化工工藝課第1次課

1、 (石油化工篇）化學(xué)工藝（1本化工工藝課程的組成部分無(wú)機(jī)化工部分石油/有機(jī)化工部分煤化工部分前 言 內(nèi)容？石油煉制部分基本有機(jī)化工的原料和主要有機(jī)化工過(guò)程基本有機(jī)化工原料的生產(chǎn)重要有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品2本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)注意事項(xiàng)：特點(diǎn)：1）涉及的內(nèi)容多、知識(shí)面寬、信息量大！2）涉及的數(shù)學(xué)計(jì)算少、記憶性和了解性知 識(shí)多！學(xué)習(xí)注意：1）必須多聽課 可知道其中內(nèi)容！2）必須記要點(diǎn) 可掌握其中關(guān)鍵！3本課程的考核方式：考核形式：考試為主，考察為輔結(jié)合的形式。成績(jī)計(jì)算: 考試成績(jī)占: 80-85%; 平時(shí)成績(jī)占: 15-20%;平時(shí)成績(jī)構(gòu)成: 出勤率占: 5分;臨時(shí)測(cè)驗(yàn)占: 15分 (大約5次測(cè)驗(yàn),

2、3分/次).4第一章 緒論 石油化工概況和地位（2h）第二章 烴類熱裂解乙烯生產(chǎn)（10h）第三章 芳烴生產(chǎn)及其相互轉(zhuǎn)化（10h）第四章 催化加氫與脫氫的規(guī)律及典型工藝（3h）第五章 催化氧化的一般規(guī)律及典型工藝分析（3h）第六章 羰化反應(yīng)和總結(jié)（2h）最后考核：(2h)本課程所涉及的具體內(nèi)容及安排5參考書：1.基本有機(jī)化工工藝學(xué)吳指南主編2.有機(jī)化工工藝學(xué)田春云主編3.乙烯裝置技術(shù)李作政主編4. 可以參閱近期石油化工和乙烯工程文獻(xiàn)6第一章 緒論一.化工工藝學(xué)的定義和范疇1 “化工的基本概念”： 化工是“化學(xué)工程”或“化學(xué)工業(yè)”的簡(jiǎn)稱?；瘜W(xué)工程簡(jiǎn)稱化工，習(xí)慣上“化工”是化學(xué)工業(yè)的簡(jiǎn)稱。 “化工”

3、的定義為：利用化學(xué)反應(yīng)改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)等生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的過(guò)程。 習(xí)慣上分為無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)。隨生產(chǎn)的分工越來(lái)越細(xì)，“化學(xué)工業(yè)”的范疇越來(lái)越小。7 冶金工業(yè)； 制革工業(yè)； 造紙工業(yè)； 釀酒工業(yè)； 制藥工業(yè)； 石油化工； 通常把上述這些不歸稱于化學(xué)工業(yè)。更寬廣、更貼切的定義：化學(xué)工業(yè)是利用化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工程的方法，改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)而生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)部門。8 2.工藝學(xué)的概念： 工 藝：利用生產(chǎn)工具對(duì)各種原材料、半成品進(jìn)行加工或處理，使之成為產(chǎn)品的方法。工藝是工程和技術(shù)、藝術(shù)的結(jié)合。 工藝學(xué)：根據(jù)技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理的原則，研究各種原材料、半成品、成品的加工方法和過(guò)程的學(xué)

4、科稱為工藝學(xué)。它是一種研究生產(chǎn)或過(guò)程的學(xué)問(wèn)，包含大量技術(shù)問(wèn)題；還包括過(guò)程的理論、系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)的技術(shù)以及匠心獨(dú)運(yùn)的安排。 化工工藝學(xué)：研究運(yùn)用各種學(xué)科的知識(shí)，經(jīng)濟(jì)地、先進(jìn)地將各種原材料生產(chǎn)出化工產(chǎn)品的技術(shù)、過(guò)程和方法。內(nèi)容包括：生產(chǎn)方法、原理、流程和設(shè)備。9二 化工工藝學(xué)研究的主要內(nèi)容：硬件：包括一個(gè)合理的，先進(jìn)的，經(jīng)濟(jì)上有利的“工藝流 程”。保證從原料進(jìn)入流程直至產(chǎn)品下線，過(guò)程是 順暢的、經(jīng)濟(jì)合理的、原料的利用率高，能耗和物 耗少。軟件：包括一套合理的、先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)上有利的工藝操 作控制條件和質(zhì)量保證體系（包括溫度、壓力、 原料、時(shí)間、生產(chǎn)周期、分離條件等）。另外：保證安全，保護(hù)環(huán)境，污染治理

