化工工艺课件.pptx

1、2023年7月25日星期二化工工艺课件化工工艺课件 工艺学的主要任务工艺学的主要任务：确定合理的生产工艺过程及每个工艺过程确定合理的生产工艺过程及每个工艺过程进行的最佳工艺条件；进行的最佳工艺条件；不断提高生产过程的经济效果；不断提高生产过程的经济效果；如降低原材料消耗、动力消耗如降低原材料消耗、动力消耗;降低建设投资、降低生产成本；降低建设投资、降低生产成本；提高产品质量和设备利用率。提高产品质量和设备利用率。制定安全生产措施以及技术管理措施；制定安全生产措施以及技术管理措施；合理组织劳动生产和生产管理，不断提高合理组织劳动生产和生产管理，不断提高劳动生产率。劳动生产率。工艺专业的主要任务

2、分析研究化工生产过程规分析研究化工生产过程规 律，根据所学的律，根据所学的知识知识来研究原料来研究原料最大限度转化为产品的方法、过程、最大限度转化为产品的方法、过程、工艺操作条件和生产工艺流程。工艺操作条件和生产工艺流程。根据工艺操作规程要求，要根据工艺操作规程要求，要的控制工艺操作条件，保证原料的控制工艺操作条件，保证原料最大限度的转化为目的产物。最大限度的转化为目的产物。第一章：绪论第一章：绪论1-1 1-1 化学工业及其发展概况化学工业及其发展概况1-1-11-1-1化学工业化学工业一、概念一、概念 以天然物质或其他物质为原料，通以天然物质或其他物质为原料，通过化学方法和物理方法，使其结

3、构、形态发生过化学方法和物理方法，使其结构、形态发生变化，生成新的物质，制成生产资料和生活资变化，生成新的物质，制成生产资料和生活资料的工业。料的工业。二、重要性二、重要性 化学工业是国民经济的支柱产业。化学工业是国民经济的支柱产业。它不仅和人民生活息息相关，而且对国它不仅和人民生活息息相关，而且对国 家的现代化建设以及人类的生存和发展家的现代化建设以及人类的生存和发展起起 着重要作用。着重要作用。见下页见下页 例如例如 农业现代化需要化学工业提供化肥、农药和其他农用化学品；国防现代化需要化学工业为先进军事技术装备提供各种新型材料；科学技术现代化需要化学工业为提供许多尖端，像微电子技术所需的高

4、纯试剂、信息技术所需的显示和记录材料等都是化学工业提供的；当前，人类面临的一个的突出问题是存在着资源、能源、环境等危机，解决这些问题的根本途径也有赖于化学工业；核能的利用为解决能源危机开辟了广阔前景。核能工业与化学工业的关系非常紧密，许多材料都是由化学工业提供的。1-1-21-1-2化学工业发展概况化学工业发展概况一、我国工业发展史一、我国工业发展史 解放前，我国的化学学科，在古代就对人类作出过突出的贡献。火药、造纸术和印刷术的发明，促进了世界文明的发展。到了近代，由于帝国主义的入侵和剥削阶级的统治，我国的化学学科大大地落后了。直到1949年解放前夕，基本上还没有自己的化学研究和化学工业。铁钉

5、靠进口，叫做“洋钉”；煤油靠进口，叫做“洋油”；连日常所用的火柴，也靠进口，叫做“洋火”。新中国成立以后，在中国共产党的领导下，化学研究和化学工业得到了飞速的发展。在化学合成方面，我国首先合成了牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸，对生命现象的研究作出了重大的贡献。在空间技术方面，我国使用自己的化学推进剂，成功地发射了几十颗卫星和远程导弹，并使我国成为世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。在石油化工方面，我国建成了年产原油2000万吨以上的三大油田和19个石油天然气生产基地，跨进了世界主要产油国的行列。我国许多化工产品的年产量，也已跃居世界前列：电石居世界第一位，合成氨和染料居世界第二位，硫酸、化肥

6、、农药居世界第三位。特别是化肥、农药生产的不断发展，极大地促进了农业生产的发展，使耕地面积仅占世界耕地7的我国，供养了世界22.7的人口。但是我们不能以此为满足，我国是世界大国，应对人类作出更大的贡献。二、世界工业发展史v 18世纪中叶,由于纺织、印染工业的发展,硫酸用量迅速增加，1746年英国人J.罗巴克采用铅室代替玻璃瓶，建成世界上第一座铅室法硫酸厂（见硫酸工业发展史）。v 因制造肥皂和玻璃需要用碱,而天然碱又不能满足要求,1775年法国科学院征求制碱方法,法国人N.吕布兰提出以食盐为原料与硫酸作用生产纯碱（见纯碱工业发展史）的方法，工业上称吕布兰法。此法除了制取纯碱外，还能生产硫酸钠、盐

