油的基础知识
油品基础知识
油品基础知识油品基础知识第⼀节⽯油简述⼀、认识⽯油⽯油是天然存在的，从地下开采出来的流动或半流动的粘稠液体。
⽯油是原油及其加⼯产品的总称。
原油是⼀种埋藏在地下的天然矿产物，在常温下，⼤都是呈流体或半流体的状态。
其颜⾊多为⿊⾊或深棕⾊，少数为暗绿、⾚褐或黄⾊，并具有特殊的⽓味。
它的⽐重绝⼤多数在0.8-0.98之间。
凝点的差异较⼤，有的⾼达30℃以上，也有的却低于—50℃。
原油，从化学组成成分来讲，是⼀种包含由各种元素组成的多种化合物的混合物。
它的化学组成⼗分繁杂，不同产地，甚⾄同⼀产地⽽不同油井在化学组成成分上也有⼀定的差异。
⼆、⽯油的组成。
组成原油的主要元素是碳和氢。
碳含量约83-87%，氢含量约11-14%，两者合计约96-99%。
碳和氢以不同数量和⽅式排列，构成了不同类型的碳氢化合物，简称“烃”。
其次还含有少量的硫、氧、氮（这3种元素合计含量约1-4%）以及极微量的钾、钠、钙、镁、铁、镍、钒、铜、铝、碘、磷、砷、硅、氯等10种元素。
上述种种元素在原油中都不是以单质的形式存在，⽽是相互结合为⾮烃类化合物的含硫、含氧、含氮等的化合物和胶质、沥青质等。
这些⾮烃化合物⼤都对原油加⼯和成品油质量有不利影响，所在炼制过程中都要尽可能将它们除去。
三、⽯油的炼制原油经过常减压蒸馏和各种转化、精制等炼制⼯艺，加⼯成各种动⼒燃料、照明⽤油、溶解剂、绝缘剂、冷却剂、润滑剂和⽤途⼴泛、品种繁多的化⼯原材料，总称为“⽯油产品”。
成品油范围包括汽油、煤油、柴油、润滑油、润滑脂等五⼤类。
汽油、柴油是⽯油的主要产成品。
⽯油的加⼯⼯艺：原油必须经过加⼯（炼制）才能得到各种燃料油、润滑油、⽯蜡、⽯油焦和沥青等产品，这些产品称为⽯油产品。
原油加⼯分为⼀次加⼯和⼆次加⼯。
⼀次加⼯过程是将原油⽤蒸馏的⽅法分离成轻重不同馏分的过程。
原油常减压蒸馏流程⽰意图四、⽯油产品总分类 GB498—87分类代号燃料 F润滑剂和有关产品L溶剂及化⼯产品S蜡及其制品W⽯油沥青 B⽯油焦 C燃料油⼤部分⽯油产品均可⽤作燃料，但燃料油在不同的地区却有不同的解释。
炼油基础知识
第一章炼油基础知识第1题什么是石油？石油的一般性质是什么？答：石油主要是由碳、氢两种元素组成的化合物的混合物。
天然石油又称原油。
原油是淡黄色到黑色、流动或半流动的、带有浓烈气味的粘稠液体，比重一般都小于1，但世界各地所产原油从外观到性质都有不同程度的差异。
从颜色看，绝大多数原油都是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐色；从凝固点来看也有很大差异，我国沈北混合原油高达54℃，而新疆克拉玛依原油则低于-50℃。
第2题石油由哪些主要元素组成？石油中各元素组成的大致含量是多少？答：石油的主要元素是碳(C)和氢(H),它们占元素总量的96～99％。
其中碳元素含量占83～87％，氢元素占11～14％；其次，含有硫、氮、氧，它们在石油中总含量占1～4％；再就是微量的重金属元素，如钒V、镍Ni、钠Na、铜Cu、铁Fe、铅Pb……，其含量只有ppm级；以及微量的非金属元素，如砷As、磷P、氯Cl……，其含量只有ppm级或ppb级。
第3题石油馏份中烃类分布有何规律？答：汽油馏份（低于200℃）中，含有C6～C11的正构烷烃及异构烷烃、单环环烷烃及单环芳香烃；煤油、柴油馏份（200～350℃）中，含有C11～C20的正构烷烃及异构烷烃，单环环烷烃及双环、三环环烷烃以及单环、双环和三环芳香烃；蜡油馏份（350～520℃）中，含有C20～C36的正构烷烃及异构烷烃，单环、双环及三环以上的环烷烃和芳香烃。
第4题简述石油中的烃类的组成?答：石油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃构成。
第5题简述石油中的非烃类的组成?答：石油中的非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青状物质。
第6题简述石油中的硫化物的分布?答：通常将含硫量高于2.0%(wt)的石油称为高硫石油，低于0.5%(wt)的称为低硫石油，介于0.5～2.0%(wt)之间的称为含硫石油。
我国原油大多属于低硫石油（如大庆原油等）和含硫石油（如孤岛原油等）。
油品基础知识(加油站培训用)
特殊的汽油芳香味
摇
产生气泡并随即消失
摸 挥发快、凉爽感、发涩
27
汽油
4.2 汽油机工作原理 汽油发动机的四个冲程
28
汽油
气缸最小工作容积，即活塞处于上止点时活塞上方的总容积，称 燃烧室容积，用Vc表示；而活塞在下止点时活塞上方的全部容枳，即气 缸最大容积，称气缸总容积，用Va表示。
