专题三：化学工业的发展概况及典型化学工业介绍2.ppt

,化学工程与工艺专业概论,广州大学化学化工学院陈姚,专题三（4学时）化学工业的发展概况及典型化学工业介绍,化学工业的发展概况合成氨工艺硫酸工业制碱工业石油化学工业（重点）,四、石油化学工业（简称石油化工）,石油化学工业是基础性产业，是国民经济的支柱产业，是化学工业的重要组成部分。基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气；90%左右的有机化工产品上有原料可归结为：-三烯（乙烯、丙烯、丁二烯），主要由石油制取-三苯（苯、甲苯、二甲苯），可由石油、天然气和煤制取。-乙炔、萘和甲醇，可由石油、天然气和煤制取。,石油化学工业内容,1、石油的组成和性质2、石油化学工业的发展3、石油化工技术与产品4、广东省石油化工产业发展现状,1、石油的组成和性质,石油又称原油，是从地下深处开采的有气味的棕黑色或黄褐色可燃粘稠状液体。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油的性质因产地而异，相对密度大约为0.751.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30-60C），沸点范围为常温到500C以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。,石油主要由下列化学元素组成：碳（8387）氢（1114）硫（0.060.8）氮（0.021.7）氧（0.081.82）微量金属元素（Ni、V、Fe）由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占9599。石油是由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，石油中的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。,石油中烃类化合物：,不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。石蜡基石油-以烷烃为主；环烃基石油-以环烷烃、芳香烃为主；中间基石油-介于二者之间。组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。,石油中非烃类化合物：,非烃类化合物有硫化物、氮化物、含氧化合物和金属有机化合物。它们的含量虽然很低，但对石油加工过程以及石油产品的性质有很大影响，有的还使催化剂中毒，有的腐蚀管道和设备，有的使用时污染环境等，所以石油加工时均需要脱硫、脱氮、脱金属预先将其除去和回收利用。,石油中的胶质和沥青：,胶质和沥青质主要存在于渣油中，多为相对分子质量很大的稠环环烷烃、稠环芳香烃和含S、N等杂原子的环状化合物。,2、石油化学工业的发展,美国是石油化工的发源地，早在1859年就在美国宾夕法尼亚州泰斯维勒发现了石油,并于2年后在当地建成投产了世界第一座炼油厂,但全球石油石化工业的形成、发展和走向成熟则是20世纪的事。20世纪初,石油还仅仅是一种普通的矿产资源,提供以煤油为主的照明燃料等。,续石油化学工业的发展,随着汽车的出现,以汽车工业为代表的现代工业和交通运输业的产生和发展壮大,世界石油炼制工业经过不断发展壮大并走向成熟,进而带动关联产业的发展,促进了各国经济的腾飞和工业化进程的加速。相应的石油勘探开发业在过去的百年中也走过了由小到大、由弱到强、由陆地走向海洋的创业、发展和壮大之路。,续石油化学工业的发展,到20世纪中叶,石油在一次能源消费中的比重超过煤炭,成为世界能源供应的主力。石油能源对促进世界经济繁荣和发展起到了强大的推动作用,对人类社会的文明进步作出了贡献。现在,石油已成为举世瞩目的重要战略物资。无怪乎一些专家学者把20世纪称之谓“石油世纪”,把石油誉为工业的血液。,续石油化学工业的发展,石油的加工利用并逐渐形成石油炼制工业始于19世纪30年代，到20世纪4050年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之一。19世纪30年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主要是灯用煤油，汽油没有用途当废料抛弃。19世纪70年代建造了润滑油厂，并开始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。,续石油化学工业的发展,19世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的需求猛增，仅靠原油的蒸馏（即原油的一次加工）不能满足需求，于是诞生了以增产汽、柴油为目的，综合利用原油各种成分的原油二次加工工艺。如1913年实现了热裂化，1930年实现了焦化，1930年实现了催化裂化，1940年实现了催化重整，此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。