向气态的天然气和液态的石油产品（合称烃类原料），大型厂绝大多数采用烃类原料，以煤为原料仅在中 国和德国有应用 二.是装置大型化，60 年代日产 500 吨氨，近 20 年来，新建装置大部分为日产 1000～1500 吨。由于高压设备、离心式压缩机 及生产控制系统的成功使用，生产装置的规模得以大型化，从而使合成氨的原材料和能量消耗下降。1993 年，世界合成氨的产量为 8930 万吨，1995 年我国为 2765 万吨。 原料气的制取 由于氨中氮和氢的原子数以 1：3 的比例组成，因此，制备的原料气需氮和氢比例适当，无反应有害杂质。 1.造气 煤和烃类原料的基本组成均为碳和氢。 在高温下， 它们和水起化学反应后生成的产物以氢、 一氧化碳为主， 另有少量二氧化碳、 甲烷以及原料中带入的硫生成的各类硫化物。反应过程要不断补充热量，也可采用通人空气或氧，靠部分原料的燃烧热来供热。这 一过程称为造气。以天然气、汽油为原料的合成氨厂造气时，以镍为催化剂，反应器为耐热合金钢管。制成气的组成为：氢 58.2％， 一氧化碳 8.5％，二氧化碳 11.5％， 氮 21.3％，其余为甲烷、氩和硫化物。 1）一氧化碳的变换 一氧化碳和水反应可以生成二氧化碳合氢。采用这个反应一是为了增加氢气；二是为了除去化学活性差，不易除去的一氧化碳 （二氧化碳比较容易脱除，现在又可用于生产尿素）。根据对一氧化碳转化要求，以及原料中硫含量的多少，可以选用不同的催化 剂及相应的反应温度。 2）脱二氧化碳（脱碳） 二氧化碳的脱除办法很多。大型合成氨厂采用碳酸钾将二氧化碳吸收，供生产尿素用。 3）甲烷化 少量一氧化碳的脱除经一氧化碳变换工序后，仍有少量一氧化碳残存在原料气中，可采用低温的甲醇洗去，也可通过与原料气 中的氢反应生成对合成氨无害处的甲烷，达到除去一氧化碳的目的。这一操作被称为甲烷化。生成的甲烷需在反应原料循环时加以 排放， 以防止甲烷的积累。 尿素生产的发展 尿素在 1922 年实现以氨和二氧化碳为原料的工业生产，此后发展缓慢，主要是尿素合成塔腐蚀严重，生产技术不完善，生产费 用高，对尿素的使用效果有些怀疑。在这些问题陆续解决后才获得较大发展，现在尿素已成为最经济的生产氨肥的方法。 尿素的生产 尿素的生产方法是用氨和二氧化碳反应。氨和二氧化碳都在合成氨厂生产，所以尿素装置与合成氨装置建在一起。氨和二氧化
碳反应时先生成中间产物氨基甲酸氨 （简称甲氨） 甲氨脱水即得尿素。 ， 受化学反应规律限制， 在工厂实际操作条件下 （180～200C， 13～25 兆帕），只有 55％～70％的二氧化碳转化，因此需要回收未反应的原料，并尽量让甲氨转化成尿素。经过几十年的发展，目 前有多种工艺技术生产尿素，我国的大型尿素装置年产量为 48～52 万吨，采用二氧化碳气提法较多。实际操作是：尿素合成塔反应 压力约 14 兆帕，反应温度为 180～185C.，气提塔与合成塔一致。这两个塔均采用不锈钢制作以防止腐蚀。工艺流程示意图见图 8 －2。自合成塔下部流出的溶液进入二氧化碳气提塔，蒸出未反应氨和二氧化碳，经高压甲铵冷凝后与新鲜原料氨混合后返回合成塔 形成循环。气提塔出料经降压后进入低压精馏塔赫闪蒸罐，继续分出氨和二氧化碳，此后进入蒸发器脱水，得到含量在 99.5％ 以 上的尿素，最后在造粒塔造粒，产品以 0.8~ 2.5 毫米的颗粒包装出厂。 1本文由simple08014208贡献
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石油化工的基础原料 石油化工的基础原料有 4 类：炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)及合成气。由这些 基础原料可以制备出各种重要的有机化工产品和合成材料 天然气化工 以天然气为原料的化学工业简称天然气化工。其主要内容有：1）天然气制碳黑；2）天然气提取氦气；3）天然气制氢；4）天 然气制氨；5）天然气制甲醇；6）天然气制乙炔；7）天然气制氯甲烷；8）天然气制四氯化碳；9）天然气制硝基甲烷；10）天然气 制二硫化碳；11）天然气制乙烯；12）天然气制硫磺等。 100×104 t 原油加工的化工原料 据资料统计，100×104 t 原油加工可产出：乙烯 15×104 t，丙烯 9
