化工监理技术培训讲座(崔景华)

1、化工监理技术培训讲座化学工业基础知识编写：崔景华目 录1、前言2、化工的基本概念和范畴2、1引入化学的概念2、2什么是化工？2、3化工的基本参数：2、4化工的基本单元：2、5化工的基本范畴：3、石油化工基础知识4、煤化工基础知识5、天然气化工6、纯碱工业7、制药工业8、精细化工9、化工行业需要其它行业的支持1、 前言 化学工业在世界科学宝库中是一门浩瀚的基础工业学科。以编写者的水平和精力，不要说把将为致力于化学工业的工作者领进化学工业的大门，就是能起到指路的作用，达到抛砖引玉的目的，也会令人失望的。然而，协会交给的任务是要完成的；值此，编写者认为既然大家都是工程建设者，捷径取之，共同了解和掌握

2、一些化学工业基本知识，试着走走，看看对入门之路能否有些帮助。2、 化工的基本概念和范畴2、1引入化学的概念2、1、1化学的概念：化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。一般把数学、物理学、化学称三大基础学科。 2、1、2化学的作用：化学在保证人类的生存并不断提高人类的生活质量等方面起着重要的作用。化学的作用在工业上的应用就是化学工业。例如：1）利用化学生产化肥和农药，以增加粮食的产量；2）利用化学合成药物，以抑制细菌和病毒，保障人体健康；3）利用化学开发新能源和新材料，以促进社会发展和改善人类的生存条件；4）利用化学综合应用自然资源和保护环境，以使人类生活得更加美好。2、1、3

3、化学的发展史：古代化学-近代化学-现代化学1）古代化学：是对物质转化的探索阶段。火的发现和利用，改善了人类生存的条件，使人类变得聪明强大。继而人类又陆续发现了一些物质的变化，人类在逐步了解和利用这些物质变化的过程中，制得了对人类生存具有实用价值的产品，如陶瓷、铜器、铁器、纸、火药、酒、染料等，为人类提供了更多的生活和生产资料，人类越来越离不开化学了。这一阶段，人类对化学的认识还只是停留在表象阶段。2）近代化学：进入物质研究的微观阶段。原子-分子论的创立。英国科学家道尔顿提出近代原子学说，对化学的发展起到了十分重要的作用。意大利科学家阿伏加德罗提出了分子的概念，进一步完善了化学的研究理论，即物质

4、是由原子和分子构成的，分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的基础。这就是说在化学变化中分子破裂成为原子，原子重新组合成新的分子。原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础。元素周期律的发现。1869年俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律和元素周期表，在元素周期律的指导下分类学习和研究物质，使化学学习和研究变得有规律可循。3）现代化学：利用先进的仪器和分析技术对化学世界进行微观的探索。探索利用纳米技术制造出具有特殊功能的产品，使化学在材料、能源、环境和生命科学等领域中发挥着越来越重要的作用。近年来绿色化学的提出，使更多的化学生产工艺和产品向着环境友好的方向发展，化学必将使世界变得更加绚丽多彩。2

5、、1、4化学变化和物理变化1）化学变化和物理变化的本质区别是什么？ 化学变化和物理变化的本质区别是有无新物质生成。变化中有新物质生成的是化学变化，反之是物理变化。2） 化学变化的形式，是在外界条件作用下生成新物质； 物理变化的形式，常见有三种：状态（固/液/气）的改变；形状的改变；能量的改变。凡是状态、形状、某些能量形式改变而没有新物质生成都属于物理变化。3）化学变化和物理变化有什么关系？ 一般说物理变化不包含化学变化，化学变化过程中往往包含物理变化。2、2什么是化工？ 化工是化学工业的简称。即用化学的方法从事工业生产的行业。2、3化工的基本参数：）温度：表示物质热含量，通常有三种叫法：常温，

6、低温，高温。）压力：表示物质单位面积上承受的重力，通常分真空、常压、低压、中压、高压。）流量与流速流体的流量和流速，可分为质量流量、质量流速与体积流量、体积流速两种。质量流量是，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体质量。质量流量通常用符号G表示，单位为kg/s。体积流量是，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体体积。体积流量通常用符号V表示，单位为m3/s。质量流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面上流过的流体质量。通常用符号WG表示，单位为kg/s·m2。体积流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面流过的流体体积。体积流速通常用符号WV表示，单位为m3/s·m

