化工工艺课第1次课

1、 (石油化工篇）化学工艺（1本化工工艺课程的组成部分无机化工部分石油/有机化工部分煤化工部分前 言 内容？石油炼制部分基本有机化工的原料和主要有机化工过程基本有机化工原料的生产重要有机化工生产过程和产品2本课程的特点和学习注意事项：特点：1）涉及的内容多、知识面宽、信息量大！2）涉及的数学计算少、记忆性和了解性知 识多！学习注意：1）必须多听课 可知道其中内容！2）必须记要点 可掌握其中关键！3本课程的考核方式：考核形式：考试为主，考察为辅结合的形式。成绩计算: 考试成绩占: 80-85%; 平时成绩占: 15-20%;平时成绩构成: 出勤率占: 5分;临时测验占: 15分 (大约5次测验,

2、3分/次).4第一章 绪论 石油化工概况和地位（2h）第二章 烃类热裂解乙烯生产（10h）第三章 芳烃生产及其相互转化（10h）第四章 催化加氢与脱氢的规律及典型工艺（3h）第五章 催化氧化的一般规律及典型工艺分析（3h）第六章 羰化反应和总结（2h）最后考核：(2h)本课程所涉及的具体内容及安排5参考书：1.基本有机化工工艺学吴指南主编2.有机化工工艺学田春云主编3.乙烯装置技术李作政主编4. 可以参阅近期石油化工和乙烯工程文献6第一章 绪论一.化工工艺学的定义和范畴1 “化工的基本概念”： 化工是“化学工程”或“化学工业”的简称。化学工程简称化工，习惯上“化工”是化学工业的简称。 “化工”

3、的定义为：利用化学反应改变物质结构、成分、形态等生产化学产品的过程。 习惯上分为无机化学工业和有机化学工业。随生产的分工越来越细，“化学工业”的范畴越来越小。7 冶金工业； 制革工业； 造纸工业； 酿酒工业； 制药工业； 石油化工； 通常把上述这些不归称于化学工业。更宽广、更贴切的定义：化学工业是利用化学反应和化学工程的方法，改变物质结构、成分、形态而生产化学产品的工业部门。8 2.工艺学的概念： 工 艺：利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为产品的方法。工艺是工程和技术、艺术的结合。 工艺学：根据技术上先进，经济上合理的原则，研究各种原材料、半成品、成品的加工方法和过程的学

4、科称为工艺学。它是一种研究生产或过程的学问，包含大量技术问题；还包括过程的理论、系统、各环节的技术以及匠心独运的安排。 化工工艺学：研究运用各种学科的知识，经济地、先进地将各种原材料生产出化工产品的技术、过程和方法。内容包括：生产方法、原理、流程和设备。9二 化工工艺学研究的主要内容：硬件：包括一个合理的，先进的，经济上有利的“工艺流 程”。保证从原料进入流程直至产品下线，过程是 顺畅的、经济合理的、原料的利用率高，能耗和物 耗少。软件：包括一套合理的、先进的、经济上有利的工艺操 作控制条件和质量保证体系（包括温度、压力、 原料、时间、生产周期、分离条件等）。另外：保证安全，保护环境，污染治理

5、等。10概括讲，化工工艺学研究的主要内容包括1）设计和布局生产的工艺流程2）确定最佳的生产工艺操作条件和技术管理控制体系3）建立相适应的安全和环境保护措施任何一个复杂的化工产品过程，从工艺学上分为三部分：工艺流程躯壳工艺操作参数灵魂三废治理规矩11 化学工程学的主要任务： 就是研究这些规律，设计出更加先进、合理、经济的生产流程设备。 化工工艺学涉及的“硬件”的研究，要依赖化学工程或需要化学工程的指导，要化学工程为它服务。 化学工艺学的“软件”部分，既工艺操作和控制条件，随着化学工程与工艺的结合，一个先进的设备生产，它可能改变工艺条件，使之更加合理。三 化工工艺学与化学工程学的关系：12 概括的

6、讲： 化工工艺学规定了工程学的工作和研究范围与条件。 化学工程学为化工工艺学服务必须遵循化工工艺限定的条件和要求。工程学又可反作用于工艺学，使工艺学得到进步。 工艺学实践 工程学理论13四 学习化工工艺学的意义： 化工工艺学是体现工程与工艺相结合的学问，通过本课程的学习，可以掌握化工生产工艺的共性，尤其是认识化工产品生产的工艺流程版块，可应用学会如何把一个具有工艺条件的化学反应，通过工艺向工程飞跃，变成一个由具体生产设备组成的生产流程。14五 化学工业的行业特征：1 发展和更新速度快；2 设备特殊，设备投资高，更新快；3 知识技术密集，投资和资金密集；4 能量消耗密集和物质消耗密集；5 有一定

