石油基礎(chǔ)知識(shí)

化工基礎(chǔ)知識(shí)

化工原理化工生產(chǎn)過程化學(xué)反應(yīng)單元操作化學(xué)反應(yīng)工程三傳一反三傳一反：動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞、能量傳遞單元操作的研究內(nèi)容包括“過程”和“設(shè)備”兩個(gè)方面化工生產(chǎn)過程概述化工生產(chǎn)過程分析前處理（預(yù)處理）化學(xué)反應(yīng)過程后處理（加工）物理過程

化學(xué)過程

物理過程化工生產(chǎn)中，主要單元操作可以歸納為三類：以熱量傳遞理論為基礎(chǔ)以流體力學(xué)為基礎(chǔ)以質(zhì)量傳遞理論為基礎(chǔ)包括流體輸送、沉降、過濾、離心分離、攪拌等包括加熱、冷卻、蒸發(fā)等包括蒸餾、吸收、吸附、萃取、干燥、結(jié)晶、膜分離等分離過程將混合物分離5

石油及其加工石油化工自20世紀(jì)50年代開始蓬勃發(fā)展90%左右的有機(jī)化工產(chǎn)品上游原料可歸結(jié)為三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。三烯主要由石油制取三苯、萘、甲醇及乙炔可由石油、天然氣和煤制取。6

1.石油的組成

石油是一種有氣味的棕黑色或黃褐色粘稠狀液體，相對密度大約在0.75~1.0。由分子量不同、組成和結(jié)構(gòu)不同、數(shù)量眾多的化合物構(gòu)成的混合物，其中化合物的沸點(diǎn)從常溫到500℃以上構(gòu)成元素：C(83-87%)、H(11-14%)、硫（0.02-5%）、氮（0.02-1.7%）、氧（0.08-1.82%）石油中的化合物分為：烴類、非烴類、膠質(zhì)和瀝青78烴類化合物：鏈?zhǔn)斤柡蜔N（50-70%）；環(huán)烷烴；芳香烴：鏈?zhǔn)斤柡蜔N：汽油C5-C10;煤油C9-C18；柴油C14-C20;

環(huán)烷烴：環(huán)戊烷；環(huán)己烷

芳香烴：苯、甲苯、萘

非烴化合物（含有碳、氫及其他雜原子的有機(jī)化合物）

硫化物：硫醇（惡臭）、硫醚

氮化物：吡啶、喹啉等不飽和氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)有機(jī)物膠質(zhì)和瀝青質(zhì)：稠環(huán)芳烴9根據(jù)沸程的不同，將石油分類

2.油品的概念

石腦油（輕汽油）50－140℃汽油140－200℃航空煤油140－230℃煤油180－310℃柴油260－350℃潤滑油350－520℃重、渣油>520℃10利用原油中各組分沸點(diǎn)的差別進(jìn)行分離方法：常壓蒸餾減壓蒸餾

3、石油的加工一次加工——油品的加工11催化重整（catalyticreforming）催化裂化(catalyticcracking)催化加氫裂化(catalytichydrocracking)烴類熱裂解（pyrolysisofhybrocarbons）二次加工——餾分油的化學(xué)加工調(diào)整烴類的組成12

產(chǎn)品分離與精制

化學(xué)反應(yīng)

原料預(yù)處理

1.2化工生產(chǎn)過程及流程化工生產(chǎn)過程達(dá)到所需狀態(tài)和規(guī)格反應(yīng)類型、反應(yīng)器得到符合規(guī)格的產(chǎn)品回收利用副產(chǎn)物

13化工生產(chǎn)工藝流程組織——推論分析法從“目標(biāo)”出發(fā)對不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合化工工藝過程的“洋蔥”模型反應(yīng)器分離與再循環(huán)換熱網(wǎng)絡(luò)公用工程14化工生產(chǎn)工藝流程組織——功能分析法分析每個(gè)單元的基本功能和屬性，列出不同方案不同功能單元的實(shí)施方法不同設(shè)備型式不同流程方案具有相同整體功能15化工生產(chǎn)工藝流程組織——形態(tài)分析法對不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣原則是否滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性環(huán)境、安全和法律技術(shù)資料的完整性和可信度161.3化工過程的主要效率指標(biāo)

生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化率選擇性收率平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率17生產(chǎn)能力一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或處理的原料量單位：千克/時(shí)（kg/h）噸/天(t/d)

萬噸/年(10kt/a)設(shè)計(jì)能力：在最佳條件下可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力18設(shè)備的單位體積（或面積）的生產(chǎn)能力單位：kg/h·m3，t/d·m3kg/h·m2，t/d·m2