7、2或m/s。）重度、密度、比重 单位体积的物料所具有的重量，称为重度，单位：kg/m3。单位体积内所具有的物质质量称为密度，单位：g/cm3。比重是指物质的重量与同体积的纯水在4时的重量之比。液体比重是指相同体积的液体重量与水的重量之比，是一没有单位的数值。）粘度 流体在流动时，相邻流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力。粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物性数据。粘度有动力粘度，其单位：帕斯卡秒(Pa·s)；运动粘度是在工程计算中，物质的动力粘度与其密度之比，其单位为：(m2/s)。在石油工业中还使用"恩氏粘度"，它不是

8、上面介绍的粘度概念。而是流体在恩格拉粘度中直接测定的读数。、化工的基本单元： 1）现代化工包罗万象，其基本操作单元较多，主要有；）粉碎、输送，）气化、液化，）变换、脱除，）吸收、再生，）混合、分离，）换热、冷凝，）裂解、蒸馏，）加氢、重整，）萃取、吸附，）结晶、过滤，11）包装等。2）对化工单元操作的研究：化学工业和其他过程工业中进行的物料粉碎、输送、加热、冷却、混合和分离等一系列使物料发生预期的物理变化的基本操作的总称。对这些操作的研究，是化学工程的一个重要分支。各种单元操作依据不同的物理化学原理，应用相应的设备，达到各自的工艺目的。如蒸馏根据液体混合物中各组分挥发能力的差异，可以实现液体混

9、合物中各组分分离或某组分提纯的目的。对单元操作的研究，以物理化学、传递过程和化工热力学为理论基础，着重研究实现各单元操作的过程和设备，故单元操作又称为化工过程及设备。单元操作的应用遍及化工、冶金、能源、食品、轻工、核能和环境保护等部门，对这些部门生产的大型化和现代化起着重要作用。 在化学工业的发展过程中，人们最初以具体产品为对象，分别进行各种产品的生产过程和设备的研究。随着化工生产的发展,人们逐渐认识到,各种不同产品的生产过程是由为数不多的基本操作和各种化学反应过程所组成的。在19世纪末英国学者G.E.戴维斯便提出了这种观点，但当时未引起足够重视。1915年美国学者A.D.利特尔首先提出单元操

10、作这一概念,明确指出:“任何化工生产过程不论规模如何，皆可分解为一系列名为单元操作的过程，例如粉碎、混合、加热、吸收、冷凝、浸取、沉降、结晶、过滤、等。”1923年W.H.华克尔，W.K.刘易斯和W.H.麦克亚当斯等合著的化工原理一书出版，成为第一本全面阐述单元操作的著作从此单元操作得到了广泛重视，成为化学工程中的奠基学科，常称为化工原理。随着化工生产的发展，单元操作的研究和开发相当活跃，新的单元操作不断形成。现在化工生产中常用的单元操作已达二十余种。单元操作按照所依据的基本原理分为：流体动力过程。这是一类以动量传递为主要理论基础的单元操作，有流体输送、沉降、过滤、混合等。传热过程。这是一类以

11、热量传递为主要理论基础的单元操作，有换热、蒸发等。传质分离过程。这是一类以质量传递为主要理论基础的单元操作，用于各种均相混合物的分离，有蒸馏、吸收、萃取等。热质传递过程。这是一类由热量传递和质量传递两种规律共同决定的单元操作。这种过程与传热过程或传质分离过程不同，它的速率计算更加复杂，过程的极限也不再是热平衡和相平衡。此过程包括增湿、减湿、干燥、结晶等单元操作。热力过程。这是一类以热力学为主要理论基础的单元操作，如制冷。粉体工程。这是与固体颗粒加工、运动等有关的操作，有粉碎、流态化、颗粒分级等。学科内容 单元操作学科主要研究：各单元操作的基础理论；各单元操作所用设备的合理结构、操作特性、设计计

12、算方法及其强化；各单元操作的应用开发；新单元操作的开发。单元操作的知识对于化工厂的设计、建设、生产和管理，以及新产品、新工艺的开发都有着指导性的作用，是化学工程师必须掌握的基础知识。研究方法 在单元操作的发展进程中，形成了两种基本研究方法，即实验研究方法和数学模型方法。实验研究方法一般用因次分析和相似论为指导，依靠实验来确定过程变量之间的关系，通常用无因次数（或称准数，即无量纲参数）群构成的关系式来表达，主要用于对其内在规律尚未进行深入研究的复杂化工问题。数学模型方法是在对实际问题的机理深入分析的基础上，在抓住过程本质的前提下作出某些合理简化，建立物理模型。从物理化学、传递过程和化工热力学的基