7、的规模效益；6 要求环境保护和防治，要求自动控制条件比较严格；7 化工的市场竞争激烈，国际竞争也日趋激烈；8 市场经营注意用户开发和用户技术指导。15 六 化学工业的分类： 根据定义，凡应用化学原理，改变物质结构的成分和形态的都是化学工业。由于某些行业产品物性和管理上的差别，如冶金，建材，硅酸盐，医药，纤维，橡胶，塑料制品等，有时也不属于化工；生物化工，石油化工的独特形态，可能又各自独立。161 按化学工业使用的原料来划分：煤化工：以煤，焦油，焦碳，乙炔和煤的液化汽 化为原料；石油化工：以石油及其馏分为原料；天然气化工：以天然气为主要原料；海洋化工：以海洋为主要原料；生物化工：以微生物方法为主

8、要原料；林产化工：以木材为主要原料；核化工：以核反应和辐射过程等。六 化学工业的分类：172 按产品归类来分： 无机化工：各种无机物，氨，肥料，碱，酸， 无机原料等； 有机化工：基本有机原料，有机溶剂，染料， 洗涤剂等。 高分子材料化工：三大合成等。 精细化工：染料、表面活性剂、洗涤剂、精细材料。183 按产品的用途和产品形态来分： 军事化工（炸药，火箭推进剂，核材料等）、 环境化工、药物化工、食品化工、硅酸盐化工、日用化工、建筑化工、农用化工、能源化工、材料化工、信息化工、冶金化工、皮革化工。19七. 有机化工主要原料有机化工主要原料煤石油天然气炼油 乙烯工程合成（CO+H2)合成（CO+H

9、2)甲醇乙烯主导产品重要碳一化学品? 芳烃20八 石油化学工业的概貌1.石油化学工业简称石油化工: 石油化工是以石油及天然气为起始原料的有机化学工业，是国民经济的支柱。2.石油化学工业产品加工过程可划分为两大体系: 石油炼制体系:石油经炼制生成各种燃料油,润滑油,石蜡等。 石油化工体系:馏分油热解、分离合成各种化学品。如下图是燃料型炼油厂图和化工型图21原油脱盐脱水常减压蒸馏直馏汽油直馏煤油直馏轻柴油直馏重柴油减压柴油轻汽油减压渣油催化重整富H2气体重整油芳烃抽提石油气抽余油“三苯”等芳烃重芳烃气体分离叠合汽油燃料或芳构化原料MTBE合成C5+C3=C30C40C4=加氢裂化石脑油加氢尾油催化

10、裂化润滑油裂解气干气裂化汽油裂化柴油尾油石蜡抽出油组分油蜡膏脱油地蜡延迟焦化减粘裂化脱沥青润滑油沥青22原油常减压蒸馏加压蒸气汽化减压渣油催化加氢裂化重芳烃回收脱硫，制硫减压柴油加氢处理催化裂化分离C1C3烷乙烯，丙烯正，异丁烷丁烯催化裂化柴油催化裂化汽油硫化物萘其他重芳烃航空煤油柴油合成气气体直馏柴油直馏煤油石脑油直馏汽油烃类热裂解净化分离裂解汽油芳烃抽提苯甲苯二甲苯裂解气分离炼厂气分离脱硫脱硫H2制硫催化重整分离硫磺硫磺重整汽油H2甲烷乙烷丙烷，丁烷水蒸气转化裂解裂解合成气乙炔乙烯液化气乙烯丙烯正丁烯异丁烯异戊二烯丁二烯由石油制取燃料和化工原料的主要途径示意图23开采石油,天然气合成炼制裂

