第二章_化工原料及初加工1-天然氣加工

1、第二章第二章 化工原料及其初步加工化工原料及其初步加工化工生產(chǎn)的基本原料簡介化工生產(chǎn)的基本原料簡介 石油、煤、天然氣石油、煤、天然氣 、農(nóng)林副產(chǎn)品，各種礦物質(zhì)。、農(nóng)林副產(chǎn)品，各種礦物質(zhì)。 世界能源消耗量：世界能源消耗量： 石油石油40%、煤、煤27%、天然氣、天然氣23%、核能、核能7%、水、水3%。 2004年世界石油產(chǎn)量前五位：俄羅斯、沙特、美國、年世界石油產(chǎn)量前五位：俄羅斯、沙特、美國、伊朗、中國。伊朗、中國。 中國石油產(chǎn)量中國石油產(chǎn)量1.75億噸，探明儲(chǔ)量億噸，探明儲(chǔ)量25億噸，探明天億噸，探明天然氣儲(chǔ)量然氣儲(chǔ)量1.51億噸。億噸。 2004年中國煤炭產(chǎn)量年中國煤炭產(chǎn)量19.8億噸億噸

2、,居世界第一位。居世界第一位。2.1 化學(xué)礦化學(xué)礦 一、化學(xué)礦的種類一、化學(xué)礦的種類 我國共有20多個(gè)礦種。硫鐵礦、自然硫、硫化氫氣藏、磷礦、鉀鹽、鉀長石、明礬石、蛇紋石、化工用石灰?guī)r、硼礦、芒硝、天然堿、石膏、鈉硝石、鎂鹽、沸石鹽、重晶石、碘、溴、砷、硅藻土、天青石等。 其中：其中：硫鐵礦、重晶石、芒硝及磷礦儲(chǔ)量居世界前列，稀土礦的儲(chǔ)量居世界首位。 二、磷礦、硫礦的情況二、磷礦、硫礦的情況 1、資源比較豐富，但分布不均衡 2、高品位礦儲(chǔ)量比較少 3、選礦比較為困難，利用較為復(fù)雜芒硝芒硝Na2SO410H2O天青石天青石SrSO4蛇紋石蛇紋石(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4鈉硝石鈉硝

3、石NaNO3硫鐵礦硫鐵礦 Pyrite重晶石重晶石 Barite 三、磷礦三、磷礦 資源情況：資源情況：我國磷礦儲(chǔ)量居世界第四，但品位低。主要分布在西南和中南地區(qū)。 用途：用途：生產(chǎn)磷肥、磷酸、單質(zhì)磷、磷化物與磷酸鹽。具有工業(yè)價(jià)值的磷礦為磷塊巖與磷灰石，85%的磷礦用于制造磷肥。1 1、概況、概況2 2、磷肥的生產(chǎn)方法、磷肥的生產(chǎn)方法四、硫鐵礦四、硫鐵礦 用途：用途：主要用于制造硫酸，但成本較高，目前硫酸主要用硫磺生產(chǎn)。 資源情況資源情況：主要集中在廣東、內(nèi)蒙、安徽、和四川，占總儲(chǔ)量的85%。硫酸的工業(yè)生產(chǎn)硫酸的工業(yè)生產(chǎn)五、硼礦五、硼礦 資源情況：資源情況：我國硼礦儲(chǔ)量居世界第四，但品位低。

4、用途：用途：生產(chǎn)硼酸、硼砂、單質(zhì)硼以及硼酸鹽（主要是硼鎂礦）。硼礦轉(zhuǎn)化工藝硼礦轉(zhuǎn)化工藝落后工藝落后工藝先進(jìn)工藝先進(jìn)工藝2.2 天然氣天然氣 一、天然氣的分類一、天然氣的分類 根據(jù)根據(jù)CH4的含量的含量不同分為不同分為: 干氣：干氣：V （CH4）90% 濕氣：濕氣：V （CH4）90% 根據(jù)其根據(jù)其來源不同來源不同分為分為:常規(guī)天然氣常規(guī)天然氣煤層氣煤層氣油田伴生氣油田伴生氣a.天然氣水合物天然氣水合物 天然氣中的甲烷等低碳烷烴燃燒時(shí)熱值高污染少清潔能源。 天然氣：主要為甲烷，部分C2-C4的烷烴以及少量C5重組分。二、天然氣的加工利用二、天然氣的加工利用1、天然氣制合成氨的原料氣水合反應(yīng):

