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1、2.化学工艺基础2.1 原料资源及加工利用2.1.1 无机化学矿及其加工 2.1.2石油及其加工利用2.1.2.1石油的组成 石油的物理特征 颜色：棕黑色或黄褐色 状态：粘稠液体 相对密度：0.75 1.0 沸点：常温 500 以上 元素组成：主要是C和H2.1.2石油及其加工利用2.1.2.1石油的组成n石油的组成石油的组组成烃类非烃类胶质和沥青链式饱和烃环烷烃芳香烃 硫化物 氮化物 含氧化物 金属有机化合物 稠环环烷烃 稠环芳香烃2.1.2石油及其加工利用2.1.2.2石油的常压蒸馏和减压蒸馏 石油蒸馏工艺的类型燃料型燃料-润滑油型燃料-化工型燃料-化工-润滑油型2.1.2石油及其加工利用
2、2.1.2.2石油的常压蒸馏和减压蒸馏n石脑油（Naphtha）：成分为低沸程的汽油 ，C5 C10，含烷烃、环烷烃及少量芳烃n沸程：在一定外压下，加热汽化石油馏分时，其残液的蒸汽压随汽化率增加而不断 下降，所以其沸点表现为一定宽度的温度范 围，称为沸程。2.1.2石油及其加工利用2.1.2.3馏分油的化学加工q馏分油二次加工的类别：l催化重整（Catalytic Reforming）l催化裂化（Catalytic Cracking）l催化加氢裂化（Catalytic hydrocracking）l烃类热裂解2.1.2石油及其加工利用2.1.2.3馏分油的化学加工催化重整（Catalytic
3、Reforming）u定义：在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分（石脑油 ），使其中的烃类分子重新排列形成新分子的过程u原料：石脑油u主要化学反应：环烷烃脱氢；烷烃脱氢环化生成芳烃；烷烃的异构化；烷烃的加氢裂化。u重整产物：高辛烷值汽油；苯、甲苯、二甲苯等芳 烃原料等2.1.2石油及其加工利用 2.1.2.3馏分油的化学加工l催化裂化（catalytic cracking）u定义 ：在催化剂作用下加热重质馏分油，使大分子烃类 化合物裂化而转化成高质量的汽油、并副产柴油、锅炉燃 油、液化气和气体等产品的加工过程 u原料：直馏柴油、重柴油、减压柴油、润滑油u主要化学反应大分子烷烃C-C链断裂成小分子的
4、烷烃和烯烃；直链烷烃脱氢生成烯烃和氢气；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u裂化产物：高质量的汽油、副产柴油、锅炉燃油2.1.2石油及其加工利用2.1.2.3馏分油的化学加工l催化加氢裂化（Catalytic hydrocracking）u定义：在Cat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，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等 产品的加工过程u原料：重柴油，减压柴油，甚至减压渣油；氢气u主要反应：t大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃t环烷烃加氢开环生成链烷烃t芳烃加氢生成环烷烃t有机含硫化合物加氢生成烷烃
5、和硫化氢t有机含氮化合物加氢生成烷烃和氨t有机含氧化合物加氢生成烃和水t有机金属化合物加氢分解释出金属及烃类u裂化产物：优质的航煤、柴油2.1.2石油及其加工利用2.1.2.3馏分油的化学加工l烃类热裂解u定义：非催化；高温750-900 u原料：较好的为乙烷、丙烷和石脑油；也可用煤 油、柴油和常、减压瓦斯油u主要反应：C-C键断裂；C-H键断裂；芳构化； 结焦u裂解产物：三烯、三苯、乙炔、萘、丁烯、丁二 烯等2.1.3天然气及其加工利用 天然气的分类根据CH4的含量不同分为: 干气：V CH490% 湿气：V CH40， T有利于产物产率对于放热反应，H 0， T有利于产物产率2.32.3反
6、应条件对化学平衡和反应反应条件对化学平衡和反应 速率的影响速率的影响 2.3.1 温度的影响n温度对反应速率的影响aA+bB dD反应速率方程为其中k与反应活化能和温度有关k=Aexp（-E/RT）（阿累尼乌斯方程）由此可见， T， k 2.3反应条件对化学平衡和反应 速率的影响2.3.1 温度的影响n温度对反应速率的影响对于不可逆反应，T，产物生成的速率 对于可逆反应，T ，正逆反应的速率都 对于吸热反应， T，生成产物的净速率 对于放热反应，（见图2-10）有一最佳反应温度2.3反应条件对化学平衡和反应速 率的影响 2.3.2浓度的影响n浓度对反应平衡的影响根据反应平衡移动原理，反应物浓度
7、，平衡向生 成产物的方向移动n浓度对反应速率的影响2.3反应条件对化学平衡和反应速 率的影响 2.3.3 压力的影响n压力对反应平衡的影响对分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产 率；对分子数减少的反应，压力升高，产物的平衡产 率增大；对分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影 响。 压力对反应速率的影响2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用一 催化剂的作用提高反应速率和选择性t乙烯的氧化反应CH2=CH2+O22.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用改进操作条件u合成氨工艺N2+3H22NH2（放热反应）u乙烯聚合反应2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能
8、及使用催化剂有助于开发新的反应过程n 工业上乙酸的生产方法主要有乙醛氧化法丁烷和石脑油氧化法甲醇羰基化法19世纪初，三氟化硼、磷酸等催化剂，50-70MP， 温度250-350 ；1941年，Reppe 等人用铁、钴、镍等第八族金属羰 基化合物和卤素为催化剂，20-45MP，温度250-270 ；1960年联邦德国的BASF公司建厂投产，催化剂为羰 基钴, 碘化物为助催化剂，仍高温高压；1968年美国孟山都公司开发成功了用铑做催化剂， 3MP低压，温度175 的条件下合成乙酸 2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用4 .催化剂在能源开发和消除污染中发挥 重要作用2.4 2.4 催
9、化剂的性能及使用催化剂的性能及使用二 催化剂的特征u催化剂的作用机理中间化合物 （活性物种 ）产物 催化剂反应物 催化剂2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用n催化剂的特征u催化剂在反应中自身未发生化学性质和数量的 变化u催化剂能加快反应速率，但不能使热力学上不 能进行的反应发生u催化剂不能改变化学平衡u催化剂具有明显的选择性2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用三 催化剂的分类q按催化剂反应体系的物相均一性分为t均相催化剂（液）t非均相催化剂（固）q按催化剂反应机理分t氧化还原型催化剂t酸碱催化剂 2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用q按使用条件下
10、的物态分u金属催化剂u氧化物催化剂u硫化物催化剂u酸催化剂u碱催化剂u络合物催化剂u生物催化剂（固体催化剂）（液体催化剂）2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用四 工业催化剂使用中的有关问题n工业催化剂的使用性能活性：活性转化能力选择性寿命 化学稳定性热稳定性机械稳定性耐毒性：常见的中毒物，砷、硫、氯的化合物 及重金属等2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用五 催化剂的活化、失活与再生u催化剂的效能随时间的变化图使用时间t催化效能ABCDAB：诱导期 BC：稳定期 CD：衰退期2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用五 催化剂的活化、失活与再生u催化剂的失活t络合物催化剂：超温t生物催化剂：过热、化学物质和杂菌的污染、 PH值失调等t固体催化剂 超温过热 催化剂中毒 覆盖污垢 2.4 2.4 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用六 催化剂的运输、贮存和装卸