11、解造气重整抽提分离合成天然气油田气原油轻 渣 重 柴 汽油 油 油 油 油 化肥裂解轻油裂解气合成气重整油苯,甲苯,二甲苯,萘乙,丙,丁烯,丁二烯,乙炔炼厂气合成醇,醛,酮,酸,酯,醚,腈,酚,等再加工合成纤维,合成塑料,合成橡胶医药,农药,涂料,燃料,助剂等24开采石油原油石油加工天然气和油田气炼厂气液体石油馏分重整萃取抽提裂解轻油裂解脱氢甲乙丙丁烷等乙烯丙烯丁烯丁二烯异戊二烯乙炔苯甲苯二甲苯汽油253. 石油化工包括的三大生产过程1） 基本有机化工生产过程: 以石油和天然气为起始原料，经炼制、热裂解、分离等步骤制得三烯(乙烯，丙烯，丁二烯)、三苯(苯，甲苯，二甲苯)、乙炔和萘等基本有机原料

12、。 八大基础原料:“三烯”，“三苯”，乙炔，萘。乙烯，丙烯，丁二烯苯，甲苯，二甲苯262）有机化工生产过程: 在“三烯”、“三苯”、乙炔和萘的基础上，通过各种合成步骤制得醇，醛，酮，酸，酯，醚，腈类等有机原料。 十四种基本有机原料 :甲醇，甲醛，乙醇，乙醛，醋酸，环氧乙烷，环氧氯丙烷，甘油，异丙醇，丙酮，丁醇，辛醇，苯酚，苯酐。273）高分子化工生产过程: 在十四种基本有机原料的基础上，经过各种聚合、缩合步骤制得各种纤维、合成塑料、合成橡胶等最终产品。 三大合成材料: 纤维、塑料、橡胶。28石油化工包括的三大生产过程的关系基本有机化工生产过程有机化工生产过程高分子化工生产过程石油和天然气原料八

13、大基础原料十四种基本有机原料三大合成材料原料原料原料产品产品产品294 基本有机原料工业发展历史初级阶段石油化学阶段以农副产品的发酵和干馏方法获得的有限原料。煤化学阶段20世纪初，美国Meko公司从炼厂气中分得丙烯与硫酸水解制得异丙醇标志着石油化工诞生。1924年美国联合电石和碳公司从天然气中分离得乙烷、丙烷 裂解得乙烯 环氧乙烷。 二战期间石化发展迅速,压制了煤炭工业。分三个阶段焦碳+石灰石 电石 生成乙炔。19世纪前半期钢铁带动煤焦工业煤焦油合成。30含淀粉含糖物质含纤维的物质木 材水解水解干馏己糖戊糖发酵脱水乙醇丙醇丁酸糠醛醋酸甲醇丙酮原料来源加工产物过程基本有机原料由农林副产品制取重要

14、有机化工原料的主要途径生物质发酵乙醇31苯,二甲苯甲苯苯酚,二甲酚甲酚甲烷乙烯萘蒽等乙炔焦炉气粗苯煤焦油电石煤焦碳出炉煤气H2煤加工产物起始原料基本有机原料煤制取基本有机原料示意图32构建以煤为原料的能源化工金三角金三角: 宁夏的宁东; 陕北的榆林;内蒙的鄂尔多斯33电石乙炔有机合成人造橡胶人造树酯乙醛醋酸丙酮烯酮合成纤维合成苯四氢呋喃丁炔二醇乙炔的氯衍生物乙醇及其衍生物辛醇电石生产基本有机化工原料综合利用图34以生物质为原料、用生物技术生产有机化工原料和产品又成为当今热点生物质为原料发酵生产燃料乙醇生产1,3丙二醇生产生物柴油乳酸丙烯酸生物技术或合成生产合成气或富氢气体生物气化35八 基本有

15、机化工生产过程的特点1.原料具有灵活性： 原则上石油烃类都可以充当基本有机化工原料,最轻的是乙烷、丙烷，然后是汽油、煤油、馏分油。在特殊情况下原油、蜡油、渣油也可以作为基本有机化工的原料。2. 产品多样性: 基本有机化工的主要反应过程是石油烃裂解。石油烃裂解的产物中除了含有乙烯外，还含有丙烯,丁烯等,也含有一定数量的苯,甲苯,二甲苯等芳香烃。3. 生产规模逐步大型化: 基本有机化工的生产规模经历了由小到大的发展变化过程。基本有机化工装置的典型是乙烯装置,乙烯装置的规模一般用年产乙烯吨数表示。36*有机化工工艺学:有机化工:以煤、石油与天然气及农林副产品为原料，通过各种加工方法制成一系列有机化工产品，这个过程称为有机化工。有机化工工艺学：对有机化工产品生产过程的工艺研究称为有机化工工艺学。包括：反应工艺原理的研究、原料路线的选择、生产方法的评比、各工艺参数的变化规律和