13、本原理出发，得出描述此模型的数学模型。以数学方法求解后，由实验确定模型参数。因而这是一种半经验、半理论的方法。由于对传递过程和化工热力学的研究不断深入，积累了丰富的知识，特别是电子计算机的普及和发展，使数学模型方法的应用在单元操作的研究中日益广泛。发展 随着化学工业的发展，单元操作一直处在不断的发展之中，其中最活跃的领域是混合物的分离。近年来单元操作的研究开发所取得的主要成果有以下几方面:新的分离技术不断得到开发和应用,如膜分离、区域熔炼、电磁分离、泡沫分离、超临界流体萃取和超离心分离等。在原有分离技术方面，处理能力加大、效率提高的新型设备不断出现；设备的放大效应逐步得到解决；研究成功许多合理

14、利用能量的操作流程；一些高效的吸收剂、萃取剂等不断出现并在生产中应用。计算机模拟和辅助设计不断取得成果，缩短了新过程的开发周期；使设备的设计和操作更趋合理，从而提高了产品质量，降低了能量消耗。生产的发展对于单元操作不断。3）几种单元操作简介一类以动量传递为主要理论基础的单元操作，主要有流体输送、沉降、过滤和混合等，在工程上主要用于物料输送、气相或液相悬浮系的分离以及液体的混合。流体动力过程应用于化工、石油、冶金、食品和环境保护等部门。（1）物料输送 化工生产中处理的物料大都是气体、液体和粉粒状固体。这些物料，根据生产要求，依次在一系列化工机器或设备中发生化学变化或物理变化，最终加工成所需要的产

15、品。为实现生产过程的连续化，物料在机器和设备间的输送十分重要。流体（气体与液体的总称）的输送借助于流体输送机械；粉粒状固体往往也借助于气流（或液流）的能量，进行像流体那样的输送，称为气力输送（或水力输送）。（2）气相悬浮系的分离 含有悬浮固体微粒或液滴的气体称为气相悬浮系。从气体中分离出这些悬浮物的过程称为气相悬浮系的分离。在不同场合，悬浮物颗粒直径差别很大。例如空气净化要求除去的粉尘粒径只有几微米；而气力输送的颗粒直径可达几毫米至几十毫米。细小的颗粒通称灰尘，故从气体中分离悬浮灰尘的操作又称除尘或集尘。对气相悬浮系进行分离的目的是：净化气体。例如在硫酸制造中，为防止催化剂中毒，必须除去原料气

16、中含有砷、硒等的尘粒；在药品、感光材料和微电子产品的生产中，为保证产品质量，必须使空气净化。回收有价值的悬浮物。如从干燥器出口气体中回收产品，从流化床反应器出口气体中回收催化剂等。气相悬浮系的分离方法有：沉降，气体和悬浮物因密度不同，可使之在重力或离心力场中产生相对运动，从而实现悬浮物的分离。这两种方法相应地称为重力沉降和离心沉降，前者常用设备为降尘室，后者常用设备为旋风分离器。气体过滤，使气相悬浮系中的气体通过多孔的过滤介质，其中悬浮的固体颗粒则被截留而得以分离。常用设备为袋滤器。湿法除尘，使气相悬浮系与水（或其他液体）密切接触，悬浮物由气相转移到液相中而被除去。所用的典型设备有文丘里涤气器

17、和喷雾塔等。超声波除尘，利用超声波使气体中悬浮的微小颗粒聚结成较大颗粒，再用重力沉降等方法除去。电除尘，将气相悬浮系通过高压电场，使悬浮物带有电荷，然后在电场中沉降分离。上述各种分离方法分别适用于一定的粒径范围（见图各种除尘方法适用的粒径范围）。（3）液相悬浮系的分离 含有悬浮固体颗粒或液滴的液体称为液相悬浮系。从液体中分离出悬浮物的过程称为液相悬浮系的分离。在化工生产中，往往由于原料中含有杂质，溶液在浓缩时析出了晶体，或液相中发生化学反应而产生沉淀，从而形成液相悬浮系。为了净化液体或得到悬浮物产品，须对悬浮系进行分离。在某些反应过程（如悬浮聚合）和传质分离过程(如萃取、浸取)中，良好的液相悬