5、等。10概括講，化工工藝學(xué)研究的主要內(nèi)容包括1）設(shè)計(jì)和布局生產(chǎn)的工藝流程2）確定最佳的生產(chǎn)工藝操作條件和技術(shù)管理控制體系3）建立相適應(yīng)的安全和環(huán)境保護(hù)措施任何一個(gè)復(fù)雜的化工產(chǎn)品過(guò)程，從工藝學(xué)上分為三部分：工藝流程軀殼工藝操作參數(shù)靈魂三廢治理規(guī)矩11 化學(xué)工程學(xué)的主要任務(wù)： 就是研究這些規(guī)律，設(shè)計(jì)出更加先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)流程設(shè)備。 化工工藝學(xué)涉及的“硬件”的研究，要依賴化學(xué)工程或需要化學(xué)工程的指導(dǎo)，要化學(xué)工程為它服務(wù)。 化學(xué)工藝學(xué)的“軟件”部分，既工藝操作和控制條件，隨著化學(xué)工程與工藝的結(jié)合，一個(gè)先進(jìn)的設(shè)備生產(chǎn)，它可能改變工藝條件，使之更加合理。三 化工工藝學(xué)與化學(xué)工程學(xué)的關(guān)系：12 概括的

6、講： 化工工藝學(xué)規(guī)定了工程學(xué)的工作和研究范圍與條件。 化學(xué)工程學(xué)為化工工藝學(xué)服務(wù)必須遵循化工工藝限定的條件和要求。工程學(xué)又可反作用于工藝學(xué)，使工藝學(xué)得到進(jìn)步。 工藝學(xué)實(shí)踐 工程學(xué)理論13四 學(xué)習(xí)化工工藝學(xué)的意義： 化工工藝學(xué)是體現(xiàn)工程與工藝相結(jié)合的學(xué)問(wèn)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以掌握化工生產(chǎn)工藝的共性，尤其是認(rèn)識(shí)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程版塊，可應(yīng)用學(xué)會(huì)如何把一個(gè)具有工藝條件的化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)工藝向工程飛躍，變成一個(gè)由具體生產(chǎn)設(shè)備組成的生產(chǎn)流程。14五 化學(xué)工業(yè)的行業(yè)特征：1 發(fā)展和更新速度快；2 設(shè)備特殊，設(shè)備投資高，更新快；3 知識(shí)技術(shù)密集，投資和資金密集；4 能量消耗密集和物質(zhì)消耗密集；5 有一定

7、的規(guī)模效益；6 要求環(huán)境保護(hù)和防治，要求自動(dòng)控制條件比較嚴(yán)格；7 化工的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈；8 市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)注意用戶開發(fā)和用戶技術(shù)指導(dǎo)。15 六 化學(xué)工業(yè)的分類： 根據(jù)定義，凡應(yīng)用化學(xué)原理，改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)的成分和形態(tài)的都是化學(xué)工業(yè)。由于某些行業(yè)產(chǎn)品物性和管理上的差別，如冶金，建材，硅酸鹽，醫(yī)藥，纖維，橡膠，塑料制品等，有時(shí)也不屬于化工；生物化工，石油化工的獨(dú)特形態(tài)，可能又各自獨(dú)立。161 按化學(xué)工業(yè)使用的原料來(lái)劃分：煤化工：以煤，焦油，焦碳，乙炔和煤的液化汽 化為原料；石油化工：以石油及其餾分為原料；天然氣化工：以天然氣為主要原料；海洋化工：以海洋為主要原料；生物化工：以微生物方法為主

8、要原料；林產(chǎn)化工：以木材為主要原料；核化工：以核反應(yīng)和輻射過(guò)程等。六 化學(xué)工業(yè)的分類：172 按產(chǎn)品歸類來(lái)分： 無(wú)機(jī)化工：各種無(wú)機(jī)物，氨，肥料，堿，酸， 無(wú)機(jī)原料等； 有機(jī)化工：基本有機(jī)原料，有機(jī)溶劑，染料， 洗滌劑等。 高分子材料化工：三大合成等。 精細(xì)化工：染料、表面活性劑、洗滌劑、精細(xì)材料。183 按產(chǎn)品的用途和產(chǎn)品形態(tài)來(lái)分： 軍事化工（炸藥，火箭推進(jìn)劑，核材料等）、 環(huán)境化工、藥物化工、食品化工、硅酸鹽化工、日用化工、建筑化工、農(nóng)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. 有機(jī)化工主要原料有機(jī)化工主要原料煤石油天然氣煉油 乙烯工程合成（CO+H2)合成（CO+H

