石油基础知识

1、 化工基础知识化工基础知识山东科荣山东科荣 化工原理化工生产过程化学反应单元操作化学反应工程三传一反三传一反：动量传递、质量传递、能量传递单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面化工生产过程概述山东科荣山东科荣化工生产过程分析前处理（预处理）化学反应过程后处理（加工）物理过程 化学过程 物理过程山东科荣山东科荣化工生产中，主要单元操作可以归纳为三类：以热量传递理论为基础以流体力学为基础以质量传递理论为基础包括流体输送、沉降、过滤、离心分离、搅拌等包括加热、冷却、蒸发等包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、干燥、结晶、膜分离等分离过程将混合物分离山东科荣山东科荣 石油及其加工石油及其加工石油化工自

2、20世纪50年代开始蓬勃发展90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（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、天然气和煤制取。 山东科荣山东科荣6 1. 石油的组成石油的组成 l 石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体，相对密度大约在0.751.0。 l 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l 构成元素：C(83-87%)、H(11-14%)、硫（0.02-5%）、氮（0.02-1.7%）、氧（0.08-1.82%）l 石油中的化合物分为：烃类、非烃类、胶质

3、和沥青山东科荣山东科荣7山东科荣山东科荣烃类化合物：链式饱和烃（50-70%）；环烷烃；芳香烃： 链式饱和烃：汽油C5-C10;煤油C9-C18；柴油C14-C20; 环烷烃：环戊烷；环己烷 芳香烃：苯、甲苯、萘 非烃化合物 （含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物） 硫化物：硫醇（恶臭）、硫醚 氮化物：吡啶、喹啉等不饱和氮杂环结构有机物胶质和沥青质：稠环芳烃山东科荣山东科荣根据沸程的不同，将石油分类 2. 油品的概念 石脑油（轻汽油） 50140 汽油 140200 航空煤油 140230 煤油 180310 柴油 260350 润滑油 350520 重、渣油 520山东科荣山东科荣利用原油中各

4、组分沸点的差别进行分离利用原油中各组分沸点的差别进行分离 方法：常压蒸馏方法：常压蒸馏 减压蒸馏减压蒸馏 3、石油的加工一次加工 油品的加工山东科荣山东科荣催化重整催化重整 （catalytic reforming）催化裂化催化裂化 (catalytic cracking) 催化加氢裂化催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking) 烃类热裂解烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons）二次加工 馏分油的化学加工 调整烃类的组成山东科荣山东科荣 产品分离与精制 化学反应 原料预处理 1.2 化工生产过程及流程化工生产过程达到所需状态和规格反应类型、反应器

5、得到符合规格的产品回收利用副产物 山东科荣山东科荣化工生产工艺流程组织 推论分析法从“目标”出发对不同功能的单元进行逻辑组合化工工艺过程的 “洋葱”模型反应器分离与再循环换热网络公用工程山东科荣山东科荣化工生产工艺流程组织 功能分析法分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案不同功能单元的实施方法不同设备型式不同流程方案具有相同整体功能山东科荣山东科荣化工生产工艺流程组织 形态分析法对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣原 则l 是否满足所要求的技术指标l 经济指标的先进性l 环境、安全和法律l 技术资料的完整性和可信度山东科荣山东科荣1.3 化工过程的主要效率指标化工过程的主要效率指标 l 生

6、产能力和生产强度生产能力和生产强度l 转化率选择性转化率选择性 收率收率l 平衡转化率和平衡产率平衡转化率和平衡产率山东科荣山东科荣生产能力生产能力一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量或处理的原料量单位 ： 千克/时（kg/h） 吨 /天 (t/d) 万吨/年 (10kt/a)设计能力： 在最佳条件下可以达到的最大生产能力山东科荣山东科荣设备的单位体积（或面积）的生产能力单位：kg/hm3，t/dm3 kg/hm2，t/dm2 生产强度时空收率 （对催化反应） 催化剂的生产强度单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量山东科荣山东科荣（反应器）（反应系统）循 环 流 程转化率单