Va
压缩比 =
20
石油的化学组成
4、胶质和沥青质： 胶质具有极强的着色能力，油品的颜色不要来自胶质，颜色
的深浅往往反映了胶质含量的多少。油品中的胶质在燃烧时易形 成炭渣，引起机器磨损和堵塞。胶质受热或在常温下氧化，可以 转化为沥青质。
沥青质没有挥发性，石油中的沥青质全部集中在渣油中，它 受热时并不会熔融，当温度高于300度时便全部分解成焦炭状物质 和气体。沥青质吸收溶剂而膨胀，然后均匀分散成胶状体溶液， 因而在石油中沥青质部分呈胶体溶液，部分呈悬浮状态。
W
蜡及其制品
B
沥青
C
石油焦
23
GB/T498-2014
类别
类别的含义
F
燃料
S 溶剂和化工原料
L 润滑剂和有关产品
W
蜡
B
沥青
ISO/DIS8681-1986
石油产品的分类
F
燃料
占石油产品总量的 80%以上
S
溶剂和化工 原料
占石油产品总量的 10%以上
L
润滑剂和有 产品不多，占2%左
关产品
右，品种多
W
硫含量（%） 0.05 0.015 0.005 0.001
37
清洁性
汽油
指汽油中的含有水分和机械杂质的多少
油品基础知识讲课文档
➢ 辛烷值
抗爆性能
评定指标：汽油的抗爆性用辛烷值来表示。
定义：以纯正庚烷的辛烷值为零，纯异辛 烷（2、2、4-三甲基戊烷）的辛
烷值为100而定出的一种测定汽 油抗爆性能的相对标准。
第42页，共69页。
➢ 粘度
流动性能
定义：表示液体流动时分子间因摩擦
而产生阻力的大小。 动力粘度
主要作为发动机燃料、锅炉燃料和照明等用 。
第19页，共69页。
润滑油和润滑脂
种类和牌号都比较多，润滑油大 约占石油产品的5%，润滑脂比润滑油量
要少得多。
主要用于减少机件之间的摩擦，保护机 件、节省动力。
第20页，共69页。
蜡、沥青和石油焦
是生产燃料油和润滑油的副产品，产量只 占原油加工量的百分之几。
的最低温度称为该油品的自燃点
。
❖油品自燃点越低，越易自燃
第39页，共69页。
比较石脑油、重油自燃点的高低？ 油品越重，自燃点越低，易自燃。 所以，重油的自燃点低。
第40页，共69页。
实际 应用
自燃点关系着油品加工和使用的 安全，当高温重油从设备、法兰 、接头等处漏出时所引起的火灾 往往与油品的自燃点有密切的关 系。
同一油品，温度上升，饱和 蒸汽压增大。
同一温度下，油品越轻，饱 和蒸汽压越大。
第24页，共69页。
汽油蒸汽压的实用意义
汽油的轻组分越多，蒸发性越好，但蒸汽压过 高，汽油会在管路中汽化，形成气阻，中断供 油。
相反，蒸汽压过低，蒸发性能差，燃烧时来 不及汽化，燃烧不完全，还会增加汽油的消 耗量。
第25页，共69页。
➢ 馏程
蒸发性能
定义：油品从初馏点到终馏点
油品基础知识简介(带附表)
油品的基础知识简介石油主要是由远古海洋或湖泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化后形成的油状可燃液体，是一种复杂的混合物，常与天然气并存。
其中未加工的石油称为原油。
经炼制加工后的石油称为油品。
一、原油分类目前世界各国没有统一的分类标准。
国际石油市场上常用的标准是按API度和含硫量分类。
API度是比重指数的简称，其数值越大，表示密度越小。
1、按密度与API度分类类别 20℃密度（g/cm³） API度(60℉)轻质＜0.851 ＞34中质 0.85—0.93 34—20重质 0.931—0.996 20—10特稠＞0.996 ＜10我国原油的相对密度大多在0.85—0.95之间，属于偏重的常规原油。
2、按含硫量分类类别百分比低硫＜0.5%含硫＞0.5%高硫—3、按含蜡量分类类别百分比低蜡 0.5—2.5%中蜡 2.5—10.0%高蜡＞10%二、油品分类GB/T 498—87中分六类：燃料；溶剂和化工原料；润滑剂、工业润滑油和有关产品；蜡；沥青；焦。
三、油品工艺把原油或石油馏分加工（或精制）成目的产品的方法（过程）。
生产燃料产品的现代石油炼制工艺大体可以分为三大类：1、原油（常、减压）蒸馏：通过常压和减压蒸馏，把原油中固有的各种不同沸点范围的组分分离成各种馏分。
如液化气、汽油、煤油、柴油等馏分。
从减压蒸馏得到的称减压馏分。
蒸馏塔底剩余的则称为渣油。
馏分只是在沸点范围上类似，还不是石油产品，需要进一步加工才能成为满足规格要求的石油产品。
2、二次加工：从原料中直接得到的轻馏分是有限的，大量的重馏分和渣油需要进一步加工，已得到更多的轻质油品。
二次加工工艺包括催化裂化、加氢裂化、重整、焦化等，是以化学反应为主的加工过程。
催化裂化: 在分子筛或硅酸铝催化剂的存在下，使重质油（减压馏分油或掺渣油）进行裂化反应，转化成汽油、柴油和液化气等轻质产品的过程。
