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石油化学ppt

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  • 素材类别:化学课件PPT
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  • 关键提要:石油化学,石油
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石油化学ppt

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石 油 化 学 Petroleum Chemistry 第一节 石油工业的历史和现状第一节 石油工业的历史和现状 1。 石油工业的历史起源古巴比伦用沥青铺路中国西周时期《易经》中就有“泽中有火”的记载 公元11世纪,北宋著名科学家沈括《梦溪笔谈》中首次命名了“石油” 第一节 石油工业的历史和现状 演变: 19世纪“灯油时期” 20世纪 动力时期 20世纪后半叶“综合利用时期” 孙建初先生于1939年历尽艰辛发现了玉门油矿,开始了我国近代石油开采但由于旧中国政治上的腐败和经济上的落后,直到1949年解放,我国原油产量仅有12万吨。大量石油产品依赖进口,旧社会称为“洋油”。“中国贫油”论广为传播 2。1 世界能源结构与我国比较 World energy consumption Occurrence of Petroleum and Heavy Oil 按照该杂志统计的2005 年世界原油总开采量为36。2 亿吨规模,世界原油还可维持开采49 年多 China petroleum production and consumption 根据中国石油和化学工业协会行业统计,2006 年我国原油产量18368 万吨,2005 年为18084 万吨,增加286 万吨,增长1。58%;原油进口14518 万吨,比上年12708 万吨,增长14。2%;原油出口634 万吨,比2005 年807 万吨的出口量下降21。4%; 2006 年国内原油的表观消费量为32252 万吨,比2005 年的29986 万吨增加2266 万吨,同比增加7。55%。 Increased demand for transportation fuels 2。3 我国的十大油田排名我国共有16个油田千万吨级有3个,其中大庆 5000万吨,胜利 3000万吨中型油田有华北、中原、新疆、大港、吉林、河南、产量几百万吨。其它还有长庆、江汉、江苏、玉门、延长、四川油田。 3。 炼油工业的历史和现状 3。1世界炼油工业的历史和现状 1823年 俄国杜比宁三兄弟建立第一座釜式炼油厂 1860年 B。 Silliman 美国最早的原油分馏装置 19世纪末 许多炼油厂,大多为釜式蒸馏,主要生产灯用煤油。 20世纪 汽车工业的发展带动炼油业,二次加工付诸工业化。 Delayed coking 3。 炼油工业的历史和现状 20世纪30年代 润滑油生产技术不断发展和完善。 20世纪40年代催化加工时期的到来。 20世纪 50年代炼油技术全面发展,催化重整、加氢精制、加氢裂化等。目前主要目标:催化剂不断改进,添加剂技术进步,高效节能设备,环保,重油加工。 3。2我国炼油工业历史和现状 1907年 延长石油官矿局炼油房,单釜生产灯用煤油。 1940年 玉门日炼200吨原油的蒸馏装置,并开始热裂化二次加工。解放前,所需油品依赖进口。 1950年代炼油能力为 100万吨的兰州炼油厂建成。 80年代以来开发新技术和新工艺的同时,有选择引进国外先进技术进行技术改造。突出特点:重油催化裂化技术的掌握和推广催化加氢能力的扩大和技术提高(如齐鲁石化引进雪佛龙 VRDS)炼厂气的充分综合利用石油产品逐步与国际标准接轨我国现有加工能力>100万吨的炼油厂30余座其中茂名、镇海等达到1000万吨级齐鲁、燕山、大庆、抚顺石化、锦西石油五厂、大连石油七厂、南炼、上炼、洛阳等加工能力达500万吨。鉴于中美两国同为世界石油消费和进口大国,在衡量资源禀赋对石油安全的影响时,我们采取相同的衡量标准,即定义美国: 石油进口依存度小于20%,属于石油“很安全”; 20%~30%,属于“安全”; 30%~40%,属于“基本安全”; 40%~50%,属于“危险”;大于50%,属于“很危险”。 