芳烃和抽提剂 称抽余相 可采用间歇式多次抽提 也可采用连续抽提法 作为抽提剂 要有高度的选择性 要便于同芳烃精馏分离 要有足够的热稳定性 抗氧化安定性 无毒和价廉 工业用芳烃抽提剂数环丁砜最好 4催化重整工艺流程简述 催化重整装置一般包括以下工序 1 预脱砷和预分馏 2 预加氢 3 催化重整 4 后加氢 5 稳定系统 6 芳烃抽提 7 芳烃分离 五 延迟焦化 在炼油厂中常采用 焦化 的方法使减压渣油 热裂化渣油及各种重质油品 又称重残油 转化为更有经济价值的轻质油品 过程中生成的焦炭经过焙烧等工序后 可制得电极焦 生成的焦化气体 富含轻质烯烃如乙烯 丙烯和丁烯等 可用作化工原料 将原料油快速加热到比较高的温度 480 500 使之在管式加热炉中来不及发生焦化就被送到一个中空的容器 称焦炭塔 让加热的油品在其中反应结焦 加热和焦化不同时发生 故称为延迟焦化 2 4天然气 一 天然气的分类和组成从组成来看 可将天然气划分为 1 干气主要成分是CH4 其次是C2H6 C3H8和C4H10 并含有少量的C5以上重组分 CO2 N2 H2S和NH3等 它稍加压缩不会有液体产生 故被称作干气 属于这一类的有天然气井和煤田伴生气 2 湿气除CH4和C2H6等低碳烷烃外 还含有少量轻汽油 对它稍加压缩就有汽油析出来 故称湿气 属于这一类的天然气有油田伴生气 二 天然气的初步加工由天然气井 油田 煤层中产生的天然气 不宜直接用作化工原料 还需脱除有害组分 并将各组分分离 然后才能将所得各种组分合理利用 天然气经加工处理后 可得到硫磺 纯天然气和低级烷烃 硫磺目前主要用来制造硫酸 纯天然气大量用作燃料 少部分用作化工原料 低级烷烃主要用作化工原料 三 天然气的化工利用 1 经转化先制成合成气 CO H 或含氢很高的合成氨原料气 然后进一步合成甲醇 氨 高级醇和羰基化产品 2 经部分氧化制乙炔 3 经热裂解制乙烯 丙烯 丁烯 丁二烯和乙炔 4 直接制造化工产品 例如制造炭黑 氢氰酸 各种氯甲烷 硝基甲烷 甲醇和甲醛等 2 5其他化工资源 一 农林副产品的综合利用 溶剂以米 麦 高粱 薯类等富含淀粉的物质为原料 来制取酒精 甲醇和丙酮 麦芽糖和葡萄糖以淀粉类物质为原料 糠醛和糠醇以玉米芯 棉籽壳等为原料 木糖和木糖醇以木屑 稻草和玉米芯等为原料 由多种植物的花朵中提取香精 由某些植物的茎 叶中提取染料 由某些植物的茎 根提取药材等 由动 植物制得的油脂水解可制得高级脂肪酸和甘油 丙三醇 二