化工工艺课件.ppt

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律，根据所学的,知识,来研究原料最大限度转化为产品的方法、过程、工艺操作条件和生产工艺流程。,理论环节,实践环节,根据工艺操作规程要求，要的控制工艺操作条件，保证原料最大限度的转化为目的产物。,第一章：绪论,1-1,化学工业及其发展概况,1-1-1,化学工业,一、概念,以天然物质或其他物质为原料，通过化学方法和物理方法，使其结构、形态发生变化，生成新的物质，制成生产资料和生活资料的工业。,二、重要性,化学工业是国民经济的支柱产业。,它不仅和人民生活息息相关，而且对国,家的现代化建设以及人类的生存和发展起,着重要作用。,见下页,例如,农业现代化需要化学工业提供化肥、农药和其他农用化学品,；,国防现代化需要化学工业为先进军事技术装备提供各种新型材料；,科学技术现代化需要化学工业为提供许多尖端，像微电子技术所需的高纯试剂、信息技术所需的显示和记录材料等都是化学工业提供的；,当前，人类面临的一个的突出问题是存在着,资源、能源、环境,等危机，解决这些问题的根本途径也有赖于化学工业；,核能的利用为解决能源危机开辟了广阔前景。核能工业与化学工业的关系非常紧密，许多材料都是由化学工业提供的,。,1-1-2,化学工业发展概况,一、我国工业发展史,解放前，我国的化学学科，在古代就对人类作出过突出的贡献。火药、造纸术和印刷术的发明，促进了世界文明的发展。到了近代，由于帝国主义的入侵和剥削阶级的统治，我国的化学学科大大地落后了。直到,1949,年解放前夕，基本上还没有自己的化学研究和化学工业。铁钉靠进口，叫做,“,洋钉,”,；煤油靠进口，叫做,“,洋油,”,；连日常所用的火柴，也靠进口，叫做,“,洋火,”,。,新中国成立以后，在中国共产党的领导下，化学研究和化学工业得到了飞速的发展。,在化学合成方面，我国首先合成了,牛胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸，对生命现象的研究作出了重大的贡献,。,在空间技术方面，我国使用自己的化学推进剂，成功地发射了,几十颗,卫星和,远程导弹，,并使我国成为世界上,第三个,掌握卫星回收技术的国家。,在石油化工方面，我国建成了年产原油,2000,万吨以上的三大油田和,19,个石油天然气生产基地，跨进了世界主要产油国的行列。,我国许多化工产品的年产量，也已跃居世界前列：电石居世界第一位，合成氨和染料居世界第二位，硫酸、化肥、农药居世界第三位。,特别是化肥、农药生产的不断发展，极大地促进了农业生产的发展，使耕地面积仅占世界耕地,7,的我国，供养了世界,22.7,的人口。但是我们不能以此为满足，我国是世界大国，应对人类作出更大的贡献。,二、世界工业发展史,18,世纪中叶,由于纺织、印染工业的发展,硫酸用量迅速增加，,1746,年英国人,J.,罗巴克,采用铅室代替玻璃瓶，建成世界上第一座铅室法硫酸厂（见硫酸工业发展史）。,因制造肥皂和玻璃需要用碱,而天然碱又不能满足要求,1775,年法国科学院征求制碱方法,法国人,N.,吕布兰,提出以食盐为原料与硫酸作用生产纯碱（见纯碱工业发展史）的方法，工业上称吕布兰法。此法除了制取纯碱外，还能生产硫酸钠、盐酸等产品。,硫酸工业和纯碱工业成为无机化工生产最早的两个行业。,到,19,世纪，人们认识到由土壤和天然,有机肥料提供作物的养分已经不能满足,需要，,1842,年英国人,J.B.,劳斯建立了生产,过磷酸钙的工厂，这是世界上最早的磷肥工厂（见化肥工业发展史）。,由于吕（路布兰法制碱原料消耗多，劳动条件差、成本高，,1861,年比利时人,E.,索尔维开发了索尔维法，又称氨碱法（见纯碱）。,世界上研究制碱方法的人很多，其中最为完善的是中国侯德榜先生发明的,联合制碱法。,随着造纸、染料和印染等工业的发展，对烧碱和氯气的需要不断增加，由苛化法制得的烧碱已不能满足要求。在直流发电机制造成功之后，,1893,年开始用食盐饱和水溶液以电解法生产烧碱和氯气（见氯碱工业发展史）。,到,19,世纪末叶，形成了以硫酸、纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机化工。