生產(chǎn)強(qiáng)度時(shí)空收率（對催化反應(yīng)）催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度單位時(shí)間、單位體積（質(zhì)量）催化劑所得產(chǎn)品量19（反應(yīng)器）（反應(yīng)系統(tǒng)）循環(huán)流程轉(zhuǎn)化率單程轉(zhuǎn)化率是一次性從反應(yīng)器進(jìn)入到離開所達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。兩者相比較，全程轉(zhuǎn)化率必定大于單程轉(zhuǎn)化率。20表達(dá)主、副反應(yīng)進(jìn)行程度的大小反映原料的利用是否合理

選擇性21平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率

平衡轉(zhuǎn)化率：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率；平衡產(chǎn)率：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率

平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達(dá)到的極限值（最大值），但是，反應(yīng)達(dá)平衡往往需要相當(dāng)長的時(shí)間，實(shí)際轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率比平衡值低。工藝學(xué)的任務(wù)之一是通過熱力學(xué)分析,尋找提高平衡產(chǎn)率的有利條件，并計(jì)算出平衡產(chǎn)率。221.4反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響

對于可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系1溫度的影響——化學(xué)平衡K---平衡常數(shù)ΔH?

--標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)晗差；R—?dú)怏w常數(shù)；T---反應(yīng)溫度；C—積分常數(shù)吸熱反應(yīng)ΔH?>0，K值隨著溫度升高而增大,有利于平衡產(chǎn)率增加放熱反應(yīng)ΔH?<0，K值隨著溫度升高而減小，降低溫度使平衡產(chǎn)率增加232濃度的影響反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)。有多種反應(yīng)物時(shí)，使廉價(jià)易得的反應(yīng)物過量，可提高價(jià)貴難得反應(yīng)物的利用率。反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快243壓力的影響壓力對有氣相物質(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率分子數(shù)減少的反應(yīng)，提高壓力可以提高平衡產(chǎn)率分子數(shù)不變的反應(yīng)，壓力對平衡產(chǎn)率無影響一定的壓力范圍內(nèi)加壓，對加快反應(yīng)速率有一定好處，但壓力過高，反而不經(jīng)濟(jì)惰性氣體的存在，降低反應(yīng)物的分壓，對反應(yīng)速率不利，但有利于分子數(shù)增加的反應(yīng)的平衡251.5催化劑的性能及使用

提高反應(yīng)速率和選擇性改進(jìn)操作條件催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新的化工技術(shù)催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用26鉑炭催化劑3A分子篩鈀觸媒活性氧化鋁合成氨催化劑銀催化劑催化劑27

催化劑的基本特征催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速作用），但不能改變平衡催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)28

催化劑的分類按催化反應(yīng)體系的物相均一性均相催化劑非均相催化劑按反應(yīng)類別加氫、脫氫、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、羰基化、鹵化29按反應(yīng)機(jī)理氧化還原型催化劑、酸堿催化劑按使用條件下的物態(tài)金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑30CH3OH反應(yīng)物擇形產(chǎn)物擇形限制過渡態(tài)擇形分子篩催化劑

催化劑活化催化劑在運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程中處于非活性狀態(tài)，催化劑裝入反應(yīng)設(shè)備后需經(jīng)過進(jìn)一步活化，使催化劑表面某些原始化合物轉(zhuǎn)變成活性相，進(jìn)入催化劑活性狀態(tài)。催化劑活化手段熱活化：催化劑使用前，經(jīng)過高溫處理，以除去其表面物理吸附的雜質(zhì),如水等。氧化物或鹽類加氫還原為金屬。

氧化物硫化制備硫化物催化劑。

擇形催化劑的預(yù)積炭和外表面覆蓋、孔口收縮預(yù)處理。化學(xué)活化預(yù)積炭：高溫下注入甲苯CVD：(RO)3Si-O-Al,焙燒轉(zhuǎn)變成氧化硅膜(Si-O-Si)后，覆蓋在酸中心和收縮孔口32失活原因：超溫過熱，使催化劑表面發(fā)生燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變或物相轉(zhuǎn)變；原料氣中混有毒物雜質(zhì)，使催化劑中毒；有污垢覆蓋催化劑表面催化劑的失活和再生催化劑失活催化劑積炭催化劑燒結(jié)催化劑中毒金屬催化劑毒物具有不飽和鍵分子具有孤對電子的含P/S/N的化合物。具有較多d電子的金屬（Pb,Hg）。酸堿催化劑毒物堿性有機(jī)分子（含N化合物，如吡啶、喹啉等）

34再生：暫時(shí)性中毒是可逆的，當(dāng)原料中除去毒物后，催化劑可逐漸恢復(fù)活性永久性中毒則是不可逆的。催化劑積碳可通過燒碳再生無論是暫時(shí)性中毒后的再生，還是積碳后的再生，均會(huì)引起催化劑結(jié)構(gòu)的損傷，致使活性下降催化劑再生方法使暫時(shí)失活