20世纪50年代以后，石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料，形成了现代石油化学工业。1996年全世界的石油加工能力为38亿吨。,3、石油化工技术与产品,（1）石油炼制石油化工指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。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。,续石油炼制,根据沸程的不同，将油品分类：石脑油（轻汽油）50140；汽油140200；航空煤油140230；煤油180310；柴油260350；润滑油350520；重、渣油520。,汽油,主要来源于常减压蒸馏得到直馏汽油和催化裂化重整得到催化汽油。主要评价指标：辛烷值（评价汽油在内燃机中燃烧时抗爆震性能的指标。辛烷值越大，抗爆震性能愈高，汽油的质量也愈好）测定方法：将异辛烷规定为100，正庚烷为0，两者以不同比例混合制成标准汽油。待测汽油与标准汽油相比，若两者在标准汽油机中抗爆性能相同，则待测汽油的辛烷值就是同测标准汽油中异辛烷的百分含量。,柴油,主要评价指标：十六烷值是评定柴油发火性能（自燃性）的指标，指在单缸发动机中，当试验油料的自燃性和十六烷与2甲基萘某一混合物的自燃性能相同时，待测油料的十六烷值就和混合油料中十六烷值的体积百分数相同。,柴油,主要评价指标：馏程闪点评定柴油蒸发性能的指标，主要是50和90的馏出温度凝点，在规定的实验条件下，试样开始失去流动性的温度冷滤点，通过过滤器的流量每分钟不足20ml时的最高温度柴油标号的依据是柴油的凝固点，根据使用时的气温选用不同标号。5:8以上；0:8至4；10:4至5；20:5至14；35:14至29；50:29至44,（2）石油的加工,为了充分利用宝贵的石油资源，对石油进行一次加工和二次加工，在生产燃料油的同时还制取各类化工原料。石油的一次加工采用常压蒸馏和减压蒸馏方法，利用原油中各组分沸点的差别进行分离。常压蒸馏和减压蒸馏均为没有化学反应的传质、传热物理过程，以加工得到各种油品为主要目的。,续石油的一次加工,常压塔出来的石脑油含有C5C10烷烃和环烷烃及少量轻芳烃，轻石脑油的沸程为30150，重石脑油的沸程为150220，石脑油是汽油和催化重整的原料。煤油沸程175275，含C9C16烃类，煤油作喷气式飞机和拖拉机的燃料。轻柴油沸程200300，含C15C18烃类。,续石油的一次加工,沸程更高一些的馏分是重柴油，国外称之为瓦斯油（gasoil）。塔底流出的常压重油也称为拔顶原油，沸点高于350，其中大部分是瓦斯油和润滑油成分，但如果继续在常压下分离，则需将其加热至400以上，这会导致重油馏分中大分子化合物发生分解和缩合反应，产生许多气体和焦炭，降低油品产率和质量，结焦堵塞而缩短设备的生产周期。因此需要减压以降低沸点，才能继续进行蒸馏。,续石油的一次加工,通过减压蒸馏可以从常压重油中蒸出正常沸点低于550的馏分，由减压塔不同高度塔板处可分别取出不同沸程馏分油，其中减压柴油（亦称减压瓦斯油）的量很多。这些馏分油可制取润滑油，也可作裂化原料。塔底减压渣油的正常沸点高于550，原油中大部分胶质、沥青质都留于其中，有机硫化物、有机氮化物和有机金属化合物含量高。减压渣油可作化工原料、锅炉燃料、焦化原料，或经加工后生产高粘度润滑油和沥青。,石油的二次加工,石油的一次加工只能将原油切割成几个馏分，为了生产更多的燃料和化工原料，需要对各个馏分油进行二次加工。主要的几种加工过程为：催化重整（catalyticreforming）催化裂化(catalyticcracking)催化加氢裂化(catalytichydrocracking)烃类热裂解（pyrolysisofhybrocarbons）,催化重整：在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分，使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。在催化重整过程中，主要发生环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化等生成芳烃的反应，此外还有烷烃的异构化和加氢裂化等反应。原料油：石脑油当以生产高辛烷值汽油为目的时，采用80180的馏分，以生产芳烃为主要目的时，采用60140的馏分。产物:提供高辛烷值汽油，苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料，以及液化气和溶剂油，并副产氢气。催化剂由活性组分（铂）、助催化剂和酸性载体（如经HCl处理的Al2O3）组成。,催化裂化：在催化剂作用下加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化的过程。