第二章 化学工业的资源路线和主要产品

其他有害物质。

经济实惠。天然气与人工煤气相比，同比热值价格相当，并且天然气 清洁干净，能延长灶具的使用寿命，也有利于用户减少维修费用的支 出。

改善生活。随着家庭使用安全、可靠的天然气，会改善家居环境，提 高生活质量。
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化工工艺概论 第二版
第二节
天然气的用途
化学工业主要产品网络
民用市场消费
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第二节
二、石油化工产品
1. 一次加工
化学工业主要产品网络
方法包括常压蒸馏和减压蒸馏。 蒸馏是一种利用液体混合物中各组分沸点不同进行 分离的方法。 原理：根据沸点不同加热、蒸发、冷却。 目的：获得汽油、煤油、柴油、重油等产品。 常压蒸馏：又称为直接蒸馏，是在常压和300～400℃ 条件下进行的蒸馏。
金属矿多以金属氧化物、硫化物、无机盐类形态存在； 非金属矿以化合物形态存在，其中含硫、磷、硼的矿物储量比较丰富； 化石燃料包括煤、石油、天然气等。最重要的化工原料。目前世界上 85％左右的能源与化学工业均建立在石油、天然气和煤炭的基础上。
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第一节
生物资源：
(2)低温干馏 定义：煤在较低的温度(500～600℃)下进行干馏的过程。 产品：低温干馏产生半焦、低温焦油和煤气等产物。由于终温较 低，分解产物的二次热解少，故产生的焦油中除含较多的酚类、 烷烃和环烷烃外，芳烃的含量则很少，它是人造石油的重要来源 之一，而半焦经气化可制合成气。
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知识目标：
了解化工资源概况，再生资源的开发利用 方法和途径。 理解化学工业生产的多方案性、资源的综 合利用方法和途径。 掌握化工原料、化工产品、干馏、催化重 整、加氢裂化、热裂解等基本概念；主要 化工资源的产品网络。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
能力目标： 能对化工生产的原料、生产路线、产 品方案等进行初步比较、评价和选择。 能基本掌握资源的综合利用原则和方 法。
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第二节
化学工业主要产品网络
3．煤的液化(coal liquefaction)
煤的液化是指煤经化学加工转化成为液体燃料的过程。 煤的直接液化也称为煤的加氢液化，是指在高温(420～480℃)、 高压(10～20MPa)下，采用加氢方法使煤转化为液态烃的过程。 特点：加氢液化产物称为人造石油，可进一步加工成各种液体 燃料。 煤的间接液化是指将煤首先制成合成气，然后通过催化剂作用 将合成气转化成烃类燃料、含氧化合物燃料(如低碳混合醇、 二甲醚等)。 特点：由于甲醇、低碳醇的抗爆性能优异，可替代汽油，而二 甲醚的十六烷值很高，是优良的柴油替代品。
第二节
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2.二次加工
化学工业主要产品网络
为了提高汽油产量和质量，往往把蒸馏后所得的各级产品再进行二次加工。
（1）催化裂化(catalytic cracking) 定义：以重质馏分油为原料，在催化剂作用下于0.1～0.3MPa 和450～530℃进行裂化的过程。可得到高辛烷值的汽油。 催化剂：硅酸铝 裂化产物分布：汽油产率30％～60％；柴油产率≤40％；气体 产率约10％～20％，烃类中C3、C4烯烃可达一半左右，是宝 贵的化工原料；而C3、C4烷烃则为民用液化气，甲烷和氢是 合成氨、甲醇及碳一化工产品的原料。
仅次于美国和俄罗斯。 我国是全世界少有的以煤为主的能源大国。
我国的石油资源约占世界总量的2.3％。
天然气资源丰富，陕甘宁、新疆地区、四川东部三个大规模的气区。 水资源丰富，在我国广阔的土地上有许多源远流长的大江、大河，以及数 量众多的中小河流和湖泊。 人均资源占有量相对较少，已探明的煤炭人均占有量却不到世界平均水平 的一半；石油人均占有量仅为世界平均水平的l／10。 我国的可再生资源十分丰富，若能充分开发利用，有可能解决我国所需要 的大部分能源。
水资源： 水可溶解固体、吸收气体；可作为反应物参加水解、水 合等反应，可作为加热或冷却的介质；可吸收反应热并 汽化成具有做功本领的高压蒸汽。
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第一节
空气资源：
化工资源概况
从空气中提取的高纯度的氦、氖、氪、氩等气体，广泛应用 于高精尖科技领域；空气的主要成分氮气和氧气更是重要的 化工原料。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
素质目标： 培养对工作一丝不苟、严谨细致的优 良作风； 培养工程技术观念； 培养安全生产和清洁生产的意识。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
煤化工产品
石油化工产品
天然气化工 产品
本章 重点
