《天然氣和石油化工》課件

天然氣和石油化工能源工業(yè)的支柱現(xiàn)代化工的基礎(chǔ)課程目標(biāo)和內(nèi)容掌握基本理論天然氣和石油的形成、組成了解核心工藝開采、處理、煉制流程熟悉產(chǎn)品應(yīng)用各類化工產(chǎn)品的生產(chǎn)與用途認(rèn)識環(huán)保趨勢天然氣和石油的形成1遠(yuǎn)古生物沉積海洋微生物死亡后沉入海底2厭氧分解缺氧環(huán)境下有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化3地?zé)釅毫ψ饔酶邷馗邏捍偈褂袡C(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳?xì)浠衔?儲集巖聚集油氣在多孔巖石中積累形成藏天然氣的化學(xué)組成甲烷乙烷丙烷丁烷氮?dú)舛趸计渌偷幕瘜W(xué)組成烷烴30%，直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)1環(huán)烷烴40%，環(huán)狀飽和結(jié)構(gòu)2芳香烴20%，含苯環(huán)結(jié)構(gòu)3瀝青質(zhì)和膠質(zhì)10%，高分子量化合物4天然氣開采技術(shù)勘探定位地質(zhì)調(diào)查和地震勘探確定氣藏位置鉆井施工鉆探氣井并安裝套管完井作業(yè)安裝采氣裝置和地面管網(wǎng)氣藏管理控制開采速度以延長氣井壽命石油開采技術(shù)勘探階段地質(zhì)調(diào)查，找出油藏一次采油利用地層壓力自噴開采二次采油注水提高采收率三次采油化學(xué)劑、熱力或氣體驅(qū)油天然氣處理流程氣田集輸匯集各井氣體脫水脫液分離水分和凝液脫硫脫碳去除硫化物和二氧化碳分餾分離低溫分離各組分石油煉制流程原油預(yù)處理脫鹽、脫水蒸餾分離常壓和減壓蒸餾二次加工催化裂化、重整精制處理脫硫、加氫改質(zhì)產(chǎn)品調(diào)和不同組分混合成成品石油分餾過程1氣體產(chǎn)物20°C以下2汽油20°C-150°C3煤油150°C-250°C4柴油250°C-350°C5重油350°C以上常壓蒸餾工藝原理利用不同沸點(diǎn)差異分離在常壓下進(jìn)行溫度控制在370°C以下主要設(shè)備加熱爐蒸餾塔冷凝器儲罐產(chǎn)品分離輕質(zhì)餾分：石腦油、汽油中質(zhì)餾分：煤油、柴油塔底：減壓蒸餾原料減壓蒸餾工藝目的避免高溫導(dǎo)致的熱裂化在低壓下降低組分沸點(diǎn)進(jìn)一步分離重質(zhì)組分操作條件壓力：1.3-5.3kPa溫度：350-400°C原料：常壓蒸餾塔底油獲得產(chǎn)品潤滑油餾分蠟油瀝青基礎(chǔ)料石油產(chǎn)品分類燃料類液化氣、汽油、柴油、煤油、燃料油溶劑類石腦油、溶劑油、苯類潤滑類機(jī)械油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油化工原料乙烯、丙烯、芳烴特種產(chǎn)品石蠟、瀝青、白油、石油焦汽油的生產(chǎn)和性質(zhì)生產(chǎn)方法催化重整、催化裂化、烷基化、異構(gòu)化等多種工藝辛烷值要求抗爆性指標(biāo)，通常為89-98蒸發(fā)特性影響冷啟動和熱天氣性能硫含量環(huán)保指標(biāo)，國VI標(biāo)準(zhǔn)≤10ppm柴油的生產(chǎn)和性質(zhì)40-55十六烷值衡量柴油著火性能-10°C凝點(diǎn)影響低溫流動性50ppm硫含量國V標(biāo)準(zhǔn)要求0.83g/cm3密度標(biāo)準(zhǔn)柴油平均值煤油的生產(chǎn)和性質(zhì)餾程150-250°C航空煤油：嚴(yán)格控制冰點(diǎn)和熱值照明煤油：低硫、低芳烴潤滑油的生產(chǎn)和性質(zhì)基礎(chǔ)油減壓蒸餾得到的潤滑油餾分添加劑抗氧化、抗腐蝕、清凈分散粘度性能衡量流動性，對高低溫性能至關(guān)重要石蠟的生產(chǎn)和用途生產(chǎn)工藝溶劑脫