石油基础知识解析

化工生产中，主要单元操作可以归纳为三类：
以流体力学为基础
包括流体输送、沉降、过滤、离心 分离、搅拌等
以热量传递理论为基础
包括加热、冷却、蒸发等
以质量传递理论为基础
包括蒸馏、吸收、吸附、萃取、干 燥、结晶、膜分离等
将混合 物分离
分离过程
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5 石油及其加工
山东科荣
石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展
• 非烃化合物 （含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物） 硫化物：硫醇（恶臭）、硫醚 氮化物：吡啶、喹啉等不饱和氮杂环结构有机物
• 胶质和沥青质：稠环芳烃
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2. 油品的概念
根据沸程的不同，将石油分类
石脑油（轻汽油） 50－140℃
汽油
140－200℃
航空煤油
140－230℃
煤油
180－310℃
柴油
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化工生产工艺流程组织—— 推论分析法
从“目标”出发对不同功能的单元进行逻辑组合
反应器 分离与再循环
换热网络 公用工程
化 “工 洋工 葱艺 ”过 模程 型的
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化工生产工艺流程组织—— 功能分析法
分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案
不同功能单元的实施方法 不同设备型式
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2 浓度的影响
反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方 向移动。 有多种反应物时，使廉价易得 的反应物过量，可提高价贵难得反应物的 利用率。
反应物浓度愈高，反应速率愈快
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3 压力的影响
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压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大 分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率 分子数减少的反应，提高压力可以提高平衡产率 分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响
具 有不 相同 同流 整程 体方 功案 能
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化工生产工艺流程组织—— 形态分析法
对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣
是否满足所要求的技术指标
原 经济指标的先进性 则 环境、安全和法律
技术资料的完整性和可信度
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1.3 化工过程的主要效率指标
生产能力和生产强度
转化率 选择性 收率
时空收率 （对催化反应） 催化剂的生产强度 单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量
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转化率
循 （反应器） 环 流 程
（反应系统）
单程转化率是一次性从反应器进入到离开所达到 的转化率。两者相比较，全程转化率必定大于单 程转化率。
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选择性
表达主、副反应进行程度的大小 反映原料的利用是否合理
构成元素：C(83-87%)、H(11-14%)、硫（0.025%）、氮（0.02-1.7%）、氧（0.08-1.82%）
石油中的化合物分为：烃类、非烃类、胶质和沥 青
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8 • 烃类化合物：链式饱和烃（50-70%）；环烷烃；芳香烃： 链式饱和烃：汽油C5-C10;煤油C9-C18；柴油C14-C20; 环烷烃：环戊烷；环己烷 芳香烃：苯、甲苯、萘
• 催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking)
• 烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons）
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1.2 化工生产过程及流程
化工生产过程
原料预处理 化学反应
产品分离与精制
达到所需状态和规格
反应类型、反应器
得到符合规格的产品 回收利用副产物
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平衡转化率和平衡产率
• 平衡转化率：可逆反应达到平衡时的转化率； • 平衡产率：可逆反应达到平衡时所得产物的产率
• 平衡转化率和平衡产率是可逆反应所能达到的极限值（最 大值），但是，反应达平衡往往需要相当长的时间，实际 转化率和产率比平衡值低。工艺学的任务之一是通过热力 学分析,寻找提高平衡产率的有利条件，并计算出平衡产率。
化工基础知识
化工生产过程概述
化学反应
化工生产过程 单元操作
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化学反应工程 三 传 一 反
化工原理
三传一反：动量传递、质量传递、能量传递
单元操作的研究内容包括“过程”和“设备”两个方面
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化工生产过程分析
前处理（预处理） 化学反应过程
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后处理（加工）
物理过程
化学过程
物理过程
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平衡转化率和平衡产率
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生产能力
一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产 的产品量或处理的原料量
单位 ： 千克/时（kg/h） 吨 /天 (t/d) 万吨/年 (10kt/a)
设计能力：在最佳条件下可以达到的最大生产能力
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生产强度
设备的单位体积（或面积）的生产能力 单位：kg/h·m3，t/d·m3 kg/h·m2，t/d·m2
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1.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
对于可逆反应，平衡常数与温度的关系 1 温度的影响—— 化学平衡
K---平衡常数 ΔHө --标准反应晗差；R—气体 常数；T---反应温度；C—积分常数 吸热反应 ΔHө>0，K值随着温度升高而增 大,有利于平衡产率增加 放热反应 ΔHө<0，K值随着温度升高而减小， 降低温度使平衡产率增加
90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、 丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘 和甲醇。
三烯主要由石油制取
三苯、萘、甲醇及乙炔可由石油、天然气和煤制取。
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1. 石油的组成
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石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体， 相对密度大约在0.75~1.0。
由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化 合物构成的混合物，其中化合物的沸点从常温到 500℃以上
260－350℃
润滑油
350－520℃
重、渣油
>520℃
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3、石油的加工
利用原油中各组分沸点的差别进行分离
方法：常压蒸馏 减压蒸馏
一次加工—— 油品的加工
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二次加工—— 馏分油的化学加工 调整烃类的组成
• 催化重整 （catalytic reforming）
• 催化裂化 (catalytic cracking)
一定的压力范围内加压，对加快反应速率有一定好处， 但压力过高，反而不经济
惰性气体的存在，降低反应物的分压，对反应速率不 利，但有利于分子数增加的反应的平衡
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1.5 催化剂的性能及使用
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提高反应速率和选择性 改进操作条件 催化剂有助于开发新的反应过程，发展 新的化工技术 催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用