第九章 石油化工

經(jīng)濟效益（優(yōu)化目標）原料利用率（轉(zhuǎn)化率、選擇性）單位產(chǎn)量能耗設備生產(chǎn)強度（如反應器單位時間單位體積產(chǎn)量）全員勞動生產(chǎn)率（全廠職工平均每人每年的產(chǎn)值）決策變量生產(chǎn)流程:主反應（最重要反應）、前處理、后處理生產(chǎn)設備工藝條件

通過化學反應生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝

(Technology)化學工藝學目的

對生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設備、工藝條件進行優(yōu)化，以獲得最大經(jīng)濟效益。 技術先進、經(jīng)濟合理、生產(chǎn)安全、可持續(xù)發(fā)展基本步驟（1）確定原則流程（2）確定最重要的反應為主反應，進行反應器、條件、流程優(yōu)化（運用反應工程原理）（3）主反應前的預處理過程優(yōu)化，滿足主反應要求（傳遞）（4）主反應后的后處理優(yōu)化（傳遞）（5）已優(yōu)化的前處理、主反應、后處理組合成優(yōu)化的全生產(chǎn)流程

以石油或天然氣為原料，生產(chǎn)石油產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品的工業(yè)。

石油化工（1）石油產(chǎn)品

又稱油品，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、石蠟、瀝青等。生產(chǎn)這些產(chǎn)品的過程，常稱石油煉制，煉油。

（2）石油化工產(chǎn)品

進一步化學加工獲得，包括基礎原料、基本有機原料、合成材料、精細化工產(chǎn)品基礎原料

三烯：乙烯、丙烯、丁二烯 三苯：苯、甲苯、二甲苯 一炔：乙炔 一萘：萘基本有機原料（由基礎原料經(jīng)過合成獲得）

醇、醛、酮、酸、酯、醚、鹵代烴

合成材料

合成纖維、合成橡膠、塑料

精細化工產(chǎn)品

醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、香料等1石油化工原料1.1原油元素組成

C、

H、

O、

S、

N83-87%11-14%各約1%化合物組成環(huán)烷烴:

烴類

烷烴:（C1-C4氣體，C5-C15

液體，>C16固態(tài)）芳香烴:鎮(zhèn)海石油儲備基地

OrganizationofPetroleumExportingCountries

非烴類(含O，N，S)含O的有:環(huán)烷酸

含N有機物

含S的有:噻吩、硫醚、硫化氫、硫醇等(使催化劑中毒)石蠟基(直鏈烴為主)：蒸餾后渣油以石蠟 為主，如大慶油石油分類環(huán)烷基（環(huán)烷烴為主）：渣油主要成分為 瀝青，為瀝青基混合基：渣油中兩者兼有1.2天然氣

成份:C1-C4的烷烴,無烯烴(裂解才產(chǎn)生)，CO2,H2S

石油成分復雜，但沸點差別較大，如何處理？

2.常減壓蒸餾

石油組分沸點：40-400，分割成若干餾段C1-Cx

屬于物理加工，一次加工

石油氣（煉廠氣）<40℃

石油醚（輕汽油）40-70℃

汽油50－200℃

煤油200－250℃

柴油250－350℃

潤滑油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，規(guī)定為100，正庚烷的辛烷值規(guī)定為0。如90號、93號、97號汽油，汽油異辛烷值高,抗爆能力強。Ｃ－Ｃ－Ｃ－Ｃ－ＣＣＣＣ2,2,4-三甲基戊烷

