1、,化學工程與工藝 專業(yè)概論,廣州大學化學化工學院 陳姚,專題三（4學時） 化學工業(yè)的發(fā)展概況及典型化學工業(yè)介紹,化學工業(yè)的發(fā)展概況 合成氨工藝 硫酸工業(yè) 制堿工業(yè) 石油化學工業(yè)（重點）,四、石油化學工業(yè)（簡稱石油化工）,石油化學工業(yè)是基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是化學工業(yè)的重要組成部分。 基本有機化工、高分子化工、精細化工及氮肥工業(yè)等的產(chǎn)品中大約有90%來源于石油和天然氣； 90%左右的有機化工產(chǎn)品上有原料可歸結(jié)為： -三烯（乙烯、丙烯、丁二烯），主要由石油制取 -三苯（苯、甲苯、二甲苯），可由石油、天然氣和煤制取。 -乙炔、萘和甲醇，可由石油、天然氣和煤制取。,石油化學工業(yè)內(nèi)容,1、石

2、油的組成和性質(zhì) 2、石油化學工業(yè)的發(fā)展 3、石油化工技術(shù)與產(chǎn)品 4、廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,1、石油的組成和性質(zhì),石油又稱原油，是從地下深處開采的有氣味的棕黑色或黃褐色可燃粘稠狀液體。石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。 石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，相對密度大約為0.75 1.0 g/cm3，粘度范圍很寬，凝固點差別很大（30 -60C），沸點范圍為常溫到500C以上，可溶于多種有機溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。,石油主要由下列化學元素組成： 碳 （83 87） 氫（11 14） 硫（0.06 0.8） 氮（0.02 1.7） 氧（0.08 1.8

3、2）微量金屬元素（Ni、V、Fe） 由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占95 99。 石油是由分子量不同、組成和結(jié)構(gòu)不同、數(shù)量眾多的化合物構(gòu)成的混合物，石油中的化合物可以分為烴類、非烴類以及膠質(zhì)和瀝青三大類。,石油中烴類化合物：,不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴三類。 石蠟基石油-以烷烴為主； 環(huán)烴基石油-以環(huán)烷烴、芳香烴為主； 中間基石油-介于二者之間。 組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當物盡其用。,石油中非烴類化合物：,非烴類化合物有硫化物、氮化物、含氧化合物和金屬有機化合物。 它們的含量雖然很低，但對石

4、油加工過程以及石油產(chǎn)品的性質(zhì)有很大影響，有的還使催化劑中毒，有的腐蝕管道和設(shè)備，有的使用時污染環(huán)境等，所以石油加工時均需要脫硫、脫氮、脫金屬預(yù)先將其除去和回收利用。,石油中的膠質(zhì)和瀝青 ：,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)主要存在于渣油中，多為相對分子質(zhì)量很大的稠環(huán)環(huán)烷烴、稠環(huán)芳香烴和含S、N等雜原子的環(huán)狀化合物。,2、石油化學工業(yè)的發(fā)展,美國是石油化工的發(fā)源地，早在1859年就在美國賓夕法尼亞州泰斯維勒發(fā)現(xiàn)了石油, 并于2年后在當?shù)亟ǔ赏懂a(chǎn)了世界第一座煉油廠, 但全球石油石化工業(yè)的形成、發(fā)展和走向成熟則是20世紀的事。 20世紀初, 石油還僅僅是一種普通的礦產(chǎn)資源, 提供以煤油為主的照明燃料等。,續(xù)石油化學工業(yè)

5、的發(fā)展,隨著汽車的出現(xiàn), 以汽車工業(yè)為代表的現(xiàn)代工業(yè)和交通運輸業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展壯大, 世界石油煉制工業(yè)經(jīng)過不斷發(fā)展壯大并走向成熟, 進而帶動關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 促進了各國經(jīng)濟的騰飛和工業(yè)化進程的加速。 相應(yīng)的石油勘探開發(fā)業(yè)在過去的百年中也走過了由小到大、由弱到強、由陸地走向海洋的創(chuàng)業(yè)、發(fā)展和壯大之路。,續(xù)石油化學工業(yè)的發(fā)展,到20世紀中葉, 石油在一次能源消費中的比重超過煤炭, 成為世界能源供應(yīng)的主力。 石油能源對促進世界經(jīng)濟繁榮和發(fā)展起到了強大的推動作用, 對人類社會的文明進步作出了貢獻。現(xiàn)在, 石油已成為舉世矚目的重要戰(zhàn)略物資。無怪乎一些專家學者把20世紀稱之謂“石油世紀”, 把石油譽為工業(yè)的