18、浮系是增强相际接触的主要条件，因而液相悬浮系的分离对这些过程来说是不可缺少的后续操作。液相悬浮系的分离方法，有沉降和过滤。沉降主要用于颗粒浓度较低的悬浮系；过滤主要用于颗粒浓度较高的悬浮系。（4）液体的混合 这是对液体或液相悬浮系外加机械能，使之发生湍动和循环运动，从而使液体或液相悬浮系各部分组成趋于均匀的过程。在化工生产中，液体混合主要用于：加速固体的溶解或可溶液体的混合；增强气相的分散和气液接触；增进不互溶液体的分散和接触；促进固体颗粒在液体中的均匀悬浮。工业上液体混合最常用的方法是机械搅拌。（5）聚合 由单体合成聚合物的反应过程。有聚合能力的低分子原料称单体，分子量较大的聚合原料称大分子

19、单体。若单体聚合生成分子量较低的低聚物，则称为齐聚反应(oligomerization),产物称齐聚物。一种单体的聚合称均聚合反应，产物称均聚物。两种或两种以上单体参加的聚合，则称共聚合反应，产物称为共聚物。聚合分类 有三种分类方法。1929年，W.H.卡罗瑟斯按照反应过程中是否析出低分子物，把聚合反应分为缩聚反应和加聚反应。缩聚反应通常是指多官能团单体之间发生多次缩合，同时放出水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物的反应，所得聚合物称缩聚物。加聚反应是指 - 烯烃、共轭双烯和乙烯类单体等通过相互加成形成聚合物的反应，所得聚合物称加聚物，该反应过程中并不放出低分子副产物，因而加聚物的化学组成和起始的

20、单体相同。1953年P.J.弗洛里按反应机理，把聚合反应分成逐步聚合和链式聚合两大类。逐步聚合反应每一步的速率常数和活化能大致相同。反应初期，大部分单体很快消失，聚合成二至四聚体等中间产物；低聚物继续反应，使产物的分子量增大。因此，可认为单体转化率基本上不依赖于聚合时间的延长，但产物的分子量随聚合时间的延长逐渐增大。例如：带官能团化合物之间的缩聚反应如乙二醇和对苯二甲酸形成聚对苯二甲酸乙二酯（见聚酯）、由己二酸和己二胺合成聚己二酰胺己二胺（见聚酰胺）的反应等；还有二异氰酸酯与二醇形成聚氨酯的聚加成反应；2,6-二甲苯酚氧化偶合形成聚二甲基苯醚的氧化偶合聚合等。链式聚合反应一般包括引发、增长和终

21、止等反应步骤。各步反应的速率常数和活化能差别很大，延长聚合时间可提高转化率，而分子量不再变化。烯烃、共轭双烯和乙烯类单体的自由基聚合和正、负离子或配位聚合均属链式聚合反应，环醚和内酰胺在选定条件下的离子型开环聚合，正常子聚合中某些单体的异构化聚合，以及苯乙烯或丁二烯在烷基锂存在下的负离子活性聚合，这些反应尽管各有特点，但一般也属链式聚合。按照引发方式的不同，链式聚合还可分为引发剂（或催化剂）引发聚合、热引发聚合、光引发聚合、辐射聚合。此外，尚有生化聚合、电化学引发聚合和力化学聚合等。按照单体和聚合物的结构，又可有定向聚合（或称立构有规聚合）、异构化聚合、开环聚合和环化聚合等类聚合反应。聚合方法

22、 常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四种。自由基聚合可选用其中之一进行;离子型或配位聚合,一般采用溶液聚合,例如乙烯、丙烯采用钛催化剂聚合,由于催化剂与聚合物均不溶于溶剂，常称淤浆聚合；缩聚反应一般在本体或溶液中进行，分别称为本体(熔融)缩聚和溶液缩聚，在两相界面上的缩聚称为界面缩聚。在聚合温度和压力下为气态或固态的单体也能聚合，分别称为气相聚合和固相聚合。气相、固相和熔融聚合均可归于本体聚合范畴。四种聚合方法的不同特点是：本体聚合 组分简单，通常只含单体和少量引发剂，所以操作简便，产物纯净；缺点是聚合热不易排除。工业上用自由基本体聚合生产的聚合物主要品种有聚甲基丙烯酸甲酯

