化學工藝學-第九章

第九章石油化學工業第一節概述一、石油化工在國民經濟中的作用：石油化學工業：以石油或天然氣以及煉廠氣、油田氣為原料生產化工產品的工業。石油化工產品：八大基礎原料、十四種基本有機原料、三大合成材料二、原油的組成、分類及性質：原油：從地下開采出來的，未經加工的石油稱為原油。其組成主要是碳(83%-87%)、氫(11%-14)兩種元素。石油根據其產地，可分為四種：石蠟基、環烷基、芳香基、混合基。俄羅斯向大慶輸送原油，2009年2月開始設計施工，2010年9建成，全長9000多公里，每年輸送1500萬噸。鐵路每年的運力是1100萬噸。三、石油化工生產體系：從原油、天然氣到最后產品，大致經過煉制、裂解、重整、萃取、分離、合成等若干工序。其生產體系如下圖：合成氣氮肥煉制石油和天燃氣開采氣井氣油田氣凝析油原油裂解煉廠氣汽油煤油柴油重油渣油輕油氣化裂解氣裂解輕油重整油分離重整萃取乙烯丙烯丁烯苯甲苯二甲苯合成聚合單體醇.醛.酮.酸.酐.酯.醚.胺.酚.腈.合成樹脂及塑料,合成橡膠,合成纖維農藥.染料,助劑,藥物.香料.炸藥.溶劑圖9-1石油化工原料主要生產過程和產品原油常壓蒸餾減壓蒸餾輕汽油重柴油富氣減壓餾分減壓焦油焦化氣中間餾分重整萃取芳烴分離吸收分餾催化裂化焦化富氫氣體汽油組分苯甲苯二甲苯直餾煤油直餾輕柴油干氣丙烷,丙烯丁烷,丁烯催化汽油催化柴油焦化汽油焦化柴油石油焦圖9-2燃料----化工型原則流程第2節石油煉制一、煉制方案：二、常減壓蒸餾：常壓蒸餾：300-400℃產品：汽油、煤油、柴油、重柴油、潤滑油、瀝青減壓蒸餾：減壓，380-400℃流程：一級蒸餾、二級蒸餾、三級蒸餾、四級蒸餾以下為三級蒸餾流程：蒸汽蒸汽原油123456蒸汽汽油煤油輕柴油重柴油凝縮油及水減壓一線減壓二線減壓四線減壓渣油減壓三線圖9—3常減壓蒸餾原理流程圖1---初餾塔;2---常壓爐;3---氣提塔;5---減壓爐;6---減壓塔三、催化裂化：目的：為了增加以汽油為主的輕質油品。類型：熱裂化、催化裂化、加氫裂化催化裂化反應：反應特點：工藝條件：高溫(500℃以下)、快速、大劑油比產物：液態設備：流化床反應器催化裂化流程：新鮮催化劑蒸汽抽氣機再生器熱催化劑貯罐冷催化劑貯罐增壓風泵泵大氣松動蒸汽松動風反應器氣提蒸氣霧化蒸氣再生催化劑加熱爐裂化原料油裂化分餾塔回流裂化氣回流裂化渣油輕柴油裂化汽油～蒸氣圖9-5催化裂化流程C20H42C13H26+C7H16+C+3H2C+C+5560708001020304050汽油氣體焦碳產率/%轉化率/%圖9-4催化裂化轉化率與產率的關系富氣12噸<250℃汽油45噸<320℃柴油30噸>500℃渣油8噸焦碳5噸原料油100噸總進料150噸320～500℃循環油50噸單程轉化率150-50150×100%=66.7%單程汽油產率45150×100%=30%汽油總產率45100×100%=45%回煉比50100=0.5第三節裂解目的：把含碳原子較多的碳氫化合物分裂為含碳原子較少的碳氫化合物，獲得三烯、三苯等基礎原料。溫度條件：700-1000℃主要產物：氣態原料：天然氣、油田氣、煉廠氣、重油、渣油等等。裂解反應：裂解工藝條件：高溫、快速、驟冷裂解設備：裂解爐裂解流程：裂解氣的凈化和分離：CnH2n+2CnH2n+H2或R-CH2-CH3R-CHCH2+H2Cm+nH2m+2n+2CmH2m+CnH2n+2或R-CH2-CH2-R′R-CHCH2