7、酸等产品。v 硫酸工业和纯碱工业成为无机化工生产最早硫酸工业和纯碱工业成为无机化工生产最早的两个行业。的两个行业。到到1919世纪，人们认识到由土壤和天然世纪，人们认识到由土壤和天然 有机肥料提供作物的养分已经不能满足有机肥料提供作物的养分已经不能满足 需要，需要，18421842年英国人年英国人J.B.J.B.劳斯建立了生产劳斯建立了生产 过磷酸钙的工厂，这是世界上最早的磷肥工过磷酸钙的工厂，这是世界上最早的磷肥工厂（见化肥工业发展史）。厂（见化肥工业发展史）。由于吕（路）布兰法制碱原料消耗多，劳动条由于吕（路）布兰法制碱原料消耗多，劳动条件差、成本高，件差、成本高，18611861年比利时

8、人年比利时人E.E.索尔维开发索尔维开发了索尔维法，又称氨碱法（见纯碱）。了索尔维法，又称氨碱法（见纯碱）。世界上研究制碱方法的人很多，其中最为完善世界上研究制碱方法的人很多，其中最为完善的是中国侯德榜先生发明的的是中国侯德榜先生发明的联合制碱法。联合制碱法。随着造纸、染料和印染等工随着造纸、染料和印染等工业的发展，对烧碱和氯气的需要不断业的发展，对烧碱和氯气的需要不断增加，由苛化法制得的烧碱已不能满增加，由苛化法制得的烧碱已不能满足要求。在直流发电机制造成功之后，足要求。在直流发电机制造成功之后，18931893年开始用食盐饱和水溶液以电解年开始用食盐饱和水溶液以电解法生产烧碱和氯气（见氯碱

9、工业发展法生产烧碱和氯气（见氯碱工业发展史）。史）。到到1919世纪末叶，形成了以硫酸、世纪末叶，形成了以硫酸、纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机化工。苛化法化工。苛化法 汞阴极法汞阴极法 隔膜法隔膜法 离子离子膜法膜法 由于农业发展和军工生产的需要，以天然有机肥料及天然硝石作为氮肥主要来源已不能满足需要，迫切要求解决利用空气中氮的问题。20世纪初，很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工艺条件试验，德国物理化学家F.哈伯和工程师C.博施于高压、高温和有催化剂存在时，利用氮气和氢气成功地直接合成了氨（见合成氨工业发展史）。1913年,世界上第一座日产30t氨的装

10、置在德国建成投产，从而在工业上第一次实现了利用高压，由元素直接合成无机产品的生产过程。到1922年，用氨和二氧化碳合成尿素在德国实现了工业化。由于两次世界大战，军火生产需要大量硝酸、硫酸和硝酸铵等，促使这些工业迅速发展。50年代以来，各企业间竞争激烈，为了降低成本、减少消耗，力求在技术上取得进步，例如：硫酸生产中，在60年代开发了二转二吸的接触法新流程，提高了原料利用率，并降低了尾气中的SO2浓度（见硫酸）；氯碱生产中，在70年代,开发了离子膜电解法；60年代后期，生产装置的规模进一步扩大，降低了基建投资费用（见化工基本建设）和产品成本，建成了日产 10001500t氨的单系列装置；80年代初

11、期,建成了日产2800t硫酸的大型装置。随着装置规模大型化，热能综合利用有了较大发展，工艺与热力、动力系统的结合，降低了单位产品的能耗，也推动了化工系统工程的发展。o化学工业的发展是化学工业的发展是 规模装置大型化 由初步加工向深度加工发展；由初步加工向深度加工发展；由一般加工向精细加工发展；由一般加工向精细加工发展；由主要生产大批量、通用性基础由主要生产大批量、通用性基础材材 料，向既生产基础材料，又生产料，向既生产基础材料，又生产小批小批 量、多品种的专用量、多品种的专用 化学品方向发化学品方向发展展。总而言之：现代化学工业特点 原料、产品和生产方法的多样化；原料、产品和生产方法的多样化；

12、生产规模的大型化、综合化和产品的生产规模的大型化、综合化和产品的 精细化；精细化；生产技术的密集化，广泛采用涉及多学科生产技术的密集化，广泛采用涉及多学科 的高新技术；的高新技术；生产的清洁化，首先要解决生产的清洁化，首先要解决易燃易燃、易爆易爆、有有 毒毒、有腐蚀有腐蚀等环境友好问题；等环境友好问题；节省能量以及能量的综合利用；节省能量以及能量的综合利用；生产资金的高投入、高利润和高回收速度生产资金的高投入、高利润和高回收速度。1-2 1-2 化学工业在国民经济中的地化学工业在国民经济中的地位位1-2-1 1-2-1 重要性重要性 石油和化学工业是我国国民经济最重要的基础产业，也是中国制造业

13、的主要产业之一。根据国家行业分类标准，在制造业所包括的30个行业中，化学工业占有其中的7个行业（炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、塑料制造业、橡胶制造业、专用设备制造业等）。2005年，石油和化学工业完成的主要经济指标占全国工业的比重为：工业增加值占13.2%，销售收入占13.5%，利润25.8%。36.052.1268.77.701020304050607080人均销售收入人均实现利润百分数/%全国工业平均全国工业平均石油和化工石油和化工石油和化工行石油和化工行业人均销售收业人均销售收入是全国工业入是全国工业平均的平均的1.91.9倍；倍；人均实现利润人

