《天然气和石油化工》课件

天然气和石油化工能源工业的支柱现代化工的基础课程目标和内容掌握基本理论天然气和石油的形成、组成了解核心工艺开采、处理、炼制流程熟悉产品应用各类化工产品的生产与用途认识环保趋势天然气和石油的形成1远古生物沉积海洋微生物死亡后沉入海底2厌氧分解缺氧环境下有机质转化3地热压力作用高温高压促使有机质转变成碳氢化合物4储集岩聚集油气在多孔岩石中积累形成藏天然气的化学组成甲烷乙烷丙烷丁烷氮气二氧化碳其他石油的化学组成烷烃30%，直链或支链结构1环烷烃40%，环状饱和结构2芳香烃20%，含苯环结构3沥青质和胶质10%，高分子量化合物4天然气开采技术勘探定位地质调查和地震勘探确定气藏位置钻井施工钻探气井并安装套管完井作业安装采气装置和地面管网气藏管理控制开采速度以延长气井寿命石油开采技术勘探阶段地质调查，找出油藏一次采油利用地层压力自喷开采二次采油注水提高采收率三次采油化学剂、热力或气体驱油天然气处理流程气田集输汇集各井气体脱水脱液分离水分和凝液脱硫脱碳去除硫化物和二氧化碳分馏分离低温分离各组分石油炼制流程原油预处理脱盐、脱水蒸馏分离常压和减压蒸馏二次加工催化裂化、重整精制处理脱硫、加氢改质产品调和不同组分混合成成品石油分馏过程1气体产物20°C以下2汽油20°C-150°C3煤油150°C-250°C4柴油250°C-350°C5重油350°C以上常压蒸馏工艺原理利用不同沸点差异分离在常压下进行温度控制在370°C以下主要设备加热炉蒸馏塔冷凝器储罐产品分离轻质馏分：石脑油、汽油中质馏分：煤油、柴油塔底：减压蒸馏原料减压蒸馏工艺目的避免高温导致的热裂化在低压下降低组分沸点进一步分离重质组分操作条件压力：1.3-5.3kPa温度：350-400°C原料：常压蒸馏塔底油获得产品润滑油馏分蜡油沥青基础料石油产品分类燃料类液化气、汽油、柴油、煤油、燃料油溶剂类石脑油、溶剂油、苯类润滑类机械油、汽轮机油、压缩机油化工原料乙烯、丙烯、芳烃特种产品石蜡、沥青、白油、石油焦汽油的生产和性质生产方法催化重整、催化裂化、烷基化、异构化等多种工艺辛烷值要求抗爆性指标，通常为89-98蒸发特性影响冷启动和热天气性能硫含量环保指标，国VI标准≤10ppm柴油的生产和性质40-55十六烷值衡量柴油着火性能-10°C凝点影响低温流动性50ppm硫含量国V标准要求0.83g/cm³密度标准柴油平均值煤油的生产和性质馏程150-250°C航空煤油：严格控制冰点和热值照明煤油：低硫、低芳烃润滑油的生产和性质基础油减压蒸馏得到的润滑油馏分添加剂抗氧化、抗腐蚀、清净分散粘度性能衡量流动性，对高低温性能至关重要石蜡的生产和用途生产工艺溶剂脱蜡、压滤分离1精制处理脱色、脱臭、纯化2产品质量熔点、油含量、针入度3应用领域蜡烛、包装、化妆品、医药4沥青的生产和应用生产方法减压蒸馏残渣经氧化吹制关键性能软化点、针入度、延度主要应用道路铺设、防水材料、屋面涂料改性技术聚合物改性提高耐久性裂化技术概述裂化原理使大分子烃裂解为小分子烃提高轻质油品产量改善产品质量主要类型热裂化催化裂化加氢裂化技术指标转化率选择性产品分布热裂化480°C操作温度高温促进分子断键7MPa压力条件压力影响反应平衡20%焦炭生成副反应产物30-40%转化率较低的转化效率催化裂化原料预热重油加热至200-300°C催化反应沸腾床反应器中与催化剂接触，温度约500°C产物分离分馏塔分离各组分催化剂再生焦炭燃烧去除加氢裂化工艺特点在氢气存在下进行裂化双功能催化剂高压反应条件工艺参数温度：350-450°C压力：10-20MPa空速：0.5-2.0h⁻¹产品优势高品质中间馏分低硫、低氮高稳定性重整技术脱氢环化烷烃转化为芳烃异构化直链变支链氢解断键为低碳烃脱烷基烷基从环上脱离异构化技术烷基化技术反应原理烯烃与异丁烷反应生成高辛烷值组分催化剂硫酸、氢氟酸或固体酸温度条件低温（0-10°C）有利于反应产品特性高辛烷值、低蒸气压、低硫聚合技术单体准备丙烯、丁烯等烯烃纯化催化反应磷酸、硫酸或分子筛催化剂产物分离聚合汽油与未反应烯烃分离产品精制碱洗、水洗去除残留酸石油化工基本原料1高端产品精细化学品2聚合物塑料、橡胶、纤维3基础有机原料乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯4石油产品石脑油、轻油、燃料油5原油天然资源乙烯的生产820°C裂解温度高温有利于乙烯生成0.3s停留时间短停留时间避免副反应30%平均得率基于石脑油原料-104°C分离温度深冷分离纯化丙烯的生产蒸汽裂解催化裂化丙烷脱氢其他工艺芳烃的生产生产方法催化重整蒸汽裂解甲苯歧化甲苯烷基化主要产品苯甲苯二甲苯萘分离技术萃取精馏结晶吸附合成气的生产甲烷部分氧化CH₄+½O₂→CO+2H₂温度约1200-1500°C甲烷水蒸气重整CH₄+H₂O→CO+3H₂镍催化剂，750-900°C甲烷二氧化碳重整CH₄+CO₂→2CO+2H₂利于CO₂减排聚乙烯的生产1高压法1000-3000个大气压，100-300°C，自由基机理2齐格勒-纳塔法常压或低压，60-80°C，催化剂高活性3溶液法在有机溶剂中进行，便于热量控制4气相法流化床技术，无溶剂，环保聚丙烯的生产等规聚合控制Ziegler-Natta催化体系气相法成本最低聚氯乙烯的生产乙炔法乙炔与HCl反应生成氯乙烯1氯乙烯制备乙烯氯化氧化制氯乙烯2聚合反应悬浮聚合、乳液聚合或本体聚合3后处理干燥、筛分、添加剂混合4合成橡胶的生产丁苯橡胶(SBR)丁二烯与苯乙烯乳液聚合顺丁橡胶(BR)丁二烯溶液聚合异戊橡胶(IR)模拟天然橡胶结构合成纤维的生产聚酯纤维对苯二甲酸与乙二醇酯化缩合尼龙纤维己二酸与己二胺缩聚反应腈纶丙烯腈单体聚合氨纶聚氨酯弹性体纺丝维纶聚乙烯醇纤维天然气的净化处理机械杂质去除过滤器、旋风分离器水分离甘醇吸收或分子筛吸附酸性气体脱除胺法脱除H₂S和CO₂重烃回收低温分离回收C5+组分天然气的脱硫技术酸性气体H₂S,CO₂存在于原料气中吸收剂选择MEA,DEA,MDEA等胺类溶液吸收过程低温高压条件利于吸收再生过程高温低压利于解吸放出酸气天然气的脱水技术甘醇法三乙二醇(TEG)吸收水分在低温条件下接触甘醇再生温度约200°C分子筛法3A或4A分子筛吸附周期性切换吸附再生适用于深度脱水低温法冷却至水露点以下凝结分离液态水适用于同时回收重烃液化天然气（LNG）生产预处理脱除杂质和水分预冷丙烷制冷循环至-35°C液化混合制冷剂循环至-162°C储存双层绝热储罐压缩天然气（CNG）生产气源处理脱水、脱硫、去除杂质压缩工艺多级压缩至20-25MPa冷却处理中间冷却降温储存配送高压钢瓶储存天然气化工基本原料甲烷主要组分，C1乙烷重要化工原料，C2丙烷液化气组分，C3丁烷液化气组分，C4合成气CO和H₂混合物甲醇的生产1甲醇产品无色液体，纯度>99.5%2甲醇合成铜基催化剂，220-280°C，5-10MPa3合成气制备H₂:CO=2:1理想比例4天然气原料重整或部分氧化氨的生产尿素的生产原料准备液氨和二氧化碳羰基合成生成氨基甲酸铵尿素合成脱水转化为尿素成品处理浓缩、造粒天然气制氢75%转化率蒸汽重整工艺850°C反应温度镍基催化剂3:1蒸汽比蒸汽与碳摩尔比99.9%氢气纯度PSA提纯后天然气制乙炔高温热裂解1500°C快速裂解淬冷处理水喷射迅速冷却分离纯化吸收法除杂质应用领域氯乙烯、乙醛合成天然气制烯烃氧化偶联法甲烷直接转化为乙烯反应温度750-850°C催化剂含La、Sr等经甲醇路线甲烷→甲醇→二甲醚→烯烃MTO/MTP工艺分子筛催化剂直接转化法非氧化脱氢耦合仍处于研究阶段期望单程高收率煤化工概述传统煤化工焦化气化煤制油煤制气现代煤化工煤制甲醇煤制烯烃煤制乙二醇煤制芳烃未来发展煤基多联产清洁转化CO₂捕集氢能利用煤的干馏1低温干馏500-600°C，产生半焦2中温干馏700-900°C，产生焦炭3高温干馏900-1100°C，产生冶金焦煤气化技术固定床气化温度低，操作简单流化床气化温度中等，适应性好气流床气化温度高，煤种适应性强煤液化技术直接液化高压加氢，直接转化为液体燃料间接液化先气化为合成气，再合成液体燃料溶剂提取液化特殊溶剂溶解煤热解液化高温热解产生液体产物煤制油技术费托合成，铁或钴催化剂典型产品包括柴油、石蜡、汽油水煤浆气化工艺是主要路线石油化工和天然气化工的环境影响清洁生产技术源头减量优化工艺，减少原料消耗过程控制提高转化率，减少副产物循环利用副产物综合利用末端治理污染物无害化处理废气处理技术吸附法活性炭吸附VOCs吸收法液体吸收剂捕集酸性气体催化燃烧催化氧化VOCs为CO₂和H₂O生物降解微生物分解