化工工艺学-第二章.ppt

化学工艺学Chemical Technology 李 郁 锦 Tel lyjzjut@zjut.edu.cn 2.1 原料资源及其加工 2.2 化工生产过程及流程 2.3 化工过程的主要效率指标  2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响  2.5 催化剂的性能及使用 2.1 原料资源及其加工 石油 天然气 煤 生物质 空气 水 2.1.1 无机化学矿及加工 生产无机化合物和冶炼金属 盐矿、硫矿、磷矿等 硅藻土、膨润土等 氟化钙(萤石) Fluorite 　　是制取HF和F2的重要原料。在冶金工业中用作助熔剂，也用于制作光学玻璃和陶瓷等。 …… 石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展 基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气 三烯——乙烯、丙烯、丁二烯 石油制取 三苯——苯、甲苯、二甲苯 石油、天然气和煤制取 石油的物理特征 颜色：棕黑色或黄褐色 状态：粘稠液体 相对密度：0.75～ 1.0 沸点：常温～ 500℃ 以上 元素组成：主要是C和H 1. 石油的组成 由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，其中化合物的沸点从常温到500℃以上 C：83~87% H：11~14% 石油中的化合物分为 烃类 非烃类 胶质和沥青 烃类化合物 非烃化合物 胶质和沥青质 2. 油品的概念 根据沸程的不同，将石油分类 石油的常压蒸馏和减压蒸馏 石油蒸馏工艺的类型 燃料型 燃料-润滑油型 燃料-化工型 燃料-化工-润滑油型 常减压蒸馏流程 常减压蒸馏是炼油厂的第一道工序，通过它可以直接从原油中提取石脑油、汽油、煤油、轻柴油及燃料油。 石油化工生产流程 石油化工生产流程 催化重整 （catalytic reforming） 催化裂化 (catalytic cracking) 催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking) 烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons） 催化重整 （catalytic reforming） 在含铂催化剂作用下加热汽油馏分，使其中的烃类分子量重新排列形成新分子的工艺过程。 原料：石脑油 80-180馏分：高辛烷值汽油 60-140馏分：芳烃 主要化学反应 环烷烃脱氢生成芳烃； 烷烃脱氢环化生成芳烃； 正烷烃异构化为异烷烃； 烷烃加氢裂化—应避免 催化裂化（catalytic cracking） 定义 ：在催化剂作用下加热重质馏分油，使大分子烃类化合物裂化而转化成高质量的汽油、并副产柴油、锅炉燃油、液化气和气体等产品的加工过程 原料：直馏柴油、重柴油、减压柴油、润滑油（>C18） 催化剂：分子筛 主要化学反应 大分子烷烃C-C链断裂成小分子的烷烃和烯烃； 直链烷烃脱氢生成烯烃和氢气； 正烷烃异构化为异烷烃； 支链烷烃脱氢环化生成芳烃； 环烷烃脱氢生成芳烃； 烯烃脱氢环化或聚合结焦； 芳烃脱氢缩合结焦等 裂化产物：高质量的汽油、副产柴油、锅炉燃油 催化加氢裂化（Catalytic hydrocracking） 定义：在Cat存在及高氢压下，加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的加工过程 原料：重柴油，减压柴油，甚至减压渣油；氢气 催化剂：金属催化剂 主要反应： 大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃 环烷烃加氢开环生成链烷烃 芳烃加氢生成环烷烃 有机含硫化合物加氢生成烷烃和硫化氢 有机含氮化合物加氢生成烷烃和氨 有机含氧化合物加氢生成烃和水 有机金属化合物加氢分解释出金属及烃类 裂化产物：优质的航煤油、柴油 烃类热裂解 定义：非催化；高温750-900 ℃ 原料：较好的为乙烷、丙烷和石脑油；也可用煤油、柴油和常、减压瓦斯油 主要反应：C-C键断裂；C-H键断裂；芳构化；结焦 裂解产物：三烯、三苯、乙炔、萘、丁烯、丁二烯等 天然气 主要成分是甲烷 天然气的分类 根据CH4的含量不同分为: 干气：V CH4>90% 湿气：V CH4<90%, C2~C4烷烃含≥15%~20% 根据其不同的来源分为: 常规天然气 煤层气 油田伴生气 天然气水合物:冻土带和海底甲烷