蠟、壓濾分離1精制處理脫色、脫臭、純化2產(chǎn)品質(zhì)量熔點(diǎn)、油含量、針入度3應(yīng)用領(lǐng)域蠟燭、包裝、化妝品、醫(yī)藥4瀝青的生產(chǎn)和應(yīng)用生產(chǎn)方法減壓蒸餾殘?jiān)?jīng)氧化吹制關(guān)鍵性能軟化點(diǎn)、針入度、延度主要應(yīng)用道路鋪設(shè)、防水材料、屋面涂料改性技術(shù)聚合物改性提高耐久性裂化技術(shù)概述裂化原理使大分子烴裂解為小分子烴提高輕質(zhì)油品產(chǎn)量改善產(chǎn)品質(zhì)量主要類型熱裂化催化裂化加氫裂化技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化率選擇性產(chǎn)品分布熱裂化480°C操作溫度高溫促進(jìn)分子斷鍵7MPa壓力條件壓力影響反應(yīng)平衡20%焦炭生成副反應(yīng)產(chǎn)物30-40%轉(zhuǎn)化率較低的轉(zhuǎn)化效率催化裂化原料預(yù)熱重油加熱至200-300°C催化反應(yīng)沸騰床反應(yīng)器中與催化劑接觸，溫度約500°C產(chǎn)物分離分餾塔分離各組分催化劑再生焦炭燃燒去除加氫裂化工藝特點(diǎn)在氫氣存在下進(jìn)行裂化雙功能催化劑高壓反應(yīng)條件工藝參數(shù)溫度：350-450°C壓力：10-20MPa空速：0.5-2.0h?1產(chǎn)品優(yōu)勢高品質(zhì)中間餾分低硫、低氮高穩(wěn)定性重整技術(shù)脫氫環(huán)化烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴異構(gòu)化直鏈變支鏈氫解斷鍵為低碳烴脫烷基烷基從環(huán)上脫離異構(gòu)化技術(shù)烷基化技術(shù)反應(yīng)原理烯烴與異丁烷反應(yīng)生成高辛烷值組分催化劑硫酸、氫氟酸或固體酸溫度條件低溫（0-10°C）有利于反應(yīng)產(chǎn)品特性高辛烷值、低蒸氣壓、低硫聚合技術(shù)單體準(zhǔn)備丙烯、丁烯等烯烴純化催化反應(yīng)磷酸、硫酸或分子篩催化劑產(chǎn)物分離聚合汽油與未反應(yīng)烯烴分離產(chǎn)品精制堿洗、水洗去除殘留酸石油化工基本原料1高端產(chǎn)品精細(xì)化學(xué)品2聚合物塑料、橡膠、纖維3基礎(chǔ)有機(jī)原料乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯4石油產(chǎn)品石腦油、輕油、燃料油5原油天然資源乙烯的生產(chǎn)820°C裂解溫度高溫有利于乙烯生成0.3s停留時(shí)間短停留時(shí)間避免副反應(yīng)30%平均得率基于石腦油原料-104°C分離溫度深冷分離純化丙烯的生產(chǎn)蒸汽裂解催化裂化丙烷脫氫其他工藝芳烴的生產(chǎn)生產(chǎn)方法催化重整蒸汽裂解甲苯歧化甲苯烷基化主要產(chǎn)品苯甲苯二甲苯萘分離技術(shù)萃取精餾結(jié)晶吸附合成氣的生產(chǎn)甲烷部分氧化CH?+?O?→CO+2H?溫度約1200-1500°C甲烷水蒸氣重整CH?+H?O→CO+3H?鎳催化劑，750-900°C甲烷二氧化碳重整CH?+CO?→2CO+2H?利于CO?減排聚乙烯的生產(chǎn)1高壓法1000-3000個(gè)大氣壓，100-300°C，自由基機(jī)理2齊格勒-納塔法常壓或低壓，60-80°C，催化劑高活性3溶液法在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，便于熱量控制4氣相法流化床技術(shù)，無溶劑，環(huán)保聚丙烯的生產(chǎn)等規(guī)聚合控制Ziegler-Natta催化體系氣相法成本最低聚氯乙烯的生產(chǎn)乙炔法乙炔與HCl反應(yīng)生成氯乙烯1氯乙烯制備乙烯氯化氧化制氯乙烯2聚合反應(yīng)懸浮聚合、乳液聚合或本體聚合3后處理干燥、篩分、添加劑混合4合成橡膠的生產(chǎn)丁苯橡膠(SBR)丁二烯與苯乙烯乳液聚合順丁橡膠(BR)丁二烯溶液聚合異戊橡膠(IR)模擬天然橡膠結(jié)構(gòu)合成纖維的生產(chǎn)聚酯纖維對苯二甲酸與乙二醇酯化縮合尼龍纖維己二酸與己二胺縮聚反應(yīng)腈綸丙烯腈單體聚合氨綸聚氨酯彈性體紡絲維綸聚乙烯醇纖維天然氣的凈化處理機(jī)械雜質(zhì)去除過濾器、旋風(fēng)分離器水分離甘醇吸收或分子篩吸附酸性氣體脫除胺法脫除H?S和CO?