4。 石油化学工业指以石油或天然气为原料生产化学品的工业。 ①乙烯工业 1999 年世界乙烯生产能力为9470 万吨/ 年, 需求量为8240 万吨。 2000 年需求量预计8800万吨, 年增长315 % , 年开工率90 %。 4。 石油化学工业 2002 年世界乙烯生产能力为11000 万吨/ 年, 供需平衡北美31。6%,西欧20。7%,亚洲23。0% 中国2002生产557。5万吨,2005预计948。5万吨 2002进口乙烯当量衍生产品874。42万吨,自给率38。08% 4。 石油化学工业 ②合成树脂 1998 年世界合成树脂生产能力约17000 万吨/ 年其中:LDPE 1750 万吨/ 年 HDPE 1962 万吨/ 年 LLDPE 1540 万吨/ 年聚丙烯( PP) 3000万吨/ 年(产量2400 万吨/ 年) 聚氯乙烯( PVC)3000 万吨/ 年(产量2300 万吨/ 年) 聚苯乙烯(PS) 1300 万吨/ 年,ABS 树脂555 万吨/ 年。 1998年合成树脂产量约14430 万吨/ 年。 2001年世界PE生产 2001 PE 5100 万吨/ 年 LDPE/LLDPE 2846 万吨/ 年 HDPE 2184 万吨/ 年 4。 石油化学工业 ③合成纤维 1998 年合成纤维产量2274 万吨/ 年 1999 年生产能力2900 万吨/ 年 2000 年将超过3000 万吨/ 年。预计需求量2260 万吨/ 年,年增长率超过215 % ④合成橡胶 1999 年生产能力1419 万吨/ 年, 产量为999万吨/ 年。第二节 石油化学的重要性 1。 我国石油资源短缺 2。石油化学工业的发展要求 3。 环境保护的要求第二节 石油化学的重要性 1。 我国石油资源短缺 目前石油净进口1。3亿吨/年;近年来原油不断重质化,稠油产量逐年提高。我国原油中减压渣油含量高,达40~50%,且有上升趋势。近年来关于重质油的研究和加工路线是一大热门课题。如何利用好有限的石油资源,以及解决重质油轻质化过程的各种问题,对石油化学的研究提出了更高的要求2000年~2004年中国原油进口量统计 (据中国石油网) 原油价格走势 100US$/bbl 第二节 石油化学的重要性 2。石油化学工业的发展要求将会对原料的品种和数量上对炼油业提出更多要求,为了充分利用石油资源和提高经济效益,对炼厂的产品和副产品进行化工综合利用炼化一体化第二节 石油化学的重要性 3。 环境保护的要求 3。1 燃料燃烧过程的污染汽车排放的污染物有一氧化碳(CO)、烃类(HC)、挥发性有机物(VOC)、烟炱、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)和有毒物(苯、1,3-丁二烯、甲醛、乙醛、多环有机物)等。这些物质造成大气污染,危害人体健康。汽油中的芳烃对辛烷值的贡献最大, 但燃烧不完全会使排放尾气中含苯及增加NOx量。 3。 环境保护的要求 3。1 燃料燃烧过程的污染如汽油中芳烃含量由45%下降到20%,可使1989年车型的HC排放量减少6%,CO减少13%,有毒物减少28%。硫燃烧以后生成SOx,导致形成酸雨。许多研究表明,含硫燃烧会促进HC,CO,NOx和PM的排放。如汽油中硫含量从450μg/g降到50μg/g,HC排放量减少18%,CO减少19%,NOx减少9%,有毒物减少16%,同时减少大气对流层中臭氧含量,并且不影响燃料的经济性。 3。 环境保护的要求 3。1 燃料燃烧过程的污染汽油中的烯烃也是高辛烷值的有效组分,C5~C7烯烃是生成VOC,NOx和有毒物的主要来源。 NOx和HC在光化学作用下,生成弥散于对流层的光化学烟雾,其中90%是臭氧。当汽油中烯烃含量由20%降至5%时,可使NOx排放量减少9%,有毒物减少30%,对流层的臭氧减少70%,即降低光化学反应。提高汽油质量的主要方向是在汽油无铅化的基础上,保持汽油的高辛烷值水平,最大限度的降低汽油中芳烃、烯烃和硫的含量。汽车排放标准欧Ⅱ标准   目前,我国汽车排放标准基本采用的是欧洲标准体系。  在欧 I I标准中,一氧化碳和碳氢、氮氧化合物和颗粒物排放限值为2。2g/km和0。