第九章 石油化工

经济效益（优化目标）原料利用率（转化率、选择性）单位产量能耗设备生产强度（如反应器单位时间单位体积产量）全员劳动生产率（全厂职工平均每人每年的产值）决策变量生产流程:主反应（最重要反应）、前处理、后处理生产设备工艺条件

通过化学反应生产产品的工艺

(Technology)化学工艺学目的

对生产流程、生产设备、工艺条件进行优化，以获得最大经济效益。 技术先进、经济合理、生产安全、可持续发展基本步骤（1）确定原则流程（2）确定最重要的反应为主反应，进行反应器、条件、流程优化（运用反应工程原理）（3）主反应前的预处理过程优化，满足主反应要求（传递）（4）主反应后的后处理优化（传递）（5）已优化的前处理、主反应、后处理组合成优化的全生产流程

以石油或天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的工业。

石油化工（1）石油产品

又称油品，包括各种燃料油(汽油、煤油、柴油等)和润滑油，以及液化石油气、石油焦、石蜡、沥青等。生产这些产品的过程，常称石油炼制，炼油。

（2）石油化工产品

进一步化学加工获得，包括基础原料、基本有机原料、合成材料、精细化工产品基础原料

三烯：乙烯、丙烯、丁二烯 三苯：苯、甲苯、二甲苯 一炔：乙炔 一萘：萘基本有机原料（由基础原料经过合成获得）

醇、醛、酮、酸、酯、醚、卤代烃

合成材料

合成纤维、合成橡胶、塑料

精细化工产品

医药、农药、涂料、染料、香料等1石油化工原料1.1原油元素组成

C、

H、

O、

S、

N83-87%11-14%各约1%化合物组成环烷烃:

烃类

烷烃:（C1-C4气体，C5-C15

液体，>C16固态）芳香烃:镇海石油储备基地

OrganizationofPetroleumExportingCountries

非烃类(含O，N，S)含O的有:环烷酸

含N有机物

含S的有:噻吩、硫醚、硫化氢、硫醇等(使催化剂中毒)石蜡基(直链烃为主)：蒸馏后渣油以石蜡 为主，如大庆油石油分类环烷基（环烷烃为主）：渣油主要成分为 沥青，为沥青基混合基：渣油中两者兼有1.2天然气

成份:C1-C4的烷烃,无烯烃(裂解才产生)，CO2,H2S

石油成分复杂，但沸点差别较大，如何处理？

2.常减压蒸馏

石油组分沸点：40-400，分割成若干馏段C1-Cx

属于物理加工，一次加工

石油气（炼厂气）<40℃

石油醚（轻汽油）40-70℃

汽油50－200℃

煤油200－250℃

柴油250－350℃

润滑油350－520℃

渣油>520℃

辛烷值：抗爆性好的2,2,4-三甲基戊烷的辛烷值，规定为100，正庚烷的辛烷值规定为0。如90号、93号、97号汽油，汽油异辛烷值高,抗爆能力强。Ｃ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣＣ2,2,4-三甲基戊烷

