化学工艺学-第九章

第九章石油化学工业第一节概述一、石油化工在国民经济中的作用：石油化学工业：以石油或天然气以及炼厂气、油田气为原料生产化工产品的工业。石油化工产品：八大基础原料、十四种基本有机原料、三大合成材料二、原油的组成、分类及性质：原油：从地下开采出来的，未经加工的石油称为原油。其组成主要是碳(83%-87%)、氢(11%-14)两种元素。石油根据其产地，可分为四种：石蜡基、环烷基、芳香基、混合基。俄罗斯向大庆输送原油，2009年2月开始设计施工，2010年9建成，全长9000多公里，每年输送1500万吨。铁路每年的运力是1100万吨。三、石油化工生产体系：从原油、天然气到最后产品，大致经过炼制、裂解、重整、萃取、分离、合成等若干工序。其生产体系如下图：合成气氮肥炼制石油和天燃气开采气井气油田气凝析油原油裂解炼厂气汽油煤油柴油重油渣油轻油气化裂解气裂解轻油重整油分离重整萃取乙烯丙烯丁烯苯甲苯二甲苯合成聚合单体醇.醛.酮.酸.酐.酯.醚.胺.酚.腈.合成树脂及塑料,合成橡胶,合成纤维农药.染料,助剂,药物.香料.炸药.溶剂图9-1石油化工原料主要生产过程和产品原油常压蒸馏减压蒸馏轻汽油重柴油富气减压馏分减压焦油焦化气中间馏分重整萃取芳烃分离吸收分馏催化裂化焦化富氢气体汽油组分苯甲苯二甲苯直馏煤油直馏轻柴油干气丙烷,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图9-2燃料----化工型原则流程第2节石油炼制一、炼制方案：二、常减压蒸馏：常压蒸馏：300-400℃产品：汽油、煤油、柴油、重柴油、润滑油、沥青减压蒸馏：减压，380-400℃流程：一级蒸馏、二级蒸馏、三级蒸馏、四级蒸馏以下为三级蒸馏流程：蒸汽蒸汽原油123456蒸汽汽油煤油轻柴油重柴油凝缩油及水减压一线减压二线减压四线减压渣油减压三线图9—3常减压蒸馏原理流程图1---初馏塔;2---常压炉;3---气提塔;5---减压炉;6---减压塔三、催化裂化：目的：为了增加以汽油为主的轻质油品。类型：热裂化、催化裂化、加氢裂化催化裂化反应：反应特点：工艺条件：高温(500℃以下)、快速、大剂油比产物：液态设备：流化床反应器催化裂化流程：新鲜催化剂蒸汽抽气机再生器热催化剂贮罐冷催化剂贮罐增压风泵泵大气松动蒸汽松动风反应器气提蒸气雾化蒸气再生催化剂加热炉裂化原料油裂化分馏塔回流裂化气回流裂化渣油轻柴油裂化汽油～蒸气图9-5催化裂化流程C20H42C13H26+C7H16+C+3H2C+C+5560708001020304050汽油气体焦碳产率/%转化率/%图9-4催化裂化转化率与产率的关系富气12吨<250℃汽油45吨<320℃柴油30吨>500℃渣油8吨焦碳5吨原料油100吨总进料150吨320～500℃循环油50吨单程转化率150-50150×100%=66.7%单程汽油产率45150×100%=30%汽油总产率45100×100%=45%回炼比50100=0.5第三节裂解目的：把含碳原子较多的碳氢化合物分裂为含碳原子较少的碳氢化合物，获得三烯、三苯等基础原料。温度条件：700-1000℃主要产物：气态原料：天然气、油田气、炼厂气、重油、渣油等等。裂解反应：裂解工艺条件：高温、快速、骤冷裂解设备：裂解炉裂解流程：裂解气的净化和分离：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停留时间(t)=反应空间(m3)反应物料流量(m3·s-1)00.51.01.52.010203040843℃816℃782℃停留时间/s裂解气中乙烯含量/%545250481.00.80.60.40.200.20.40.60.81.0乙烯产率焦碳产率汽烃比图9-7水蒸气稀释度与产率的关系焦碳产率/%乙烯产率/%416543412图9-8倒梯台型裂解炉1---炉体;2---对流段;3---辐射段的裂解炉管;4---烧嘴;5---急冷热交换器;6---烟道12750120图9-9裂解炉管排列12453原料蒸气裂解汽油裂解重油裂解气水图9-10裂解生产流程1—裂解炉;2—急冷热交换器;3—急冷器;4—汽油精馏塔;5—油水分离器冷水换热气2膨胀阀丙烯压缩机乙烯压缩机被冷物料膨胀阀复叠换热器换热气1脱甲塔脱乙塔脱甲塔脱丙塔脱丁塔丙烯塔乙烯塔H2C10后加氢粗C2-C2=C20C3=C20C4+C5+脱乙塔脱甲塔后加氢乙烯塔脱甲塔脱丙塔脱乙塔丙烯塔粗粗H2C10C2=C2=C20C20C4+C3=脱甲塔脱丙塔脱丁塔脱乙塔后加氢后加氢乙烯塔丙烯塔C5+C3C4+H2C10C2=C2=C20粗C3=C3-C30顺序分离流程先脱乙烷分离流程先脱丙烷流程图9—12裂解气分离流程C20C2=C30C3=C4+C10----甲烷;----乙烷;----乙烯;----丙烷;----丁烷,丁烯等;----丙烯第四节重整与萃取分离一、重整目的：一是提高汽油的辛烷值，二是生产芳烃重整反应：工艺条件：流程：二、萃取：原理：利用液体混合物中各组分在萃取剂中溶解度不同基本概念：萃取相(E)、萃余相(R)、萃取液、萃余液步骤：混合、分离、回收。流程：+3H23+3H2CH3+3H2-H2-3H2++H24030201000.20.40.60.81.0假接触时间/h1052.51.671.251空速/h-1芳烃产率/%123图9-13空速与转化率1---压强1.4MPa;2---压强2.4MPa;3---压强3.5MPa1245556667833轻馏分富氢气体燃料气戊烷馏分稳重重整产物图9-14重整流程1---预分馏塔;2---预加氢;3---分离器;4---汽提塔;5---加热炉;6---重整;7---后加氢;8---稳定塔萃余相原料萃取剂S萃取剂E萃取塔精馏塔萃取产物图9-15萃取流程示意图第五节氯乙烯的合成氯乙烯的生产方法电石乙炔法电石乙炔与二氯乙烷联合法：减少一半电石用量烯炔法：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应：主要生产过程：流程：氯气乙烯空气氯化氧氯化二氯乙烷氯化氢氯乙烯裂解排放碱洗水氯气乙烯空气乙烯废盐酸HC