第二章化工原料及其初步加工

第二章

化工原料及其初步加工化工生產(chǎn)基本原料簡介石油、煤、天然氣

、農(nóng)林副產(chǎn)品，各種礦物質(zhì)。世界能源消耗量：石油40%、煤27%、天然氣23%、核能7%、水3%。2004年世界石油產(chǎn)量前五位：俄羅斯、沙特、美國、伊朗、中國。中國石油產(chǎn)量億噸，探明儲量25億噸，探明天然氣儲量億噸。2004年中國煤炭產(chǎn)量19.8億噸,居世界第一位。2.1化學礦一、化學礦的種類

我國共有20多個礦種。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：硫鐵礦、重晶石、芒硝及磷礦儲量居世界前列，稀土礦的儲量居世界首位。二、磷礦、硫礦的情況

1、資源比較豐富，但分布不均衡2、高品位礦儲量比較少3、選礦比較為困難，利用較為復雜芒硝Na2SO4·10H2O天青石SrSO4蛇紋石(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4鈉硝石NaNO3硫鐵礦Pyrite重晶石Barite

石油化工廠4套主要生產(chǎn)流程之一資源情況：我國磷礦儲量居世界第四，但品位低。非烴類：含S、O、N的化合物，瀝青質(zhì)。煤油(180-310℃):燈用級、信號燈級、拖拉機級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。常溫下C1C4為氣體，C5C15為液體，C16以上為固體。資源情況：我國磷礦儲量居世界第四，但品位低。CH4+CO2→2CO+2H2（天然氣CO2轉(zhuǎn)化法）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。用途：生產(chǎn)硼酸、硼砂、單質(zhì)硼以及硼酸鹽（主要是硼鎂礦）。C2～C4→乙烯、丙烯氧化反應:CH4+1/2O2CO+2H2(合成氣）將常壓塔釜重油在加熱爐中加熱至380~400℃后，進入減壓蒸餾塔。石蠟:45、50、52、……、60.沸點：常溫～500℃以上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。汽油(50-200℃):90#、93#、95#、97#、(70#)三、磷礦資源情況：我國磷礦儲量居世界第四，但品位低。主要分布在西南和中南地區(qū)。用途：生產(chǎn)磷肥、磷酸、單質(zhì)磷、磷化物與磷酸鹽。具有工業(yè)價值的磷礦為磷塊巖與磷灰石，85%的磷礦用于制造磷肥。1、概況2、磷肥的生產(chǎn)方法【MTBE，致癌作用】環(huán)烷烴中主要有五元環(huán)和六元環(huán)的環(huán)烷烴。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。3、選礦比較為困難，利用較為復雜非烴類：含S、O、N的化合物，瀝青質(zhì)。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。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。合成氨反應：H2+3N22NH3（2）規(guī)定：異辛烷的辛烷值為100，正庚烷為0，兩者按照不同比例混合制成標準燃料油。中國石油產(chǎn)量億噸，探明儲量25億噸，探明天然氣儲量億噸。石蠟:45、50、52、……、60.煤油(180-310℃):燈用級、信號燈級、拖拉機級原油、破乳劑、洗滌水按比例混合后經(jīng)預熱送入一級電脫鹽罐進行第一次脫鹽、脫水。四、硫鐵礦用途：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：主要集中在廣東、內(nèi)蒙、安徽、和四川，占總儲量的85%。硫酸的工業(yè)生產(chǎn)五、硼礦資源情況：我國硼礦儲量居世界第四，但品位低。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)化工藝落后工藝先進工藝2.2天然氣一、天然氣的分類根據(jù)CH4的含量不同分為:

干氣：V（CH4）>90%

濕氣：V（CH4）<90%根據(jù)其來源不同分為:常規(guī)天然氣煤層氣油田伴生氣天然氣水合物天然氣中的甲烷等低碳烷烴燃燒時熱值高污染少——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1、天然氣制合成氨的原料氣水合反應:CH4+H2OCO+3H2(合成氣）

氧化反應:CH4+1/2O2CO+2H2(合成氣）合成氨反應：H2+3N2

2NH3采用烴類蒸汽催化轉(zhuǎn)化工藝將低碳烷烴轉(zhuǎn)化為CO+2H2Syngas為以CO與H2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