重?zé)N回收低溫分離回收C5+組分天然氣的脫硫技術(shù)酸性氣體H?S,CO?存在于原料氣中吸收劑選擇MEA,DEA,MDEA等胺類溶液吸收過程低溫高壓條件利于吸收再生過程高溫低壓利于解吸放出酸氣天然氣的脫水技術(shù)甘醇法三乙二醇(TEG)吸收水分在低溫條件下接觸甘醇再生溫度約200°C分子篩法3A或4A分子篩吸附周期性切換吸附再生適用于深度脫水低溫法冷卻至水露點(diǎn)以下凝結(jié)分離液態(tài)水適用于同時(shí)回收重?zé)N液化天然氣（LNG）生產(chǎn)預(yù)處理脫除雜質(zhì)和水分預(yù)冷丙烷制冷循環(huán)至-35°C液化混合制冷劑循環(huán)至-162°C儲存雙層絕熱儲罐壓縮天然氣（CNG）生產(chǎn)氣源處理脫水、脫硫、去除雜質(zhì)壓縮工藝多級壓縮至20-25MPa冷卻處理中間冷卻降溫儲存配送高壓鋼瓶儲存天然氣化工基本原料甲烷主要組分，C1乙烷重要化工原料，C2丙烷液化氣組分，C3丁烷液化氣組分，C4合成氣CO和H?混合物甲醇的生產(chǎn)1甲醇產(chǎn)品無色液體，純度>99.5%2甲醇合成銅基催化劑，220-280°C，5-10MPa3合成氣制備H?:CO=2:1理想比例4天然氣原料重整或部分氧化氨的生產(chǎn)尿素的生產(chǎn)原料準(zhǔn)備液氨和二氧化碳羰基合成生成氨基甲酸銨尿素合成脫水轉(zhuǎn)化為尿素成品處理濃縮、造粒天然氣制氫75%轉(zhuǎn)化率蒸汽重整工藝850°C反應(yīng)溫度鎳基催化劑3:1蒸汽比蒸汽與碳摩爾比99.9%氫氣純度PSA提純后天然氣制乙炔高溫?zé)崃呀?500°C快速裂解淬冷處理水噴射迅速冷卻分離純化吸收法除雜質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域氯乙烯、乙醛合成天然氣制烯烴氧化偶聯(lián)法甲烷直接轉(zhuǎn)化為乙烯反應(yīng)溫度750-850°C催化劑含La、Sr等經(jīng)甲醇路線甲烷→甲醇→二甲醚→烯烴MTO/MTP工藝分子篩催化劑直接轉(zhuǎn)化法非氧化脫氫耦合仍處于研究階段期望單程高收率煤化工概述傳統(tǒng)煤化工焦化氣化煤制油煤制氣現(xiàn)代煤化工煤制甲醇煤制烯烴煤制乙二醇煤制芳烴未來發(fā)展煤基多聯(lián)產(chǎn)清潔轉(zhuǎn)化CO?捕集氫能利用煤的干餾1低溫干餾500-600°C，產(chǎn)生半焦2中溫干餾700-900°C，產(chǎn)生焦炭3高溫干餾900-1100°C，產(chǎn)生冶金焦煤氣化技術(shù)固定床氣化溫度低，操作簡單流化床氣化溫度中等，適應(yīng)性好氣流床氣化溫度高，煤種適應(yīng)性強(qiáng)煤液化技術(shù)直接液化高壓加氫，直接轉(zhuǎn)化為液體燃料間接液化先氣化為合成氣，再合成液體燃料溶劑提取液化特殊溶劑溶解煤熱解液化高溫?zé)峤猱a(chǎn)生液體產(chǎn)物煤制油技術(shù)費(fèi)托合成，鐵或鈷催化劑典型產(chǎn)品包括柴油、石蠟、汽油水煤漿氣化工藝是主要路線石油化工和天然氣化工的環(huán)境影響清潔生產(chǎn)技術(shù)源頭減量優(yōu)化工藝，減少原料消耗過程控制提高轉(zhuǎn)化率，減少副產(chǎn)物循環(huán)利用副產(chǎn)物綜合利用末端治理污染物無害化處理廢氣處理技術(shù)吸附法活性炭吸附VOCs吸收法液體吸收劑捕集酸性氣體催化燃燒催化氧化VOCs為CO?和H?O生物降解微生物分解