石油化工基础知识

石油化工基础知识石油化工的基础原料石油化工的基础原料有4类：炔烃(乙炔)、烯烃(乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)及合成气。由这些基础原料可以制备出各种重要的有机化工产品和合成材料天然气化工以天然气为原料的化学工业简称天然气化工。其主要内容有：1）天然气制碳黑；2）天然气提取氦气；3）天然气制氢；4）天然气制氨；5）天然气制甲醇；6）天然气制乙炔；7）天然气制氯甲烷；8）天然气制四氯化碳；9）天然气制硝基甲烷；10）天然气制二硫化碳；11）天然气制乙烯；12）天然气制硫磺等。100×104t原油加工的化工原料据资料统计，100×104t原油加工可产出：乙烯15×104t，丙烯9×104t，丁二烯2.5×104t，芳烃8×104t，汽油9×104t，燃料油47.5×104t。炼油厂的分类可分为4种类型。1）燃料油型生产汽油、煤油、轻重柴油和锅炉燃料。2）燃料润滑油型除生产各种燃料油外，还生产各种润滑油。3）燃料化工型以生产燃料油和化工产品为主。4）燃料润滑油化工型它是综合型炼厂，既生产各种燃料、化工原料或产品同时又生产润滑油。原油评价试验当加工一种原油前，先要测定原油的颜色与气味、沸点与馏程、密度、粘度、凝点、闪点、燃点、自燃点、残炭、含硫量等指标，即是原油评价试验。炼厂的一、二、三次加工装置把原油蒸馏分为几个不同的沸点范围(即馏分)叫一次加工；将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工；将二次加工得到的商品油制取基本有机化工原料的工艺叫三次加工。一次加工装置；常压蒸馏或常减压蒸馏。二次加工装置：催化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整、烃基化、加氢精制等。三次加工装置：裂解工艺制取乙烯、芳烃等化工原料。辛烷值辛烷值是表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标。常以标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值规定为零，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。十六烷值十六烷值就是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为100，纯甲基萘的十六烷值定为零，以不同的比例混合起来，可以得到十六烷值0至100的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对比。催化裂化主要化学反应1）裂化反应。裂化反应是C-C键断裂反应，反应速度较快。2）异构化反应。它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生结构和空间位置的变化。3）氢转移反应。即某一烃分子上的氢脱下来，立即加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。4）芳构化反应。芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。焦化及其产品焦化是使重质油品加热裂解聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭的加工过程。产品有：1）气体；2）汽油；3）柴油；4）蜡油；5）石油焦。加氢裂化的主要原料及产品加氢裂化的主要原料是重质馏分油，包括催化裂化循环油和焦化馏出油等。它的产品主要是优质轻质油品，特别是生产优质航空煤油和低凝点柴油。催化重整工艺在炼油工业中的重要地位这是因为它有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成80至90号的高辛烷值汽油。二是能生产大量苯、甲苯和二甲苯，这些都是生产合成塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料。三是可副产大量廉价氢气。溶剂脱沥青在炼厂中的地位溶剂脱沥青装置既是生产重质润滑油的龙头装置，又是一个重油加工装置，它在炼厂中占有很重要的地位。减压渣油经溶剂脱沥青装置后，脱除沥青质、胶质和含金属的非烃化合物。脱沥青油既可做重质润滑油原料，又可做催化裂化原料；脱油沥青直接调合成道路沥青或氧化成建筑沥青，重质润滑油料在脱蜡后还可生产地蜡。国内外脱蜡工艺方法冷榨脱蜡、混合溶剂脱蜡、分子筛脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡、催化临氢降凝及喷雾脱蜡等方法。乙烯的主要用途乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。丙烯的主要用途丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。丁烯的用途丁烯的利用是以混合丁烯生产高辛烷值汽油组分为主，约占丁烯消费量的60%，另有11%的混合丁烯用作工业或民用燃料。用作石油化工原料的丁烯仅占丁烯消费量的29%，其中正丁烯主要用于丁二烯的生产，其余用于生产顺丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚丁烯、乙酸酐等。丁乙烯的用途丁二烯是合成橡胶和合成树脂的重要单体。由于二烯可生产顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、也可生产聚丁二烯、ABS、BS等树脂。