第六章-石油化工绪论

1、石油化工,绪论,概貌,石油化学工业是以石油和天然气为原料，既生产石油产品，又生产石油化学品的石油加工业,炼油和石化,炼油 石油炼制工业体系 石油经过炼制生产各种燃料油、润滑油、石蜡、沥青、焦炭等石油化学产品 石化 石油化工体系 把石油经过蒸馏得到的馏分油进行热裂解，分离出基本原料，再合成生产各种石油化学产品,石油化工的三大生产过程,基本有机化工生产过程 以石油和天然气为起始原料，经过炼制加工制得三烯、三苯、乙炔和萘等基本有机原料 有机化工生产过程 在上述基本有机原料的基础上，通过各种合成步骤制得醇、醛、酮、酸、酯、醚、腈类等有机原料 高分子化工生产过程 在上述有机原料的基础上，经过各种聚合、缩

2、合步骤制得合成纤维、合成塑料、合成橡胶等最终产品,石油化工发展简史,初级阶段 食品发酵，木材干馏 煤化学阶段 焦炭和石灰石反应生成电石CaC2 CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2 氯乙烯、醋酸乙烯、氯丁乙烯、三氯乙烯、丙烯腈、乙醛、异戊二烯等 产品苯、萘等,石油化工发展简史,石油化工阶段 低成本、高产出、高效益、低能耗、低污染 起始于美国 C.Ellis 于1908年创建了世界上最早的石油化工实验室 1917年用石油炼厂气中的丙烯制成最早的石油化工产品 异丙醇 1920年美孚石油将其工业化 直到50年代，才再其他国家开展,石油化工发展现状,特点 大型化、综合化 节约能源和原料,

3、我国石化工业,北京燕山石化公司 1976年投产 黑龙江大庆石化总厂 1986年投产 山东淄博齐鲁石化公司 1987年投产 南京扬子石化公司 1992年投产 上海石化股份有限公司 1992年投产,中石油 中石化 中海油 国产化 技术创新,石油化工在国民经济中的作用,石化与农业 化肥 天然油气合成氨 合成尿素 农膜 农膜覆盖栽培技术，聚乙烯树脂 其他农用塑料树脂 油品 农业机械化、自动化，柴油,石油化工在国民经济中的作用,石化与汽车工业 油品 汽油、柴油 塑料 轻质化，采用塑料 橡胶 轮胎 涂料 汽车涂料 胶黏剂及密封胶 织物 合成纤维,石油化工在国民经济中的作用,石化与建筑 建筑塑料 PVC 塑

4、料管道 建筑涂料 聚乙烯醇涂料，丙烯酸酯涂料，聚醋酸乙烯，聚氨酯涂料等 防水卷材 改型油毡，高分子卷材,石油化工在国民经济中的作用,石化与机械电子业 润滑油脂 密封材料 橡胶输送 涂料 电子产品合成树脂 电线电缆塑料,石油和油品,石油的性质,Petroleum, crude oil 地下深处开采出来的黄色乃至黑色的流动和半流动的粘稠流体 烃类和非烃类组成 沸点：常温到500度以上 分子量：数十到几千 密度：0.80.98 轻质原油，密度小于或等于0.865 中质原油，0.8650.934 重质原油，0.9341.000 特重质原油，大于等于1.000,石油的元素组成,石油的馏分组成,馏分，fr

5、action 用蒸馏的方法将原油按沸点的高低切割为若干个部分 沸程（馏程），boiling range 每个馏分的沸点范围 初馏点 常压蒸馏开始馏出的温度,石油的馏分组成,汽油馏分 初馏点到200度之间的轻馏分 柴油馏分 AGO，atmospheric gas oil,常压瓦斯油 常压蒸馏200度到350度之间的中间馏分 常压重油 AR，atmospheric residue, 常压渣油 常压蒸馏大于350度的馏分,石油的馏分组成,润滑油馏分 VGO，vacuum gas oil，减压瓦斯油 减压350500度之间的馏分 减压渣油 VR, Vacuum Residue 减压蒸馏大于500度的馏

6、分,石油的烃类组成,石油中的烷烃 气态烷烃 甲烷到丁烷 液态烷烃 C5C15 C5-C10，进入汽油 C11-C15，进入煤油 固态烷烃 蜡，C16以上，原始状态以溶解形式存在 300度以上馏分，柴油中才有,石油的烃类组成,石油中的环烷烃 润滑油的主要成分 环戊烷/环己烷及其衍生物 石油中的芳香烃 汽油中只有单环芳香烃,石油中的非烃类物质,石油中的含硫化合物 大多以有机硫化合物存在 石油中的含氧化合物 大部分集中在胶质、沥青中 石油中的含氮化合物 大部分以胶质、沥青质存在于渣油中,作业,石油主要有哪些元素组成，含量分布如何?,油品的分类与使用,油品的分类,第一类，石油燃料 点燃式发动机燃料：航