6、血液。,續(xù)石油化學工業(yè)的發(fā)展,石油的加工利用并逐漸形成石油煉制工業(yè)始于19世紀30年代，到20世紀4050年代形成的現(xiàn)代煉油工業(yè)，是最大的加工工業(yè)之一。 19世紀30年代起，陸續(xù)建立了石油蒸餾工廠，產(chǎn)品主要是燈用煤油，汽油沒有用途當廢料拋棄。 19世紀70年代建造了潤滑油廠，并開始把蒸餾得到的高沸點油做鍋爐燃料。,續(xù)石油化學工業(yè)的發(fā)展,19世紀末內(nèi)燃機的問世使汽油和柴油的需求猛增，僅靠原油的蒸餾（即原油的一次加工）不能滿足需求，于是誕生了以增產(chǎn)汽、柴油為目的，綜合利用原油各種成分的原油二次加工工藝。如1913年實現(xiàn)了熱裂化，1930年實現(xiàn)了焦化，1930年實現(xiàn)了催化裂化，1940年實現(xiàn)了催化重

7、整，此后加氫技術(shù)也迅速發(fā)展，這就形成了現(xiàn)代的石油煉制工業(yè)。 20世紀50年代以后，石油煉制為化工產(chǎn)品的發(fā)展提供了大量原料，形成了現(xiàn)代石油化學工業(yè)。1996年全世界的石油加工能力為38億噸。,3、石油化工技術(shù)與產(chǎn)品,（1）石油煉制 石油化工指以石油和天然氣為原料，生產(chǎn)石油產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品的加工工業(yè)。 石油產(chǎn)品又稱油品，主要包括各種燃料油（汽油、煤油、柴油等）和潤滑油以及液化石油氣、石油焦碳、石蠟、瀝青等。 生產(chǎn)這些產(chǎn)品的加工過程常被稱為石油煉制，簡稱煉油。,續(xù)石油煉制,根據(jù)沸程的不同，將油品分類 ： 石腦油（輕汽油） 50140 ； 汽油 140200 ； 航空煤油 140230 ； 煤油 1

8、80310 ； 柴油 260350 ； 潤滑油 350520 ； 重、渣油 520 。, 汽油,主要來源于常減壓蒸餾得到直餾汽油和催化裂化重整得到催化汽油。 主要評價指標：辛烷值（評價汽油在內(nèi)燃機中燃燒時抗爆震性能的指標。辛烷值越大，抗爆震性能愈高，汽油的質(zhì)量也愈好） 測定方法：將異辛烷規(guī)定為100，正庚烷為0，兩者以不同比例混合制成標準汽油。待測汽油與標準汽油相比，若兩者在標準汽油機中抗爆性能相同，則待測汽油的辛烷值就是同測標準汽油中異辛烷的百分含量。, 柴油,主要評價指標：十六烷值是評定柴油發(fā)火性能（自燃性）的指標，指在單缸發(fā)動機中，當試驗油料的自燃性和十六烷與2甲基萘某一混合物的自燃性能

9、相同時，待測油料的十六烷值就和混合油料中十六烷值的體積百分數(shù)相同。, 柴油,主要評價指標：餾程閃點評定柴油蒸發(fā)性能的指標，主要是50和90的餾出溫度凝點，在規(guī)定的實驗條件下，試樣開始失去流動性的溫度冷濾點，通過過濾器的流量每分鐘不足20ml時的最高溫度柴油標號的依據(jù)是柴油的凝固點，根據(jù)使用時的氣溫選用不同標號。 5: 8以上 ； 0: 8至4； 10: 4至5 ；20:5至14 ； 35:14至29 ；50: 29至44,（2）石油的加工,為了充分利用寶貴的石油資源，對石油進行一次加工和二次加工，在生產(chǎn)燃料油的同時還制取各類化工原料。 石油的一次加工 采用常壓蒸餾和減壓蒸餾方法，利用原油中各組

10、分沸點的差別進行分離。常壓蒸餾和減壓蒸餾均為沒有化學反應(yīng)的傳質(zhì)、傳熱物理過程，以加工得到各種油品為主要目的。,續(xù)石油的一次加工,常壓塔出來的石腦油含有C5C10烷烴和環(huán)烷烴及少量輕芳烴，輕石腦油的沸程為30150，重石腦油的沸程為150220，石腦油是汽油和催化重整的原料。 煤油沸程175275，含C9C16烴類，煤油作噴氣式飛機和拖拉機的燃料。 輕柴油沸程200300，含C15C18烴類。,續(xù)石油的一次加工,沸程更高一些的餾分是重柴油，國外稱之為瓦斯油（gas oil）。 塔底流出的常壓重油也稱為拔頂原油，沸點高于350，其中大部分是瓦斯油和潤滑油成分，但如果繼續(xù)在常壓下分離，則需將其加熱至