×104 t，丁二烯 2.5×104 t，芳烃 8×104 t，汽油 9×104 t，燃料油 47.5×104 t。 炼油厂的分类 可分为 4 种类型。1）燃料油型生产汽油、煤油、轻重柴油和锅炉燃料。2）燃料润滑油型除生产各种燃料油外，还生产各种润 滑油。3）燃料化工型以生产燃料油和化工产品为主。4）燃料润滑油化工型它是综合型炼厂，既生产各种燃料、化工原料或产品同 时又生产润滑油。? 原油评价试验 当加工一种原油前，先要测定原油的颜色与气味、沸点与馏程、密度、粘度、凝点、闪点、燃点、自燃点、残炭、含硫量等指 标，即是原油评价试验。? 炼厂的一、二、三次加工装置 把原油蒸馏分为几个不同的沸点范围(即馏分)叫一次加工；将一次加工得到的馏分再加工成商品油叫二次加工；将二次加工得 到的商品油制取基本有机化工原料的工艺叫三次加工。一次加工装置；常压蒸馏或常减压蒸馏。二次加工装置：催化、加氢裂化、 延迟焦化、催化重整、烃基化、加氢精制等。三次加工装置：裂解工艺制取乙烯、芳烃等化工原料。? 辛烷值 辛烷值是表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标。常以标准异辛烷值规定为 100，正庚烷的辛烷值规定为零，这两种标准燃 料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与 样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。 十六烷值 十六烷值就是表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为 100，纯甲基萘的十六烷值定为零， 以不同的比例混合起来，可以得到十六烷值 0 至 100 的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对 比。
催化裂化主要化学反应 1）裂化反应。裂化反应是 C-C 键断裂反应，反应速度较快。2）异构化反应。它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生 结构和空间位置的变化。3）氢转移反应。即某一烃分子上的氢脱下来，立即加到另一烯烃分子上，使这一烯烃得到饱和的反应。4） 芳构化反应。芳构化反应是烷烃、烯烃环化后进一步氢转移反应，反应过程不断放出氢原子，最后生成芳烃。
焦化及其产品 焦化是使重质油品加热裂解聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭的加工过程。产品有：1）气体；2）汽油；3）柴油；4）蜡油； 5）石油焦。? 加氢裂化的主要原料及产品 加氢裂化的主要原料是重质馏分油，包括催化裂化循环油和焦化馏出油等。它的产品主要是优质轻质油品，特别是生产优质航 空煤油和低凝点柴油。 催化重整工艺在炼油工业中的重要地位 这是因为它有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成 80 至 90 号的高辛烷值汽油。二是能生产大量苯、甲苯和二 甲苯，这些都是生产合成塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料。三是可副产大量廉价氢气。 溶剂脱沥青在炼厂中的地位 溶剂脱沥青装置既是生产重质润滑油的\龙头\装置，又是一个重油加工装置，它在炼厂中占有很重要的地位。减压渣油经溶剂 脱沥青装置后，脱除沥青质、胶质和含金属的非烃化合物。脱沥青油既可做重质润滑油原料，又可做催化裂化原料；脱油沥青直接 调合成道路沥青或氧化成建筑沥青，重质润滑油料在脱蜡后还可生产地蜡。 国内外脱蜡工艺方法 冷榨脱蜡、混合溶剂脱蜡、分子筛脱蜡、尿素脱蜡、细菌脱蜡、催化临氢降凝及喷雾脱蜡等方法。? 乙烯的主要用途 乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的 45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。 另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。 丙烯的主要用途 丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和 丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。 丁烯的用途 丁烯的利用是以混合丁烯生产高辛烷值汽油组分为主，约占丁烯消费量的 60%，另有 11%的混合丁烯用作工业或民用燃料。用作 石油化工原料的丁烯仅占丁烯消费量的 29%，其中正丁烯主要用于丁二烯的生产，其余用于生产顺丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚 丁烯、乙酸酐等。? 丁乙烯的用途 丁二烯是合成橡胶和合成树脂的重要单体。由于二烯可生产顺丁橡胶、丁苯橡胶、
丁腈橡胶、氯丁橡胶、也可生产聚丁二烯、 ABS、BS 等树脂。此外还可生产丁二醇、己二胺(尼龙的单体)。
苯的主要用途 苯的最大用途是作为生产苯乙烯的单体原料，约占世界苯消耗量的 50%。环已烷和苯酚也是苯重要消费领域。二者各占苯消费 量的 15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、顺丁烯二酸酐也都是由苯生产的重要衍生物。?