5g/km 我国制定的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅰ)》等效于“欧Ⅰ”标准;《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅱ)》等效于“欧 I I”标准 汽车排放标准欧洲 I I号标准在国内的具体演绎是:汽油车一氧化碳不超过2。2克/公里,碳氢化合物不超过0。5克/公里;柴油车一氧化碳不超过1。0克/公里,碳氢化合物不超过0。7克/公里,颗粒物不超过0。08克/公里。执行欧 I I标准后,机动车污染物排放量将比欧 I标准减少30%到50%。 3。2 国外汽油质量现状和发展趋势 汽油中与汽车尾气排放有关的汽油性质包括蒸汽压、馏程、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、氧含量和硫含量根据汽油中各性质指标对汽车尾气中有毒物排放的影响程度,各国车用燃料的质量规格也不断更新进一步向低硫、低芳烃、低苯和低烯烃的方向发展。目前美国汽油硫含量约为150μg/g。最近美国汽车制造商(AAMA)和国际汽车制造商协会(AIMA)要求硫含量进一步降低到30~40μg/g。对RFG的要求更加严格,硫含量低于30μg/g,并进一步要求芳烃含量低于22%,烯烃含量低于4%,苯含量低于0。8%,90%馏出温度低于143℃。加州对加入MTBE的环境影响一直存在疑虑,因为实际使用中发现汽油泄漏水中会造成水体含醚。最近已提出建议,要求3年后取消在汽油中加入MTBE等含氧物,这将对汽油的生产造成极大影响。 EPEEE(由欧洲14家汽车公司和18家石油公司与政府三方参与,联合开展排放、燃料和发动机技术项目的研究计划)已提出汽油质量要求:RVP低于60kPa,苯体积分数低于1%,芳烃体积分数低于35%,烯烃体积分数低于15%,硫含量低于30μg/g,MTBE加入量约10%。欧洲议会提出了欧洲2000年和2005年更严格的清洁汽油新规格,其硫含量将比2000年美国RFG更低。日本早在1983年就实现了全部汽油无铅化,并且也是汽油车排放法规最严格的国家。汽油辛烷值高,硫含量很低,现行规格要求低于100μg/g,实际只有10~50μg/g,已实现低硫或超低硫,但规格中的苯含量仍较高(低于5%)。受美国实施RFG的影响,已开始使用和销售加MTBE的汽油,但对加入MTBE的环境影响也存有疑虑,因此限制加入量低于7%;到2000年要求汽油中苯含量低于1。0%。同时要求控制冷启动和蒸发排放,改善燃料的经济性。国家燃油标准从环保角度考虑,我国汽油质量将顺应世界潮流,向低硫、低芳烃、低烯烃和低苯含量的方向发展,随着国民经济的发展和国家综合国力的增强,我国汽油质量升级换代的速度将加快。 1999年底,国家质量技术监督局颁布了我国车用汽油新标准GB17930-1999,新标准于2000年7月1日起在北京、上海和广州执行,2003年1月1日起在全国范围内实施 2005年修订,2005年7月1日全国执行北京执行地方标准,相当于欧III 车用无铅汽油技术要求 GB17930-1999 (第3号修改单) 北京市地方标准 DB11/ 238—2004 车用柴油技术要求和试验方法(GB/T 19147-2003) 第三节 石油化学研究进展石油化学是一门研究石油组成、性质极其加工成为发动机燃料、润滑剂和石油化学品过程中的化学问题的学科。有机化学、物化和分析化学在石油领域的应用。包括: 石油极其产品的化学组成和性质;石油热转化和催化裂化的化学原理,润滑油和添加剂化学;石油化学品合成化学原理等。第三节 石油化学研究进展 1。发展历史始于20世纪初期,以美国和苏联为发源地。 1907年,美国CA提出“Petroleum Chemistry”一词。 1922年 美国化学会成立石油化学分会(Division of Petroleum Chemistry) 可认为标志石油化学形成标志。 1920~1930’ 研究主要集中于汽油组分的研究。 1940’ 润滑油馏分的研究 1960’ 进行重质油化学研究。第三节 石油化学研究进展 2。美国研究情况 1907年美国CA提出 Petroleum Chemistry 一词 1922年美国化学会成立石油化学分会(Division of Petroleum Chemistry)可认为石油化学学科的形成标志 1920~1930’ 研究主要集中于汽油组分的研究 1940’ 润滑油馏分研究 1960’s 进行重质油化学研究。