专业知识综合报告.doc

石油炼制工程及炼油污废水的物理化学处理方法石油是不同烃化合物的混合物，简单作为燃料是极大的浪费，只有通过加工处理，炼制出不同产品，才能充分发挥其巨大的经济价值。石油经过加工，大体可获得以下几大类的产品：汽油类；煤油；柴油；燃料油；润滑油；润滑油脂以及其他石油产品（凡士林、石油蜡、沥青、石油焦炭等）。有的油品经过深加工，又获得质量更高或新的产品。石油加工，主要是指对原油的加工。世界各国基本上都是通过一次加工、二次加工以生产燃料油品，三次加工主要生产化工产品。原油在炼厂加工前，还需经过脱盐、脱水的预处理，使之进入蒸馏装置时，其各种盐类的总含盐量低于5mg/L，主要控制其对加工设备、管线的腐蚀和堵塞。原油一次加工，主要采用常压、减压蒸馏的简单物理方法将原油切割为沸点范围不同、密度大小不同的多种石油馏分。各种馏分的分离顺序主要取决于分子大小和沸点高低。在常压蒸馏过程中，汽油的分子小、沸点低先馏出，随之是煤油、柴油（2000）、残余重油。重油经减压蒸馏又可获得一定数量的润滑油的基础油或半成品（蜡油），最后剩下渣油（重油）。一次加工获得的轻质油品（汽油、煤油、柴油）还需进一步精制、调配，才可做为合格油品投入市场。我国一次加工原油，只获得25%40%的直馏轻质油品和20%左右的蜡油。原油二次加工，主要用化学方法或化学物理方法，将原油馏分进一步加工转化，以提高某种产品收率，增加产品品种，提高产品质量。进行二次加工的工艺很多，要根据油品性质和设计要求进行选择。主要有催化裂化、催化重整、焦化、减粘、加氢裂化、溶剂脱沥青等。石油三次加工是对石油一次、二次加工的中间产品，通过化学过程生产化工产品。如用催化裂化工艺所产干气中的丙稀生产丙醇、丁醇、辛醇、丙稀腈、腈纶；用苯、甲苯、二甲苯生产苯酐、聚脂、涤纶等产品。最重要并且最大量的是用石脑油、柴油生产乙稀。1.原油的脱盐、脱水又称预处理，从油田送往炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物、）带水可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。常用的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，并从油中分出，而盐份溶于水中，再加以高压电场配合，使形成的较大水滴顺利除去。2.常、减压蒸馏常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏。常减压蒸馏基本属物理过程。脱盐、脱水后的原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料。3.热裂化 热裂化是在热的作用下(不用催化剂)使重质油发生裂化反应，转变为裂化气(炼厂气的一种)、汽油、柴油的过程。热裂化原料通常为原油蒸馏过程得到的重质馏分油或渣油，或其他石油炼制过程副产的重质油。工业装置类型主要有双炉热裂化和减粘热裂化两种。前者的原料转化率（轻质油收率）较高，大于45，目的是从各种重质油制取汽油、柴油；后者的转化率较低(2025)，目的是降低减压渣油的粘度和凝点，以提高燃料油质量，双炉热裂化汽油的辛烷值和安定性不如催化裂化汽油，目前已不发展；减粘热裂化在石油炼厂中仍有较广泛的应用。4.催化裂化 催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽 油、柴油最重要的工艺操作。原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350540馏分的重质油。催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。5.催化重整 催化重整，是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。如果以80180馏分为原料，产品为高辛烷值汽油；如果以60165馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加氢操作的氢源。6.芳烃提取 这个过程，也称芳烃萃取，用萃取剂从烃类混合物中分离芳烃的液液萃取过程。主要用于从催化重整和烃类裂解汽油中回收轻质芳烃(苯、甲苯、各种二甲苯)，有时也用于从催化裂化柴油回收萘，抽出芳烃以后的非芳烃剩余物称抽余油。利用芳烃在某些溶剂中溶解度比非芳烃大的特点，采用液液萃取方法可以回收纯度很高的芳烃。7.焦化 焦化是使重质油品加热裂解聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭的加工过程。产品有：气体、汽油、柴油、蜡油、石油焦。8.延迟焦化 它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是：原料加热后温度约500，9.加氢裂化 是在高压、氢气存在下进行，加入催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。10.炼厂气加工原油一次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，就组成而言，主要有氢、甲烷、由2个碳原子组成的乙烷和乙烯、由3个碳原子组成的丙烷和丙烯、由4个碳原子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢气和氨。发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的比重增加，如分出较纯的乙烯可作乙苯；分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。11.石油产品精制 前述各装置生产的油品一般还不能直接作为商品，为满足商品要求，除需进行调和、添加添加剂外，往往还需要进一步精制，除去杂质，改善性能以满足实际要求。常见的杂质有含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蜡和胶质等不理想成分。它们可使油品有臭味，色泽深，腐蚀机械设备，不易保存。除去杂质常用的方法有酸碱精制、脱臭、加氢、溶剂精制、白土精制、脱蜡等。酸精制是用硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。碱精制是用烧碱水溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制时残留的硫酸。酸精制与碱精制常联合应用，故称酸碱精制。脱臭是针对含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭。硫醇含量高时会引起油品生胶质，不易保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用空气氧化。加氢是在催化剂存在下，于300425,1.5兆帕压力下加氢，可除去含硫、氮、氧的化合物和金属杂质，改进油品的存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品。