14、均实现利润是全国的工业是全国的工业平均的平均的3.63.6倍。倍。5.965.8613.911.2048121620资产收益率经营收益率百分数/%全国工业平均全国工业平均石油和化工石油和化工石油和化工石油和化工行业资产收行业资产收益率是全国益率是全国工业平均工业平均2.3倍；经营收倍；经营收益率是全国益率是全国的工业平均的工业平均的的1.9倍。倍。在国民经济中，化学工业与农、轻、重、国防科技各部门和人们的社会文化生活各方面息息相关，化学工业的产品渗透于现代社会生活的各个领域衣着、饮食、居住、交通、文化生活。现代化学工业不仅使人们的生活丰富多彩，而且为其他产业的发展提供大量的原材料，是现代农业的

15、物质基础。1-3 1-3 化工行业及其主要化工产化工行业及其主要化工产品品v化学工业是一个化学工业是一个多行业多行业、多品种多品种的产业。的产业。（化工产品数以万计化工产品数以万计 ）v化学工业是化学工业是 原材料原材料 工工业，又是业，又是 加工加工 工业，工业，不仅包括不仅包括 生产资料生产资料 的的生产，还包括生产，还包括 生活资生活资料料的生产。的生产。煤化工煤化工 石油化工石油化工 生物化工生物化工 天然气化工天然气化工化学工业按其生产原料划分化学工业按其生产原料划分 基本有机化工基本无机化工高分子化工精细化工生物化工 医药农药肥料 染料涂料等 按产品类别及产量划分按产品的用途划分按

16、产品类别及产量划分中国对化学工业的分类按化工产品划分19类产品按行政管理划分20个行业见表1-1表表1-1中国化学工业范围划分中国化学工业范围划分按化工产品划分的化工行业按行政管理划分的化工行业化学矿合成药品化学矿橡胶制品无机化工原料食品和饲料添加剂无机盐催化剂、试剂和助剂有机化工原料信息日用化学品化学肥料染料和中间体化学肥料橡胶和橡胶制品酸、碱化学农药化学农药催化剂和助剂煤化工化学医药高分子聚合物试剂石油化工涂料、颜料涂料、颜料化工产品有机化工原料感光和磁性中间体染料其他化学品合成纤维单体化学试剂日用化学品化工机械合成树脂与塑料化工新型材料胶粘剂合成橡胶化工机械1-3-1 1-3-1 无机化

17、工主要产品无机化工主要产品v无机酸无机酸 硫酸、硝酸、盐酸等；v两两 碱碱 纯碱、烧碱；v化学肥料化学肥料氮肥、磷肥、钾肥、复肥等；v无机盐无机盐 碳酸钙、硫酸铝、硝酸锌、硅 酸钠、高铝酸钾、重铬酸钾等；v工业气体工业气体 氧、氮、氢、氯、氩、一氧化 碳、二氧化碳、二氧化硫等；元素化合物元素化合物氧化物、过氧化物、硫化 物、碳化物、氰化物等；单 质氧、硅、铝、铁、钾、钠、镁、碘等v 以碳氢化合物及其衍生物为主的通用型化工产品。v 三烯、三苯、乙炔、萘 乙烯 苯 三烯 丙烯 三苯 甲苯 丁二烯 二甲苯 这些产品是以石油、煤、天然气等为原料，经过初步化学加工制造的有机化工基础产品。一、有机化工基础

18、产品一、有机化工基础产品 三烯、三苯、乙炔、萘 由这些基础产品出发，经过进一步的化学 加工，可生产出种类繁多、品种各异、用途广泛的 有机化工产品。二、重要的基本有机化工产品二、重要的基本有机化工产品 醇、酚、醛、酮、酸、酯、酐、酰胺、胺、腈等三、基本有机化工产品用途三、基本有机化工产品用途 主要用于生产制造塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、精细化工产品及其中间体的原料，也可以直接作为溶剂、吸收剂、萃取剂、冷冻剂、麻醉剂、消毒剂等。四、四、基本有机化工产品的用量和生产基本有机化工产品的用量和生产 能力都很大。能力都很大。1-3-3 1-3-3 高分子化工主要产高分子化工主要产品品一、特点一

19、、特点 高分子化工产品是通过聚合反应获得的相对分子量高达104106的高分子化合物。二、产品分类：二、产品分类：按用途划分塑料、合成橡胶、以及 橡 胶制品、合成纤维、涂料、粘合剂等。按功能分通用、特种高分子化工产品1-3-41-3-4精细化工主要产品精细化工主要产品一、特点 小批量、多品种、高附加值、专用性二、产品分类 农药、染料、颜料、涂料、粘合剂、食品和饲料添加剂、催化剂和各种助剂、化学原药、日用化学品、试剂和高纯物、功能高分子材料、电子信息材料、香料和香精、精细陶瓷、医药制剂和酶制剂等等。1-3-51-3-5生物化工主要产品生物化工主要产品 生物化工产品是指采用生物技术生产生物化工产品是

