石油化工簡介

石油化工概況

2021/5/912021/5/922021/5/93天然氣組成：主要為C1~C4，C1大于80％。分類：干氣——C5以上重質(zhì)烴含量<13.5×10－6m3/m3

濕氣——……>13.5×10－6m3/m3來源：煤田氣、氣田氣（均為干氣，CH4在95％以上）、油田伴生氣（濕氣）加工利用：制合成氣CH4＋H2

高溫部分氧化制乙炔制各種化工產(chǎn)品：碳黑、氫氰酸、氯代烷等2021/5/942021/5/95

石油石油——烴類和非烴類組成的復(fù)雜混合物，沸點(diǎn)范圍：常溫~500℃以上，相對分子質(zhì)量：數(shù)十到數(shù)千，相對密度：0.8~0.98。組成——主要由C、H、O、S、N五種元素組成碳：83％~87％；氫：10％~14％；硫、氮、氧：1％~4％；微量的鐵、銅、鎳、釩、砷等，一般以l0-6或10-9數(shù)量級存在于原油中2021/5/96（一）石油中的烷烴——組成石油的主要成分之一烷烴分別以氣、液、固三態(tài)存在于石油中。1.氣態(tài)烷烴甲烷~丁烷，天然氣和煉廠氣的主要成分；此外還含有氫氣、C1～C4烯烴和少量C5烴類等氣體。2．液態(tài)烷烴C5～C15的烷烴，其沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增加而上升。主要存在于汽油（C5～C10）和煤油(C11～C15)中。3．固態(tài)烷烴C16以上的烷烴：一般多以溶解狀態(tài)存在于石油中，當(dāng)溫度降低時(shí)，就有結(jié)晶析出，工業(yè)上稱這種固體烴類為蠟。

2021/5/97(二)石油中的環(huán)烷烴

環(huán)烷烴是石油的主要成分之一，也是潤滑油組成的主要組分。主要是環(huán)戊烷和環(huán)己烷及其衍生物。(三)石油中的芳香烴芳香烴也是石油的主要組分之一。一般在汽油餾分中主要含有單環(huán)芳烴，煤油、柴油及潤滑泊餾分中不但含有單環(huán)芳烴，還含有雙環(huán)及三環(huán)芳烴，三環(huán)及多環(huán)芳烴主要存在于高沸餾分及殘油中。2021/5/982.餾程（沸程）純化合物的沸點(diǎn)——純物質(zhì)在一定外壓下被加熱到其飽和蒸氣壓等于外界壓力的某一溫度。在一定外壓下，是一個(gè)常數(shù)。石油餾分無恒定的沸點(diǎn)。在一定外壓下加熱氣化時(shí)，其殘液的蒸氣壓隨氣化率增加而不斷下降，其沸點(diǎn)表現(xiàn)為一定寬度的溫度范圍，稱為餾程(或沸程)。當(dāng)油品在恩氏蒸餾設(shè)備中按規(guī)定條件加熱時(shí)，最先氣化蒸餾出來的是一些沸點(diǎn)低的烴類。流出第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度稱為初餾點(diǎn)。在蒸餾過程中，烴類分子按其沸點(diǎn)高低依次逐漸蒸出，氣相溫度也逐漸升高，將餾出體積為l0％、20％、30%、…、90％時(shí)的氣相溫度分別稱為10％、20％、30％、…、90％點(diǎn)(t10、t20、t30、…、t90)，當(dāng)蒸餾到最后達(dá)到的最高氣相溫度稱為終餾點(diǎn)或干點(diǎn)。油品從初餾點(diǎn)到干點(diǎn)的溫度范圍稱為餾程或沸程。油品的大致餾程：汽油40—200℃煤油200—300℃

航空煤油130—250℃柴油250—350℃

潤滑油350—520℃重質(zhì)燃料油＞520℃2021/5/99?2021/5/910

石油、天然氣開采原油油田氣天然氣合成煉制化肥輕油、渣油、重油、柴油、煤油、汽油、煉廠氣裂解造氣重整裂解輕油裂解氣合成氣重整油抽提分離苯、甲苯、二甲苯、萘乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔

2021/5/911苯、甲苯、二甲苯、萘合成氣乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔合成醇、醇、醛、酮、酸、酯、醚、酚、腈

再加工合成纖維、合成樹脂、合成橡膠醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、助劑等2021/5/9122021/5/9132021/5/914油品的分類及使用

石油產(chǎn)品分類——大致可分為燃料，潤滑油和潤滑脂，蠟、瀝青及石油焦，有機(jī)化學(xué)品等四大類2021/5/915各產(chǎn)品占油品比例燃料80%溶劑和化工原料10%潤滑油和有關(guān)產(chǎn)品5%石油蠟1%

石油瀝青3%

石油焦2%

燃料油——汽油、煤油、柴油、重油等可用作動力燃料的油品2021/5/916第四節(jié)原油的加工

一次加工——將原油用蒸餾方法分離成幾個(gè)不同沸點(diǎn)范圍的餾分，常稱為原油蒸餾。包括原油的預(yù)處理、常壓和減壓蒸餾，產(chǎn)物為輕汽油、汽油、煤油、柴油、潤滑油等餾分和渣油。二次加工——將一次加工過程產(chǎn)物進(jìn)行再加工，即將輕汽油餾分、重質(zhì)餾分和渣油進(jìn)行催化重整、催化裂化、催化加氫、延遲焦化和熱裂化等。2021/5/917

拔頂氣塔頂石腦油原油初餾塔

底油

常壓蒸餾

輕汽油

50～140℃

含碳原子數(shù)

1～5

汽油140～200℃4～12

煤油180～230℃11～14

輕柴油230～305℃13～17

重柴油305～405℃16～25

塔底渣油減壓蒸餾減壓柴油減壓渣油石油焦石油瀝青2021/5/9182021/5/919

4.1原油的預(yù)處理

預(yù)處理目的——除去以乳化狀態(tài)存在于原油中的水和無機(jī)鹽原油中的鹽類和水的存在對加工過程的危害：

(1)在換熱器、加熱爐中管壁上形成鹽垢，降低傳熱效率，減小管內(nèi)流通面積而增大流動阻力，水汽化之后體積明顯增大也會造成系統(tǒng)壓力上升，使原油泵的出口壓力增大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯苈穼?dǎo)致停工。

(2)造成設(shè)備腐蝕。

(3)影響二次加工原料的質(zhì)量。原油中所含的鹽類在蒸餾之后會集中于減壓渣油中，在對渣油深加工會使催化劑受損。含鹽量高的渣油作為延遲焦化的原料時(shí)，加熱爐管內(nèi)因鹽垢而結(jié)焦，產(chǎn)物石油焦也會因灰分含量高而降低等級。脫鹽脫水要求：脫后原油含鹽量小于3mg/L，含水量小于0.2%；對不設(shè)有重油催化裂化裝置的煉廠，僅僅為了保護(hù)設(shè)備不被腐蝕，可以放寬要求，脫后原油含鹽量應(yīng)小于53mg/L，含水量小于0．3％。2021/5/9203、原油預(yù)處理的基本原理

