化学工艺第二章.ppt

2.1 原料资源及其加工 无机化学矿 石油 天然气 煤 生物质 空气 水 2.1.1 无机化学矿及其加工 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： 酸法和热法。??? ??? 酸法（又称湿法）： 用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主要反应式为： Ca5F(PO4)3 + 5nH2O4+ 5H2SO4 = (n+3)H3PO4 + 5CaSO4?nH2O + HF 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。热法消耗较多的电能和热能。 硫铁矿用于制造硫酸，生产硫酸的过程主要有以下步骤： 焙烧反应： 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 氧化反应： SO2 + 0.5O2 = SO3 吸收反应： nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3 2.1.2 石油及其加工利用 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游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、、萘和甲醇。其中三稀主要由石油制取，三苯、奈和甲醇可由石油、天然气和煤制取。 三烯——乙烯、丙烯、丁二烯 石油制取 三苯——苯、甲苯、二甲苯 石油、天然气和煤制取 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。 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 石油中的化合物分为 烃类 非烃类 胶质和沥青 烃类化合物 （碳氢化合物） 非烃化合物 （含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物） 胶质和沥青质 2. 油品的概念 根据沸程的不同，将石油分类 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炕爆性能相同，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 93＃ ？ 90＃ 、爆震与抗爆性： 一般认为，活塞在行程的上止点后10度左右，燃烧产生最大压力时，推动活塞的力度最大（就象是荡秋千，在到达最高点后一点使劲秋千最快）。比如1000转的时候，燃烧过程相当于曲轴转角的20度，就是说提前10度点火，引擎最有力。而到了4000转，活塞运动得快了，燃烧过程就相当于曲轴转角的60度了，就需要提前50度点火，就这样随转速的提高，点火是越来越提前。最终会达到一个转速，还没点火油气就烧起来了，这就是爆震。 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 利用原油中各组分沸点的差别进行分离 方法：常压蒸馏 减压蒸馏 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） 天然气 主要成分是甲烷 干气 甲烷含量高于90% 湿气 C2~C4烷烃含量≥15%~20% 油田伴生气 天然气于石油伴生 煤层气（瓦斯气） 吸附在煤上的甲烷 天然气水合物 冻土带和海底甲烷与水组成的笼形化合物 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 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