20、指采用生物技术生产的化工产品。的化工产品。主要产品有：主要产品有：乙醇、丁醇、丙酮、柠檬酸、乳酸、葡乙醇、丁醇、丙酮、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、萄糖酸、L-赖氨酸、赖氨酸、L-色氨酸、维生素、色氨酸、维生素、抗生素、生物农药、饲料蛋白、酶制剂等抗生素、生物农药、饲料蛋白、酶制剂等等等1-41-4环境保护和绿色化学工艺环境保护和绿色化学工艺联合国规划署指出：当前对污染和环境恶化的控制 已经从污染排放总量的控制和末端治理阶段进入实施清洁生产。也就是说，从生产的源头控制污染物产生和预防阶段。清洁生产是实现持续发展的关键，它既能避免排放废物带来的污染和处置费用的增长，还会应提高资源利用率，降低产品成本而

21、获得的巨大的经济效益。绿色化学绿色化学反应过程反应过程 原料原料无毒无害无毒无害催化剂催化剂无毒无害无毒无害溶溶 剂剂无毒无害无毒无害化工产品化工产品环境友好环境友好可再生可再生v绿色化学工艺主要包括：绿色化学工艺主要包括：原料、化学反应及反应过程、产品的绿色化v绿色化学工艺概念：绿色化学工艺概念：利用化学的原理和工程技术，减少或消除化工生产中污染环境的原料、催化剂、溶剂、副产品以及部分产品，代之以无毒、无害的原料或生物废弃物进行无环境污染的化工生产技术。1-51-5化学工业的发展趋势和发展重化学工业的发展趋势和发展重点点v发展趋势发展趋势1.积极利用和开发高新技术，加快产品的更新换代和化学工

22、艺的技术进步；2.努力实施绿色化学工艺，最大限度地利用原料资源，减少副产物和废弃物的生成，最大限度地减少废弃物的排放，力争实现零排放；3.彻底淘汰污染环境，破坏生态平衡的产品，充分利用废弃物、开发生产对环境友好的绿色化学产品；4.不断提高化学工业的信息化程度，实现化工过程的智能化，推动化学工艺向安全、高效、节能方向发展。v发展重点：发展重点：1.化学工程与生物技术结合，必将使化学工业实现战略性的转移。2.化工生产与管理的信息化和智能化的程度已成为相待化学工业现代化的重要标志。3.大力开发生产各种新材料，已成为化学工业的战略任务。4.开发和利用新能源，既是化学工业发展的需要，也是科技进步和社会发

23、展的需要。思考题：1.简述工艺专业的主要任务是什么？2.简述现代化学工业发展特点？3.按生产原料或按产品划分，化工行业分为哪些行业？4.三酸两碱指的是什么？并正确写出各物质分子式。5.重要的有机化工基础产品是什么？6.化学工业在国民经济中的地位如何？第二章化工生产原料学习目的：通过本章节学习，了解煤、石油、天然气、矿物质有机生物质等的化工利用。原料是化工生产的物质基础，没有原料就不可能进行化工生产活动。常言道：巧媳妇难为无米之炊化工原料 用于制造化工产品的起始物料。物料 用于制造化工产品的物质。基础原料 基本原料 p6经过初步化学或物理加工的产品 石油化工行业发展概况石油化工行业发展概况 全行

24、业原油综合加工能力增加全行业原油综合加工能力增加74007400万吨万吨，增长增长35%35%，形成了，形成了9 9个千万吨级的炼油基地和个千万吨级的炼油基地和5 5个个8080万吨万吨级以上的乙烯生产基地，级以上的乙烯生产基地，800800万吨万吨/年年以上炼厂的原油加工能力已占总加工能力的以上炼厂的原油加工能力已占总加工能力的50%50%以上。以上。2-12-1石油及其化工利用石油及其化工利用2-1-1 石油及其组成 石油是蕴藏于地球表面以下的可燃性液态矿物质。石油外观：黄褐色至棕黑色黏稠液体，具有特殊气味 不溶于水，相对密度：0.751石油的组成：主要为碳氢元素组成的烃类混合物 还含有少

25、量的氮、硫、氧的有机物 微量的无机盐和水各类元素含量 C 8387%H 1114%N、O、S 1%石油中的化合物大致可分为三类：石油烃类非烃类胶质以及沥青：是由结构复杂、大分子量的环烷、稠环芳香烃、含杂原子的环状化合物等构成的混合物，存在于沸点高于500的蒸馏加工渣油中。烷烃 约占5070%(w)环烷烃 芳香烃硫化物 硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物等氮化物 吡咯、吡啶、喹啉、胺类等氧化物 环氧酸、脂肪酸、酚类等根据烃类的主要成分石油可分为石蜡基石油沥青基石油中间基石油直链烷烃为主环烷烃为主介于两者之间注：我国所产石油多属于低硫石蜡基石油 2-1-2 石油的加工 原有一般不能直接使用，加工后可以提

26、高其利用率。石油的加工可分为：一次加工和二次加工一次加工：主要是原油的脱盐、脱水等预处理和常、减压等物理过程。思考题思考题：原油脱盐、脱水的目的是什么？原油脱盐、脱水的目的是什么？二次加工：主要为化学过程，如催化裂化、催化重整、加氢裂化等。石油的二次加工催化裂化催化重整催化加氢裂化热烈解 表表2-12-1石油加工的各类产品的沸点范围和主要用途石油加工的各类产品的沸点范围和主要用途产品产品沸点范围沸点范围大致组成大致组成主要用途主要用途石油气石油气40C1 C4燃料、化工原料燃料、化工原料石油醚石油醚40 60C5 C6溶剂溶剂汽油汽油50 205C7 C9内燃机燃料内燃机燃料溶剂油溶剂油150