9、2)甲醇乙烯主導(dǎo)產(chǎn)品重要碳一化學(xué)品? 芳烴20八 石油化學(xué)工業(yè)的概貌1.石油化學(xué)工業(yè)簡(jiǎn)稱石油化工: 石油化工是以石油及天然氣為起始原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱。2.石油化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品加工過(guò)程可劃分為兩大體系: 石油煉制體系:石油經(jīng)煉制生成各種燃料油,潤(rùn)滑油,石蠟等。 石油化工體系:餾分油熱解、分離合成各種化學(xué)品。如下圖是燃料型煉油廠圖和化工型圖21原油脫鹽脫水常減壓蒸餾直餾汽油直餾煤油直餾輕柴油直餾重柴油減壓柴油輕汽油減壓渣油催化重整富H2氣體重整油芳烴抽提石油氣抽余油“三苯”等芳烴重芳烴氣體分離疊合汽油燃料或芳構(gòu)化原料MTBE合成C5+C3=C30C40C4=加氫裂化石腦油加氫尾油催化

10、裂化潤(rùn)滑油裂解氣干氣裂化汽油裂化柴油尾油石蠟抽出油組分油蠟膏脫油地蠟延遲焦化減粘裂化脫瀝青潤(rùn)滑油瀝青22原油常減壓蒸餾加壓蒸氣汽化減壓渣油催化加氫裂化重芳烴回收脫硫，制硫減壓柴油加氫處理催化裂化分離C1C3烷乙烯，丙烯正，異丁烷丁烯催化裂化柴油催化裂化汽油硫化物萘其他重芳烴航空煤油柴油合成氣氣體直餾柴油直餾煤油石腦油直餾汽油烴類熱裂解凈化分離裂解汽油芳烴抽提苯甲苯二甲苯裂解氣分離煉廠氣分離脫硫脫硫H2制硫催化重整分離硫磺硫磺重整汽油H2甲烷乙烷丙烷，丁烷水蒸氣轉(zhuǎn)化裂解裂解合成氣乙炔乙烯液化氣乙烯丙烯正丁烯異丁烯異戊二烯丁二烯由石油制取燃料和化工原料的主要途徑示意圖23開采石油,天然氣合成煉制裂

11、解造氣重整抽提分離合成天然氣油田氣原油輕 渣 重 柴 汽油 油 油 油 油 化肥裂解輕油裂解氣合成氣重整油苯,甲苯,二甲苯,萘乙,丙,丁烯,丁二烯,乙炔煉廠氣合成醇,醛,酮,酸,酯,醚,腈,酚,等再加工合成纖維,合成塑料,合成橡膠醫(yī)藥,農(nóng)藥,涂料,燃料,助劑等24開采石油原油石油加工天然氣和油田氣煉廠氣液體石油餾分重整萃取抽提裂解輕油裂解脫氫甲乙丙丁烷等乙烯丙烯丁烯丁二烯異戊二烯乙炔苯甲苯二甲苯汽油253. 石油化工包括的三大生產(chǎn)過(guò)程1） 基本有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程: 以石油和天然氣為起始原料，經(jīng)煉制、熱裂解、分離等步驟制得三烯(乙烯，丙烯，丁二烯)、三苯(苯，甲苯，二甲苯)、乙炔和萘等基本有機(jī)原料

12、。 八大基礎(chǔ)原料:“三烯”，“三苯”，乙炔，萘。乙烯，丙烯，丁二烯苯，甲苯，二甲苯262）有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程: 在“三烯”、“三苯”、乙炔和萘的基礎(chǔ)上，通過(guò)各種合成步驟制得醇，醛，酮，酸，酯，醚，腈類等有機(jī)原料。 十四種基本有機(jī)原料 :甲醇，甲醛，乙醇，乙醛，醋酸，環(huán)氧乙烷，環(huán)氧氯丙烷，甘油，異丙醇，丙酮，丁醇，辛醇，苯酚，苯酐。273）高分子化工生產(chǎn)過(guò)程: 在十四種基本有機(jī)原料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)各種聚合、縮合步驟制得各種纖維、合成塑料、合成橡膠等最終產(chǎn)品。 三大合成材料: 纖維、塑料、橡膠。28石油化工包括的三大生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)系基本有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程有機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程高分子化工生產(chǎn)過(guò)程石油和天然氣原料八