7、空汽油、车用汽油 喷气式发动机燃料：航空煤油 压燃式发动机燃料：柴油机燃料，柴油 液化石油气燃料：液态烃 锅炉燃料：炉用燃料油，船舶用燃料油 第二类，润滑油和润滑脂 占油品5% 第三类，蜡、沥青和石油焦 占油品百分之几 第四类，溶剂和石油化工产品,汽油,汽油机的工作过程 进气 压缩 点火 排气 汽油的蒸发性 汽油的最重要特征之一 蒸发完全，与空气混合均匀 轻烃含量越高，蒸发性越好 蒸发性不好，导致发动机工作不稳定，汽油消耗过大，尾气中含有液滴，破坏润滑系统 蒸发性太好，汽油没有进入汽化器前蒸发，形成气阻，发动机停止工作,汽油,gasoline,汽油的安定性 指汽油的化学安定性，在储存中抵抗氧化

8、的能力 大量的不饱和烃，特别是二烯烃，容易氧化生成胶质 办法 汽油精制 添加抗氧化剂,汽油,汽油的抗暴性 爆震，敲缸或爆燃 汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈震动的情况，发出金属敲击声。发动机功率下降，排气管冒黑烟 原因 发动机的结构和工作条件 汽油的质量 加入烷基铅类化合物，从而出现含铅汽油,汽油,汽油的抗暴性 衡量燃料是否易于发生爆震的性质，称抗暴性 用辛烷值来表示，octane number，简称ON 在标准的试验用单缸发动机中，将待测试样与标准燃料试样对比试验而测得 标准试样：异辛烷、正庚烷及其混合物 异辛烷的辛烷值为100，正庚烷的辛烷值为0 80%异辛烷和20%正庚烷的混合

9、物的辛烷值为80 90#，93#，97#，哪个好？,汽油,醇类汽油机燃料 甲醇的辛烷值，114/95 乙醇的辛烷值，111/94 不易积碳，不冒黑烟，污染少 新配方汽油 无铅汽油 掺入醚类化合物 甲基叔丁基醚，MTBE，118 乙基叔丁基醚，ETBE，118 甲基叔戊基醚，TAME，115,航空煤油,也称3号喷气燃料，Jet fuel No.3，是由直馏馏分、加氢裂化和加氢精制等组分及必要的添加剂调和而成的一种透明液体。主要由不同馏分的烃类化合物组成。 密度适宜，热值高，燃烧性能好，能迅速、稳定、连续、完全燃烧 燃烧区域小，积炭量少，不易结焦 低温流动性好，能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流

10、动性的要求； 热安定性和抗氧化安定性好，可以满足超音速高空飞行的需要； 洁净度高，无机械杂质及水分等有害物质，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，对机件腐蚀小,柴油,Diesel oil, gas oil. 轻柴油（沸点范围约180370） 重柴油（沸点范围约350410） 按凝固点分级 轻柴油有10，0，-10，-20，-35五个牌号 重柴油有10，20，30三个牌号 一般选用柴油要求凝点低于环境温度35,柴油,十六烷值（Cetane number） 十六烷值是指与柴油自燃性相当的标准燃料中所含正十六烷的体积百分数 标准燃料是用正十六烷与2-甲基萘按不同体积百分数配成的混合物 其中正十六烷自燃性好，

11、设定其十六烷值为100， 2-甲基萘自燃性差，设定其十六烷值为0。 柴油十六烷值的高低与其化学组成有关，正构烷烃的十六烷值最高，芳烃的十六烷值最低，异构烷烃和环烷烃居中。 当十六烷值高于65时，燃料未及与空气均匀混合即着火自燃，以致燃烧不完全，部分烃类热分解而产生游离碳粒，随废气排出，造成发动机冒黑烟及油耗增大，功率下降。 加添加剂可提高柴油的十六烷值，常用的添加剂有硝酸戊酯或已酯,柴油,着火性 ( Ignitability) 自燃点 十六烷值 流动性 (Flowability) 凝点是评定柴油流动性的重要指标，它表示燃料不经加热而能输送的最低温度,润滑油,内燃机润滑油 汽油机油 柴油机油 齿

12、轮油 受压高，6004000MPa 电器用油 绝缘作用 液压油 机械油 工艺用油 金属切削、热处理等 特殊用途润滑油,内燃机油,也称发动机油、曲轴箱油 润滑、冷却、清净、密封等作用 黏度：黏度较大，承受较大负荷 黏温性质：温差大，保持一定黏度 抗氧化性：高温使用，循环与氧接触 清净分散性 低温流动性：泵送 抗磨性,作业,石油产品有哪四大类？ 93号汽油是什么意思？ 0号柴油是什么意思？,原油的蒸馏,原油的预处理,原油含有大量水，并且水中溶解有无机盐 水存在的危险 蒸馏塔出现冲塔 增加了蒸馏塔冷却器和加热器的能耗 无机盐存在的危险 在换热器、加热炉等产生盐垢 造成设备腐蚀 在蒸馏塔中残留于产品中

