《天然气和石油化工》课件

天然气和石油化工能源工业的支柱现代化工的基础课程目标和内容掌握基本理论天然气和石油的形成、组成了解核心工艺开采、处理、炼制流程熟悉产品应用各类化工产品的生产与用途认识环保趋势天然气和石油的形成远古生物沉积1海洋微生物死亡后沉入海底厌氧分解2缺氧环境下有机质转化地热压力作用3高温高压促使有机质转变成碳氢化合物储集岩聚集4油气在多孔岩石中积累形成藏天然气的化学组成石油的化学组成烷烃环烷烃，直链或支链结构12，环状饱和结构30%40%沥青质和胶质芳香烃43，高分子量化合物，含苯环结构10%20%天然气开采技术气藏管理完井作业控制开采速度以延长气井寿命钻井施工安装采气装置和地面管网勘探定位钻探气井并安装套管地质调查和地震勘探确定气藏位置石油开采技术勘探阶段地质调查，找出油藏一次采油利用地层压力自喷开采二次采油注水提高采收率三次采油化学剂、热力或气体驱油天然气处理流程气田集输脱水脱液汇集各井气体分离水分和凝液分馏分离脱硫脱碳低温分离各组分去除硫化物和二氧化碳石油炼制流程原油预处理脱盐、脱水蒸馏分离常压和减压蒸馏二次加工催化裂化、重整精制处理脱硫、加氢改质产品调和不同组分混合成成品石油分馏过程气体产物°以下120C汽油2°°20C-150C煤油3°°150C-250C柴油4°°250C-350C重油5°以上350C常压蒸馏工艺原理主要设备产品分离利用不同沸点差异分离加热炉轻质馏分石脑油、汽油在常压下进行蒸馏塔中质馏分煤油、柴油温度控制在°以下冷凝器塔底减压蒸馏原料370C储罐减压蒸馏工艺目的操作条件避免高温导致的热裂化压力

1.3-

5.3kPa在低压下降低组分沸点温度°350-400C进一步分离重质组分原料常压蒸馏塔底油获得产品润滑油馏分蜡油沥青基础料石油产品分类燃料类液化气、汽油、柴油、煤油、燃料油溶剂类石脑油、溶剂油、苯类润滑类机械油、汽轮机油、压缩机油化工原料乙烯、丙烯、芳烃特种产品石蜡、沥青、白油、石油焦汽油的生产和性质生产方法辛烷值要求蒸发特性催化重整、催化裂化、抗爆性指标，通常为影响冷启动和热天气性烷基化、异构化等多种能89-98工艺硫含量环保指标，国标准VI≤10ppm柴油的生产和性质40-55十六烷值衡量柴油着火性能°-10C凝点影响低温流动性50ppm硫含量国标准要求V

0.83g/cm³密度标准柴油平均值煤油的生产和性质馏程°150-250C航空煤油严格控制冰点和热值照明煤油低硫、低芳烃润滑油的生产和性质基础油添加剂粘度性能减压蒸馏得到的润滑油馏分抗氧化、抗腐蚀、清净分散衡量流动性，对高低温性能至关重要石蜡的生产和用途生产工艺精制处理1溶剂脱蜡、压滤分离脱色、脱臭、纯化2应用领域产品质量4蜡烛、包装、化妆品、医药3熔点、油含量、针入度沥青的生产和应用生产方法减压蒸馏残渣经氧化吹制关键性能软化点、针入度、延度主要应用道路铺设、防水材料、屋面涂料改性技术聚合物改性提高耐久性裂化技术概述裂化原理主要类型技术指标使大分子烃裂解为小分子烃热裂化转化率提高轻质油品产量催化裂化选择性改善产品质量加氢裂化产品分布热裂化°480C操作温度高温促进分子断键7MPa压力条件压力影响反应平衡20%焦炭生成副反应产物30-40%转化率较低的转化效率催化裂化原料预热重油加热至°200-300C催化反应沸腾床反应器中与催化剂接触，温度约°500C产物分离分馏塔分离各组分催化剂再生焦炭燃烧去除加氢裂化工艺特点工艺参数在氢气存在下进行裂化温度°350-450C双功能催化剂压力10-20MPa高压反应条件空速⁻

0.5-

2.0h¹产品优势高品质中间馏分低硫、低氮高稳定性重整技术脱氢环化烷烃转化为芳烃异构化直链变支链氢解断键为低碳烃脱烷基烷基从环上脱离异构化技术烷基化技术反应原理催化剂温度条件烯烃与异丁烷反应硫酸、氢氟酸或固低温（0-生成高辛烷值组分体酸°）有利于反10C应产品特性高辛烷值、低蒸气压、低硫聚合技术单体准备丙烯、丁烯等烯烃纯化催化反应磷酸、硫酸或分子筛催化剂产物分离聚合汽油与未反应烯烃分离产品精制碱洗、水洗去除残留酸石油化工基本原料高端产品精细化学品1聚合物2塑料、橡胶、纤维基础有机原料3乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯石油产品4石脑油、轻油、燃料油原油5天然资源乙烯的生产°820C裂解温度高温有利于乙烯生成