苛化法 汞阴极法 隔膜法 离子膜法,由于农业发展和军工生产的需要，以天然有机肥料及天然硝石作为氮肥主要来源已不能满足需要，迫切要求解决利用空气中氮的问题。,20,世纪初，很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工艺条件试验，,德国物理化学家,F.,哈伯和工程师,C.,博施于高压、高温和有催化剂存在时，利用氮气和氢气成功地直接合成了氨（见合成氨工业发展史）。,1913,年,世界上第一座日产,30t,氨的装置在德国建成投产，从而在工业上第一次实现了利用高压，由元素直接合成无机产品的生产过程。到,1922,年，用氨和二氧化碳合成尿素在德国实现了工业化。由于两次世界大战，,军火生产,需要大量硝酸、硫酸和硝酸铵等，促使这些工业迅速发展。,50,年代以来，各企业间竞争激烈，为了降低成本、减少消耗，力求在技术上取得进步，例如：硫酸生产中，在,60,年代开发了二转二吸的接触法新流程，提高了原料利用率，并降低了尾气中的,SO2,浓度（见硫酸）；氯碱生产中，在,70,年代,开发了离子膜电解法；,60,年代后期，生产装置的规模进一步扩大，降低了基建投资费用（见化工基本建设）和产品成本，建成了日产,1000,1500t,氨的单系列装置；,80,年代初期,建成了日产,2800t,硫酸的大型装置。随着装置规模大型化，热能综合利用有了较大发展，工艺与热力、动力系统的结合，降低了单位产品的能耗，也推动了化工系统工程的发展。,化学工业的发展是,规模装置大型化,由初步加工向深度加工发展；,由一般加工向精细加工发展；,由主要生产大批量、通用性基础材,料，向既生产基础材料，又生产小批,量、多品种的专用 化学品方向发展,。,总而言之：,现代化学工业特点,原料、产品和生产方法的多样化；,生产规模的大型化、综合化和产品的,精细化；,生产技术的密集化，广泛采用涉及多学科,的高新技术；,生产的清洁化，首先要解决,易燃,、,易爆,、,有,毒,、,有腐蚀,等环境友好问题；,节省能量以及能量的综合利用；,生产资金的高投入、高利润和高回收速度,。,1-2,化学工业在国民经济中的地位,1-2-1,重要性,石油和化学工业是我国国民经济最重要的基础产业，也是中国制造业的主要产业之一。根据国家行业分类标准，在制造业所包括的,30,个行业中，化学工业占有其中的7,个行业（炼焦及核燃料加工业、化学原料及化学品制造业、医药制造业、化学纤维制造业、塑料制造业、橡胶制造业、专用设备制造业等）。,2005,年，石油和化学工业完成的主要经济指标占全国工业的比重为：工业增加值占,13.2%,，销售收入占,13.5%,，利润,25.8%,。,“,十五”末期与全国工业水平相比,石油和化工行业人均销售收入是全国工业平均的,1.9,倍；人均实现利润是全国的工业平均的,3.6,倍。,石油和化工行业与全国工业,平均资产收益率和经营收益率的比较,石油和化工行业资产收益率是全国工业平均,2.3,倍；经营收益率是全国的工业平均的,1.9,倍。,1-2-1,化学工业在国民经济中,作用,在国民经济中，化学工业与农、轻、重、国防科技各部门和人们的社会文化生活各方面息息相关，化学工业的产品渗透于现代社会生活的各个领域,衣着、饮食、居住、交通、文化生活。,现代化学工业不仅使人们的生活丰富多彩，而且为其他产业的发展提供大量的原材料，是现代农业的物质基础。,化学工业对科学技术进步，具有不可忽视的推动作用。,科学技术进步，也有利地促进了化学工业的发展。,1-3,化工行业及其主要化工产品,化学工业是一个,多行业,、,多品种,的产业。,（,化工产品数以万计,）,化学工业是,原材料,工业，又是,加工,工业，不仅包括,生产资料,的生产，还包括,生活资料,的生产。