27、 200C9 C11橡胶、油漆等用的溶剂橡胶、油漆等用的溶剂航空煤油航空煤油145 245C10 C15航空燃料航空燃料 煤油煤油160 310C11 C16燃料、工业洗涤油燃料、工业洗涤油柴油柴油180 350C16 C18柴油机燃料柴油机燃料机械油机械油350C16 C20机械润滑机械润滑凡士林凡士林350C18 C22制药、防锈涂料制药、防锈涂料石蜡石蜡350C20 C24制皂、制蜡、脂肪酸、造型制皂、制蜡、脂肪酸、造型燃料油燃料油350船用燃料、锅炉燃料船用燃料、锅炉燃料 沥青沥青350防腐绝缘、建筑及铺路材料防腐绝缘、建筑及铺路材料石油焦石油焦用于制造电石、炭精棒用于制造电石、炭精棒

28、 原 油200240拔顶气轻汽油石脑油初馏塔初馏塔常压加热塔常压加热塔常压塔常压塔减压加热塔减压加热塔减压塔减压塔轻汽油水蒸气碱压柴油减压馏分油煤油轻柴油重柴油真空系统360370380400水蒸气减压渣油常压渣油原原 油油 常、减常、减 压压 蒸蒸 馏馏 流流 程程 是催化重整装置生产芳烃的原料，也是生产乙烯裂解的原料一般作燃料用，也可做生产乙烯的原料2-1-2-12-1-2-1常、减压蒸馏常、减压蒸馏2-1-2-2 2-1-2-2 催化裂化催化裂化一、目的：一、目的：把不能用作轻质燃料的常、减压馏分加工成含把不能用作轻质燃料的常、减压馏分加工成含辛烷值较高汽油等轻质燃料。辛烷值较高汽油等轻

29、质燃料。该法是石油二次加工的重要方法之一。它可以该法是石油二次加工的重要方法之一。它可以提高汽油的质量和产量。提高汽油的质量和产量。主要是重质油（柴油、润滑油等）为原料，碳链主要是重质油（柴油、润滑油等）为原料，碳链基本上均在基本上均在1818以上，在催化剂的作用下，在特定条件以上，在催化剂的作用下，在特定条件下（下（450450530530，0.1 0.3MPa)，裂解生成较小的，裂解生成较小的烃分子（汽油烃分子（汽油C C7 7 C C9 9）。）。二、裂化是一种化学加工过程。有两种加工工艺热裂化（450480）催化剂存在下催化剂存在下500左右左右三、直链烷烃在催化裂化条件下发生1.碳链

30、的断裂和脱氢生成分子较小的烷烃和烯烃。2.异构化产物中的异构烃含量增加。3.环烷化和芳构化反应产物重芳烃含量增加4.叠合、脱氢缩合反应生成分子量更大的烃以及焦炭。因此在催化裂化过程中，催化剂必须频繁再生2-1-2-催化重整催化重整一、目的 1.通过此法由轻汽油（石脑油），经过化学加工可转变成富含芳烃的高辛烷值汽油。2.由此法可以直接生产芳香烃。二、重整常用催化剂 pt AI2O3故也称铂重整三、化学反应主要是环烷烃脱氢异构化（在催化剂）例如：1.2.CH3CH2CH2CH2CH2CH3 3.催化重整过程中，加氢能抑制烃类的深度裂解，但却降低了芳烃的收率。所采用的设备：固定床、移动床 操作条件：

31、425525，0.7 3.5MPa催化剂+3H2+4H2+3H2CH32-1-2-42-1-2-4 催化加氢裂化一、目的一、目的 增产航空喷气燃料和优质轻柴油常用的一种增产航空喷气燃料和优质轻柴油常用的一种方法。方法。二、裂化反应二、裂化反应 烷烃加氢裂化生成分子量较小的烷烃；烷烃加氢裂化生成分子量较小的烷烃；正构烷烃异构化；正构烷烃异构化；多环烷烃开环化；多环烷烃开环化；多环芳烃的加氢开环裂化；多环芳烃的加氢开环裂化；有机硫化物和含氮化合物的氢解。有机硫化物和含氮化合物的氢解。三、反应特点三、反应特点 加氢裂化产品收率高，质量好；不饱和烃少；加氢裂化产品收率高，质量好；不饱和烃少；重芳烃少；

32、杂质含量少；异构烷烃含量较高。重芳烃少；杂质含量少；异构烷烃含量较高。2-1-2-52-1-2-5热裂解 是生产乙烯、丙烯等低级烯烃的加工过是生产乙烯、丙烯等低级烯烃的加工过程。程。热裂解是较高级烷烃在热裂解是较高级烷烃在750750900900高温高温下发生裂解，反应生成乙烯、丙烯、丁烯等，下发生裂解，反应生成乙烯、丙烯、丁烯等，同时获得苯、甲苯、二甲苯和乙苯等化工原同时获得苯、甲苯、二甲苯和乙苯等化工原料。料。裂解的原料可用：裂解的原料可用：乙烷、丙烷、石脑油、煤油、柴油和常、乙烷、丙烷、石脑油、煤油、柴油和常、减压瓦斯油等。减压瓦斯油等。石油加工化工产品石油加工化工产品图图2-12-1乙