原料油：直馏柴油减压柴油重柴油焦化馏分油（碳数多在18以上）反应条件：4505300.10.3MPa，催化剂为微球形，颗粒直径10100m，目前采用高活性的分子筛催化剂。产物:高质量汽油（产率30%60%）并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品。,催化加氢裂化：催化剂存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应。原料油：减压柴油重柴油减压渣油工艺：高压法和中压法。高压法的操作压力高于10MPa，反应温度370450；中压法压力510MPa，反应温度370380。催化剂分为两类，即Ni、Mo、W、Co的非贵金属氧化物和Pt、Pd氧化物，均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体。产物：油品安定性好航空煤油柴油汽油,汽油加氢裂化过程中发生的反应类型主要有：大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃；环烷烃加氢开环生成链烷烃；芳烃加氢生成环烷烃；有机含硫化合物加氢生成烷烃和硫化氢；有机含氮化合物加氢生成烷烃和氨；有机含氧化合物加氢生成烃和水；有机金属化合物加氢分解释出金属及烃类。,烃类热裂解：将烃类加热到750900使其发生裂解。原料油：乙烷丙烷石脑油产物:乙烯丙烯丁烯丁二烯三苯等芳烃其他化工原料,生产石油化工产品,以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得石油化工产品。第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。,4、广东省石油化工产业发展现状,石油化工是广东省经济的九大支柱之一，在广东省国民经济发展中占有极为重要的地位。从2000年开始，广石化20万吨乙烯扩建工程、湛江东兴500万吨炼油扩建工程、茂名石化80万吨乙烯扩建工程、广石化1000万吨炼油扩建工程纷纷上马，加上大亚湾的南海石化投产、南海炼油项目开工建设，广东沿海石化产业带格局基本成型。,续广东省石油化工产业发展现状,目前广东省总计有原油一次加工能力3150万吨/年，乙烯生产能力200万吨/年，两项均居全国第一。2006年茂名石化、广州石化、湛江东兴石油、中海壳牌南海石化四家企业共实现销售收入1236亿元，交纳税金近200亿元。广东的炼油能力主要集中在茂名、广州、湛江三地，中海油在惠州的1200万吨炼油项目2007年投产，而广州南沙将由中石化与科威特方面合作建设1500万吨级的炼油厂。,续广东省石油化工产业发展现状,2006年我省石油和化工随石化基地的建设不断推进，在全国所处的位置发生了变化，现价产值排全国第三位，利润排全国第七位。主要产品涂料139.0万吨，占全国27.4%，全国第一。乙烯136.42万吨，占全国14.5%，排全国第一。合成树脂261.52万吨，占全国10.34%，排全国第三。塑料制品680.64万吨，占全国24%，排全国第一。原油加工量2590.2万吨，占全国8.2%，排全国第三。天然原油1337.78万吨，占全国7.3%，排全国第七位。,续广东省石油化工产业发展现状,“十一五”期间广东省投资1800亿元，包括重点新建、扩建5个炼油项目、5个乙烯项目，并在沿海地区集中布局建设5个石化基地。5个炼油项目分别是：中石化茂名分公司炼油扩建、中石化广州分公司炼油改造、中石化湛江东兴炼油改造、中海油新建惠州1200万吨/年炼油项目，以及规划于“十一五”期间新建的2000万吨/年炼油装置。,续广东省石油化工产业发展现状,5个石化基地分别是：惠州大亚湾石化区、茂湛沿海重化产业带（茂名石化区、湛江石化等）、广州石化基地（包括广石化扩建、南沙石化及储运基地）、崖门口沿岸重化产业带（珠海西区临港石化基地、江门新会东区银洲湖一带）、汕潮揭沿海化工基地（汕头南区化工区、潮州饶平、揭阳惠来沿海等）。,续广东省石油化工产业发展现状,广东“十一五”规划显示，到2010年，全省石化工业总产值将达到7300亿元，年均增长20%，炼油能力达6500万吨/年，构建出具有国际竞争力的石化工业体系，不但要成为全国领头羊，而且在亚洲也要占重要地位。,（1）茂名石化,茂名石化是一家以炼油为龙头，石油化工为主体的大型炼化一体化企业，也是中国最大的石油化工生产基地之一。原油一次加工能力1350万吨/年，乙烯生产能力100万吨/年，拥有70多套主要生产装置，拥有完善的港口码头、海上原油接卸和铁路运输系统以及原油、成品油管输系统。2006年底公司固定资产总值240亿元，净值134亿元。化工产品主要有：聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丁二烯橡胶。,（2）广州石化,广州石化现有年炼油1300万吨、生产乙烯20万吨的能力，石油化工主要生产装置50套。10万千瓦自备热电站，惠州大亚湾15万吨广州石化原油