3、催化重整：重整是指对分子结构进行重新整理和排列，催化中正是在含铂催化剂存在下，将汽油馏分中的正构烷烃和环烷烃，转化为芳香烃和异构烷烃。
食用植物油基础知识
食用植物油基础知识八、冬季储存中的油脂为何有絮状物等凝结现象？因为油脂种类不同，其凝固点有高有低，所以不同的油种呈现的凝固状况也不同。
花生油：在冬季很容易出现絮状物等凝结现象，因其中含有20%的饱和脂肪酸，属于油脂本身的物理变化，受热即可熔化恢复澄清透明的状态。
对于其品质指标无影响，也不影响使用性质。
山此造成使用花生油调配的调和油也会在低温下出现凝冻现象。
一级大豆油：国家标准规定0 °C时5.5小时不出现絮状物为合格，在温度低于0 °C下存放超过5.5小时，大豆油出现絮状物或凝固，亦属正常现象。
一、填空题 1、缺乏维生素A的影响：缺乏维A会患夜盲症，严重缺乏时导致失明；缺乏维A也会影响骨骼的正常生长以及牙齿和皮肤的健康。
2、食用植物油质量指标有哪些：色泽、气味滋味、透明度、水分及挥发物、不溶性杂质、酸值、过氧化值、加热试验、烟点、冷冻试验等。
3、食用植物油卫生标准：酸价、过氧化值、浸出油溶剂残留、总神、铅、黄曲霉毒素B1、苯并花。
二、选择题 1、芝麻油加工工艺有A、小磨香油水代法B、机制香油机械压榨C、浸出法D、其它方法2、天然谷物调和油配料中有A、花生油 B、亚麻籽油 C、芝麻油 D、玉米油 3、《中国居民膳食指南》推荐成人日食用油脂量A、25克B、30克C、35克D、40克中粮食品营销有限公司 C0FC0 FOOD SALES & DISTRIBUTION CO., LTD.中粮食品营销有限公司 COFCO FOOD SALES & DISTRIBUTION CO., LTD.此报告仅供中粮食品营销有限公司内部使用。
未经中粮食品营销有限公司的书面许可，其它任何机构不得擅自传阅、引用或复制。
* *食用植物油基础知识二零一零年八月二十六日中粮食品营销有限公司目录一、油脂组成及功能1、组成：油脂是天然有机化合物的一类，其化学组成为甘油三酸酯的混合物。
在室温下呈液态（一般为植物脂肪）称为油；在室温下呈固态（一般为动物脂肪）称为脂。
油品基础的知识点
油品基础知识一、石油及石油产品（一）石油1、石油按用途上说是指原油、产品及其衍生物的总称。
按化学组成上说，是含碳、氢化合物的复杂混合物。
石油的组成：烃类化合物和非烃类化合物。
烃类化合物：烷烃、环烷烃、芳香烃、不饱和烃（原油中不含不饱和烃）。
非烃类化合物：含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质及沥青质。
2、原油从地底或海底开采出来未经过任何加工的石油称为原油。
我们通常所说的石油，也就是狭义的石油就是指原油。
原油是一种粘稠油状的可燃性液体矿物。
早在公元初年，我国劳动人民已经发现并加以利用。
颜色多为黑色、褐色或暗绿色，也偶有黄色。
一般情况下，原油的密度大部分为0.77～0.96克/厘米³。
在原油的组成中，含碳量约为84～85%，含氢量约为12-14%，还有少量含硫、氧、氮的有机化合物。
此外，在石油中还发现了少量极少的铁、镍、铜、铅、钒、砷、镁、磷、钾、硅、钙、锰等元素。
（二）石油产品1、什么是石油产品？石油产品一般是指经过炼油厂加工所获得的各种产品。
2、石油产品的分类石油产品按照国标GB498-87可分为如下几类：1）燃料类（F）：汽油、煤油、柴油、重油等；2）润滑剂和有关产品（L）：按GB7631-87又分为19个组别。
喷气机润滑油、汽油机油、柴油机油、汽轮机油、冷冻机油、汽缸油、机械油、仪表油等；3）溶剂油及化工产品（S）：石油醚、抽提溶剂油、橡胶溶剂油、溶剂煤油等；4）蜡及其制品（W）：石蜡、高溶点石蜡、工业用石蜡、提纯地蜡等；5）石油沥青（B）：道路石油沥青、建筑石油沥青、专用石油沥青等；6）石油焦（C）：二、油品的几个常用技术指标1、油品的馏程馏程是指以油品在规定条件下蒸馏所得到的以初馏点到终馏点表示蒸发特征的温度范围。
主要用来判定油品轻、重馏分组成的多少，控制产品质量和使用性能等。
2、辛烷值代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。
在规定条件下的标准发动机试验中，通过和标准燃料进行比较来测定。
植物油基础知识
过氧化值： 不饱和脂肪酸被氧化形成的过氧化物的含量，以100g或1kg 被测油脂使碘化钾析 出碘的g数表示。油脂最初氧化的灵敏指标。过氧化值超过0.15％时，即为油脂酸败的征兆。
溶剂残留量：提取油脂时所用的6#有机溶剂等在油脂中的残留部分。溶剂残留多时，造成食
用油脂异味大，影响食用。
羰基价：油脂酸败时产生的含有醛基、酮基的脂肪酸或甘油酯及其聚合物的总量。