CH3OH2CO+4H2

C2H4+2H2O2CO+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

CH4→

C2H2+CC2H2→CHCl=CHClC2H2

→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+H2O→CO+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、丙烯與汽油的組分有關(guān)。1、資源比較豐富，但分布不均衡工廠常減壓蒸餾生產(chǎn)裝置煤油(180-310℃):燈用級、信號燈級、拖拉機級資源情況：我國磷礦儲量居世界第四，但品位低。7、濕氣中C2和C4的利用氧化反應:CH4+1/2O2CO+2H2(合成氣）原理：在破乳劑和高壓電場作用下進行破乳化，使水凝聚沉降分離。（2）規(guī)定：異辛烷的辛烷值為100，正庚烷為0，兩者按照不同比例混合制成標準燃料油。煤油(180-310℃):燈用級、信號燈級、拖拉機級處理方法：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。CH4CO+H2（合成氣）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。石油化工廠4套主要生產(chǎn)流程之一采用烴類蒸汽催化轉(zhuǎn)化工藝將低碳烷烴轉(zhuǎn)化為CO+2H2石油是成份極其復雜的有機礦物質(zhì)。2.3石油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：～沸點：常溫～500℃以上元素組成：主要是C和H2、分類按化學組成2.3.1石油的性質(zhì)、分類和組成3、石油的組成石油的組成烴類非烴類膠質(zhì)和瀝青鏈式飽和烴環(huán)烷烴芳香烴硫化物氮化物含氧化物金屬有機化合物稠環(huán)環(huán)烷烴稠環(huán)芳香烴石油是成份極其復雜的有機礦物質(zhì)。主要元素：C、H、S、O、N,其它金屬及非金屬元素4、石油的烴類組成石油中烴類包括分子量為16的甲烷到分子量為2000左右的大分子化合物，甚至還有C125H234烴類。石油中烷烴含量多。常溫下C1

C4為氣體，C5

C15為液體，C16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。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)品中才含有不飽和烴。非烴類：含S、O、N的化合物，瀝青質(zhì)。元素量不多，但組成的化合物量多。石油煉制過程基本流程2.3.2石油的常減壓蒸餾1、石油蒸餾工藝的類型燃料型燃料-潤滑油型燃料-化工型燃料-化工-潤滑油型石油煉制控制室2、原油的預處理處理方法：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?？刂浦笜耍蝴}含量＜3mg/L，水含量＜0.2%

電脫鹽罐注水的目的：溶解原油中的結(jié)晶鹽；同時減弱乳化劑的作用，有利于水滴的聚集。原理：在破乳劑和高壓電場作用下進行破乳化，使水凝聚沉降分離。

電化學法原理圖加破乳劑破壞乳化原油、破乳劑、洗滌水按比例混合后經(jīng)預熱送入一級電脫鹽罐進行第一次脫鹽、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，通過沉降分離，排出污水。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。一級電脫鹽的脫鹽效率為90~95%二級電脫鹽原理流程3、原油的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4套主要生產(chǎn)流程之一蒸餾裝置示意圖工廠常減壓蒸餾生產(chǎn)裝置原油預熱至200-240℃不凝氣體輕質(zhì)潤滑油中質(zhì)潤滑油減壓柴油第一側(cè)線第二側(cè)線第三側(cè)線輕汽油輕汽油360-370℃380-400℃冷凝-回流流程說明石油經(jīng)預熱至200~240℃后，入初餾塔。輕汽油和水蒸氣由塔頂蒸出，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“原油拔頂氣”，可用作燃料或生產(chǎn)烯烴的裂解原料。初餾塔底油料，加熱爐加熱至360~370℃，進入常壓塔，塔頂出汽油，第一側(cè)線出煤油，第二側(cè)線出柴油，并冠以“直餾”，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380~400℃后，進入減壓蒸餾塔。減壓塔側(cè)線和常壓塔三、四線油，總稱為“常減壓餾分油”——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)品及其牌號汽油(50-200℃):90#、93#、95#、97#、(70#)

辛烷值----異辛烷(100)+正庚烷(0)航煤(145-230℃):1#、2#、3#、4#.

結(jié)晶點等煤油(180-310℃):燈用級、信號燈級、拖拉機級柴油(260-350℃):10、0、-10、-20、-35、-50.凝點潤滑油(350-520℃):汽機油、柴機油、機械油、工藝油重油(≧520℃):鍋爐級船用級石蠟:45、50、52、……、60.熔點地蠟:67、75、80.滴點瀝青:道路--,建筑--,橡膠--,油柒--.針入度辛烷值（1）概念：指汽油在內(nèi)燃機中燃燒