,煤化工,石油化工,生物化工天然气化工,化学工业按其生产原料划分,基本有机化工,基本无机化工,高分子化工,精细化工,生物化工,医药,农药,肥料,染料,涂料等,按产品类别及产量划分,按产品的用途划分,按产品类别及产量划分,中国对化学,工业的分类,按化工产品划分,19,类,产品,按行政管理划分,20,个,行业,见表,1-1,表,1-1,中国化学工业范围划分,按化工产品划分的化工行业,按行政管理划分的化工行业,化学矿,合成药品,化学矿,橡胶制品,无机化工原料,食品和饲料添加剂,无机盐,催化剂、试剂和助剂,有机化工原料,信息日用化学品,化学肥料,染料和中间体,化学肥料,橡胶和橡胶制品,酸、碱,化学农药,化学农药,催化剂和助剂,煤化工,化学医药,高分子聚合物,试剂,石油化工,涂料、颜料,涂料、颜料,化工产品,有机化工原料,感光和磁性中间体,染料,其他化学品,合成纤维单体,化学试剂,日用化学品,化工机械,合成树脂与塑料,化工新型材料,胶粘剂,合成橡胶,化工机械,1-3-1,无机化工主要产品,无机酸,硫酸、硝酸、盐酸等；,两 碱,纯碱、烧碱,；,化学肥料,氮肥、磷肥、钾肥、复肥等；,无机盐,碳酸钙、硫酸铝、硝酸锌、硅,酸钠、高铝酸钾、重铬酸钾等,；,工业气体,氧、氮、氢、氯、氩、一氧化,碳、二氧化碳、二氧化硫等；,元素化合物,氧化物、过氧化物、硫化,物、碳化物、氰化物等；,单 质,氧、硅、铝、铁、钾、钠、镁、碘等,1-32,基本有机化工主要产品,以碳氢化合物及其衍生物为主的通用型化工产品。,三烯、三苯、乙炔、萘,乙烯 苯,三烯,丙烯,三苯,甲苯,丁二烯 二甲苯,这些产品是以石油、煤、天然气等为原料，经过初步化学加工制造的,有机化工基础产品,。,一、有机化工基础产品,三烯、三苯、乙炔、萘,由这些基础产品出发，经过进一步的化学,加工，可生产出种类繁多、品种各异、用途广泛的,有机化工产品。,二、重要的基本有机化工产品,醇、酚、醛、酮、酸、酯、酐、酰胺、胺、腈等,三、基本有机化工产品用途,主要用于生产制造塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、精细化工产品及其中间体的原料，也可以直接作为溶剂、吸收剂、萃取剂、冷冻剂麻醉剂、消毒剂等。,四、基本有机化工产品的用量和生产,能力都很大。,1-3-3,高分子化工主要产品,一、特点,高分子化工产品是通过聚合反应获得的相对分子量高达,10,4,10,6,的高分子化合物。,二、产品分类：,按用途划分,塑料、合成橡胶、以及 橡,胶制品、合成纤维、涂料、,粘合剂等。,按功能分,通用、特种高分子化工产品,1-3-4,精细化工主要产品,一、特点,小批量、多品种、高附加值、专用性,二、产品分类,农药、染料、颜料、涂料、粘合剂、食品和饲料添加剂、催化剂和各种助剂、化学原药、日用化学品、试剂和高纯物、功能高分子材料、电子信息材料、香料和香精、精细陶瓷、医药制剂和酶制剂等等。,1-3-5,生物化工主要产品,生物化工产品是指采用生物技术生产的化工产品。,主要产品有：,乙醇、丁醇、丙酮、柠檬酸、乳酸、葡萄糖酸、,L-,赖氨酸、,L-,色氨酸、维生素、抗生素、生物农药、饲料蛋白、酶制剂等等,1-4,环境保护和绿色化学工艺,联合国规划署指出,：当前对污染和环境恶化的控制 已经从污染排放总量的控制和末端治理阶段进入实施清洁生产。,也就是说，从生产的源头控制污染物产生和预防阶段。,清洁生产是实现持续发展的关键，它既能避免排放废物带来的污染和处置费用的增长，还会应提高资源利用率，降低产品成本而获得的巨大的经济效益。,绿色化学工艺示意图,绿色化学反应过程,原料,无毒无害,催化剂,无毒无害,溶 剂,无毒无害,化工产品,环境友好,可再生,绿色化学工艺主要包括：,原料,、,化学反应及反应过程,、,产品,的绿色化,绿色化学工艺概念：,利用化学的原理和工程技术，减少或消除化工生产中污染环境的原料、催化剂、溶剂、副产品以及部分产品，代之以无毒、无害的原料或生物废弃物进行无环境污染的化工生产技术。,1-5,化学工业的发展趋势和发展重点,发展趋势,1,.,积极利用和开发高新技术，加快产品的更新换代和化学工艺的技术进步；,2.,努力实施绿色化学工艺，,最大限度地利用原料资源,，减少副产物和废弃物的生成，,最大限度地减少废弃物的排放,，,力争实现零排放,；,3,.,彻底淘汰污染环境，破坏生态平衡的产品，充分利用废弃物、开发生产对环境友好的绿色化学产品；,4.,不断提高化学工业的信息化程度，实现化工过程的智能化，推动化学工艺向安全、高效、节能方向发展。,发展重点：,1.,化学工程与生物技术结合，必将使化学工业实现战略性的转移。,2.,化工生产与管理的信息化和智能化的程度已成为相待化学工业现代化的重要标志。,3.,大力开发生产各种新材料，已成为化学工业的战略任务。