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第二节
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（3）催化重整(catalyticreforming) 定义：是将适当的石油馏分在贵金属催化剂Pt(或Rh,Re，Ir等） 作用下，进行碳架结构的重新调整，使环烷烃和烷烃发生脱 氢芳构化反应形成芳烃的方法。 优点：不仅能提供高辛烷值的汽油，而且能提供苯、甲苯、 二甲苯等芳烃原料及液化和溶剂油，并副产氢气。现在已成 为将石油馏分经过化学加工转变成芳烃的重要方法之一。 产物分布：经重整后得到的重整油含有30％～60％的芳烃， 还含有烷烃和少量环烷烃。将重整油中芳烃经抽提分离后， 余下部分称为抽余油，它既可作商品油，也可作为裂解乙烯 的原料。
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第二节
化学工业主要产品网络
（4）热裂解（pyrolysis) 定义：是指将烃类加热到750～900℃使其发生裂解 的过程。烃类热裂解的主要目的是为了得到乙烯和 丙烯。 热裂解的原料：乙烷、丙烷、石油以及煤油、柴油 等。 产物分布：裂解气中除大量的乙烯、丙烯和十二烷 基等烯烃外，还有氢气、C1～C4烷烃，对裂解气进 一步分离后还可得到多种重要的有机化工原料。 以石油为原料的主要化工网络如图2-2所示。
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第二章 化学工业的资源路 线和主要产品 Resources and Prime Products of Chemical Industry
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三大目标：
知 识 目 标
能 力 目 标
素 质 目 标
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
农林副产品 的化工利用
矿产资源的 化工利用
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化工生产的 多方案性
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
第一节 化工资源概况 The Survey of Chemical Resources
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第一节
一、世界资源结构及利用现状
矿物资源：
化工资源概况
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第二节
化学工业主要产品网络
（2）加氢裂化(hydrocracking) 定义：在催化剂及高氢压下，加热重质油使其发生一系列加氢和裂 化反应，最后转变成航空煤油、柴油、汽油等产品的过程。 催化剂：贵重金属(Pt，Pd)和非贵重金属(Ni，Mo，W)两类，多以 固体酸(如硅酸铝分子筛等)为载体。 优点：减少了产品中的不饱和烃及重芳烃，使硫、氮、氧和重金属 等从烃类化合物中分解脱除，提高了油品的质量；而且大量氢气可 以抑制脱氢缩合反应，产品油中不含焦油，催化剂上也不结焦。 加氢裂化产物分布：正构烷烃和异构烷烃所占比例相当高，重芳烃 减少，是优质的航空煤油和柴油。此外，加氢裂化柴油也可作为裂 解制烯烃的原料。加氢裂化已成为现代炼油厂的主要加工方法之一。
燃煤是城市污染的罪魁祸首之一，煤炭在能源消费结构
中达占到了70%以上，因此造成各大中城市大气质量普 遍较差。
国家有关部门规划，到2010年全国省会以上大城市的气
化率要达到85%-90%，中等城市要达到80%。要达到 这一目标，就成熟而具有比较优势的替代能源来看，用 天然气代替燃煤，无疑是最佳选择。
第二节
化学工业主要产品网络
2．煤的气化(coal gasification)
煤的气化是指以固体燃料煤或焦炭为原料，在高温(900～ 1300℃)下通入气化剂，使其转化成主要含氢、一氧化碳、二氧 化碳等混合气体的过程。 气化剂：水蒸气、空气或氧气。 煤的气化是获得基本化工原料——合成气(CO+H2)的重要途径。 合成气是合成氨、甲醇以及C1化工产品的基本原料，同时也可 作气体燃料使用。 特点：利用干馏制取化工原料，只能利用煤中一部分有机物质， 而煤的气化则可利用煤中几乎全部含碳和氢的物质。
例如：空气经过深度冷冻分离得到的纯氧和纯氮， 广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品等工 业部门和军事、航天领域。随着近年来膜分离技术的 发展，使从空气中分离更多有用的组分成为可能。
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第一节
化工资源概况
我国自然资源总量排世界第七位，已探明的矿产资源总量居世界第三位，
0.6% 5.4%
资源状况
1 2 3
煤炭：94%； 石油：5.4%； 天然气：0.6%
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94.0%
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第二节
天然气优点