23、、高压聚乙烯和聚苯乙烯。溶液聚合 优点是体系粘度低，传热、混合容易，温度易于控制；缺点是聚合度较低，产物常含少量溶剂，使用和回收溶剂需增加设备投资和生产成本。溶液聚合在工业上主要用于聚合物溶液直接使用的场合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作纺丝液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作涂料和胶粘剂等。悬浮聚合 通常是在大量的水介质中进行，散热容易,产物是0.052mm左右的小颗粒，容易洗涤、分离，产物纯度较高；缺点是产物容易粘壁，影响聚合釜传热和生产周期。悬浮聚合主要用于聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的工业生产。乳液聚合 由于使用了乳化剂而具有特殊机理,单体在胶束中引发、聚合是在单

24、体聚合物乳胶粒中进行。其特点是速度快、产物分子量大、体系粘度低、易于散热；缺点是乳化剂等不易除净，影响产物性能，特别是电性能较差，在工业上乳液聚合主要用于合成橡胶的生产，如丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶生产。本体聚合和溶液聚合一般为均相反应，但也有因聚合物不溶于单体或溶剂而沉淀出来；悬浮聚合和乳液聚合均属非均相反应。均相体系往往属非牛顿流体（见粘性流体流动），可直接使用，若要制得固体聚合物，则需进行沉淀分离；非均相体系固体物含量可高达3050（最高达约60），除胶乳可直接使用外，其他均需经分离、提纯等后处理。在工程上，聚合流程可以是间歇式的，但在工业上大规模生产多采用连续式，常用的设备有间歇和连

25、续搅拌反应器，以及管式、环管式、流化床和塔式反应器等，也可多种形式串联使用。、化工的基本范畴：化学工业发展到今天，已成为我国乃至全世界最鼎柱工业。主要分类包括：）石油化工，）煤化工，）天然气化工，）海洋化工，）生物化工，）精细化工，）特殊化工等。 化学工业主要大分类中所含工业有：）颜料工业，）塑料工业，）橡胶工业，）染料工业，）化学试剂催化剂工业，）农药工业，）制药工业，）化纤工业，）化肥工业，）纯碱工业，）氯碱工业，）煤制油工业，）炼油工业等。以下对石油化工、煤化工、天然气化工、精细化工、纯碱工业、制药工业做简单介绍。、石油化工基础知识、石油化学工业的含义 石油化学工业简称石油化工

26、，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。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。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。生产石油化工产品的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

27、橡胶）。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。、石油化工的发展 石油炼制起源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙

28、烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解 简称裂解技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开发了腈纶， 1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。石油化工高速发展的原因是：有大量廉价的原料供应（50  60年

29、代，原油每吨约15美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上的一次飞跃。 20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓， 并向着采用新技术，节能，优化生产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力为38亿吨，生产化工产品用油约占总量的10%。、石油化工在国民经济中的作用1）石油化工是能源的主要供应者。石油炼制生产

30、的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。 2）石油化工是材料工业的支柱之一金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机

31、化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。 3）石油化工促进了农业的发展农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。 4）各工业部门离不开石化产品现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料， 就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约2千万吨，我国约180万吨。建材工业是石化产品的新

32、领域，如塑料型材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、新产品的开发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新技术产业，对石化产品， 尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。5）石化工业的建设和发展离不开各行各业的支持国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为"龙头"，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，并生产石化产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以上述原料为主生产合成材

33、料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比例关系。如要求年产30万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料120万吨， 对应炼油厂加工能力约250万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料80  90万吨。由此可见， 建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。 制造机械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过50米，单件重几百吨；有的要求耐热1000°C，有的要求耐冷 -&

34、#160;150°C。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、仪表、建筑、环保各行业支持。石化行业是个技术密集型产业。 生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选用、制造等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定， 如从国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。、石油炼制1）石油的组成与性质 石油又称原油，是从地

35、下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。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，密度为0.8  1.0 克/厘米3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30  -60°C），沸点范围为常温到500°C以上，可容于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。 组成石油的化学元素主要是碳 （83%  87%）、氢（11%  14%），其余为硫（0.06%  0.8%）、氮（0.02%  