33、烷直馏煤油减压渣油减压柴油直馏柴油甲烷炼厂气石脑油催化裂化柴油原油 常、减压蒸馏分离丙烷、丁烷水蒸气转化合成气裂解乙炔裂解裂解乙烯液化气直馏汽油脱硫硫磺催化重整重整汽油裂解净化芳烃抽提裂解汽油加氢处理催化裂化加氢催化裂化氢气航空煤油柴油重芳烃回收分离分离异丁烯氢气苯甲苯二甲苯乙烯丙烯正丁烯丁二烯异戊二烯催化裂化汽油C1C3烷烃乙烯、丙烯正、异丁烷丁烯萘其它重芳烃图图2-1由石油加工制取燃料由石油加工制取燃料和化工原料的主要途径和化工原料的主要途径思考题：1.石油的组成？石油中的化合物可大致分为那几类？2.石油按烃类成份可分为那几类石油？3.原油加工前为什么要进行预处理？4.催化裂化的目的？5.

34、催化重整的目的？6.蒸馏的原理？压力与沸点的关系？2-22-2天然气及其化工利用天然气及其化工利用2-2-12-2-1天然气简介天然气简介一.天然气的特点：天然气的主要成分是甲烷及少量的乙烷丙烷等，广泛地应用在化工、发电等工业和商业、居民生活等领域。是一种重要的化工原料和能源。天然气具有发热量大，每立方米平均达33MJ，还有容易控制燃烧，不含灰分、运输方便、价格便宜等优点，正逐步成为重要的能源替代品。CnH2n+2 天然气仅次于氢气最理想的能源气体，与煤炭、石油等黑色能源相比，天然气燃烧过程中所产生的污染物一般只有煤炭的1/800，石油的1/40，二氧化碳的排放量为煤的40%左右，燃烧之后也没

35、有废渣、废水，因而被称之为“绿色能源”。天然气是化学工业重要的原料资源也是一种高热值，低污染的清洁能源。随着我国“西气东输”工程的实现，天然气通过管道输送，比煤炭和石油使用起来更方便，天然气的转换效率高，其价格也具竞争力。因此，天然气资源的开发利用前景更加广阔。天然气新增探明储量2.74万亿立方米，为“九五”（11672亿立方米）的2.1倍。我国西部蕴藏着22.4万亿立方米的天然气资源，约占全国陆地天然气资源的59%，到2000年底，陕甘宁、塔里木、柴达木、川渝地区四大石油天然气基地已探明储量达1.5万亿立方米。其中塔里木盆地已探明储量达5267亿立方米。二.天然气资源：天然气重要性已越来越受

36、到人们的重视，其需求量也在大幅度增加。按目前世界的能耗速率估算，尚可维持40余年。但随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，这些储量只能维持25年。如何开发和利用新的能源，已成为人们关心的热点话题和能源研究的新方向。在我国东部地区，能源不足，供应紧张。长江三角洲地区每年需调入标准煤1.3到1.5亿吨。由于煤炭的大量使用，造成浙江省酸雨面积90%，上海市为11%，江苏省为21%。西气东输已势在必行。改善了东部的能源结构，大气的污染问题也得到了一定程度的解决。天然气是蕴藏于地下的可燃性气体，主要成分是甲烷（CH4)，同时含有C C2 2 C C4 4的各种烷烃以及少量的硫化氢、二氧化碳等气

37、体。天然气有：干气和湿气、富气和平气之分 干气:每MM3 3气体中C C5 5以上重质烃含量以上重质烃含量13.513.51010-6-6 MM3 3 湿气:每MM3 3气体中C C5 5以上重质烃含量以上重质烃含量13.513.51010-6-6 MM3 3 富气：含C C3 3以上烃类以上烃类 94941010-6-6 MM3 3 平气：平气：含C C3 3以上烃类以上烃类94941010-6-6 MM3 3 天燃气按来源可分为三种。天燃气按来源可分为三种。1.气田气（气井气）通常多为干气 单独蕴藏的丰富资源，有的气田所开采的天然气中甲烷含量高达99%以上。2.油田气油田伴生气 通常多为湿

38、气 与石油共生的天然气，以甲烷为主，并含有乙烷、丙烷、丁烷以及少量的轻汽油。还含有杂质硫化氢、二氧化碳和氢等。3.煤层气瓦斯气 是吸附在煤层上的瓦斯气，储量大，但目前开采利用率较低。油田气是以甲烷为主，并含有乙烷、丙烷、丁烷以及少量的轻汽油。油田气中中丙烷、丁烷能以丙烷、丁烷能以“液化气体液化气体”的的形式分离出来，这种液化气体又称形式分离出来，这种液化气体又称“液化石油气”(LPG)(LPG)。油田气中中C5以上烷烃则能以以上烷烃则能以“气体汽油气体汽油”形式分离出来，通常称为形式分离出来，通常称为“凝析油凝析油产地产地组成，组成，%（体积）（体积）CH4C2H6C3H8C4H10C5H12