5、CH4+H2OCO+3H2(合成氣） 氧化反應(yīng): CH4+ 1/2O2CO+2H2 (合成氣）合成氨反應(yīng)：H2+3N2 2NH3采用采用烴類蒸汽催化轉(zhuǎn)化工藝烴類蒸汽催化轉(zhuǎn)化工藝將低碳烷烴轉(zhuǎn)化為將低碳烷烴轉(zhuǎn)化為CO+2H2為以為以COCO與與H H2 2為主要組分的原料氣為主要組分的原料氣.2、天然氣經(jīng)合成氣路線的催化轉(zhuǎn)化制燃料和化工產(chǎn)品 CH4CO+H2（合成氣） CO+2H2 CH3OH 2CO+4H2 C2 H4+2H2O 2CO+3H2 HO-CH2-CH2-OH +H2O3、天然氣直接催化轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品 CH4 +O2 CH3OH CH4 +O2 HCHO4、天然氣熱裂解制化工產(chǎn)品 C

6、H4 C2H2+C C2H2 CHCl=CHCl C2H2 CH3-CHO5、天然氣制羰基合成的合成氣 2CH4 +O2 2CO+4H2（天然氣部分氧化法） CH4 +CO2 2CO+2H2（天然氣CO2轉(zhuǎn)化法） CH4 +H2OCO+3H2（天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化法）6、甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化制甲烷的各種衍生物7、濕氣中C2和C4的利用 C2 C4 乙烯、丙烯2.3 石石 油油1、石油的物理特征顏色：棕黑色或黃褐色狀態(tài)：粘稠液體相對密度：0.75 1.0沸點(diǎn)：常溫 500 以上元素組成：主要是C和H2、分類按化學(xué)組成2.3.1 石油的性質(zhì)、分類和組成石油的性質(zhì)、分類和組成3、石油的組成石油

7、的組成石油的組成烴類烴類非烴類非烴類膠質(zhì)和瀝青膠質(zhì)和瀝青鏈?zhǔn)斤柡蜔N鏈?zhǔn)斤柡蜔N環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳香烴芳香烴硫化物硫化物氮化物氮化物含氧化物含氧化物金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)芳香烴稠環(huán)芳香烴石油是成份極其復(fù)雜的有機(jī)礦物質(zhì)。石油是成份極其復(fù)雜的有機(jī)礦物質(zhì)。主要元素：主要元素：C、H、S、O、N , 其它金屬及非金屬元素其它金屬及非金屬元素4、石油的烴類組成、石油的烴類組成 石油中烴類包括分子量為石油中烴類包括分子量為16的甲烷到分子量為的甲烷到分子量為2000左右的大分子化合物，甚至還有左右的大分子化合物，甚至還有C125H234烴類。烴類。 石油中烷烴含量多。常溫下石油中烷烴

8、含量多。常溫下C1 C4為氣體，為氣體，C5 C15為液體，為液體，C16以上為固體。以上為固體。 環(huán)烷烴中主要有五元環(huán)和六元環(huán)的環(huán)烷烴。環(huán)烷烴中主要有五元環(huán)和六元環(huán)的環(huán)烷烴。 芳香烴有單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)芳香烴。芳香烴有單環(huán)、雙環(huán)和多環(huán)芳香烴。 天然石油中一般不含不飽和烴，二次加工產(chǎn)品中才天然石油中一般不含不飽和烴，二次加工產(chǎn)品中才含有不飽和烴。含有不飽和烴。 非烴類：含非烴類：含S、O、N的化合物，瀝青質(zhì)。的化合物，瀝青質(zhì)。 元素量不多，但組成的化合物量多。元素量不多，但組成的化合物量多。石油煉制過程基本流程石油煉制過程基本流程2.3.2 石油的常減壓蒸餾石油的常減壓蒸餾1 1、石油蒸餾工藝的