,4.,开发和利用新能源，既是化学工业发展的需要，也是科技进步和社会发展的需要。,学习目的,了解化工原料及主要化工产品；,了解不同类型的化学工艺特点；,熟悉典型化学品的特性、合成原理和生产方法；,能正确理解化学工艺流程、工艺条件对生产过程的影响；,了解典型化学反应器的基本结构和基本操作方法；,掌握化学工艺的基本概念、基本原理和基本工艺计算；,初步具有化工生产的基本技能、分析和处理一般化学工艺问题的能力。,思考题：,1.,简述工艺专业的主要任务是什么？,2.,简述现代化学工业发展特点？,3.,按生产原料或按产品划分，化工行业分为哪些行业？,4.,三酸两碱指的是什么？并正确写出各物质分子式。,5.,重要的有机化工基础产品是什么？,6.,化学工业在国民经济中的地位如何？,第二章化工生产原料,学习目的：,通过本章节学习，了解煤,、,石油、天然气、矿物质有机生物质等的化工利用。,原料,是化工生产的,物质基础,，没有,原料,就不可能进行化工,生产活动,。,常言道：巧媳妇难为无米之炊,化工原料,用于制造化工产品的,起始物料,。,物料,用于制造化工产品的物质。,基础原料 基本原料,p6,经过初步化学或物理加工的产品,石油化工行业发展概况,全行业原油综合加工能力增加,7400,万吨,，增长,35%,，形成了,9,个千万吨级的炼油基地和,5,个,80,万吨,级以上的乙烯生产基地，,800,万吨,/,年,以上炼厂的原油加工能力已占总加工能力的,50%,以上。,2-1,石油及其化工利用,2-1-1,石油及其组成,石油,是蕴藏于地球表面以下的,可燃性液态矿物质,。,石油外观,：,黄褐色至棕黑色黏稠液体,，具有特殊气味 不溶于水，相对密度：,0.75,1,石油的组成,：,主要为碳氢元素组成的烃类混合物,还含有少量的氮、硫、氧的有机物,微量的无机盐和水,各类元素含量,C,83,87%,H,11,14%,N,、,O,、,S,1%,石油中的化合物大致可分为三类：,石油,烃类,非烃类,胶质以及沥青,：,是由结构复杂、大分子量的环烷、稠环芳香烃、含杂原子的环状化合物等构成的混合物，存在于沸点高于,500,的蒸馏加工渣油中。,烷烃 约占,50,70%(w),环烷烃 芳香烃,硫化物 硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物等,氮化物 吡咯、吡啶、喹啉、胺类等,氧化物 环氧酸、脂肪酸、酚类等,根据烃类的主要成分石油可分为,石蜡基石油,沥青基石油,中间基石油,直链烷烃为主,环烷烃为主,介于,两者之间,注,：我国所产石油多属于低硫石蜡基石油,2-1-2,石油的加工,原有一般不能直接使用，加工后可以提高其利用率。,石油的加工可分为：,一次加工和二次加工,一次加工：,主要是原油的脱盐、脱水等预处理和常、减压等物理过程。,思考题,：,原油脱盐、脱水的目的是什么？,二次加工：,主要为化学过程，如催化裂化、催化重整、加氢裂化等。,石油的二次加工,催化裂化,催化重整,催化加氢裂化,热烈解,表,2-1,石油加工的各类产品的沸点范围和主要用途,产品,沸点范围,大致组成,主要用途,石油气,40,C,1,C,4,燃料、化工原料,石油醚,40,60,C,5,C6,溶剂,汽油,50,205,C,7,C,9,内燃机燃料,溶剂油,150,200,C,9,C,11,橡胶、油漆等用的溶剂,航空煤油,145,245,C,10,C,15,航空燃料,煤油,160,310,C,11,C,16,燃料、工业洗涤油,柴油,180,350,C,16,C,18,柴油机燃料,机械油,350,C,16,C,20,机械润滑,凡士林,350,C,18,C,22,制药、防锈涂料,石蜡,350,C,20,C,24,制皂、制蜡、脂肪酸、造型,燃料油,350,船用燃料、锅炉燃料,沥青,350,防腐绝缘、建筑及铺路材料,石油焦,用于制造电石、炭精棒,原 油,200,240,拔顶气,轻汽油石脑油,初馏塔,常压加热塔,常压塔,减压加热塔,减压塔,轻汽油,水蒸气,碱压柴油,减压馏分油,煤油,轻柴油,重柴油,真空系统,360,370,380,400,水蒸气,减压渣油,常压渣油,原 油 常、减 压 蒸 馏 流 程,是催化重整装置生产芳烃的原料，也是生产乙烯裂解的原料,一般作燃料用，也可做生产乙烯的原料,2-1-2-1,常、减压蒸馏,2-1-2-2,催化裂化,一、目的：,把不能用作轻质燃料的常、减压馏分加工成含辛烷值较高汽油等轻质燃料。