石油天然气复习要点课件

1、1石油化工概貌：2石油的组成：石油的元素组成：C、H、O、S、N、微量元素石油的馏分组成：（1）常压蒸馏初馏点到200之间的轻馏分成为汽油馏分或低沸点馏（2）常压蒸馏200到350之间的中间馏分称为煤柴油馏分；（3）大于350的馏分称为常压渣油或常压重油馏分。（4）沸点高于350的馏分，需要在减压条件下进行蒸馏，讲相当于常压350500的减压馏分称为润滑油馏分，高于500的馏分称为减压渣油馏分。石油的化合物组成：(1) 原油的烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃 (2)原油中的非烃化合物：以含硫、含氧、含氮化合物的形态存在于胶质、沥青质中，占1020%3催化裂化：将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，加

2、工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料的过程。原料：减压馏分油、焦化柴油和蜡油等重质油或渣油催化剂：（1）无定型硅酸铝催化（2）沸石（分子筛催化剂)反应条件：常压、450510、催化剂目标产品：气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭 典型工艺流程：1.反应-再生系统2.分馏系统3.吸收稳定系统4.烟气能回收系统4催化重整：以汽油（主要是直馏汽油）为原料生产高辛烷值汽油及轻芳烃（苯、甲苯、二甲苯，简称BTX）的重要炼油过程，同时副产相当数量的氢气的过程。原料：主要是直馏汽油馏分，也称石脑油（Naphtha），二次加工汽油如焦化汽油、催化裂化汽油，需经加氢精制除去烯烃、硫、氮等非烃组分后加入精制石脑油作为重整原

3、料催化剂：铂铼、铂锡催化剂目标产品：富含芳烃的高辛烷值汽油、BTX、氢气典型工艺流程：原料 原料预处理 重整反应 高RON汽油芳烃分 BTX5催化加氢：石油馏分（包括渣油）在氢气存在下的催化加工过程的通称原料：重质馏分油（例如减压渣油）催化剂：贵金属（Pt，Pd）和非贵金属（Ni、Mo、W）两种，常用的载体固体酸，如硅酸铝分子筛等反应条件：催化剂、10-20Mpa、430-450目标产品：汽、煤、柴油6一次反应与二次反应：一次反应（目的）原料烃经热裂解生成乙烯和丙烯等低碳烯烃的反应（有利）。二次反应（应避免）一次反应的产物乙烯、丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，直至生焦和结炭（不利）。

4、如裂解成较小分子烯烃、加氢生成饱和烷烃、 裂解生成炭、聚合、环化、缩合和生焦反应。7两段加氢裂化有两种操作方案：(1) 第一段精制，第二段加氢裂化加氢裂化反应器加氢精制反应器(2) 第一段除进行精制外，还进行部分裂化；第二段进行加氢裂化。这种方案的特点是第一段反应生成油和第二段生成油一起进入稳定分馏系统，分出的尾油作为第二段的进料。流程图8鲁姆斯裂解工艺典型流程1-原料预热器；2裂解炉；3急冷锅炉；4汽包；5油急冷器；6汽油分馏塔；7燃料油汽提塔；8水洗塔；9油水分离器；10水汽提塔；11汽油分馏塔；12，13交叉换热器9裂解汽油：a.包括C5至沸点在204以下的所有裂解副产物. b.裂解汽油

5、组成与原料油性质、裂解条件有关。c.一段加氢可作为高辛烷值汽油组分。d.二段加氢经芳烃抽提分离芳烃产品。10裂解燃料油: a.沸点在204以上的重组分。b.裂解轻质燃料油：200360馏分 /相当柴油馏分脱烷基制取萘的原料；直接作产品，闪点控制在7075以上。c.裂解重质燃料油：360以上馏分/相当常压重油馏分,除作燃料外，可生产炭黑的原料；直接作产品，闪点控制在100以上11烃类热裂解中加稀释剂：（1）目的：降低烃分压。（782）稀释剂种类：理论上可以用水蒸气、氢或任意一种惰性气体，但目前较为成熟的裂解方法均采用水蒸气做稀释剂。（3）优点：设备在常压或正压操作，安全性高，不会对以后压缩操作增

6、加能耗。12烃类热裂解中前后加氢：（1）前加氢：在裂解气中H2未分离出来之前，利用裂解气中的H2加氢。（氢气自给） 特点：流程简单，投资少, 但操作稳定性差。（2）后加氢：先分离出C2和C3后，再分别加氢.（需外部加氢）特点：温度易控，不易飞温。（3）工艺流程：a.顺序分离流程(后加氢) b.前脱乙烷前加氢和前脱乙烷后加氢流程c.前脱丙烷前加氢和前脱丙烷后加氢流程13乙烯氧气氧化生产环氧乙烷工艺流程图1原料混合器；2反应器；3循环压缩机；4环氧乙烷吸收塔；5二氧化碳吸收塔；6碳酸钾再生塔；7环氧乙烷解吸塔；8环氧乙烷再吸收塔；9乙二醇原料解吸塔；10环氧乙烷精制塔 14环氧乙烷气相水合制乙二醇