36、;1.7%）、氧（0.08%  1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%  99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应尽量除去。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。 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低， 镍、氮含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较

37、少，渣油占1/3。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。大庆原油的主要特点是含蜡量高，凝点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。 2）油炼制工业的发展  石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并逐渐形成石油炼制（简称炼制）工业始于19世纪30年代，到20世纪40  50 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。19世纪末内燃机的问世使汽油和柴油的

38、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， 综合利用原由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，形成了现代的石油化学工业。1996年全世界的石油加工能力为38亿吨， 我国为1.4亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过1000万吨。 、石油产品 石油产品可分为： 石油燃料、 石油溶

39、剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。 其中， 各种燃料产量最大， 约占总产量的90%； 各种润滑剂品种最多， 产量约占5%。 各国都制定了产品标准， 以适应生产和使用的需要。）汽油是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围（又称馏程）为30  205°C， 密度为0.700.78克/厘米3，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值70、80、90或更高。号俞大，性能俞好，汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的燃料

40、。商品汽油中添加有添加剂（如抗爆剂四乙基铅）以改善使用和储存性能。受环保要求，今后将限制芳烃和铅的含量。）喷气燃料主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60280或150315（俗称航空汽油）。为适应高空低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在-50C不出现固体结晶。 煤油 沸点范围为180  310 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。）柴油沸点范围有180370和350410两类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻，相反成为重。故上述前者称为轻柴油，后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分级，如10、-

41、20等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机（汽车用）比汽油机省油，柴油需求量增长速度大于汽油，一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油制成的柴油十六烷值可达68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为4255，低速的在35以下。 ）燃料油用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。 石油溶剂 用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件。润滑油从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外，还具有冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、

42、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油（占40%），其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计占40%。商品润滑油按粘度分级，负荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油，再加多种添加剂，因此具有专用功能，附加产值高。 ）润滑脂俗称黄油，是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体，用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。）石蜡油包括石蜡（占总消耗量的10%）、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料）。）石油沥青主要供道路、建筑用。）石油焦用于冶金（钢、铝）、化工（电石）行业做电极。&

43、#160;除上述石油商品外，各个炼油装置还得到一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接做燃料或加压液化分出液化石油气，可做原料或化工原料。 炼油厂提供的化工原料品种很多，是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料（液化石油气、轻汽油、轻柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外），是发展石油化工的基础。目前，原油因高温结焦严重，还不能直接生产基本有机原料。炼油厂还是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。 最后应当指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或

44、少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按商品标准加入添加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添加剂用量少，功效大，属化学合成的精细化工产品，是发展高档产品所必需的，应大力发展。 、主要炼油工艺简介）常压蒸馏和减压蒸馏 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。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（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，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水 ；常压蒸馏；减压蒸馏。 ）原油的

45、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（溶于油或呈乳化状态），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。）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。原料油主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350  540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

46、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。催化裂化操作条件的改变或原料波动，可使产品组成波动。）催化重整 催化重整（简称重整）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。重整的反应条件是：反应温度为490525，反应压力为12兆帕。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。 ）加氢裂化 是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质

47、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。）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， 焦炭塔在稍许正压下操作。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。 ）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

48、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。）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，除需进行调合、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

49、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 储存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品。脱蜡主要用

50、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。 ）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&#

51、160;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 储存性能和腐蚀性、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

52、和三氧化二铝组成）吸附有害的物质。）润滑油 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。）溶剂精制是利用溶剂对不同组分的溶解度不同达到精制的目的，为绝大多数的润滑油生产过程所采用。常用溶剂有糠醛和苯酚。生产过程与重整装置的芳香烃抽提相似。）溶剂脱蜡是除去润滑油原料中易在低温下产生结晶的组分，主要指石蜡，脱蜡采用冷结晶法，为克服低温下粘度过大，石蜡结晶太小不便过滤，常加入

53、对蜡无溶解作用的混合溶剂，如甲苯 甲基乙基酮，故脱蜡常称为酮苯脱蜡。 、石油化工的基础原料石油化工的基础原料有4类：炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)及合成气。由这些基础原料可以制备出各种重要的有机化工产品和合成材料、炼油厂的分类 3、8、1可分为4种类型。1）燃料油型生产汽油、煤油、轻重柴油和锅炉燃料。2）燃料润滑油型除生产各种燃料油外，还生产各种润滑油。3）燃料化工型以生产燃料油和化工产品为主。4）燃料润滑油化工型它是综合型炼厂，既生产各种燃料、化工原料或产品同时又生产润滑油。3、8、2炼厂的一、二、三次加工