,该法是石油二次加工的重要方法之一。它可以提高汽油的质量和产量。,主要是重质油（柴油、润滑油等）为原料，碳链基本上均在,18,以上，在催化剂的作用下，在特定条件下（,450,530,，,0.1,0.3MPa,),，裂解生成较小的烃分子（汽油,C,7,C,9,）。,二、裂化是一种化学加工过程。,有两种加工工艺,热裂化,（,450,480,）,催化剂存在下,500,左右,三、直链烷烃在催化裂化条件下发生,碳链的断裂和脱氢,生成分子较小的烷烃和烯烃。,异构化,产物中的异构烃含量增加。,环烷化和芳构化反应,产物重芳烃含量增加,叠合、脱氢缩合反应,生成分子量更大的烃以及焦炭。,因此在催化裂化过程中，催化剂必须频繁再生,2-1-2-,催化重整,一、目的,1.,通过此法由轻汽油（石脑油），经过化学加工可转变成富含芳烃的高辛烷值汽油,。,2.,由此法可以直接生产芳香烃。,二、重整常用催化剂,pt,AI,2,O,3,故也称铂重整,三、化学反应,主要是环烷烃脱氢异构化,（在催化剂）,例如：,1.,2,.CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,3.,催化重整过程中，加氢能抑制烃类的深度裂解，但却降低了芳烃的收率。,所采用的设备：固定床、移动床,操作条件：,425,525,，,0.7,3.5MPa,催化剂,+3H,2,+4H,2,+3H,2,CH,3,2-1-2-4,催化加氢裂化,一、目的,增产航空喷气燃料和优质轻柴油常用的一种方法。,二、裂化反应,烷烃加氢裂化生成分子量较小的烷烃；,正构烷烃异构化；,多环烷烃开环化；,多环芳烃的加氢开环裂化；,有机硫化物和含氮化合物的氢解。,三、反应特点,加氢裂化产品收率高，质量好；不饱和烃少；重芳烃少；杂质含量少；异构烷烃含量较高。,2-1-2-5,热裂解,是生产乙烯、丙烯等低级烯烃的加工过程。,热裂解是较高级烷烃在,750,900,高温下发生裂解，反应生成乙烯、丙烯、丁烯等，同时获得苯、甲苯、二甲苯和乙苯等化工原料。,裂解的原料可用：,乙烷、丙烷、石脑油、煤油、柴油和常、减压瓦斯油等。,石油加工化工产品,图,2-1,乙烷,直馏煤油,减压渣油,减压柴油,直馏柴油,甲烷,炼厂气,石脑油,催化裂化柴油,原油,常、减压蒸馏,分离,丙烷、丁烷,水蒸气转化,合成气,裂解,乙炔,裂解,裂解,乙烯,液化气直馏汽油,脱硫,硫磺,催化重整,重整汽油,裂解,净化,芳烃抽提,裂解汽油,加氢处理,催化裂化,加氢催化裂化,氢气,航空煤油柴油,重芳烃回收,分离,分离,异丁烯,氢气,苯,甲苯,二甲苯,乙烯,丙烯,正丁烯,丁二烯,异戊二烯,催化裂化汽油,C,1,C,3,烷烃,乙烯、丙烯,正、异丁烷,丁烯,萘,其它重芳烃,图,2-1,由石油加工制取燃料和化工原料的主要途径,思考题,：,1.,石油的组成？石油中的化合物可大致分为那几类？,2.,石油按烃类成份可分为那几类石油？,3.,原油加工前为什么要进行预处理？,4.,催化裂化的目的？,5.,催化重整的目的？,6.,蒸馏的原理？压力与沸点的关系？,2-2,天然气及其化工利用,2-2-1,天然气简介,一,.,天然气的特点,：,天然气的主要成分是甲烷及少量的乙烷丙烷等，广泛地应用在化工、发电等工业和商业、居民生活等领域。是一种重要的化工原料和能源。,天然气具有发热量大，每立方米平均达,33MJ,，还有容易控制燃烧，不含灰分、运输方便、价格便宜等优点，正逐步成为重要的能源替代品。,CnH,2,n+,2,天然气仅次于氢气最理想的能源气体，与煤炭、石油等黑色能源相比，天然气燃烧过程中所产生的污染物一般只有煤炭的,1/800,，,石油的,1/40,，二氧化碳的排放量为煤的,40%,左右，燃烧之后也没有废渣、废水，因而被称之为“绿色能源”。,天然气是化学工业重要的原料资源也是一种高热值，低污染的清洁能源。随着我国,“,西气东输,”,工程的实现，,天然气通过管道输送，比煤炭和石油使用起来更方便，天然气的转换效率高，其价格也具竞争力。因此，天然气资源的开发利用前景更加广阔。