11、400以上，這會導致重油餾分中大分子化合物發(fā)生分解和縮合反應(yīng)，產(chǎn)生許多氣體和焦炭，降低油品產(chǎn)率和質(zhì)量，結(jié)焦堵塞而縮短設(shè)備的生產(chǎn)周期。因此需要減壓以降低沸點，才能繼續(xù)進行蒸餾。,續(xù)石油的一次加工,通過減壓蒸餾可以從常壓重油中蒸出正常沸點低于550的餾分，由減壓塔不同高度塔板處可分別取出不同沸程餾分油，其中減壓柴油（亦稱減壓瓦斯油）的量很多。這些餾分油可制取潤滑油，也可作裂化原料。 塔底減壓渣油的正常沸點高于550，原油中大部分膠質(zhì)、瀝青質(zhì)都留于其中，有機硫化物、有機氮化物和有機金屬化合物含量高。減壓渣油可作化工原料、鍋爐燃料、焦化原料，或經(jīng)加工后生產(chǎn)高粘度潤滑油和瀝青。, 石油的二次加工,石油的

12、一次加工只能將原油切割成幾個餾分，為 了生產(chǎn)更多的燃料和化工原料，需要對各個餾分油 進行二次加工。主要的幾種加工過程為： 催化重整 （catalytic reforming） 催化裂化 (catalytic cracking) 催化加氫裂化 (catalytic hydrocracking) 烴類熱裂解 （pyrolysis of hybrocarbons）,催化重整：在含鉑的催化劑作用下加熱汽油餾分，使其中的烴類分子重新排列形成新分子的工藝過程。在催化重整過程中，主要發(fā)生環(huán)烷烴脫氫、烷烴脫氫環(huán)化等生成芳烴的反應(yīng)，此外還有烷烴的異構(gòu)化和加氫裂化等反應(yīng)。 原料油：石腦油 當以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目

13、的時，采用80180的餾分，以生產(chǎn)芳烴為主要目的時，采用60140的餾分。 產(chǎn)物: 提供高辛烷值汽油，苯、甲苯、二甲苯等芳烴原料，以及液化氣和溶劑油，并副產(chǎn)氫氣。 催化劑由活性組分（鉑）、助催化劑和酸性載體（如經(jīng)HCl處理的Al2O3）組成。,催化裂化：在催化劑作用下加熱重質(zhì)餾分油，使大 分子烴類化合物裂化的過程。 原料油： 直餾柴油 減壓柴油 重柴油 焦化餾分油 （碳數(shù)多在18以上） 反應(yīng)條件：450530 0.10.3 MPa ，催化劑為 微球形，顆粒直徑10100m，目前采用高活性的 分子篩催化劑。 產(chǎn)物: 高質(zhì)量汽油（產(chǎn)率30%60%） 并副產(chǎn)柴油、 鍋爐燃油、液化氣和氣體等產(chǎn)品。,催

14、化加氫裂化：催化劑存在及高氫壓下，加熱重質(zhì) 油使其發(fā)生各類加氫和裂化反應(yīng)。 原料油：減壓柴油 重柴油 減壓渣油 工藝：高壓法和中壓法。高壓法的操作壓力高于10 MPa，反應(yīng)溫度370450；中壓法壓力510 MPa，反應(yīng)溫度370380。 催化劑分為兩類，即Ni、Mo、W、Co的非貴金屬氧 化物和Pt、Pd氧化物，均用硅酸鋁加分子篩或氧化 鋁為載體。 產(chǎn)物： 油品安定性好 航空煤油 柴油 汽油,汽油加氫裂化過程中發(fā)生的反應(yīng)類型主要有： 大分子烷烴加氫裂解成較小分子烷烴； 環(huán)烷烴加氫開環(huán)生成鏈烷烴； 芳烴加氫生成環(huán)烷烴； 有機含硫化合物加氫生成烷烴和硫化氫； 有機含氮化合物加氫生成烷烴和氨； 有