電化學(xué)脫鹽脫水——在原油中注入一定量的新鮮水．充分混合，在破乳劑和高壓電場的作用下，使微小水滴逐步聚集成較大水滴，借重力從油中沉降分離而達(dá)到脫鹽脫水的目的。原油乳化液通過高壓電場時(shí)，在分散相水滴上形成感應(yīng)電荷，帶有正、負(fù)電荷的水滴在作定向位移時(shí)，相互碰撞而合成大水滴，從而加速沉降水滴直徑愈大，原油和水的相對密度差愈大，溫度愈高，原油粘度愈小，沉降速度愈快。當(dāng)水滴直徑小到使其下降速度小于原油上升速度時(shí)，水滴就不能下沉，而隨油上浮，達(dá)不到沉降分離的目的。2021/5/9214.2原油蒸餾原油蒸餾—將原油加熱汽化，經(jīng)分餾、冷凝和冷卻，得到幾個(gè)不同沸點(diǎn)范圍餾分過程蒸餾原理——依據(jù)混合物中各組分沸點(diǎn)(揮發(fā)度)不同的原理，將液體混合物加熱后，將汽化的輕組分導(dǎo)出冷凝，達(dá)到輕重組分分離的目的。蒸餾的三種形式：閃蒸(平衡氣化或—次氣化)——將液體混合物進(jìn)料加熱至部分氣化，經(jīng)過減壓閥，在一個(gè)容器(閃蒸罐、蒸發(fā)塔)的中間內(nèi)，于—定溫度壓力下，使氣液兩相迅速分離，得到相應(yīng)的氣相和液相產(chǎn)物。簡單蒸餾(漸次氣化)——常用于實(shí)驗(yàn)室或小型裝置上，間歇式蒸餾過程，分離程度不高。精餾——在精餾塔內(nèi)進(jìn)行，塔內(nèi)裝有用于氣液兩相分離的內(nèi)部構(gòu)件，可實(shí)現(xiàn)液體混合物輕重組分的連續(xù)高效分離。2021/5/922原油蒸餾通常在兩個(gè)或三個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行：(1)初餾塔（或閃蒸塔）：及時(shí)分離出原油在換熱過程中已氣化的輕組分，減少原油管路阻力和原油泵出口壓力以及常減爐的熱負(fù)荷；當(dāng)原油因脫水效果波動而引起含水量高時(shí)，水從初餾塔塔頂分出，保證常壓塔產(chǎn)品質(zhì)量合格；初餾塔加熱溫度低，不會造成砷化物的熱分解，塔頂汽油含砷量低，能避免重整鉑催化劑中毒；對含砷量低的原油，可以閃蒸塔代替初餾塔，閃蒸塔無回流，可進(jìn)一步降低能耗。（2)常壓蒸餾塔——此塔中僅能分離出較低沸點(diǎn)的餾分：拔頂氣(C1一C4)

直餾汽油(60℃一200℃餾分)

航空煤油、煤油(145℃一250℃餾分)

輕柴油(250℃一300℃餾分)

重柴油(300℃一350℃餾分)等剩余部分從塔底進(jìn)入減壓塔，以避免蒸餾溫度過高引起烴類裂解或結(jié)焦⑶減壓蒸餾塔——來自常壓塔底的重油在此塔中在真空下(約8kPa壓力)降低沸點(diǎn)進(jìn)行蒸餾，以避免油品的高溫裂解和結(jié)焦，得到潤滑油餾分，也可按生產(chǎn)方案分割成二次加工的原料，如催化裂化原料或催化加氫原料等。2021/5/9232021/5/924常壓加熱爐減壓加熱爐常壓分餾塔減壓分餾塔原油重油輕柴油重柴油煤油汽油石油氣輕潤滑油中潤滑油重潤滑油渣油石油分餾示意圖2021/5/9254.3原油的熱加工過程

熱加工——靠加熱作用，將重質(zhì)原料油轉(zhuǎn)化成氣體、輕質(zhì)油、燃料油或焦炭的過程。包括：熱裂化、減粘裂化和焦化。熱裂化——以石油重餾分或重、殘油為原料生產(chǎn)汽油和柴油的過程。減粘裂化——改善渣油的傾點(diǎn)和粘度，以達(dá)到燃料油規(guī)格要求。焦化——以減壓渣油為原料生產(chǎn)汽油、柴油和石油焦。2021/5/9262021/5/927

熱加工過程基本原理：1、熱裂化：在高溫下主要發(fā)生裂解和縮合兩類化學(xué)反應(yīng)：1）裂解反應(yīng)：分子烴類裂解成較小分子的烴類，因此從較重的原料油可以得到汽油餾分和中間餾分和小分子的烴類氣體；

2）縮合反應(yīng)：即原料和中間產(chǎn)物中的芳烴、烯烴等縮合成大相對分子質(zhì)量的產(chǎn)物，得到比原料油沸程高的殘油甚至焦炭。2021/5/928、減粘裂化——將渣油淺度熱裂化，使重質(zhì)原料中的非瀝青質(zhì)裂解為低沸點(diǎn)的輕質(zhì)產(chǎn)品。輕質(zhì)烴能部分地溶解或稀釋瀝青質(zhì)，從而降低原料粘度。減粘的原料——減壓渣油、常壓重油、全餾分重質(zhì)原油或拔頭重質(zhì)原油。減粘裂化反應(yīng)條件——450~490℃，4~5MPa。2021/5/9293焦炭化過程