39、 C6H14CO2H2S其他其他大庆油田大庆油田79.751.97.65.62其其 余余3.31胜利油田胜利油田86.64.23.52.61.1 0.30.61.1大港油田大港油田76.2911.06.04.01.360.712-2-32-2-3天然气的化工利用天然气的化工利用v天然气中甲烷的化工利用主要有三个途径：天然气中甲烷的化工利用主要有三个途径：1.在镍触媒（催化剂）作用下，经高温水蒸气转化或在镍触媒（催化剂）作用下，经高温水蒸气转化或经部分氧化法制合成气（经部分氧化法制合成气（CO+H2),然后进一步合成然后进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素等化学品。甲醇、高级醇、氨、尿素等化学品。2

40、.在在9001230裂解生成乙炔、炭黑。裂解生成乙炔、炭黑。以乙炔为原料，可以合成多种化工产品，例如，以乙炔为原料，可以合成多种化工产品，例如，氯乙烯、乙醛、醋酸、醋酸乙烯酯、氯化丁二烯等。氯乙烯、乙醛、醋酸、醋酸乙烯酯、氯化丁二烯等。碳黑可作为橡胶补强剂、填料、是油墨、涂料、碳黑可作为橡胶补强剂、填料、是油墨、涂料、炸药、电极和电阻器等产品的原料。炸药、电极和电阻器等产品的原料。3.3.通过氯化、氧化、硫化、氨氧化等反应转化制成各通过氯化、氧化、硫化、氨氧化等反应转化制成各种产品。例如：氯化甲烷、甲醇、甲醛、二硫化碳、种产品。例如：氯化甲烷、甲醇、甲醛、二硫化碳、氢氰酸等。氢氰酸等。v 湿天

41、然气或油田气经脱硫脱水预处理后，用压湿天然气或油田气经脱硫脱水预处理后，用压缩冷冻方法可将其中缩冷冻方法可将其中C2以上的烷烃分离出来，进以上的烷烃分离出来，进一步加工利用。一步加工利用。v 乙烷、丙烷和丁烷是裂解至乙烯和丙烯的重乙烷、丙烷和丁烷是裂解至乙烯和丙烯的重要气态烃原料。要气态烃原料。v 丙烷也可以氧化制乙醛。丙烷也可以氧化制乙醛。v 丁烷可用于氧化制醋酸和顺丁烯二酸酐。丁烷可用于氧化制醋酸和顺丁烯二酸酐。v 脱氢制脱氢制1,3-丁二烯等化工产品。丁二烯等化工产品。v 氧化、氧化脱氢或异构脱氢等反应，可加工氧化、氧化脱氢或异构脱氢等反应，可加工乙烯、丙烯、丙烯酸、顺酐、异丁烯等产品乙

42、烯、丙烯、丙烯酸、顺酐、异丁烯等产品v天然气（包括油田气）化工利用途径天然气（包括油田气）化工利用途径 见图2-2图图2-2 2-2 天然气的化工利用天然气的化工利用乙炔、炭黑乙炔、炭黑合成气合成气合成氨、尿素合成氨、尿素甲醇及其下游产品甲醇及其下游产品其他其他C1化工产品化工产品水蒸汽转化水蒸汽转化 部分氧化部分氧化热热 裂裂 解解选择性氧化选择性氧化有氧或无氧转化有氧或无氧转化氧氧 化化 偶偶 联联氨氨 氧氧 化化氯化、硝化、硫化氯化、硝化、硫化天然气天然气乙炔下游产品乙炔下游产品甲醇、甲醛甲醇、甲醛芳烃芳烃乙烯、乙烷乙烯、乙烷氢氰酸氢氰酸甲烷的各种衍生物甲烷的各种衍生物 思考题思考题1.

43、天燃气的组成？按来源可分为几种？2.何谓贫气和富气？湿气和干气？3天然气的化工利用有哪些？简述之。2-3 2-3 煤及煤的化工利煤及煤的化工利用用 2-3-12-3-1煤的形成煤的形成 远古时代的植物，经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学而转变成煤。煤的形成过程：植物 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 煤是自然界中蕴藏量很丰富的资源，到目前为止世界上已探明的煤炭资源与石油相比要丰富得多。我国的煤炭资源极为丰富，因此从长远观点来看，发展以煤为原料的基本有机化学工业具有重要意义。2-3-2 2-3-2 煤煤及其加工及其加工 煤的品种很多，然而它们都是由无机物和有机物两部分组成，无机物主要是水分和矿物质；

44、有机物主要是碳、氢、氧和少量的氮、硫、磷等元素组成。其组成因品种不同而有差别，各种煤所含元素如下表2-3煤的品种泥煤（泥炭）%褐煤%烟煤%无烟煤%元素分析 C60 7070 8080 9090 98H5 65 64513O25 35152551513 煤的加工方法有：煤的干馏（煤的焦化）、煤的气化、煤的液化、电石生产 一、煤的干馏 将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中的有机逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥发性物质就是焦炭或半焦。按加热温度不同，可分为三种煤的焦化煤的高温干馏 将粉煤制成球状在炼焦炉内隔绝空气加热到1000左右。煤发生焦化分解成气体产物和固体产物-焦。高温干馏