9、類型、石油蒸餾工藝的類型燃料型燃料型燃料燃料- -潤滑油型潤滑油型燃料燃料- -化工型化工型燃料燃料- -化工化工- -潤滑油型潤滑油型石油煉制控制室石油煉制控制室2 2、石腦油：、石腦油：成分為低沸程的汽油，成分為低沸程的汽油，C C5 5-C-C1010，含烷烴、，含烷烴、環(huán)烷烴及少量芳烴。環(huán)烷烴及少量芳烴。輕石腦油沸程：輕石腦油沸程：30-15030-150，重石腦油沸程：，重石腦油沸程：150-220150-220。2 2、原油的預(yù)處理、原油的預(yù)處理 處理方法處理方法：廣泛采用加破乳劑和高壓電場聯(lián)合作用的脫水脫鹽電脫鹽脫水。電脫鹽脫水。 控制指標(biāo)控制指標(biāo)：鹽含量鹽含量3mg/L，水含量

10、，水含量0.2% 電脫鹽罐注水的目的電脫鹽罐注水的目的：溶解原油中的結(jié)晶鹽；同時(shí)減弱乳化劑的作用，有利于水滴的聚集。 原理原理：在破乳劑和高壓電場作用下進(jìn)行破乳化破乳化，使水凝聚沉降分離。 電化學(xué)法原理圖加破乳劑加破乳劑破壞乳化破壞乳化 原油、破乳劑、洗滌水按比例混合后原油、破乳劑、洗滌水按比例混合后 ，經(jīng)預(yù)熱送入一級電脫，經(jīng)預(yù)熱送入一級電脫鹽罐進(jìn)行第一次脫鹽、脫水。在電脫鹽罐內(nèi)，在破乳劑和高壓鹽罐進(jìn)行第一次脫鹽、脫水。在電脫鹽罐內(nèi)，在破乳劑和高壓電場的共同作用下，乳化液被破壞，小水滴聚結(jié)生成大水滴，電場的共同作用下，乳化液被破壞，小水滴聚結(jié)生成大水滴，通過沉降分離，排出污水。通過沉降分離，排

11、出污水。 一級脫鹽后的原油與破乳劑及水混合后送入二級電脫鹽罐進(jìn)行一級脫鹽后的原油與破乳劑及水混合后送入二級電脫鹽罐進(jìn)行第二次脫鹽、脫水。二級電脫鹽污水含鹽量不高，可將它回流第二次脫鹽、脫水。二級電脫鹽污水含鹽量不高，可將它回流到一級混合閥前，這樣既節(jié)省用水又減少含鹽污水排出量。到一級混合閥前，這樣既節(jié)省用水又減少含鹽污水排出量。一級電脫鹽的一級電脫鹽的脫鹽效率為脫鹽效率為9095%9095%二級電脫鹽二級電脫鹽原理流程原理流程3 3、原油的常減壓蒸餾、原油的常減壓蒸餾 常減壓蒸餾常減壓蒸餾是煉油廠的第一道工序，通過它可以直接從原油中提取石腦油、汽油、煤油、輕柴油及燃料油。 石油化工廠的石油化工