饱和脂肪酸 ，不含双键的脂肪酸，所有的动物油都是饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸，通常指的是油酸，富含单不饱和脂肪酸的植物油有橄榄油和油茶籽油等。 多不饱和脂肪酸，含有2个或2个以上双键的脂肪酸。多不饱和脂肪酸按其结构又可分为ω-6
和ω-3型多不饱和脂肪酸。 ω-3 多不饱和脂肪酸：包括α-亚麻酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等 ω-6 多不饱和脂肪酸：包括亚油酸、γ-亚麻酸、花生四烯酸 ω-9：单不饱和脂肪酸 ：通常称为油酸 必需脂肪酸 ： α-亚麻酸和亚油酸 反式脂肪酸：一般经微生物及工业制品加以氢化而成的。与一般植物油相比，反式脂肪烹调
目录
一、油料油脂基本知识 二、油脂的基本功能 三、制油工艺 四、菜籽油的优点 五、油脂的掺伪鉴别 六、食用油误区 七、食用油脂的卫生问题
一、油料油脂基本知识
1、 油脂专业术语 2、 各种植物油脂的介绍 3、 植物油的分级
1.1．油脂脂肪酸专业术语
健康用油含义：一是一定要吃健康的油 ，二是用油适量和使用健康的烹调方法 ，三是合理 均衡的用油 。
1.2．油脂相关专业名词
转基因油料：人们借助生物化学手段，将具有某些特性的一种生物细胞中的基因提取出来， 引入到油料的活细胞中，从而改变其生物遗传性状的油料
抗氧化剂：氧化会使食品中的油脂变质，抗氧化剂能阻止或延缓食品氧化变质，提高食品稳 定性和延长贮存期。天然抗氧化剂有茶多酚、维生素C、维生素E等 。合成抗氧化剂属酚类 化合物，如：TBHQ、BHA、生育酚等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二章化工工艺基础2.1 原料资源及其加工2.1.1.1 主要无机化学矿盐矿,硫矿,磷矿,钾盐矿,铝土矿,硼矿,锰矿,钛矿,锌矿,钡矿,天然沸石,硅藻土等.2.1.1.2 磷矿和硫铁矿的加工磷矿是生产磷肥,磷酸,单质磷,磷化物和磷酸盐的原料. 85%以上的磷矿用于制造磷肥,生产磷肥的方法有两大类:酸法用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石,最常用的是硫酸.热法利用高温分解磷矿石,并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐.硫铁矿用于制造硫酸,生产硫酸的过程主要有以下步骤:2.1.2 石油及其加工石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展.基本有机化工,高分子化工,精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气.90%左右的有机化工产品上有原料可归结为三烯(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,萘和甲醇可由石油,天然气和煤制取.2.1.2.1 石油的组成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.石油是由分子量不同,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℃以上均有.石油中的化合物可以分为烃类,非烃类以及胶质和沥青三大类.烃类化合物在石油中占绝大部分,约几万种.其中链式饱和烃含量最多,有正构烷烃和异构烷烃,在石油中约占50~70%(质量).环烷烃含量仅次于链烷烃,具饱和环状结构.芳香烃具有不饱和环状结构,有单环的苯系芳烃,双环的萘及其衍生物和联苯系芳烃,以及稠环芳烃.以上烃类化合物都是有机化工的基本原料,石油中几乎没有烯烃和炔烃这两类化合物,它们确是石油化工的重要原料.非烃化合物中有硫化物,氮化物,含氧化合物和金属有机化合物.它们的含量虽然很低,但对石油加工过程以及石油产品的性质有很大影响,有的还使催化剂中毒,有的腐蚀管道和设备,有的使用时污染环境等,所以石油加工时均需要脱硫,脱氮,脱金属预先将其除去和回收利用.胶质和沥青质主要存在于渣油中,多为相对分子质量很大的稠环环烷烃,稠环芳香烃和含S,N等杂原子的环状化合物.2.1.2.2 油品的概念根据沸程的不同,将油品分类石脑油(轻汽油) 50-140℃汽油140-200℃航空煤油140-230℃煤油180-310℃柴油260-350℃润滑油350-520℃重,渣油>520℃(1)汽油汽油主要来源于常减压蒸馏得到直馏汽油和催化裂化重整得到催化汽油.辛烷值是汽油质量主要的评价指标,是汽油在内燃机中燃烧时,抗爆震性能的指标.