+R′HCm+nH2m+2nCmH2mCnH2n+C4H8C4H6H2+C2H4C2H2H2+R-3H2RC2H4C4H8C4H6C2H4H2C4H6C2H6++++CH2CH2CHCHCn+H2-H2-H2n2停留時間(t)=反應空間(m3)反應物料流量(m3·s-1)00.51.01.52.010203040843℃816℃782℃停留時間/s裂解氣中乙烯含量/%545250481.00.80.60.40.200.20.40.60.81.0乙烯產率焦碳產率汽烴比圖9-7水蒸氣稀釋度與產率的關系焦碳產率/%乙烯產率/%416543412圖9-8倒梯臺型裂解爐1---爐體;2---對流段;3---輻射段的裂解爐管;4---燒嘴;5---急冷熱交換器;6---煙道12750120圖9-9裂解爐管排列12453原料蒸氣裂解汽油裂解重油裂解氣水圖9-10裂解生產流程1—裂解爐;2—急冷熱交換器;3—急冷器;4—汽油精餾塔;5—油水分離器冷水換熱氣2膨脹閥丙烯壓縮機乙烯壓縮機被冷物料膨脹閥復疊換熱器換熱氣1脫甲塔脫乙塔脫甲塔脫丙塔脫丁塔丙烯塔乙烯塔H2C10后加氫粗C2-C2=C20C3=C20C4+C5+脫乙塔脫甲塔后加氫乙烯塔脫甲塔脫丙塔脫乙塔丙烯塔粗粗H2C10C2=C2=C20C20C4+C3=脫甲塔脫丙塔脫丁塔脫乙塔后加氫后加氫乙烯塔丙烯塔C5+C3C4+H2C10C2=C2=C20粗C3=C3-C30順序分離流程先脫乙烷分離流程先脫丙烷流程圖9—12裂解氣分離流程C20C2=C30C3=C4+C10----甲烷;----乙烷;----乙烯;----丙烷;----丁烷,丁烯等;----丙烯第四節重整與萃取分離一、重整目的：一是提高汽油的辛烷值，二是生產芳烴重整反應：工藝條件：流程：二、萃?。涸恚豪靡后w混合物中各組分在萃取劑中溶解度不同基本概念：萃取相(E)、萃余相(R)、萃取液、萃余液步驟：混合、分離、回收。流程：+3H23+3H2CH3+3H2-H2-3H2++H24030201000.20.40.60.81.0假接觸時間/h1052.51.671.251空速/h-1芳烴產率/%123圖9-13空速與轉化率1---壓強1.4MPa;2---壓強2.4MPa;3---壓強3.5MPa1245556667833輕餾分富氫氣體燃料氣戊烷餾分穩重重整產物圖9-14重整流程1---預分餾塔;2---預加氫;3---分離器;4---汽提塔;5---加熱爐;6---重整;7---后加氫;8---穩定塔萃余相原料萃取劑S萃取劑E萃取塔精餾塔萃取產物圖9-15萃取流程示意圖第五節氯乙烯的合成氯乙烯的生產方法電石乙炔法電石乙炔與二氯乙烷聯合法：減少一半電石用量烯炔法：乙烯、乙炔直接氧化，成本高氧氯化法：氧氯化法合成氯乙烯的主要反應：主要生產過程：流程：氯氣乙烯空氣氯化氧氯化二氯乙烷氯化氫氯乙烯裂解排放堿洗水氯氣乙烯空氣乙烯廢鹽酸HC