,天然气新增探明储量,2.74,万亿立方米,，为,“,九五,”,（,11672,亿立方米）,的,2.1,倍。,我国西部蕴藏着,22.4,万亿立方米,的天然气资源，约占全国陆地天然气资源的,59%,，到,2000,年底，陕甘宁、塔里木、柴达木、川渝地区四大石油天然气基地已探明储量达,1.5,万亿立方米,。其中塔里木盆地已探明储量达,5267,亿立方米,。,二,.,天然气资源：,三,.,能源供应情况,天然气重要性已越来越受到人们的重视，其需求量也在大幅度增加。按目前世界的能耗速率估算，尚可维持,40,余年。但随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，这些储量只能维持,25,年。如何开发和利用新的能源，已成为人们关心的热点话题和能源研究的新方向。,在我国东部地区，能源不足，供应紧张。长江三角洲地区每年需,调入标准煤,1.3,到,1.5,亿吨,。由于煤炭的大量使用，造成浙江省酸雨面积,90%,，上海市为,11%,，江苏省为,21%,。西气东输已势在必行。改善了东部的能源结构，大气的污染问题也得到了一定程度的解决。,2-2-2,天然气的组成,天然气是,蕴藏于地下的,可燃性,气体，主要成分是,甲烷,（,CH,4,),，同时含有,C,2,C,4,的各种烷烃以及少量的硫化氢、二氧化碳等气体。,天然气有：,干气和湿气、富气和平气之分,干气,:,每,M,3,气体中,C,5,以上重质烃含量,13.5,10,-6,M,3,湿气,:,每,M,3,气体中,C,5,以上重质烃含量,13.5,10,-6,M,3,富气：,含,C,3,以上烃类,94,10,-6,M,3,平气：,含,C,3,以上烃类,94,10,-6,M,3,天燃气按来源可分为三种。,1.,气田气（气井气）通常多为干气,单独蕴藏的丰富资源，有的气田所开采的天然气中甲烷含量高达,99%,以上。,2.,油田气,油田伴生气 通常多为湿气,与石油共生的天然气，以甲烷为主，并,含有乙烷、丙烷、丁烷以及少量的轻汽油。,还含有杂质硫化氢、二氧化碳和氢等。,3.,煤层气,瓦斯气,是吸附在煤层上的瓦斯气，储量大，但目前开采利用率较低。,表,2-2,几种油田气组成,油田气是,以甲烷为主，并含有乙烷、丙烷、丁烷以及少量的轻汽油。,油田气,中,丙烷、丁烷能以,“,液化气体,”,的形式分离出来，这种液化气体又称,“,液化石油气,”,(LPG),。,油田气,中,C,5,以上烷烃则能以“气体汽油”形式分离出来，通常称为“凝析油,产地,组成，,%,（体积）,CH,4,C,2,H,6,C,3,H,8,C,4,H,10,C,5,H,12,C,6,H,14,CO,2,H,2,S,其他,大庆油田,79.75,1.9,7.6,5.62,其 余,3.31,胜利油田,86.6,4.2,3.5,2.6,1.1 0.3,0.6,1.1,大港油田,76.29,11.0,6.0,4.0,1.36,0.71,2-2-3,天然气的化工利用,天然气中甲烷的化工利用主要有三个途径：,1.,在镍触媒（催化剂）作用下，经高温水蒸气转化或经部分氧化法制合成气（,CO+H,2,),然后进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素等化学品。,2.,在,900,1230,裂解生成乙炔、炭黑。,以乙炔为原料，可以合成多种化工产品，例如，氯乙烯、乙醛、醋酸、醋酸乙烯酯、氯化丁二烯等。,碳黑可作为橡胶补强剂、填料、是油墨、涂料、炸药、电极和电阻器等产品的原料。,3.,通过氯化、氧化、硫化、氨氧化等反应转化制成各种产品。例如：氯化甲烷、甲醇、甲醛、二硫化碳、氢氰酸等。,湿天然气或油田气经脱硫脱水预处理后，用压缩冷冻方法可将其中,C,2,以上的烷烃分离出来，进一步加工利用。,乙烷、丙烷和丁烷是裂解至乙烯和丙烯的重要气态烃原料。,丙烷也可以氧化制乙醛。,丁烷可用于氧化制醋酸和顺丁烯二酸酐。,脱氢制,1,3-,丁二烯等化工产品。,氧化、氧化脱氢或异构脱氢等反应，可加工乙烯、丙烯、丙烯酸、顺酐、异丁烯等产品,天然气（包括油田气）化工利用途径,见图,2-2,图,2-2,天然气的化工利用,乙炔、炭黑,合成气,合成氨、尿素,甲醇及其下游产品,其他,C,1,化工产品,水蒸汽转化,部分氧化,热 裂 解,选择性氧化,有氧或无氧转化,氧 化 偶 联,氨 氧 化,氯化、硝化、硫化,天然气,乙炔下游产品,甲醇、甲醛,芳烃,乙烯、乙烷,氢氰酸,甲烷的各种衍生物,思考题,1.,天燃气的组成？