辛烷值越大,抗爆震性能愈高,汽油的质量也愈好,测定方法有研究法(RON),马达法(MON).将异辛烷规定为100,正庚烷为0,两者以不同比例混合,制成标准汽油.将待测汽油与标准汽油相比较,若两者在标准汽油机中抗爆性能相同,则待测汽油的辛烷值就是同测标准汽油中异辛烷的百分含量.(2)柴油十六烷值是评定柴油发火性能(自燃性)的指标,指在单缸发动机中,当试验油料的自燃性和十六烷与2-甲基萘某一混合物的自燃性能相同时,待测油料的十六烷值就和混合油料中十六烷值的体积百分数相同. 馏程闪点:评定柴油蒸发性能的指标,主要是50%和90%的馏出温度凝点:在规定的实验条件下,试样开始失去流动性的温度冷滤点:通过过滤器的流量每分钟不足20ml时的最高温度柴油标号的依据是柴油的凝固点,根据使用时的气温选用不同标号.5#: 8℃以上0#: 8℃至4℃-10#: 4℃至-5℃-20#: -5℃至-14℃-35#: -14℃至-29℃-50#: -29℃至-44℃2.1.2.3 石油的加工为了充分利用宝贵的石油资源,对石油进行一次加工和二次加工,在生产燃料油的同时还制取各类化工原料.(1) 石油的一次加工一次加工方法为常压蒸馏和减压蒸馏,是利用原油中各组分沸点的差别进行分离. 常压蒸馏和减压蒸馏均为没有化学反应的传质,传热物理过程,以加工得到各种油品为主要目的.大型石油化工联合企业中的炼油厂蒸馏装置多采用燃料-化工-润滑油型流程,见图2-1所示.原油由输油泵1打入换热器2与蒸馏产品换热得到预热,然后进入脱盐罐3脱除盐和水分,再经另一换热器与蒸馏产品换热.到加热炉4升温至370℃后送入常压蒸馏塔5,塔顶馏出C1～C4烷烃和低沸程的汽油馏分(亦称为石脑油),塔侧由上至下分别引出不同沸程的馏分,汽提塔7的作用是将各侧线产品中的轻馏分吹出,送回塔5中,以免影响各馏分的性质(如轻柴油的闪点).常压塔出来的石脑油含有C5～C10烷烃和环烷烃及少量轻芳烃,轻石脑油的沸程为30～150℃,重石脑油的沸程为150～220℃,石脑油是汽油和催化重整的原料.煤油沸程175～275℃,含C9～C16烃类,煤油作喷气式飞机和拖拉机的燃料.轻柴油沸程200～300℃,含C15～C18烃类.沸程更高一些的馏分是重柴油,国外称之为瓦斯油(gas oil).塔底流出的常压重油也称为拔顶原油,沸点高于350℃,其中大部分是瓦斯油和润滑油成分,但如果继续在常压下分离,则需将其加热至400℃以上,这会导致重油馏分中大分子化合物发生分解和缩合反应,产生许多气体和焦炭,降低油品产率和质量,结焦堵塞而缩短设备的生产周期.因此需要减压以降低沸点,才能继续进行蒸馏.常压重油经另一加热炉加热,温度限制在400℃以下,然后进入减压蒸馏塔9,由塔顶真空系统造成负压,塔底压力8kPa,塔顶低于4kPa.通过减压蒸馏可以从常压重油中蒸出正常沸点低于550℃的馏分,由减压塔不同高度塔板处可分别取出不同沸程馏分油,其中减压柴油(亦称减压瓦斯油)的量很多.这些馏分油可制取润滑油,也可作裂化原料.塔底减压渣油的正常沸点高于550℃,原油中大部分胶质,沥青质都留于其中,有机硫化物,有机氮化物和有机金属化合物含量高.减压渣油可作化工原料,锅炉燃料,焦化原料,或经加工后生产高粘度润滑油和沥青.(2)石油的二次加工石油的一次加工只能将原油切割成几个馏分,为了生产更多的燃料和化工原料,需要对各个馏分油进行二次加工.主要的几种加工过程为:催化重整(catalytic reforming)催化裂化(catalytic cracking)催化加氢裂化(catalytic hydrocracking)烃类热裂解(pyrolysis of hybrocarbons)催化重整在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分,使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程.原料油:石脑油当以生产高辛烷值汽油为目的时,采用80～180℃的馏分,以生产芳烃为主要目的时,采用60～140℃的馏分.产物: 提供高辛烷值汽油,苯,甲苯,二甲苯等芳烃原料,以及液化气和溶剂油,并副产氢气.在催化重整过程中,主要发生环烷烃脱氢,烷烃脱氢环化等生成芳烃的反应,此外还有烷烃的异构化和加氢裂化等反应.加氢裂化反应会降低芳烃收率,应尽量加以抑制.重整催化剂由活性组分(铂),助催化剂和酸性载体(如经HCl处理的Al2O3)组成.现在发展到铂-铼双金属催化剂,还有以铂为主的多金属催化剂,已经使芳烃总收率由原来的30%～50%提高到50%以上.