此外还可生产丁二醇、己二胺(尼龙的单体)。苯的主要用途苯的最大用途是作为生产苯乙烯的单体原料，约占世界苯消耗量的50%。环已烷和苯酚也是苯重要消费领域。二者各占苯消费量的15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、顺丁烯二酸酐也都是由苯生产的重要衍生物。目前我国的化肥品种有尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氨水、液氨、硫酸铵、重过磷酸钙、普钙、钙镁磷肥、磷酸铵、氯化钾、硫酸钾、微量元素脂料、腐殖酸类肥料等。酚精炼及在炼厂中的地位目的是除去润滑油中非理想组分、提高油品的抗氧化安定性，改善油品的粘温性能和色度，降低酸值和残炭值。地位：酚精制是润滑油生产的一个重要生产工序。从蒸馏来的减压二、三、四线和丙烷脱沥青来的残渣油料，首先经过酚精炼、然后经脱蜡，补充精制，调合生产成品润油油。因此，酚精炼在炼厂的润滑油生产中占有很重要的地位。流体的流量与流速种类流体的流量和流速，可分为质量流量、质量流速与体积流量、体积流速两种。质量流量是，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体质量。质量流量通常用符号G表示，单位为kg/s。体积流量是，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体体积。体积流量通常用符号V表示，单位为m3/s。质量流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面上流过的流体质量。通常用符号WG表示，单位为kg/s·m2。体积流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面流过的流体体积。体积流速通常用符号WV表示，单位为m3/s·m2或m/s。重度、密度、比重单位体积的物料所具有的重量，称为重度，单位：kg/m3。单位体积内所具有的物质质量称为密度，单位：g/cm3。比重是指物质的重量与同体积的纯水在4℃时的重量之比。液体比重是指相同体积的液体重量与水的重量之比，是一没有单位的数值。粘度流体在流动时，相邻流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力。粘度是用来衡量粘滞力大小的一个物性数据。粘度有动力粘度，其单位：帕斯卡秒(Pa·s)；运动粘度是在工程计算中，物质的动力粘度与其密度之比，其单位为：(m2/s)。在石油工业中还使用恩氏粘度，它不是上面介绍的粘度概念。而是流体在恩格拉粘度中直接测定的读数。当前车用汽油牌号90#、93#和97#三个牌号，仍保留70#老牌号。汽车的压缩比为7.0以下的东风、解放等老式汽车用70#车用汽油。汽车的压缩比在7.0以上的新式汽车如：桑塔那、奥迪、解放CA141、跃进NJG131等小轿车用90#汽油。含铅汽油的毒性四乙基铅有强烈的毒性，它通过皮肤、呼吸道或食道进入人体并不易排出，积累一定程度就有中毒现象，轻度引起失眠、恶心、头痛、血压降低等，严重时会导致死亡。当前柴油的品级和牌号有优级品、一级品、合格品。牌号有10#、0#-10#、-20#、-35#、-50#。企业能量平衡技术指标主要有4项技术指标：1）单位能耗：单位产量或单位产值的某种能源消耗量；2）单位综合能耗：单位产量或单位产值的综合能耗量，以吨标准煤/t、t标准煤/×104m或吨标准/×104元表示；3）设备效率：有效能量/供给能量×100%；4）企业能源利用：企业有效利用能量/企业总综合能耗量×100%。石油化工常识一、石油化学工业的含义石油化学工业简称石油化工，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。本书只列到尿素。二、石油化工的发展石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。石油炼制起源于19世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解简称裂解）技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开发了腈纶，1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。石油化工高速发展的原因是：有大量廉价的原料供应（50~60年代，原油每吨约15美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上的一次飞跃。20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓，并向着采用新技术，节能，优化生产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力为38亿吨，生产化工产品用油约占总量的10%。三、石油化工在国民经济中的作用1．石油化工是能源的主要供应者。石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。2.石油化工是材料工业的支柱之一金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。3．石油化工促进了农业的发展农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了