按来源可分为几种？,2.,何谓贫气和富气？湿气和干气？,3,天然气的化工利用有哪些？简述之。,2-3,煤及煤的化工利用,2-3-1,煤的形成,远古时代的植物，经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学而转变成煤。,煤,的形成过程：,植物,泥炭,褐煤,烟煤,无烟煤,煤,是自然界中蕴藏量很丰富的资源，到目前为止世界上已探明的,煤炭资源与石油,相比要丰富得多。,我国的煤炭资源极为丰富，因此从长远观点来看，发展以煤为原料的基本有机化学工业具有重要意义。,2-3-2,煤,及其加工,煤的品种很多，然而它们都是由无机物和有机物两部分组成，,无机物主要是水分和矿物质,；,有机物主要是碳、氢、氧和少量的氮、硫、磷等元素组成,。,其组成因品种不同而有差别，各种煤所含元素如下表,2-3,煤的品种,泥煤（泥炭）,%,褐煤,%,烟煤,%,无烟煤,%,元素分析,C,60,70,70,80,80,90,90,98,H,5,6,5,6,4,5,1,3,O,25,35,15,25,5,15,1,3,煤的加工方法有：,煤的干馏（煤的焦化,）、煤的气化,、,煤的液化,、,电石生产,一、,煤的干馏,将煤隔绝空气加热，随着温度的升高，煤中的有机逐渐开始分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥发性物质就是焦炭或半焦。,按加热温度不同，可分为三种,煤的焦化,煤的高温干馏,将粉煤制成球状在炼焦炉内隔绝空气加热到,1000,左右。煤发生焦化分解成,气体产物,和,固体产物,-,焦。,高温干馏,中温干馏,低温干馏,气体产物经洗涤、冷却等处理后分别得到煤焦油、氨、粗苯和焦炉煤气。,各产物的收率（对煤的质量,%,）分别为：,焦,70,78%,煤焦油,3,4.5%,氨,0.25,0.35%,粗苯,0.8,1.4%,焦炉煤气,15,19%,煤焦油的组成相当复杂，以验证的已有,500,多种。若将煤焦油进行精馏，可分成若干馏分。见表,2-4,煤焦油中虽然含有多种从石油加工中得不到的有价值的成分，但因分离困难，至今尚未能充分利用,。,也就是说：不具备工业生产价值。,粗苯主要有苯、甲苯、二甲苯所组成，尚含有少量不饱和化合物、硫化物、酚类和吡啶。粗苯中各组分见表,2-5,焦炉煤气是热值很高的气体燃料，从中也可制取化工生产所需的原料。焦炉煤气组成见表,2-6,馏 分,沸点范围,含量，,%,（,w),主要组分,%,可获产品,轻 油,170,0.4,0.8,苯族烃,苯、甲苯、二甲苯,酚 油,180,210,1.0,2.5,酚和甲酚,20,30%,萘,5,20%,吡啶碱类,4,6%,苯酚、甲酚、吡啶,萘 油,210,230,10,13,萘,70,80%,酚、甲酚、二甲酚,4,6%,重吡啶碱类,3,4%,萘,二甲酚,喹啉,洗 油,230,300,4.5,6.5,甲酚、二甲酚及高沸点酚,3,5%,重吡啶碱类,3,4%,萘 ,15%,甲基萘、苊、芴等,萘,喹啉,蒽 油,300,360,20,28,蒽,16,20%,萘,2,4%,高沸点酚,1,3%,重吡啶碱类,3,4%,粗蒽,沥 青,360,54,56,表,2-4,煤焦油精馏所得各馏分,表,2-5,粗苯的组成,组 分,芳烃,%,组 分,不饱和烃,%,组 分,（硫化物）,%,组 分,（其它）,%,苯,5580,戊烯,0.3,0.5,二硫化碳,0.3,1.5,吡啶,甲苯,12,22,环戊二烯,0.5,1.0,噻吩,0.3,1.2,甲基吡啶,二甲苯,3,5,烯烃,0.6,甲基噻吩,酚,0.6,1.0,乙苯,0.5,1.0,苯乙烯,0.5,1.0,二甲基噻吩,萘,0.5,2.0,三甲苯,0.4,0.9,1.5,2.5,硫化氢,0.1,0.2,0.1,0.5,组 分,含量,%(v),组 分,含量,%(v),氢,54,59,一氧化碳,5.5,7,甲 烷,24,28,二氧化碳,1,3,C,n,H,m,乙烯等,2,3,氮,3,5,表,2-6,焦炉煤气的组成,低温干馏固体产物为结构疏松的半焦，焦油收率较高，煤气收率较低。