裂化在催化剂作用下加热重质馏分油,使大分子烃类化合物裂化的过程原料油: 直馏柴油减压柴油重柴油焦化馏分油(碳数多在18以上)反应条件:450～530℃0.1～0.3 MPa 催化剂为微球形,颗粒直径10～100μm,目前采用高活性的分子筛催化剂,添加少量稀土氧化物的分子筛催化剂性能更好.产物: 高质量汽油(产率30%～60%) 并副产柴油(产率≤40%,其中的烷基苯和烷基萘,可以提取出来作为化工原料)锅炉燃油,液化气和气体等产品催化裂化装置曾使用过固定床和移动床两种型式,当今均采用流化床型式,分子筛催化剂的活性很高,反应时间只需1～4秒,宜于采用直径小的提升管反应器,管内流体呈平推流状,返混少,停留时间又短,因而汽油产率很高.催化裂化装置都包括两个主要设备,即反应器(包括反应部分和沉降部分)和再生器.根据两者相对位置来分,有等高并列式,高低并列式(错列式)和同轴式三种.裂化反应非常复杂,主要有大分子烷烃的碳-碳链断裂生成较小分子的烷烃和烯烃;直链烷烃脱氢生成烯烃和氢;正烷烃异构化为异烷烃;支链烷烃脱氢环化生成芳烃;环烷烃脱氢生成芳烃;烯烃脱氢环化或聚合结焦;芳烃脱氢缩合结焦等等.催化剂存在及高氢压下,加热重质油使其发生各类加氢和裂化反应.原料油:减压柴油重柴油减压渣油工艺:高压法和中压法.高压法的操作压力高于10 MPa,反应温度370～450℃;中压法压力5～10 MPa,反应温度370～380℃.催化剂分为两类,即Ni,Mo,W,Co的非贵金属氧化物和Pt,Pd氧化物,均用硅酸铝加分子筛或氧化铝为载体.非贵金属氧化物催化剂要先进行硫化预处理才具有催化活性,而贵金属氧化物催化剂则应进行还原活化才有活性.加氢裂化反应器是气(H2),液(油),固(催化剂)三相反应器,有滴流床(或涓流床)型反应器,属于催化剂不动的固定床;也有催化剂细颗粒在油中悬浮作相对运动的膨胀床流化态反应器.产物: 油品安定性好航空煤油柴油汽油加氢裂化过程中发生的反应类型主要有:大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃;环烷烃加氢开环生成链烷烃;芳烃加氢生成环烷烃;有机含硫化合物加氢生成烷烃和硫化氢;有机含氮化合物加氢生成烷烃和氨;有机含氧化合物加氢生成烃和水;有机金属化合物加氢分解释出金属及烃类.加氢裂化可以使产品中不饱和烃及重芳烃含量显著减少,提高了油品安定性.还使硫,氮,氧和重金属等从烃类化合物中分解脱除,提高了油品质量.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. 热裂解(第三章详细讲解)将烃类加热到750~900℃使其发生裂解原料油:乙烷丙烷石脑油产物: 乙烯丙烯丁烯丁二烯三苯等芳烃其他化工原料石油的二次加工还有烷基化,异构化,焦化等,可获得高辛烷值汽油和化工原料.从石油经一次和二次加工获取燃料和化工原料的主要途径可归纳于图2-6.2.1.3 天然气及其加工天然气的主要成分是甲烷,甲烷含量高于90%的天然气称为干气,C2～C4烷烃含量≥15%～20%的天然气称为湿气,有的天然气与石油共生(油田伴生气).煤矿中吸附在煤上的甲烷称为煤层气(瓦斯气),储量很大,作为一种有竞争力的天然气资源已受到世人的关注.现在对煤层气的利用率只有7%~8%.在高纬度的冻土带和深度不到2000m的海底还有一种天然气水合物,是由甲烷与水组成的笼形化合物,目前尚未得到利用.天然气是一种清洁能源,它的加工利用主要有以下几方面:制氢气和合成氨经合成气路线制燃料和化工产品直接催化转化成化工产品热裂解制化工产品甲烷的氯化,硝化,氨氧化和硫化湿气中C2～C4烷烃的利用2.1.4 煤及其加工煤(coal)由含碳,氢的多种结构的大分子有机物和少量硅,铝,铁,钙,镁的无机矿物质组成.由于成煤过程的程度不同分为泥煤,褐煤,烟煤和无烟煤.H% O%含量顺序泥煤>褐煤> 烟煤>无烟煤.煤化工范畴内加工路线主要有以下几种.高温干馏(炼焦)低温干馏煤气化煤液化(直接液化间接液化)乙醇的生产将含淀粉的谷类,薯类,植物果实经蒸煮糊化,加水冷却至60℃,加入淀粉酶使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖,再加入酵母使之发酵则转变成乙醇(食用酒精).丙二醇的生产 11,3-丙二醇(PDO)是生产聚对苯二甲酸丙二酯(PPT)的原料.PDO可以由环氧乙烷与CO来合成,也可用丙烯腈来生产,最近颇受重视的是生化法,即运用重组DNA技术培育出的微生物将可发酵的碳源生物质转化成PDO,生产成本亦可降低.美国杜邦公司和Genencor公司正在利用这一技术进行用葡萄糖一步生产PDO的中试规模试验,预计到2002年上半年可能达到市场开发阶段.2.2 化工生产过程及流程2.2.1 化工生产过程化工生产过程一般可概括为原料预处理,化学反应和产品分离及精制三大步骤.