目前我国的化肥品种 有尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氨水、液氨、硫酸铵、重过磷酸钙、普钙、钙镁磷肥、磷酸铵、氯化钾、硫酸钾、微量 元素脂料、腐殖酸类肥料等。 酚精炼及在炼厂中的地位 目的是除去润滑油中非理想组分、提高油品的抗氧化安定性，改善油品的粘温性能和色度，降低酸值和残炭值。地位：酚精制 是润滑油生产的一个重要生产工序。从蒸馏来的减压二、三、四线和丙烷脱沥青来的残渣油料，首先经过酚精炼、然后经脱蜡，补 充精制，调合生产成品润油油。因此，酚精炼在炼厂的润滑油生产中占有很重要的地位。?
流体的流量与流速种类 流体的流量和流速，可分为质量流量、质量流速与体积流量、体积流速两种。质量流量是，单位时间内流过管道或设备的任一 截面上的流体质量。质量流量通常用符号 G 表示，单位为 kg/s。体积流量是，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的流体体积。 体积流量通常用符号 V 表示，单位为 m3/s。质量流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面上流过的流体质量。通常用符号 WG
表示，单位为 kg/s·m2。体积流速是，单位时间内，管道或设备的单位截面流过的流体体积。体积流速通常用符号 WV 表示，单位 为 m3/s·m2 或 m/s。
重度、密度、比重 单位体积的物料所具有的重量，称为重度，单位：kg/m3。单位体积内所具有的物质质量称为密度，单位：g/cm3。比重是指物 质的重量与同体积的纯水在 4℃时的重量之比。液体比重是指相同体积的液体重量与水的重量之比，是一没有单位的数值。 粘度 流体在流动时，相邻流体层间存在着相对运动，则该两流体层间会产生摩擦阻力，称为粘滞力。粘度是用来衡量粘滞力大小的 一个物性数据。粘度有动力粘度，其单位：帕斯卡秒(Pa·s)；运动粘度是在工程计算中，物质的动力粘度与其密度之比，其单位为： (m2/s)。在石油工业中还使用\恩氏粘度\，它不是上面介绍的粘度概念。而是流体在恩格拉粘度中直接测定的读数。? 当前车用汽油牌号 90#、93#和 97#三个牌号，仍保留 70#老牌号。汽车的压缩比为 7.0 以下的东风、解放等老式汽车用 70#车用汽油。汽车的压缩 比在 7.0 以上的新式汽车如：桑塔那、奥迪、解放 CA141、跃进 NJG131 等小轿车用 90#汽油。? 含铅汽油的毒性 四乙基铅有强烈的毒性，它通过皮肤、呼吸道或食道进入人体并不易排出，积累一定程度就有中毒现象，轻度引起失眠、恶心、 头痛、血压降低等，严重时会导致死亡。? 当前柴油的品级和牌号 有优级品、一级品、合格品。牌号有 10#、0#-10#、-20#、-35#、-50#。? 企业能量平衡技术指标 主要有 4 项技术指标：1）单位能耗：单位产量或单位产值的某种能源消耗量；2）单位综合能耗：单位产量或单位产值的综合 能耗量，以吨标准煤/t、t 标准煤/×104 m 或吨标准/×104 元表示；3）设备效率：有效能量/供给能量×100%；4）企业能源利用： 企业有效利用能量/企业总综合能耗量×100% 。 石油化工常识 炼油
一、石油化学工业的含义 石油化学工业简称石油化工，是化学工业的重要组成部分，在国民经济的发展中有重要作用，是我国的支柱产业部门之一。石 油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤 油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制，简称炼油。石油 化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进 行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以
基本化工原料生产多种有机化工原料 （约 200 种）及合成材料 （塑料、合成纤维、合成橡胶）。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得 更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝 酸也列入石油化工。本书只列到尿素。 二、石油化工的发展
石油化工的发展与石油炼制工业、 以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。 石油炼制起源于 19 世纪 20 年代。 20 世纪 20 年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40 年代催
化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920 年开始以丙烯 生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20 世纪 50 年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高 温裂解 简称裂解）技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油） 生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在 20 世纪 30 年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931 年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933 年为高压法聚乙烯，1935 年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937 年为丁苯橡胶，1939 年为尼龙 66。第二 次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950 年开发了腈纶， 1953 年开发了涤纶，1957 年开发了聚丙烯。石油化工高速发展的 原因是：有大量廉价的原料供应（50 ~ 60 年代，原油每吨约 15 美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓 了新的应用领域。 原料、 技术、 应用三个因素的综合， 实现了由煤化工向石油化工的转换， 完成了化学工业发展史上的一次飞跃。 20 世纪 70 年代以后，原油价格上涨（1996 年每吨约 170 美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓， 并向着采用新技术，节 能，优化生产操作，综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。一些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比重下降。 1996 年，全世界原油加工能力为 38 亿吨，生产化工产品用油约占总量的 10%。 三、石油化工在国民经济中的作用 1．石油化工是能源的主要供应者。 石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。我国 1995 年生产了燃料油为 8 千万吨。目 前， 全世界石油和天然气消费量约占总能耗量 60%； 我国因煤炭使用量大， 石油的消费量不到 20%。 石油化工提供的能源主要作汽车、 拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的 8.5%， 应不断降低能源消费量。 2. 石油化工是材料工业的支柱之一 金属、 无机非金属材料和高分子合成材料， 被称为三大材料。 全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约 1.45 亿吨， 1996 年，我国已超过 800 万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提 供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。 