54、装置把原油蒸馏分为几个不同的沸点范围(即馏分)叫一次加工；将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工；将二次加工得到的商品油制取基本有机化工原料的工艺叫三次加工。一次加工装置；常压蒸馏或常减压蒸馏。二次加工装置：催化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烃基化、加氢精制等。三次加工装置：裂解工艺制取乙烯、芳烃等化工原料。3、8、3辛烷值 辛烷值是表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标。常以标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值规定为零，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷

55、百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。 3、8、4十六烷值十六烷值就是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为100，纯甲基萘的十六烷值定为零，以不同的比例混合起来，可以得到十六烷值0至100的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对比。3、9催化裂化主要化学反应1）裂化反应。裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。2）异构化反应。它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。3）氢转移反应。即某一烃分子上的氢脱下来，立即加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。4）芳构化反应。芳构化

56、反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。3、10焦化及其产品 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：1）气体；2）汽油；3）柴油；4）蜡油；5）石油焦。3、11加氢裂化的主要原料及产品加氢裂化的主要原料是重质馏分油，包括催化裂化循环油和焦化馏出油等。它的产品主要是优质轻质油品，特别是生产优质航空煤油和低凝点柴油。 3、12催化重整工艺在炼油工业中的重要地位 这是因为它有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成80至90号的高辛烷值汽油。二是能生产大量苯、甲苯和二甲苯，这些都是生产合成

57、塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料。三是可副产大量廉价氢气。3、13溶剂脱沥青在炼厂中的地位 溶剂脱沥青装置既是生产重质润滑油的"龙头"装置，又是一个重油加工装置，它在炼厂中占有很重要的地位。减压渣油经溶剂脱沥青装置后，脱除沥青质、胶质和含金属的非烃化合物。脱沥青油既可做重质润滑油原料，又可做催化裂化原料；脱油沥青直接调合成道路沥青或氧化成建筑沥青，重质润滑油料在脱蜡后还可生产地蜡。 3、14国内外脱蜡工艺方法 冷榨脱蜡、混合溶剂脱蜡、分子筛脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡、催化临氢降凝及喷雾脱蜡等方法。3、15介绍几种重要化工产品（原料）的用途1）乙

58、烯的主要用途 乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。 2）丙烯的主要用途 丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。  3）丁烯的用途 丁烯的利用是以混合丁烯生产高辛烷值汽油组分为主，约占丁烯消费量的60%，另有11%的混合丁烯用作工业或民用燃料。用作石油化工原料的丁烯仅占丁烯消费量的29%，其中正丁烯主要用于丁

59、二烯的生产，其余用于生产顺丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚丁烯、乙酸酐等。 4）丁二烯的用途 丁二烯是合成橡胶和合成树脂的重要单体。由于二烯可生产顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、也可生产聚丁二烯、ABS、BS等树脂。此外还可生产丁二醇、己二胺(尼龙的单体)。  5）苯的主要用途 苯的最大用途是作为生产苯乙烯的单体原料，约占世界苯消耗量的50%。环已烷和苯酚也是苯重要消费领域。二者各占苯消费量的15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、顺丁烯二酸酐也都是由苯生产的重要衍生物。 6）目前我国的化肥品种 有尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氨水、液氨、硫酸铵、重过磷酸钙、普钙、钙镁磷肥、磷酸铵、氯化钾、硫酸钾、微量元素脂料、腐殖酸类肥料等。3、16酚精炼及在炼厂中的地位目的是除去润滑油中非理想组分、提高油品的抗氧化安定性，改善油品的粘温性能和色度，降低酸值和残炭值。地位：酚精制是润滑油生产的一个重要生产工序。从蒸馏来的减压二、三、四线和丙烷脱沥青来的残渣油料，首先经过酚精炼、然后经脱蜡，补充精制，调合生产成品润油油。因此，酚精炼在炼厂的润滑油生产中占有很重要的地位。4、煤化工基础知识4、1煤化工概述煤化工是以煤为原料，经过化学加工使