原料预处理主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格.要用到许多物理的和化学的方法和技术,有些原料预处理成本占总生产成本的大部分.化学反应通过该步骤完成由原料到产物的转变,是化工生产过程的核心.反应温度,压力,浓度,催化剂(多数反应需要)或其它物料的性质以及反应设备的技术水平等各种因素对产品的数量和质量有重要影响,是化学工艺学研究的重点内容.产品的分离和精制目的是获取符合规格的产品,并回收,利用副产物. 在多数反应过程中,由于诸多原因,致使反应后产物是包括目的产物在内的许多物质的混合物,有时目的产物的浓度甚至很低,必须对反应后的混合物进行分离,提浓和精制,才能得到符合规格的产品.同时要回收剩余反应物,以提高原料利用率.2.2.2 化工生产工艺流程1 工艺流程和流程图原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加工,方能转变成所需产品,按物料加工顺序将各功能单元有机地组合起来,则构筑成工艺流程.工艺流程多采用图示方法来表达,称为工艺流程图(flow sheet或process flowsheet).在化学工艺学教科书中主要采用工艺流程示意图,它简明地反映出由原料到产品过程中各物料的流向和经历的加工步骤,从中可了解每个操作单元或设备的功能以及相互间的关系,能量的传递和利用情况,副产物和三废的排放及其处理方法等重要工艺和工程知识.2 化工生产工艺流程的组织工艺流程的组织或合成是化工过程的开发和设计中的重要环节.组织工艺流程需要有化学,物理的理论基础以及工程知识,要结合生产实践,借鉴前人的经验.同时,要运用推论分析,功能分析,形态分析等方法论来进行流程的设计.推论分析法是从"目标"出发,寻找实现此"目标"的"前提",将具有不同功能的单元进行逻辑组合,形成一个具有整体功能的系统.该方法可用"洋葱"模型表示(图2-7).功能分析法是缜密地研究每个单元的基本功能和基本属性,然后组成几个可以比较的方案以供选择.因为每个功能单元的实施方法和设备型式通常有许多种可供选择,因而可组织出具有相同整体功能的多种流程方案.应选择哪种方案呢这就需要用形态分析法来进行评判和选择.形态分析法是对每种可供选择的方案进行精确的分析和评价,择优汰劣,选择其中最优方案.评价需要有判据,而判据是针对具体问题来拟定的,原则:是否满足所要求的技术指标;经济指标的先进性;环境,安全和法律;技术资料的完整性和可信度.这三种工艺流程的组织方法也是今后学习和分析每一个工艺流程的基本方法. (1) 丙烯液相水合制异丙醇许多化工原料是昂贵的,制造成本很高,因此,提高原料利用率是关键的问题.组织的工艺流程是否能解决此问题,可反映流程的优劣.在20 MPa和200～300℃及硅钨酸催化剂水溶液中进行,该工艺异丙醇选择性为98%～99%,但尚有30%～40%的丙烯未反应,丙烯是价贵的原料,若直接排放既浪费又污染环境.如何提高丙烯原料的利用率将未反应的反应物从产物中分离出来,再返回反应器是一个有效的方法,这样就需采用循环流程.工业上采用的流程见图2-8所示.这类工艺流程中除未反应的反应物返回反应器,其它一些物料如溶液,催化剂,溶剂等返回反应器也属于循环.主要优点:能显著地提高原料利用率,减少系统排放量,也减少了对环境的污染.缺点: 循环体系中惰性物质和其它杂质会逐渐积累,对反应速率和产品产率有影响,必需定期排出这些物质以避免积累.(2) 丙烯腈生产过程中分离与精制流程的选择对于副反应较多的生产过程,如何经济有效地进行产品的分离和精制,回收副产物,以满足产品的高回收率和高纯度的技术指标是工艺流程组织的关键.以丙烯和氨气氧化生产丙烯腈,反应后混合物中除产物丙烯腈外,尚有副产物氢氰酸,乙腈及少量未反应的NH3和丙烯,需要从反应后混合物中将丙烯腈分离出来,副产物氢氰酸是很有用的化工原料,应分离出来加以利用.在该流程中,如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯腈和副产物一般是用精馏方法来分离.因此按照分离顺序可组织出两种流程供选择:其一是将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发出来,冷凝后再逐个精馏分离;但丙烯腈的沸点(77.3℃)与乙腈沸点(81.6℃)相近,普通精馏方法难于将它们分离,不易满足产品的高回收率和高纯度的技术指标,且处理过程复杂.其二是采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来,乙腈留在水溶液中,然后再分离丙烯腈和HCN.