7、工艺流程1压缩机；2加热炉；3反应器；4高压分离器；5气体洗涤塔；6低压分离器；7提馏塔；8加氢塔；9，14分离器；10中间贮槽；11轻馏分分馏塔；12脱醚塔；13精馏塔；15贮槽15PONA值：P-烷烃 O-烯烃 N-环烷烃 A-芳烃 16乙烯的系列产品：17乙醛氧化生产乙酸常用的氧化反应器（氧化塔）：内冷却式分段鼓泡反应器、具有外循环冷却器的鼓泡床反应器18烃类氧化反应注意事项：A. 及时移走反应热 B.寻找高选择性的催化剂和良好的反应条件C.进料配比要严格控制在爆炸极限以外 19异丙苯、苯酚和丙酮的生产（1） 工艺过程：苯烃化生产异丙苯的过程包括苯烷基化、水洗和碱洗以及精制三部分。苯酚、

8、丙酮的生产:(1)生产原理（两步）a.过氧化氢异丙苯的生成b.过氧化氢异丙苯的分解(2)a.过氧化氢异丙苯生产的影响因素：反应温度原料异丙苯中的杂质反应压力氧化深度b.过氧化氢异丙苯分解过程中的影响因素：反应温度的影响过氧化氢异丙苯中的杂质对反应速度有影响停留时间20丁二烯的抽提生产原理-萃取精馏基本原理；萃取剂的作用及选择。（1） 萃取精馏基本原理：萃取精馏是在精馏塔中，加入某种高沸点溶剂，在溶剂的作用下，使难分离混合物的组分间的相对挥发度差值增大，从而实现其分离的一种特殊精馏。（2）萃取剂的作用及选择：选择性高 即加入萃取剂后能大幅度地改变被分离组分的相对挥发度；挥发性小 即具有比被分离组

9、分高得多的沸点，且不与其它组分形成共沸物，以便于分离回收，萃取剂损耗少；萃取剂与被分离组分有足够的互溶度 即两者能良好地混合，使其在每层塔板上都充分发挥萃取剂的作用，且不发生化学反应；化学稳定性好 在高温下不分解，没有腐蚀，无毒或毒性小，从而使其在生产过程中安全、可靠，有利于环境保护；萃取剂应廉价，来源广泛易得。21芳烃主要来源；芳烃的分离方法；芳烃抽提溶剂；环丁砜法芳烃抽提工艺流程。 a.芳烃主要来自重整油、石脑油或柴油裂解汽油、烃类热裂解等。b.重整化学反应：六元环烷脱氢（芳构化）反应五元环烷烃异构化脱氢（芳构化）反应烷烃的脱氢环化反应烷烃的异构化反应加氢裂化反应在工业生产中，芳烃分离主要

10、采用溶剂抽提（液-液萃取）法。芳烃抽提溶剂的基本性能要求：溶剂对芳烃选择性高，对芳烃的溶解能力大；与抽提原料的密度差大、与抽出物沸点差大；表面张力大；溶剂本身气化潜热小，热容小；凝点低，毒性小，腐蚀性小，化学稳定性和热稳定性高；溶剂价廉易得。工业上目前用于芳烃抽提的主要溶剂有环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三甘醇、N-甲酰基吗啉等。22甲苯歧化、烷基转移的概念：甲苯歧化（芳烃歧化）：两个相同芳烃分子在催化剂作用下，一个芳烃分子的侧链烷基转移到另一个芳烃分子上去的过程。烷基转移：两个不同芳烃分子间发生烷基转移的过程。23苯烷基化生产乙苯。芳烃烷基化是指芳烃分子中，苯环上的一个或多个氢原子被

11、烷基取代而生成烷基苯的反应。苯烷基化生产乙苯的方法较多，但在石油化工生产中占主流的方法是液相烷基化法。这种方法是以乙烯和苯为原料，用三氯化铝作催化剂，氯化氢为助催化剂，通过烷基化反应进行的。在苯乙基化反应中，使用的催化剂为三氯化铝，但反应中真正起催化作用的是苯、乙烯、三氯化铝以及氯化氢生成的三元络合物，俗称红油，所以必须有氯化氢存在才能起催化作用。在生产中，氯化氢的来源可通过以下两种方法来获得：加入一定量的水或靠原料中带入的微量水分，使三氯化铝水解放出氯化氢。加入一定量的氯乙烷或氯丙烷，使它与苯反应生成氯化氢。乙烯与苯烷基化反应生产苯的工艺流程由催化剂配合物的配置、烷基化反应、配合物的沉降分离

12、、中和除酸和乙苯的精制等工序组成。乙烯与苯烷基化生产乙苯工艺流程图1-尾气吸收塔；2-烃化塔；3-气液分离器；4-5-烃化液沉降槽；6-水洗塔；7-中和泵；8-分离器；9-苯回收塔；10-乙苯蒸出塔；11-乙苯回收塔；12-二乙苯回收塔详细流程介绍参见石油工艺学课本P228。24苯乙烯的生产；苯乙烯的分离与精制工艺流程图。苯乙烯具有乙烯烃的性质，反应性能极强，如氧化、还原、氧化等反应均可进行。并能与卤化物发生加成反应。反应原理：主反应：副反应：在主反应进行同时，还发生一系列副反应，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、烯烃、焦油等副产物。为减少在催化剂上的积碳，需在反应器进料中加入高温水蒸气。工艺条件：反