焦化——無可代替的惟一生產(chǎn)石油焦的工藝過程，在煉油工業(yè)中占居著重要地位。焦化——以貧氫重質(zhì)殘油如減壓渣油、裂化渣油以及瀝青等為原料，在400~500℃的高溫下進(jìn)行的深度熱裂化反應(yīng)。通過裂解和縮合反應(yīng)，使渣油部分轉(zhuǎn)化為氣體烴和輕質(zhì)油品，部分轉(zhuǎn)化為焦炭。焦化裝置是煉廠提高輕質(zhì)油收率的手段之一和日前煉廠實(shí)現(xiàn)渣油零排放的重要裝置之一。焦化方法有：釜式焦化、平爐焦化、接觸焦化、延遲焦化等。我國應(yīng)用最廣的是延遲焦化。2021/5/930延遲焦化的特點(diǎn)——原料油在管式加熱爐中被急速加熱．達(dá)到約500℃高溫后迅速進(jìn)入焦炭塔內(nèi)，停留足夠的時(shí)間進(jìn)行深度裂化反應(yīng)，生焦過程不在爐管內(nèi)而延遲到塔內(nèi)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)——可避免爐管內(nèi)結(jié)焦，延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期。2021/5/931

4.4催化裂化

2021/5/932催化裂化的目的：（1）提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品（2）增加品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量原油一次加工僅得10%~40%的汽、柴、煤油，而社會對輕質(zhì)油品的需求量占石油產(chǎn)品的90%左右；直餾汽油的辛烷值為40~60，一般汽車用油的辛烷值要求＞90，常減壓蒸餾一次加工無法滿足市場的需求催化裂化是重油輕質(zhì)化和改質(zhì)的主要手段之一2021/5/933催化裂化——以減壓餾分油、焦化柴油和蠟油等重質(zhì)餾分油或渣油為原料，在常壓和450—510℃、催化劑的存在下反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體、汽油、柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程。目的——將不能作輕質(zhì)燃料的常減壓餾分油（柴油）加工成辛烷值較高的汽油或柴油

2021/5/934催化裂化催化劑——硅鋁酸或高活性稀土Y型分子篩

特點(diǎn)——汽油選擇性和汽油的辛烷值也高，氣體和焦炭產(chǎn)率低。催化劑的擇形——沸石分子篩催化劑根據(jù)其孔徑大小對原料有不同的選擇特性。在HZSM—5沸石分子篩上烷烴和支鏈烷烴裂化速度：正構(gòu)烷烴＞一甲基烷烴＞二甲基烷烴2021/5/9352021/5/936熱裂化催化裂化目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量目的:提高汽油的產(chǎn)量缺點(diǎn)：溫度過高，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）實(shí)驗(yàn)2021/5/937分餾汽油(直餾汽油)與裂化汽油有什么不同？直餾汽油裂化汽油產(chǎn)量較低質(zhì)量不高產(chǎn)量高質(zhì)量高無烯烴有烯烴2021/5/938（補(bǔ)充）裂解--采用比裂化更高的溫度使長鏈烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴。裂解是深度裂化。裂化、裂解的不同點(diǎn)：（1）目的不同：

裂化為了提高輕質(zhì)汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量裂解為了生產(chǎn)短鏈不飽和烴（工業(yè)“三烯”是重要化工原料）（2）條件不同：溫度催化劑不同（3）原料不同

裂解氣：主要含乙烯、丙烯、丁二烯等裂化：重油、石蠟等裂解：石油的分餾產(chǎn)品(包括石油氣)乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志2021/5/939

下列石油的煉制和加工過程中,屬于化學(xué)變化的是()A.常壓分餾B.減壓分餾

C.裂化D.裂解下列物質(zhì)中,沒有固定沸點(diǎn)的是()A.石油氣B.甲烷

C.汽油D.乙醇ACCD2021/5/940下列有關(guān)石油加工的敘述中,不正確的是()石油分餾所得的餾分仍是