7、程转化率是一次性从反应器进入到离开所达到的转化率。两者相比较，全程转化率必定大于单程转化率。山东科荣山东科荣该反应物的转化总量应物的量转化为目的产物的某反S表达主、副反应进行程度的大小反映原料的利用是否合理 选择性山东科荣山东科荣平衡转化率和平衡产率 平衡转化率：可逆反应达到平衡时的转化率； 平衡产率：可逆反应达到平衡时所得产物的产率 平衡转化率和平衡产率是可逆反应所能达到的极限值（最大值），但是，反应达平衡往往需要相当长的时间，实际转化率和产率比平衡值低。工艺学的任务之一是通过热力学分析,寻找提高平衡产率的有利条件，并计算出平衡产率。 山东科荣山东科荣1.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影

8、响 对于可逆反应，平衡常数与温度的关系CRTHK)303. 2/(log01 温度的影响 化学平衡 K-平衡常数 H -标准反应晗差；R气体常数；T-反应温度；C积分常数 吸热反应H0，K值随着温度升高而增大,有利于平衡产率增加 放热反应 H0，K值随着温度升高而减小，降低温度使平衡产率增加山东科荣山东科荣2 浓度的影响 反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。有多种反应物时，使廉价易得的反应物过量，可提高价贵难得反应物的利用率。反应物浓度愈高，反应速率愈快山东科荣山东科荣3 压力的影响 压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率分子数减少的反应，提高

9、压力可以提高平衡产率分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响 一定的压力范围内加压，对加快反应速率有一定好处，但压力过高，反而不经济 惰性气体的存在，降低反应物的分压，对反应速率不利，但有利于分子数增加的反应的平衡山东科荣山东科荣1.5 催化剂的性能及使用 提高反应速率和选择性 改进操作条件 催化剂有助于开发新的反应过程，发展 新的化工技术 催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用山东科荣山东科荣26铂炭催化剂3A分子筛钯触媒活性氧化铝合成氨催化剂银催化剂催化剂山东科荣山东科荣 催化剂的基本特征催化剂的基本特征催化剂是参与了反应的，但反应终了时， 催化剂本身未发生化学性质和数量的变化 催化剂只

10、能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡 催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应 山东科荣山东科荣 催化剂的分类催化剂的分类 按催化反应体系的物相均一性 均相催化剂 非均相催化剂 按反应类别 加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化山东科荣山东科荣按反应机理按反应机理 氧化还原型催化剂、酸碱催化剂氧化还原型催化剂、酸碱催化剂按使用条件下的物态按使用条件下的物态 金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂催化剂山东科

11、荣山东科荣30CH3OH反应物择形产物择形限制过渡态择形分子筛催化剂山东科荣山东科荣 催化剂活化 催化剂在运输、存储过程中处于非活性状态，催化剂装入反应设备后需经过进一步活化，使催化剂表面某些原始化合物转变成活性相，进入催化剂活性状态。催化剂活化手段热活化：催化剂使用前，经过高温处理，以除去其表面物 理吸附的杂质,如水等。 氧化物或盐类加氢还原为金属。 氧化物硫化制备硫化物催化剂。 择形催化剂的预积炭和外表面覆盖、孔口收缩预处理。化学活化预积炭：高温下注入甲苯CVD：(RO)3Si-O-Al,焙烧转变成 氧化硅膜(Si-O-Si)后，覆 盖在酸中心和 收缩孔口山东科荣山东科荣失活原因： 超温过

12、热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变； 原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒； 有污垢覆盖催化剂表面催化剂的失活和再生山东科荣山东科荣催化剂失活催化剂积炭催化剂烧结催化剂中毒金属催化剂毒物 具有不饱和键分子 具有孤对电子的含P/S/N的化合物。 具有较多d电子的金属（Pb,Hg）。酸碱催化剂毒物碱性有机分子（含N化合物， 如吡啶、喹啉等） 山东科荣山东科荣再生再生： 暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性催化剂可逐渐恢复活性 永久性中毒则是不可逆的。催化剂积碳可通永久性中毒则是不可逆的。催化剂积碳可通过烧碳再生过烧碳再生无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活性下降性下降山东科荣山东科