13、应温度：适宜的反应温度还应根据催化剂活性温度范围来确定。一般采用853893 K。催化剂使用温度初期控制在853 K左右，中期873 K左右，后期可提高到888893 K。反应压力和水蒸气用量：采用水蒸气：乙苯=（69）: 1（mol）左右。水蒸汽作用：a.水蒸气的热容比较大、通入过热水蒸气，可以供给脱氢反应所需的部分热量，有利于反应温度稳定；b.水蒸气可以脱除催化剂表面的积碳，恢复催化剂的活性，延长催化剂再生的周期；c.水蒸气能将吸附在催化剂表面的产物置换，有利于产物脱离催化剂表面，加快产品生成速度；d.主催化剂氧化铁在氢气中，会被还原成低价氧化态，甚至被还原成金属铁，而金属铁对深度分解反应

14、具有催化作用，通入水蒸气可以阻碍氧化铁被过度还原，以获得较高的选择性。 乙苯脱氢反应流程详细流程介绍参见石油工艺学课本P238。苯乙烯的分离与精制工艺流程图1-乙苯-苯乙烯分馏塔；2-乙苯回收塔；3-苯-甲苯分离塔；4-苯乙烯塔；5-薄膜蒸发器；6，7，8，9-冷凝器；10，11，12-分离罐；14-泵详细流程介绍参见石油工艺学课本P239。25合成气中CO变换的目的、催化剂和工艺（天然气ppt-3.天然气制合成氨中）一、目的：CO和H2的混合物称为合成气，其不仅是纯H2和CO的来源，也是用以衍生多种化工产品的原料。在不同的生产过程中，所需要的CO、H2比值是不同的。因此在制得合成气之后，通过

15、CO变换反应，可以降低CO的含量，提高氢气含量。二、反应方程式：三、催化剂：（1）在高温变换时，主要采用铁系催化剂，将Fe2O3还原为Fe3O4而具有活性，Cr2O3为稳定剂（2）在低温变换时，以Cu-Zn-Al催化剂和Cu-Zn-Cr催化剂为主，其中Cu是主要活性成分，ZnO，Al2O3，Cr2O3为稳定剂四、工艺特点：（1）反应为放热反应，低温有利于平衡，但不利于反应速率，多采用高温变换串低温变换的流程，高温为了加快反应，低温是为了保证CO的变换率，此外也有工艺采用一段等温变换（2）压力对平衡没有影响，加压提高反应速率，提高空速（3）增加水汽比有利于CO变换，但是会增加能耗（4）Kello

16、gg等多数工艺采用两段变换，ICI-LCA，Linde-LAC采用一段等温变换26天然气转化制合成气的反应及工艺（天然气ppt-3.天然气转化）一、天然气水蒸气转化法（水煤气变换反应）甲烷水蒸气转化的工艺条件包括：（赵老师红框部分）（1）压力：升高压力对反应不利，但工业一般采用34MPa的加压条件（2）温度：提高温度可以加快反应速率，也有利于甲烷转化反应，但考虑实际生产情况，一般采用二段转化的方法（一段转化炉受材质限制，出口温度在700800。二段炉不受材质限制，依据甲烷的含量设计，出口温度在1000左右）（3）原料配料中的水碳比（增加水碳比对反应有利，还能防止积碳）（4）空速（增大空速，产量

17、增大，但能耗同时也增加。一般二段炉空速要低一些）二、天然气CO2转化法（水煤气变换逆反应）三、天然气部分氧化法四、联合转化法为改善甲烷水蒸汽转化、CO2转化、部分氧化转化等单一转化工艺中的不足，研究人员将甲烷的水蒸汽转化、部分氧化、非催化氧化相互结合。已工业化的有二段转化工艺即甲烷蒸汽转化和部分氧化结合的联合转化，如Kellogg公司的KREs工艺，Uhde的CAR工艺，ICI公司的GHR工艺；一步联合转化即非催化氧化工艺和蒸汽转化结合的自热转化，如Topsoe公司的ATR工艺等等。27通过天然气制取低碳烯烃的方法（天然气ppt-4.甲醇及其衍生物）低碳烯烃通常是指碳原子数=4的烯烃。传统的生产方法是通过石脑油裂解而得，近年来，以天然气为原料的合成方法日趋成熟，路线如下图所示：在这其中：（1）甲醇制低碳烯烃（MTO）是以煤或天然气为原料经由甲醇制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的工艺过程，是一个十分有前景的替代石脑油路线制取烯烃的工艺。（2）甲烷氧化偶联制乙烯（OCM）的路线仅需一步而最为便捷，得到了较多重视。主要知识点有（PPT后面附的相关思考题）：（1）MTO的主要工艺a. UOP/Hydro工艺流程（使用基于SAPO-34分子筛材料的MTO-100催化剂）注：SAPO是磷酸硅