15、機含氧化合物加氫生成烴和水； 有機金屬化合物加氫分解釋出金屬及烴類。,烴類熱裂解：將烴類加熱到750900使其發(fā)生裂解。 原料油：乙烷 丙烷 石腦油 產(chǎn)物: 乙烯 丙烯 丁烯 丁二烯 三苯等芳烴 其他化工原料, 生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品,以煉油過程提供的原料油進一步化學加工獲得石油化工產(chǎn)品。 第一步是對原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。 第二步是以基本化工原料生產(chǎn)多種有機化工原料（約200種）及合成材料 （塑料、合成纖維、合成橡膠）。,4、廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,石油化工是廣東省經(jīng)濟的九大支柱之一，在廣東省國民經(jīng)濟發(fā)展中占有

16、極為重要的地位。從2000年開始，廣石化20萬噸乙烯擴建工程、湛江東興500萬噸煉油擴建工程、茂名石化80萬噸乙烯擴建工程、廣石化1000萬噸煉油擴建工程紛紛上馬，加上大亞灣的南海石化投產(chǎn)、南海煉油項目開工建設(shè)，廣東沿海石化產(chǎn)業(yè)帶格局基本成型。,續(xù)廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,目前廣東省總計有原油一次加工能力3150萬噸/年，乙烯生產(chǎn)能力200萬噸/年，兩項均居全國第一。2006年茂名石化、廣州石化、湛江東興石油、中海殼牌南海石化四家企業(yè)共實現(xiàn)銷售收入1236億元，交納稅金近200億元。 廣東的煉油能力主要集中在茂名、廣州、湛江三地，中海油在惠州的1200萬噸煉油項目2007年投產(chǎn)，而廣州南沙將

17、由中石化與科威特方面合作建設(shè)1500萬噸級的煉油廠。,續(xù)廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,2006年我省石油和化工隨石化基地的建設(shè)不斷推進，在全國所處的位置發(fā)生了變化，現(xiàn)價產(chǎn)值排全國第三位，利潤排全國第七位。 主要產(chǎn)品涂料139.0萬噸，占全國27.4%，全國第一。 乙烯136.42萬噸，占全國14.5%，排全國第一。 合成樹脂261.52萬噸，占全國10.34%，排全國第三。塑料制品680.64萬噸，占全國24%，排全國第一。 原油加工量2590.2萬噸，占全國8.2%，排全國第三。天然原油1337.78萬噸，占全國7.3%，排全國第七位。,續(xù)廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,“十一五”期間廣東省投資1

18、800億元，包括重點新建、擴建5個煉油項目、5個乙烯項目，并在沿海地區(qū)集中布局建設(shè)5個石化基地。 5個煉油項目分別是：中石化茂名分公司煉油擴建、中石化廣州分公司煉油改造、中石化湛江東興煉油改造、中海油新建惠州1200萬噸/年煉油項目，以及規(guī)劃于“十一五”期間新建的2000萬噸/年煉油裝置。,續(xù)廣東省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,5個石化基地分別是：惠州大亞灣石化區(qū)、茂湛沿海重化產(chǎn)業(yè)帶（茂名石化區(qū)、湛江石化等）、廣州石化基地（包括廣石化擴建、南沙石化及儲運基地）、崖門口沿岸重化產(chǎn)業(yè)帶（珠海西區(qū)臨港石化基地、江門新會東區(qū)銀洲湖一帶）、汕潮揭沿?；せ兀ㄉ穷^南區(qū)化工區(qū)、潮州饒平、揭陽惠來沿海等）。,續(xù)廣東

19、省石油化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,廣東“十一五”規(guī)劃顯示，到2010年，全省石化工業(yè)總產(chǎn)值將達到7300億元，年均增長20%，煉油能力達6500萬噸/年，構(gòu)建出具有國際競爭力的石化工業(yè)體系，不但要成為全國領(lǐng)頭羊，而且在亞洲也要占重要地位。,（1）茂名石化,茂名石化是一家以煉油為龍頭，石油化工為主體的大型煉化一體化企業(yè)，也是中國最大的石油化工生產(chǎn)基地之一。 原油一次加工能力1350萬噸/年，乙烯生產(chǎn)能力100萬噸/年，擁有70多套主要生產(chǎn)裝置，擁有完善的港口碼頭、海上原油接卸和鐵路運輸系統(tǒng)以及原油、成品油管輸系統(tǒng)。 2006年底公司固定資產(chǎn)總值240億元，凈值134億元。 化工產(chǎn)品主要有：聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丁二烯橡膠。,（2）廣州石化,廣州石化現(xiàn)有年煉油1300萬噸、生產(chǎn)乙烯20萬噸的能力，石油化工主要生產(chǎn)裝置50套。10萬千瓦自備熱電站，惠州