3．石油化工促进了农业的发展 农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的 80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以 及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。 4．各工业部门离不开石化产品 现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料， 就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例 外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约 2 千万吨，我国约 180 万吨。建材工业是石化 产品的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、 新产品的开发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新技术产业，对石化产品， 尤其是以石化 产品为原料生产的精细化工产品提出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。 5．石化工业的建设和发展离不开各行各业的支持 国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为\龙头\，为石化装置提
供裂解原料， 如轻油、柴油，并生产石化产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以上述原料为主生产合成 材料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比例关系。如要求年产 30 万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料 120 万吨， 对 应炼油厂加工能力约 250 万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料 80 ~ 90 万吨。由此可见， 建设石化工业区要投入大量资金， 厂区选址适当，不但要保证原料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需要大量标 准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。 制造机械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过 50 米， 单件重几百吨；有的要求耐热 1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、 机械、仪表、建筑、环保各行业支持。石化行业是个技术密集型产业。 生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选用、制造 等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定， 如从国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科， 尤其是有机化学、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人员的培养，使之掌 握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。
石油炼制 1．石油的组成与性质 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与 煤一样属于化石燃料。石油的性质因产地而异，密度为 0.8 ~ 1.0 克/厘米 3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 ~ -60°C）， 沸点范围为常温到 500°C 以上， 可容于多种有机溶剂， 不溶于水， 但可与水形成乳状液。组成石油的化学元素主要是碳（83% ~ 87%） 、 氢（11% ~ 14%），其余为硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。 由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占 95% ~ 99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应 尽量除去。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大， 但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主 的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多， 凝固点高，硫含量低， 镍、氮含量中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占 1/3。组成不同类的石油，加 工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高，凝点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。 2．油炼制工业的发展 石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用并逐渐形成石油炼制（简称炼制）工业始于 19 世纪 30 年代，到 20 世纪 40 ~ 50 年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之一。19 世纪 30 年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主要是灯用煤油，汽 油没有用途当废料抛弃。19 世纪 70 年代建造了润滑油厂，并开始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。19 世纪末内燃机的问世使汽 油和柴油的需求猛增， 仅靠原油的蒸馏（即原油的一次加工）不能满足需求，于是诞生了以增产汽、柴油为目的， 综合利用原由 各种成分的原油二次加工工艺。如 1913 年实现了热裂化，1930 年实现了焦化，1930 年实现了催化裂化，1940 年实现了催化重整， 此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。20 世纪 50 年代以后，石油炼制为化工产品的发展提供了大量原料， 形成了现代的石油化学工业。1996 年全世界的石油加工能力为 38 亿吨， 我国为 1.4 亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过 1000 万吨。
石油产品 石油产品可分为： 石油燃料、 石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等 6 类。 其中， 各种燃料产量最大， 约占总产量的 90%； 各种润滑剂品种最多， 产量约占 5%。 各国都制定了产品标准， 以适应生产和使用的需要。 汽油 是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围（又称馏程）为 30 ~ 205°C， 密度为 0.70~0.78 克/厘米 3，商品汽油按该油在汽缸 中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值 70、80、