乙腈与水完全互溶,而丙烯腈在水中的溶解度很小,若用大量水作萃取剂,可增大两者的相对挥发度,使精馏分离变得很容易.显而易见,第二种流程优于第一种流程,在工业上广泛采用.该流程见图2-7所示,在萃取塔的塔顶蒸出丙烯腈-氢氰酸-水三元共沸物,经冷却冷凝分为水相和油相两层,水相流回塔中,油相含有80%以上的丙烯腈,10%左右的氢氰酸,其余为水和微量杂质,它们的沸点相差很大,普通精馏方法即可分离.乙腈水溶液由塔底流出,送去回收和精制乙腈.该流程可获得纯度很高的聚合级丙烯腈,回收率也高,且处理过程较简单.(3)合理利用能量在组织工艺流程时,不仅要考虑高产出,高质量的问题,还要考虑合理地利用能,回收能,尽可能利用物料所带的显热,使之在离开系统时接近环境温度,以免热量损失到环境中.对于放热反应,应该安排回收和利用反应热的设备.对于吸热反应,其供热热源的余热也应加以利用.根据热能不同的温位,合理地安排相应的回收利用设备,高温位的热能,例如700℃以上高温反应后的工艺气,应先引入废热锅炉,利用高温热能产生高压蒸汽,可作为动力能源驱动发电机,压缩机,泵等.降温后的工艺气可进入热交换器去加热其它物料,然后进入温度较低的后处理单元;中等温位的热能多通过热交换器来加以利用,还可以通过热泵或吸收式制冷机来利用热量;低温位的热能可用于锅炉给水的预热,蒸馏塔的再沸器加热等.2.3 化工过程的主要效率指标2.3.1 生产能力和生产强度(1)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:设备或装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力(2)生产强度设备的单位体积(或面积)的生产能力主要用于比较那些相同反应过程或物理加工过程的设备或装置的优劣.单位: kg/h m3,t/d m3kg/h m2,t/d m2时空收率:在分析对比催化反应器的生产强度时,通常要看在单位时间内,单位体积催化剂或单位质量催化剂所获得的产品量,亦即催化剂的生产强度,时空收率.单位为(kg/h m3cat.), (kg/h kgcat.).(3)有效生产周期开工因子=全年开工生产天数/365开工因子通常在0.9左右,开工因子大意味着停工检修带来的损失小,即设备先进可靠,催化剂寿命长.2.3.2 化学反应的效率——合成效率(1)原子经济性(atom ecnomy)原子经济性AE定义为:Pi:目的产物分子中各类原子数Fj:反应原料中各类原子数M:相应各类原子的相对质量(2)环境因子由荷兰化学家Sheldon提出,定义为:E=废物质量/目标产物质量上述指标从本质上反映了其合成工艺是否最大限度地利用了资源,避免了废物的产生和由此而带来的环境污染.2.3.3 转化率选择性收率化工总过程的核心是化学反应,提高反应的转化率,选择性和产率是提高化工过程效率的关键.(1)转化率转化率表征原料的转化程度,反映了反应进度.关键反应物的转化率:所谓关键反应物指的是反应物中价值最高的组分,为使其尽可能转化,常使其它反应组分过量.对于不可逆反应,关键组分的转化率最大为100%;对于可逆反应,关键组分的转化率最大为其平衡转化率.对于间歇过程,以反应开始时装入反应器的某反应物料量为起始量;对于连续过程,一般以反应器进口物料中某反应物的量为起始量.对于采用循环流程,则有单程转化率和全程转化率之分.从产物角度来描述反应过程的效率,无副反应的体系,S=1,故收率在数值上等于转化率,转化率越高则收率越高;有副反应的体系,S0,K值随着温度升高而增大,有利于反应,产物的平衡产率增加;.对于放热反应,ΔH0<0,K值随着温度升高而减小,平衡产率降低.故只有降低温度才能使平衡产率增高.2. 温度对反应速率的影响k总是随温度的升高而增加不可逆反应,产物生成速率随温度的升高而加快可逆吸热反应,净速率随温度的升高而增高可逆放热反应,在最佳反应温度下净反应速率最大2.4.2 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使廉价易得的反应物过量,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2.4.3 压力的影响1,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2,一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3,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2.5 催化剂的性能及使用。