柴油，按凝固點分為10、0、-10、-20、-35、-50號

加破乳劑和高壓電場下，乳化液被破壞，原油中的無機鹽水溶液小水珠凝聚成大水珠，因油水密度不同，沉降分離2.1脫鹽罐

原油中的無機鹽水溶液，在蒸餾時腐蝕設備，如何去除？

原油脫鹽后，預熱至220-250℃

，進入初餾塔。 塔頂（100℃

）得到拔頂氣、輕汽油。 塔底油送常壓爐加熱至360-370℃

，進入常壓塔。2.2初餾塔常壓爐2.3常壓塔

塔頂（100-200℃

），得到重汽油。

塔底油沸點大于350℃

，送減壓爐加熱至400℃

，進入減壓塔。側線引出油品，因含有低沸點組分，進入汽提塔分離。

常壓塔旁，設置若干個側線汽提塔，重疊但相互隔開。 側線產(chǎn)品從上而下，過熱水蒸氣由下而上。

低沸點組分和水蒸汽從塔頂部返回主塔，產(chǎn)品由汽提塔底部排出。

2.4汽提塔

2.5減壓塔

進料（常壓塔釜液）沸點大于350℃

，如果常壓分離，易使烴類分解，出現(xiàn)結焦，需減壓分離。

側線：潤滑油原料，350～520℃，C20

～C36塔底：渣油，>520℃

C36以上常減壓蒸餾流程原油拔頂氣蒸汽

石腦油

煤油輕柴油重柴油脫鹽罐初餾塔常壓塔汽提塔蒸汽常壓爐減壓爐蒸汽減壓渣油

360-370℃200-250℃減一減二減壓塔400℃拔頂氣

脫鹽罐、初餾塔、常壓爐、常壓塔、汽提塔、減壓爐、減壓塔常減壓蒸餾裝置特點

（1）不需要分出純組分，而是收集一定沸點范圍內(nèi)的餾分。 （2）為減少塔設備，側線出料。常壓塔側線出料經(jīng)汽提，去除低沸點組分

常減壓蒸餾，得到輕質(zhì)油和重質(zhì)油，但汽油品質(zhì)較低，重質(zhì)油需求小。如何將重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油？3催化裂化（針對重質(zhì)油）

在催化劑作用下，將重質(zhì)油（減壓側線、焦化中間餾分）轉(zhuǎn)為輕質(zhì)油（汽油、柴油及液化氣等），提高品質(zhì)和產(chǎn)量，石油二次加工方法之一

催化裂化柴油占柴油總量的30%

液化石油氣占其總量的90%FCC利潤占整個石化行業(yè)利潤30

%，占煉油行業(yè)利潤的44

%。

我國催化裂化生產(chǎn)的汽油占汽油總產(chǎn)量的70%FluidicCatalyticCracking3.1化學反應（1）裂化反應（吸熱反應）

烷烴、烯烴斷裂為小分子烴；環(huán)烷烴開環(huán)，或側鏈斷裂

C20H42C13H26+C7H16+CCCCCCCC單環(huán)芳烴側鏈斷開

催化劑：硅酸鋁為主要成分，含La3+、Ce3+、Nd3+的合成分子篩，制成40-80微米微球骨架異構化，直鏈變?yōu)橹ф滊p鍵移位異構順反異構（2）異構化反應（放熱反應)C-C-C=C→C-C=C-CC-C-C-C→C-C-CC（3）芳烴化反應（吸熱反應）

環(huán)烷烴脫氫生成芳烴；烯烴環(huán)化、再脫氫，生成芳烴（4）氫轉(zhuǎn)移反應

烴分子中的氫轉(zhuǎn)移到烯烴分子

（5）縮合反應（放熱反應）

小分子縮合成大分子，甚至生成焦炭。催化裂化反應特點

（1）總的反應吸熱 （2）一種組分可發(fā)生平行反應,如烷烴可裂化、異構化、脫氫、氫轉(zhuǎn)移

（3）產(chǎn)物可繼續(xù)發(fā)生反應：大分子裂化生成小分子，縮合成大分子，生成焦炭，使催化劑失活。 （4）產(chǎn)物中飽和烴多，不飽和烴少，支鏈烴多，芳烴多。汽油辛烷值高，穩(wěn)定性好。

轉(zhuǎn)化率應略低于70%時,汽油柴油產(chǎn)率最大，50-70%，焦炭<5%。 因轉(zhuǎn)化率低，需采用循環(huán)流程（1）轉(zhuǎn)化率與收率 反應復雜，提高目的產(chǎn)物產(chǎn)率為主要優(yōu)化目標。 隨重油轉(zhuǎn)化率增加,汽油、柴油產(chǎn)率存在最大值，而氣體、焦炭產(chǎn)率提高汽油柴油氣體焦炭產(chǎn)率轉(zhuǎn)化率3.2工藝優(yōu)化（2）反應溫度和空速

生成目的產(chǎn)物的反應，吸熱，一次反應；生成焦炭的反應，放熱，二次反應；具有連串反應特點。

所以，提高溫度（460~520℃），縮短反應時間，采用平推流反應器，減少返混。 空速=空間時間-1

=進料體積流量/反應器容積（3）壓強

壓強對裂化深度有影響。加壓不利于產(chǎn)物從催化劑表面上解吸，而加劇二次反應，使焦炭增多。 一般表壓在0.1MPa，且摻加水蒸氣以降低反應物（油氣）分壓（4）劑油比

催化劑循環(huán)量（t.h-1)與總進料量（t.h-1)之比。劑油比大，催化劑表面積炭少，活性好

提升管反應器中，催化劑隨氣流上升，原料進入反應。反應溫度約520，時間2-3秒。 裂化反應，體積變大，反應器由下而上逐漸擴大，流動呈平推流