13、，影响产品质量,原油预处理,处理要求 含水量0.10.2% 含盐量510 mg/L 处理原理 电化学脱盐脱水,一级注水溶解无机盐 二级注水增大水滴的偶极聚结力,工艺操作参数： （1）电场 （2）温度和压力 （3）水和破乳剂 （4）脱金属剂,原油的蒸馏,原理混合物中各组分沸点不同 分类 闪蒸 一次气化 简单蒸馏 渐次气化 精馏,原油常压精馏,常压塔是一个复合塔？ 常压塔的原料和产品都是组成复杂的混合物 气提段和气提塔 中段循环回流,中段回流,叠加气提塔,加入初馏塔的目的？ （1）轻组分 （2）水分 （3）砷,原油减压精馏,压力低于100kPa的负压下进行精馏 处理常压精馏的重油 350度以上的沸

14、点 能耗大，易分解,常减压精馏装置的工艺流程,两段气化 常压蒸馏 减压蒸馏 三段气化 原油初镏 得到低砷重整进料，砷使催化剂中毒 常压蒸馏 减压蒸馏,燃料型 目的产品都是燃料,80-120度,210-250度,不凝气,拔头原油,360-370度,40度,不凝气,常压重油,390-400度,初顶油轻汽油，催化重整 常顶油汽油 常一线油航空煤油 常二线油柴油 常三线油润滑油,各种润滑油 催化裂化油,燃料-润滑型 目的产品都是燃料,减一线润滑油，催化裂化油 减二线润滑油，催化裂化油 减三线润滑油 减四线润滑油,80-120度,210-250度,不凝气,拔头原油,360-370度,40度,不凝气,常压

15、重油,390-395度,减压气提塔的作用,不设初馏塔，只设闪蒸塔 常顶油汽油 常压瓦斯油200380馏分，用作生产航空煤油、轻柴油和重柴油 减压塔和燃料-润滑型一样,原油的热加工过程,热加工过程的基本原理,定义：将重质原料油转化成气体、轻质油、燃料油或者焦炭的一类工艺过程 热裂化（催化裂化为主） 石油重馏分或重、残油为原料生产汽油和柴油的过程 减粘裂化 将重油或者减压渣油经过轻度裂化使其粘度降低以便符合燃料油的使用要求 焦化 以减压渣油为原料生产汽油、柴油等中间馏分和生产石油焦,热裂化,基本原理-两大反应,裂解反应 大分子裂解成小分子 得到汽油馏分，中间馏分，甚至小分子的烃类分子 缩合反应 原

16、料与芳烃、烯烃等缩合成大分子 得到残油甚至焦炭,烷烃,发生裂解反应 温度在500度以下，压力很高时，断裂在中间C-C之间，气体产率低 温度高于500度，压力低时，在端链断裂，气体产率高，甲烷含量高,环烷烃,环烷烃热稳定性高，在500600下发生反应 在700800温度下,环烷烃,环烷烃在高温下发生脱氢反应生成芳烃 带长链的环烷烃在裂化条件下，首先侧链断裂，然后才是开环，侧链越长越容易断裂,芳烃,高温 氢气 高分子缩合物 焦炭,苯 联苯+气体+焦炭,减粘裂化,基本原理,目的 浅度热裂化，减少粘度 原料 减压渣油、常压重油、重质原油等 条件 450490度、45MPa 产物 减粘渣油、中间馏分、汽

17、油、裂化气,塔式减粘；炉管式减粘,急冷,焦炭化过程（延迟焦化）,石油焦,Petroleum coke 是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品 从外观上看，焦碳为形状不规则，大小不一的黑色块状（或顆粒），有金属光泽，焦碳的颗粒具多孔隙结构 主要的元素组成为碳，占有80wt%以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。 石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部份的不挥发性碳，挥发物和矿物杂质（硫、金属化合物、水、灰等）這些指标決定焦炭的化学性质 用途 主要用于制取炭素制品，如石墨电极、阳极弧 提供炼钢、有色金属、炼铝之用； 制取炭化硅制品，如各种砂轮、砂皮、砂纸等 制取商品电石供制作合成纤维、乙炔等产品 也可作为燃料,基本原理,焦化是唯一能生产石油焦的工艺过程 以贫氢重质残油（如减压渣油、裂化渣油以及沥青等）为原料，在高温（400500度）下进行的深度热裂化反应 裂解，