45、中温干馏低温干馏 气体产物经洗涤、冷却等处理后分别得到煤焦油、氨、粗苯和焦炉煤气。各产物的收率（对煤的质量%）分别为：焦 70 78%煤焦油 3 4.5%氨 0.25 0.35%粗苯 0.8 1.4%焦炉煤气15 19%煤焦油的组成相当复杂，以验证的已有500多种。若将煤焦油进行精馏，可分成若干馏分。见表2-4 煤焦油中虽然含有多种从石油加工中得不到的有价值的成分，但因分离困难，至今尚未能充分利用。也就是说：不具备工业生产价值。粗苯主要有苯、甲苯、二甲苯所组成，尚含有少量不饱和化合物、硫化物、酚类和吡啶。粗苯中各组分见表2-5 焦炉煤气是热值很高的气体燃料，从中也可制取化工生产所需的原料。焦炉

46、煤气组成见表2-6馏馏 分分沸点范围沸点范围含量，含量，%（w)主要组分主要组分%可获产品可获产品轻轻 油油1700.4 0.8苯族烃苯族烃苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚酚 油油180 2101.02.5酚和甲酚酚和甲酚2030%萘萘 520%吡啶碱类吡啶碱类 46%苯酚、甲酚、吡啶苯酚、甲酚、吡啶萘萘 油油21023010 13 萘萘 70 80%酚、甲酚、二甲酚酚、甲酚、二甲酚4 6%重吡啶碱类重吡啶碱类 34%萘萘二甲酚二甲酚喹啉喹啉洗洗 油油2303004.5 6.5甲酚、二甲酚及高沸点酚甲酚、二甲酚及高沸点酚3 5%重吡啶碱类重吡啶碱类 34%萘萘 15%甲基萘、苊、芴等甲基萘、

47、苊、芴等萘萘喹啉喹啉蒽蒽 油油30036020 28 蒽蒽 1620%萘萘 24%高沸点酚高沸点酚 13%重吡啶碱类重吡啶碱类 34%粗蒽粗蒽沥沥 青青36054 56表表2-42-4煤焦油精馏所得各馏分煤焦油精馏所得各馏分表2-5 粗苯的组成组组 分分芳烃芳烃%组组 分分不饱和烃不饱和烃%组组 分分（硫化物）（硫化物）%组组 分分（其它）（其它）%苯苯55558080戊烯戊烯0.30.30.50.5二硫化碳二硫化碳0.30.31.51.5吡啶吡啶甲苯甲苯12122222环戊二烯环戊二烯0.50.51.01.0噻吩噻吩0.30.31.21.2甲基吡啶甲基吡啶二甲苯二甲苯3 35 5烯烃烯烃0.

48、60.6甲基噻吩甲基噻吩酚酚0.60.61.01.0乙苯乙苯0.50.51.01.0苯乙烯苯乙烯0.50.51.01.0二甲基噻吩二甲基噻吩萘萘0.50.52.02.0三甲苯三甲苯0.40.40.90.91.51.52.52.5硫化氢硫化氢0.10.10.20.20.1 0.5组组 分分含量含量%(v)%(v)组组 分分含量含量%(v)%(v)氢氢54 59一氧化碳一氧化碳5.5 7甲甲 烷烷24 28二氧化碳二氧化碳1 3CnHm乙烯等乙烯等2 3氮氮3 5表2-6 焦炉煤气的组成低温干馏固体产物为结构疏松的半焦，焦油收率较高，煤气收率较低。二、煤的气化 煤、焦或半焦和气化剂在9001300

49、的高温下转化成煤气的过程。气化剂：水蒸气、空气或氧。煤气因气化剂、气化条件的不同，可分为：空气煤气、水煤气、混合煤气和半水煤气。煤气是清洁原料、热值很高、使用方便，作为民用燃料时应注意使用安全，煤气含有的一氧化碳有毒、氢气易爆。煤气是重要的化工原料，煤气化生产的氢气、一氧化碳使合成氨、合成甲醇和一碳化学品的基本原料。各种工业煤气组成见表2-7 表2-7 各种工业煤气组成组组 分分组成（体积分数）组成（体积分数）%空气煤气空气煤气水煤气水煤气混合煤气混合煤气半水煤气半水煤气H20.9 547 5212 1537 39CO32 3335 4025 3028 30CO21.5 55 75 96 12

50、N264 662 6 52 5620 33CH40.6 33 50.5 3O20.2 10.3 12H2S0.20.2气化剂气化剂空气空气水蒸气水蒸气空气、水蒸气空气、水蒸气空气、水蒸气空气、水蒸气用用 途途燃料气燃料气合成甲醇合成甲醇燃料气燃料气合成甲醇（合成甲醇（CO+H2）合成氨（合成氨（N2）合成氨（合成氨（H2）合成氨（合成氨（N2+H2）三、煤的液化 煤通过化学加工转化成液体燃料的过程。煤的液化可分为：直接加氢液化 间接液化 1.直接加氢液化 在高温（420480）高压（1020MPa）和催化剂存在作用下转化成液态烃的过程。煤液化产品也称人造石油，可进一步加工成各种液体燃料。2.间