0.3s停留时间短停留时间避免副反应30%平均得率基于石脑油原料°-104C分离温度深冷分离纯化丙烯的生产芳烃的生产生产方法主要产品分离技术催化重整苯萃取蒸汽裂解甲苯精馏甲苯歧化二甲苯结晶甲苯烷基化萘吸附合成气的生产甲烷部分氧化甲烷水蒸气重整₄₂₂₄₂₂CH+½O→CO+2H CH+H O→CO+3H温度约°镍催化剂，°1200-1500C750-900C甲烷二氧化碳重整₄₂₂CH+CO→2CO+2H利于₂减排CO聚乙烯的生产高压法溶液法个大气压，°，自由基机理在有机溶剂中进行，便于热量控制1000-3000100-300C1234齐格勒纳塔法气相法-常压或低压，°，催化剂高活性流化床技术，无溶剂，环保60-80C聚丙烯的生产等规聚合控制催化体系Ziegler-Natta气相法成本最低聚氯乙烯的生产乙炔法氯乙烯制备1乙炔与反应生成氯乙烯乙烯氯化氧化制氯乙烯HCl2后处理聚合反应4干燥、筛分、添加剂混合3悬浮聚合、乳液聚合或本体聚合合成橡胶的生产丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶SBR BRIR丁二烯与苯乙烯乳液聚合丁二烯溶液聚合模拟天然橡胶结构合成纤维的生产聚酯纤维对苯二甲酸与乙二醇酯化缩合尼龙纤维己二酸与己二胺缩聚反应腈纶丙烯腈单体聚合氨纶聚氨酯弹性体纺丝维纶聚乙烯醇纤维天然气的净化处理机械杂质去除过滤器、旋风分离器水分离甘醇吸收或分子筛吸附酸性气体脱除胺法脱除₂和₂H SCO重烃回收低温分离回收组分C5+天然气的脱硫技术酸性气体₂₂存在于原料气中H S,CO吸收剂选择等胺类溶液MEA,DEA,MDEA吸收过程低温高压条件利于吸收再生过程高温低压利于解吸放出酸气天然气的脱水技术甘醇法分子筛法低温法三乙二醇吸收水分或分子筛吸附冷却至水露点以下TEG3A4A在低温条件下接触周期性切换吸附再生凝结分离液态水甘醇再生温度约°适用于深度脱水适用于同时回收重烃200C液化天然气（）生产LNG预处理预冷脱除杂质和水分丙烷制冷循环至°-35C储存液化双层绝热储罐混合制冷剂循环至°-162C压缩天然气（）生产CNG储存配送冷却处理高压钢瓶储存压缩工艺中间冷却降温气源处理多级压缩至20-25MPa脱水、脱硫、去除杂质天然气化工基本原料乙烷甲烷重要化工原料，C2主要组分，C1丙烷液化气组分，C3合成气丁烷和₂混合物CO H液化气组分，C4甲醇的生产甲醇产品无色液体，纯度

199.5%甲醇合成2铜基催化剂，°，220-280C5-10MPa合成气制备3₂理想比例H:CO=2:1天然气原料4重整或部分氧化氨的生产尿素的生产原料准备羰基合成尿素合成成品处理液氨和二氧化碳生成氨基甲酸铵脱水转化为尿素浓缩、造粒天然气制氢75%转化率蒸汽重整工艺°850C反应温度镍基催化剂3:1蒸汽比蒸汽与碳摩尔比

99.9%氢气纯度提纯后PSA天然气制乙炔高温热裂解淬冷处理分离纯化应用领域°快速裂解水喷射迅速冷却吸收法除杂质氯乙烯、乙醛合成1500C天然气制烯烃氧化偶联法经甲醇路线甲烷直接转化为乙烯甲烷甲醇二甲醚烯烃→→→反应温度°工艺750-850C MTO/MTP催化剂含、等分子筛催化剂La Sr直接转化法非氧化脱氢耦合仍处于研究阶段期望单程高收率煤化工概述传统煤化工现代煤化工未来发展焦化煤制甲醇煤基多联产气化煤制烯烃清洁转化煤制油煤制乙二醇₂捕集CO煤制气煤制芳烃氢能利用煤的干馏低温干馏1°，产生半焦500-600C中温干馏2°，产生焦炭700-900C高温干馏3°，产生冶金焦900-1100C煤气化技术固定床气化流化床气化气流床气化温度低，操作简单温度中等，适应性好温度高，煤种适应性强煤液化技术直接液化高压加氢，直接转化为液体燃料间接液化先气化为合成气，再合成液体燃料溶剂提取液化特殊溶剂溶解煤热解液化高温热解产生液体产物煤制油技术费托合成，铁或钴催化剂典型产品包括柴油、石蜡、汽油水煤浆气化工艺是主要路线石油化工和天然气化工的环境影响清洁生产技术源头减量优化工艺，减少原料消耗过程控制提高转化率，减少副产物循环利用副产物综合利用末端治理污染物无害化处理废气处理技术吸附法吸收法催化燃烧活性炭吸附液体吸收剂捕集酸性气催化氧化为₂VOCs VOCsCO体和₂H O生物降解微生物分解有机污染物废水处理技术物理处理沉淀、过滤、气浮化学处理混凝、氧化、中和生物处理活性污泥、厌氧消化深度处理膜分离、离子交换固体废弃物处理废催化剂油泥再生或回收贵金属热解处理或生物修复化学污泥废吸附剂脱水后焚烧或制砖再生或安全填埋43石油和天然气化工行业的未来发展趋势绿色化工智能制造低碳工艺，减少环境影响数字化、自动化生产循环经济一体化发展废弃物资源化利用炼化一体，产业链延伸。