脱蜡主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡，在低温下形成蜡的结晶，影响流动性能，并易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精制脱除不理想成分，以改善组成和颜色。有时需要脱蜡。白土精制一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二铝组成）吸附有害的物质。12.润滑油炼制： 原料主要来自原油的蒸馏，润滑油最主要的性能是粘度、安定性和润滑性。生产润滑油的基本过程实质上是除去原料油中的不理想组分，主要是胶质、沥青质和含硫、氮、氧的化合物以及蜡、多环芳香烃，这些组分主要影响粘度、安定性、色泽。方法有溶剂精制、脱蜡和脱沥青、加氢和白土精制。 以上石油工业及其石油产品的加工过程等会对水体造成一定的污染，主要有海洋、江河湖泊、地下水污染。 石油污染最主要发生在海洋。海洋石油污染危害是多方面的，如在水面形成油膜，阻碍了水体与大气之间的气体交换；油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上，致使海洋生物死亡，并破坏海鸟生活环境，导致海鸟死亡和种群数量下降。石油污染还会使水产品品质下降，造成经济损失 河流湖泊水体污染主要是受炼制石油产生的废水以及石油产品造成的。在炼油工业中，有大量含油废水排出，由于排放量大，常超出水体的自净能力，易形成油污染。另外，油轮洗舱水以及船舶在水域中航行时所产生的主要污染物油污，也会对水域造成污染。这些污染使河流、湖泊水体以及底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，甚至危害到人的健康。 随着石油的大规模勘探、开采，石油化工业的发展及其产品的广泛应用，石油及石油化工产品对于地下水的污染已成为不可忽视的问题。石油和石油化工产品，经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地下水。当NAPL的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展；当NAPL密度小于水的密度时，污染物的垂向运移在地下水面受阻，而沿地下水面(主要在水的非饱和带)横向广泛扩展。 NAPL可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成份还会逐渐扩散至地下水中，从而成为一种持久性的污染源。含油污水和废水的治理可以采用物理化学、生物化学、物理等方法。窗体底端物理化学，是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原理、规律和方法的学科，可谓近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有热力学、动力学、量子力学、统计力学等。大体而言，物理化学为化学诸分支中，最讲求数值精确和理论解释的学科。物理化学的主要研究内容有：化学体系的宏观平衡性质：以热力学的三个基本定律为理论基础来研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。属于这方面的分支学科有化学热力学、溶液、胶体和表面化学。化学体系的动态性质：研究体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。属于这方面的分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。被污染的污水和废水的处理工艺许多采用的是物理化学法。水或废（污）水中的污染物在处理过程或自然界的变化过程中，通过相转移作用而达到去除的目的，这种处理或变化工程称为物理化学过程。污染物在物理化学过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移，因此在物理化学处理过程中可能伴随着化学反应，但不一定总是伴随化学应。常见的物理化学处理过程，有吸附、离子交换、萃取、吹脱和汽提、膜分离过程等。废水萃取处理法废水萃取处理法是利用萃取剂，通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物（被萃取物）经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中。萃取操作按处理物的物态可分固液萃取、液液萃取两类。工业废水的萃取处理属于后者，其操作流程：混合，即使废水和萃取剂最大限度地接触；分离，即使轻、重液层完全分离；萃取剂再生，即萃取后，分离出被萃取物，回收萃取剂，重复使用。萃取剂的选择应满足：对被萃取物的溶解度大，而对水的溶解度小；与被萃取物的比重、沸点有足够差别；具有化学稳定性，不与被萃取物起化学反应；易于回收和再生；价格低廉，来源充足。此法常用于较高浓度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水的处理。废水光氧化处理法废水光氧化处理法是利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物，使废水净化的方法。废水氧化处理使用的氧化剂（氯、次氯酸盐、过氧化氢、臭氧等），因受温度影响，往往不能充分发挥其氧化能力；采用人工紫外光源照射废水，使废水中的氧化剂分子吸收光能而被激发，形成具有更强氧化性能的自由基，增强氧化剂的氧化能力，从而能迅速、有效地去除废水中的有机物。光氧化法适用于废水的高级处理，尤其适用于生物法和化学法难以氧化分解的有机废水的处理。废水离子交换处理法废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。其交换过程：被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；该离子通过液膜扩散（简称膜扩散）进入颗粒中，并在颗粒的孔道中扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上（简称颗粒内扩散）；该离子同离子交换剂上的离子进行交换；被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。离子交换反应是瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。离子交换的特点：依当量关系进行，反应是可逆的，交换剂具有选择性。应用于各种金属表面加工产生的废水处理和从原子核反应器、医院和实验室废水中回收或去除放射性物质，具有广阔的前景。废水吸附处理法废水吸附处理法是利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。有物理吸附和化学吸附之分。前者没选择性，是放热过程，温度降低利于吸附；后者具选择性，系吸热过程，温度升高利于吸附。吸附法单元操作分三步：使废水和固体吸附剂接触，废水的污染物被吸附剂吸附；将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式，可分为：静态间歇吸附法，即将一定数