13、大基礎(chǔ)原料十四種基本有機(jī)原料三大合成材料原料原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品294 基本有機(jī)原料工業(yè)發(fā)展歷史初級(jí)階段石油化學(xué)階段以農(nóng)副產(chǎn)品的發(fā)酵和干餾方法獲得的有限原料。煤化學(xué)階段20世紀(jì)初，美國(guó)Meko公司從煉廠氣中分得丙烯與硫酸水解制得異丙醇標(biāo)志著石油化工誕生。1924年美國(guó)聯(lián)合電石和碳公司從天然氣中分離得乙烷、丙烷 裂解得乙烯 環(huán)氧乙烷。 二戰(zhàn)期間石化發(fā)展迅速,壓制了煤炭工業(yè)。分三個(gè)階段焦碳+石灰石 電石 生成乙炔。19世紀(jì)前半期鋼鐵帶動(dòng)煤焦工業(yè)煤焦油合成。30含淀粉含糖物質(zhì)含纖維的物質(zhì)木 材水解水解干餾己糖戊糖發(fā)酵脫水乙醇丙醇丁酸糠醛醋酸甲醇丙酮原料來(lái)源加工產(chǎn)物過(guò)程基本有機(jī)原料由農(nóng)林副產(chǎn)品制取重要

14、有機(jī)化工原料的主要途徑生物質(zhì)發(fā)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?fàn)t氣粗苯煤焦油電石煤焦碳出爐煤氣H2煤加工產(chǎn)物起始原料基本有機(jī)原料煤制取基本有機(jī)原料示意圖32構(gòu)建以煤為原料的能源化工金三角金三角: 寧夏的寧東; 陜北的榆林;內(nèi)蒙的鄂爾多斯33電石乙炔有機(jī)合成人造橡膠人造樹酯乙醛醋酸丙酮烯酮合成纖維合成苯四氫呋喃丁炔二醇乙炔的氯衍生物乙醇及其衍生物辛醇電石生產(chǎn)基本有機(jī)化工原料綜合利用圖34以生物質(zhì)為原料、用生物技術(shù)生產(chǎn)有機(jī)化工原料和產(chǎn)品又成為當(dāng)今熱點(diǎn)生物質(zhì)為原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇生產(chǎn)1,3丙二醇生產(chǎn)生物柴油乳酸丙烯酸生物技術(shù)或合成生產(chǎn)合成氣或富氫氣體生物氣化35八 基本有

15、機(jī)化工生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)1.原料具有靈活性： 原則上石油烴類都可以充當(dāng)基本有機(jī)化工原料,最輕的是乙烷、丙烷，然后是汽油、煤油、餾分油。在特殊情況下原油、蠟油、渣油也可以作為基本有機(jī)化工的原料。2. 產(chǎn)品多樣性: 基本有機(jī)化工的主要反應(yīng)過(guò)程是石油烴裂解。石油烴裂解的產(chǎn)物中除了含有乙烯外，還含有丙烯,丁烯等,也含有一定數(shù)量的苯,甲苯,二甲苯等芳香烴。3. 生產(chǎn)規(guī)模逐步大型化: 基本有機(jī)化工的生產(chǎn)規(guī)模經(jīng)歷了由小到大的發(fā)展變化過(guò)程?；居袡C(jī)化工裝置的典型是乙烯裝置,乙烯裝置的規(guī)模一般用年產(chǎn)乙烯噸數(shù)表示。36*有機(jī)化工工藝學(xué):有機(jī)化工:以煤、石油與天然氣及農(nóng)林副產(chǎn)品為原料，通過(guò)各種加工方法制成一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，這個(gè)過(guò)程稱為有機(jī)化工。有機(jī)化工工藝學(xué)：對(duì)有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝研究稱為有機(jī)化工工藝學(xué)。包括：反應(yīng)工藝原理的研究、原料路線的選擇、生產(chǎn)方法的評(píng)比、各工藝參數(shù)的變化規(guī)律和