柴油，按凝固点分为10、0、-10、-20、-35、-50号

加破乳剂和高压电场下，乳化液被破坏，原油中的无机盐水溶液小水珠凝聚成大水珠，因油水密度不同，沉降分离2.1脱盐罐

原油中的无机盐水溶液，在蒸馏时腐蚀设备，如何去除？

原油脱盐后，预热至220-250℃

，进入初馏塔。 塔顶（100℃

）得到拔顶气、轻汽油。 塔底油送常压炉加热至360-370℃

，进入常压塔。2.2初馏塔常压炉2.3常压塔

塔顶（100-200℃

），得到重汽油。

塔底油沸点大于350℃

，送减压炉加热至400℃

，进入减压塔。侧线引出油品，因含有低沸点组分，进入汽提塔分离。

常压塔旁，设置若干个侧线汽提塔，重叠但相互隔开。 侧线产品从上而下，过热水蒸气由下而上。

低沸点组分和水蒸汽从塔顶部返回主塔，产品由汽提塔底部排出。

2.4汽提塔

2.5减压塔

进料（常压塔釜液）沸点大于350℃

，如果常压分离，易使烃类分解，出现结焦，需减压分离。

侧线：润滑油原料，350～520℃，C20

～C36塔底：渣油，>520℃

C36以上常减压蒸馏流程原油拔顶气蒸汽

石脑油

煤油轻柴油重柴油脱盐罐初馏塔常压塔汽提塔蒸汽常压炉减压炉蒸汽减压渣油

360-370℃200-250℃减一减二减压塔400℃拔顶气

脱盐罐、初馏塔、常压炉、常压塔、汽提塔、减压炉、减压塔常减压蒸馏装置特点

（1）不需要分出纯组分，而是收集一定沸点范围内的馏分。 （2）为减少塔设备，侧线出料。常压塔侧线出料经汽提，去除低沸点组分

常减压蒸馏，得到轻质油和重质油，但汽油品质较低，重质油需求小。如何将重质油转化为轻质油？3催化裂化（针对重质油）

在催化剂作用下，将重质油（减压侧线、焦化中间馏分）转为轻质油（汽油、柴油及液化气等），提高品质和产量，石油二次加工方法之一

催化裂化柴油占柴油总量的30%

液化石油气占其总量的90%FCC利润占整个石化行业利润30

%，占炼油行业利润的44

%。

我国催化裂化生产的汽油占汽油总产量的70%FluidicCatalyticCracking3.1化学反应（1）裂化反应（吸热反应）

烷烃、烯烃断裂为小分子烃；环烷烃开环，或侧链断裂

C20H42C13H26+C7H16+CCCCCCCC单环芳烃侧链断开

催化剂：硅酸铝为主要成分，含La3+、Ce3+、Nd3+的合成分子筛，制成40-80微米微球骨架异构化，直链变为支链双键移位异构顺反异构（2）异构化反应（放热反应)C-C-C=C→C-C=C-CC-C-C-C→C-C-CC（3）芳烃化反应（吸热反应）

环烷烃脱氢生成芳烃；烯烃环化、再脱氢，生成芳烃（4）氢转移反应

烃分子中的氢转移到烯烃分子

（5）缩合反应（放热反应）

小分子缩合成大分子，甚至生成焦炭。催化裂化反应特点

（1）总的反应吸热 （2）一种组分可发生平行反应,如烷烃可裂化、异构化、脱氢、氢转移

（3）产物可继续发生反应：大分子裂化生成小分子，缩合成大分子，生成焦炭，使催化剂失活。 （4）产物中饱和烃多，不饱和烃少，支链烃多，芳烃多。汽油辛烷值高，稳定性好。

转化率应略低于70%时,汽油柴油产率最大，50-70%，焦炭<5%。 因转化率低，需采用循环流程（1）转化率与收率 反应复杂，提高目的产物产率为主要优化目标。 随重油转化率增加,汽油、柴油产率存在最大值，而气体、焦炭产率提高汽油柴油气体焦炭产率转化率3.2工艺优化（2）反应温度和空速

生成目的产物的反应，吸热，一次反应；生成焦炭的反应，放热，二次反应；具有连串反应特点。

所以，提高温度（460~520℃），缩短反应时间，采用平推流反应器，减少返混。 空速=空间时间-1

=进料体积流量/反应器容积（3）压强

压强对裂化深度有影响。加压不利于产物从催化剂表面上解吸，而加剧二次反应，使焦炭增多。 一般表压在0.1MPa，且掺加水蒸气以降低反应物（油气）分压（4）剂油比

催化剂循环量（t.h-1)与总进料量（t.h-1)之比。剂油比大，催化剂表面积炭少，活性好

提升管反应器中，催化剂随气流上升，原料进入反应。反应温度约520，时间2-3秒。 裂化反应，体积变大，反应器由下而上逐渐扩大，流动呈平推流