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安全可靠。天然气无毒、易散发，比重轻于空气，不宜积聚成爆炸性
气体，是较为安全的燃气。 绿色环保。天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和
初馏塔底油分出轻汽油，煤油、轻柴油、重柴油，它们均可作为生产乙烯 的原料；而轻汽油和重油则分别是催化重整和催化裂化的原料。 常压渣油再进入减压蒸馏塔，得到减压馏分油，可作为催化裂化和加氢裂 化的原料；减压渣油可作为加氢裂化的原料，或用于生产石油或石油沥青。
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第二节
三、天然气化工产品
化学工业主要产品网络
天然气除含有主要成分甲烷外，还有乙烷、丙烷、丁烷等各种烷烃及硫化 氢、氮、二氧化碳等气体。

根据天然气中甲烷和其他烷烃含量的不同，通常将天然气分为干气 和湿气两种。 干气也称为贫气，甲烷含量高于90％，其他烷烃则很少； 湿气又称为富气，除含甲烷外，还有相当数量的其他低级烷烃。
化工资源概况
农、林、牧、副、渔的植物体和动物体，它们提供了诸如淀粉、蛋白 质、油料、脂肪、糖类、木质素和纤维素等食品与化工原料，天然的 颜料、染料、油漆等产品也都取自植物和动物。
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第一节
特点：
¢ ¢ ¢
化工资源概况
分散，区域性特点 产量受季节性限制 可再生性
应注意的是必须合理利用生物资源，保护生态环境，使资源利 用与环境的可持续发展要求相结合。
减压蒸馏：负压、380～400℃条件下进行的蒸馏。
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原油常、减压蒸馏工艺流程图
原油进入初馏塔，塔顶 得到产品 “拔顶气”和 “轻汽油”，前者主要 组分为丁烷(40％～50 ％)、丙烷(约30％)、乙 烷(2％～4％)及少量C5 以上组分，一般用作燃 料；轻汽油 (石脑油)是 催化重整生产芳烃或生 产乙烯的原料。
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第二章 化学工业的资源路线和主要产品
第二节 化学工业主要产品网络 The Product Network of Chemical Industry
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第二节
一、煤化工产品 定义：
化学工业主要产品网络
以煤为原料，经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的工业， 称为煤化学工业。
利用途径：
1．煤的干馏 (coalcarbonizatin)
将煤隔绝空气加热，使其分解成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气的过程称为煤 的干馏。
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第二节
化学工业主要产品网络
(1)高温干馏(炼焦) 定义：煤在炼焦炉中隔绝空气于900～1100℃进行干馏的过程称 为高温干馏。 产品：高温干馏产生焦炭、焦炉气、粗苯和煤焦油。焦炭可用于 冶金工业炼铁或用来生产电石； 焦炉气则是热值很高的气体燃料： 煤焦油是生产有机原料较有价值的高温干馏产品之一。