,二、,煤的气化,煤、焦或半焦和气化剂在,900,1300,的高温下转化成煤气的过程。,气化剂,：水蒸气、空气或氧。,煤气因气化剂、气化条件的不同，可分为：,空气煤气、水煤气、混合煤气和半水煤气。,煤气是清洁原料、热值很高、使用方便，作为民用燃料时应注意使用安全，煤气含有的一氧化碳有毒、氢气易爆。,煤气是重要的化工原料，煤气化生产的氢气、一氧化碳使合成氨、合成甲醇和一碳化学品的基本原料。,各种工业煤气组成见表,2-7,表,2-7,各种工业煤气组成,组 分,组成（体积分数）,%,空气煤气,水煤气,混合煤气,半水煤气,H,2,0.9,5,47,52,12,15,37,39,CO,3233,35,40,25,30,28,30,CO,2,1.5,5,5,7,5,9,6,12,N,2,64,66,2,6,52,56,20,33,CH,4,0.6,3,3,5,0.5,3,O,2,0.2,1,0.3,1,2,H,2,S,0.2,0.2,气化剂,空气,水蒸气,空气、水蒸气,空气、水蒸气,用 途,燃料气,合成甲醇,燃料气,合成甲醇（,CO+H,2,）,合成氨（,N,2,）,合成氨（,H,2,）,合成氨（,N,2,+H,2,）,三、,煤的液化,煤通过化学加工转化成液体燃料的过程。,煤的液化可分为：,直接加氢液化,间接液化,1.,直接加氢液化,在高温,（,420,480,）,高压,（,10,20MPa,）,和催化剂存在作用下转化成液态烃的过程。,煤液化产品也称人造石油，可进一步加工成各种液体燃料。,2.,间接液化,首先制成合成气，然后在催化剂作用下将合成气转化成烃类燃料、含氧化合物燃料的过程。如,CO+2H,2,CH,3,OH,四、煤与石灰熔融生产电石,煤的另一具有悠久历史的化工加工用途是制造电石。,工业电石的主要成分是,碳化钙（,CaC,2,）,电石生产：,工业电石是由生石灰与焦炭或无烟煤在电炉内于,（,2200,）,反应制得,CaO +3C CaC,2,+CO,电石是生产乙炔的重要原料，将电石水解即可制得乙炔。,CaC,2,+H,2,O C,2,H,2,+Ca,（,OH,2,由于工业生产电石含有硫化物、磷化物等杂质，故用电石水解所得到得乙炔气是不纯的，必须精制。,CaCO,3,CO,2,+CaO,煅烧,2-3-3,煤,的加工和化工利用,低温干馏,焦炉煤气,高压加氢液化,气化,高温干馏,粗苯,焦炉煤气,半焦,低温煤焦油,汽油、煤油、柴油,合成气,焦炭,煤焦油,氢气、甲烷、乙烯,分离,气化,酚类、烷烃、环烷烃,合成气,苯、甲苯、二甲苯,茚、氧（杂）茚,分离,煤,苯酚、甲酚、二甲酚,萘、烷基萘、蒽,其他化工原料,煅烧,电石,水解,乙炔,合成,氨、甲醇、低碳混合醇、汽油、柴油,思考题：,1.,简述煤的形成历程？煤中的含炭量是如何变化的？,2.,煤的加工方法有哪些？煤的干馏的概念？煤的焦化概念？,3.,由于采用气化剂不同，工业上可以生产几种类型的煤气？,4.,若采用间歇炉气化，可以生产的煤气是什么？它采用的气化剂分别是什么？,工业生产常采用的气化剂有哪些？,5.,简述煤液化的概念。它可分为哪几类？目前技术较成熟的是哪一种？,2-4,农副产品的化工利用,绿色植物,借助于,叶绿素、太阳能，通过,光合,作用是水和二氧化碳转化成葡萄糖并将光能储存在其中，然而进一步将葡萄糖聚合转化为淀粉、纤维素、半纤维素和木质素等构成植物自身的物质。,CO,2,+,H2O,C,6,H,12,O,6,植物,绿色植物,是一种取之不尽、用之不竭、更新很快的生物资源。,农、林、牧、福、渔业产品及其废弃物（如壳、芯、杆、糠、渣等）及属于可再生的生物资源。,光合,聚合,淀 粉,纤维素,木质素等,农副产品的化工利用,直接提取其中固有的化学成分,利用化学和生物化学的方法将其,分解为基础化工产品或中间产品,农副产品常见加工方法有：,萃取、微生物水解、酶水解、化学水解、裂解、催化加氢、皂化、气化等,农副产品的化工利用介绍,淀粉的化工利用,纤维素的化工利用,油脂的化工利用,2-4-1,淀粉的化工利用,淀粉是一种多糖类的碳水化合物。,淀粉的原料主要来源于玉米、土豆、小麦、木薯、甘薯、大米、橡子等植物的果实。,淀粉产量最大的是,玉米淀粉,，约占世界淀粉量的,80%,以上。,将含有淀粉的薯类、谷