12、廠的4 4套主要生產(chǎn)流程之一套主要生產(chǎn)流程之一蒸餾裝置示意圖蒸餾裝置示意圖工廠常減壓蒸餾生產(chǎn)裝置工廠常減壓蒸餾生產(chǎn)裝置原油預(yù)熱原油預(yù)熱至至200-240不凝氣體不凝氣體輕質(zhì)潤滑油輕質(zhì)潤滑油中質(zhì)潤滑油中質(zhì)潤滑油減壓柴油減壓柴油第一側(cè)線第二側(cè)線第三側(cè)線輕汽油輕汽油輕汽油輕汽油360-370380-400冷凝冷凝- -回流回流流程說明 石油經(jīng)預(yù)熱至石油經(jīng)預(yù)熱至200-240200-240后，入初餾塔。輕汽油和水蒸汽由后，入初餾塔。輕汽油和水蒸汽由塔頂蒸出，冷卻到常溫后，入分離器分離掉水和未凝氣體，塔頂蒸出，冷卻到常溫后，入分離器分離掉水和未凝氣體，得輕汽油（即石腦油），未凝氣體稱為得輕汽油（即石腦油

13、），未凝氣體稱為“原油拔頂氣原油拔頂氣”，可，可用作燃料或生產(chǎn)烯烴的裂解原料。用作燃料或生產(chǎn)烯烴的裂解原料。 初餾塔底油料，加熱爐加熱至初餾塔底油料，加熱爐加熱至360370360370，進(jìn)入，進(jìn)入常壓塔常壓塔，塔頂，塔頂出汽油，第一側(cè)線出煤油，第二側(cè)線出柴油，并冠以出汽油，第一側(cè)線出煤油，第二側(cè)線出柴油，并冠以“直直餾餾”，以表示它們是由原油直接蒸餾得到的。，以表示它們是由原油直接蒸餾得到的。 將常壓塔釜重油在加熱爐中加熱至將常壓塔釜重油在加熱爐中加熱至380400380400后，進(jìn)入后，進(jìn)入減壓減壓蒸餾塔蒸餾塔。減壓塔側(cè)線和常壓塔三、四線油，總稱為。減壓塔側(cè)線和常壓塔三、四線油，總稱為“常

14、減壓常減壓餾分油餾分油”用作煉油廠的催化裂化等裝置的原料。用作煉油廠的催化裂化等裝置的原料。雙組份分離（精餾）原理示意圖石油產(chǎn)品及其牌號石油產(chǎn)品及其牌號v汽油汽油( 50-200 ): 90#、93#、95#、97#、 (70#) 辛烷值辛烷值-異辛烷異辛烷(100)+正庚烷正庚烷(0)v航煤航煤(145-230 ): 1#、2#、3#、4#. 結(jié)晶點(diǎn)等結(jié)晶點(diǎn)等v煤油煤油(180-310 ): 燈用級、信號燈級、拖拉機(jī)級燈用級、信號燈級、拖拉機(jī)級v柴油柴油(260-350 ): 10、0、-10、-20、-35、-50. 凝點(diǎn)凝點(diǎn)v潤滑油潤滑油(350-520 )：汽機(jī)油、柴機(jī)油、機(jī)械油、工藝油汽機(jī)油、柴機(jī)油、機(jī)械油、工藝油v重油重油(520 )：鍋爐級鍋爐級 船用級船用級v 石蠟石蠟：45、50、52、60. 熔點(diǎn)熔點(diǎn)v 地蠟：地蠟：67、75、80. 滴點(diǎn)滴點(diǎn)v 瀝青瀝青：道路道路-,建筑建筑-,橡膠橡膠-,油柒油柒-. 針入度針入度辛烷值辛烷值 （1）概念概念：指汽油在內(nèi)燃機(jī)中燃燒時(shí)抗爆震性能的指標(biāo)。：指汽油在內(nèi)燃機(jī)中燃燒時(shí)抗爆震性能的指標(biāo)。 與汽油的組分有關(guān)。辛烷值越大，抗爆震性能越好。與汽油的組分有關(guān)。辛烷值越大，抗爆震性能越好。 （2）規(guī)定規(guī)定：異辛烷的辛烷值為：異辛烷的辛烷值為100，正庚烷為，正庚烷為0，兩者按照，兩者按照不同比例混合制成標(biāo)準(zhǔn)燃料油。不