(1)美国石油学会(API)的第六号课题组 (American Petroleum Institute Research Project)API- RP6, J。B。Hill 1928, F。D。 Rossini从1935~1940为代表。其他还有Kurtz,Brooks (1928年开始) 研究内容:从1928~1950年间,对美国Ponca原油的汽、煤、柴油馏分中分离出的50个单体烃,并通过分馏、吸附、萃取等分离手段鉴别出230种化合物,并加以合成。项目完成后于1953年由F。D。 Rossini 整理汇编为专著《Hydrocarbon from Petroleum 》,整个项目耗资500万美元。(开创性工作) (2) BM-API RP60 美国矿物局-石油学会(BM, Bureau of Mine)代表人物 C。J。 Thompson, 350~530℃ 五种原料的蜡油馏分,用GPC,MS, NMR,进行研究,成果发表在“Hydrocarbon Processing” 杂志上: 1973No。9, P。23;1974 No。4 P93; 1974 No。7 P。93; 1974 No。7 P。41; 1974 No。7 P。41;1974, No。8 P43;1974 No。11 P187 (3) 美国能源部(DOE, Department of Energy)研究计划; 535~675 ℃几种原油,七组分,近代分析手段 Fuel 1975, No。1 P50。 (4) DOE , Laramie Energy Technology Center 关于>675℃馏分进行非烃化合物的研究 。J。F。 Mecky, Fuel 1981, No。1 P14 3。历史代表人物 (1)美国 J。G。 Speight “The Chemistry and Technology of Petroleum”(1980,1998) T。F。Yen 云南昆明人,1920年生,1953年赴美,南加州大学终身教授,重油化学权威,主要贡献在于提出了“沥青质结构模型”; (2) 前苏联: 谢林斯基特金〈石油化学〉早期代表作。 (3) 日本: 燃协协会志, 石油学会志 ,石油学会 代表人物:真田雄三,片山优久雄等。 (4) 中国: 张明南等 〈中国石油轻馏分的组成〉(1962) 是第一部专著; 研究单位: 解放后始于大连石油研究所(今大连化物所) 目前:北京石油化工研究院 陆婉珍、张寿增、汪燮卿、程之光等。抚顺石油化工研究院,洛阳石油炼制所,华东理工大学。中国石油大学:张怀祖、李集田、梁文杰, 阙国和等 4.教材和主要参考书 1.《石油化学》, 梁文杰 主编, 石油大学出版社 1995 2.《重质油化学》,梁文杰 主编, 石油大学出版社 2000 3.林世雄主编 《石油炼制工程》,1988,2000 4.程之光,《重质油加工技术》,中国石化出版社,1994 5.刘溆蕃,《石油非烃化学》,石油大学出版社,1988 6.James G。 Speight,《The Chemistry and Technology of Petroleum》 Third Edition, Revised and Expanded, James G。 Speight, Marcel Deckker, Inc。 , New york,1998 7.George A。 Olah, Árpád Monlár《 Hydrocarbon Chemistry》 George A。 Olah, Árpád Monlár, 1995, Jon Wiley & Sons, Inc。 8.侯祥麟主编《中国炼油技术》 9.陆婉珍、汪燮卿〈近代物化分析方法及其在石油工业中的应用〉 10.P。J。马加科尔,《石油化学加工过程理论基础》,石油工业出版社,1982 11.柳永行,范跃华,张昌祥《石油沥青》期刊: Fuel, Energy & Fuels Oil & Gas J。 Petroleum Engineering Petroleum Science & technology 石油学报(石油加工),石油炼制与化工, 石油化工

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