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基本有机化工工艺学绪论

第一节基本有机化学工业的原料第二节基本有机化学工业的主要产品

第一节基本有机化学工业的原料一、天然气及其加工产物（一）天然气的组成天然气是埋藏在地下深度不同地层中的可燃性气体。它主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷组成，并含有少量戊烷以上的重组分及二氧化碳、氮、硫化氢、氨等杂质。天然气有干气和湿气、富气和贫气之分。一般每立方米气体中C5以上重质烃含量低于13.5×10-6m3的为干气，高于此值为为湿气；含C3以上烃类超过94×10-6m3的为富气低于此值为贫气。

天然气有单独蕴藏的丰富资源，通常称为气田，由气田采出的天然气，主要称为是甲烷，有的气田所采天然气甲烷含量可高达99%以上。湿天然气的产地常常和石油产地在一起，它们随石油一起开采出来，故通常称为油田气，又称油田伴生气。油田气的成分也是以甲烷为主，并含有乙烷、丙烷和丁烷以及少量轻汽油。此外还含有杂质硫化氢、二氧化碳和氢等。油田气中的丙烷、丁烷能以“液化气体”的形式分离出来，这种液化气体又称“液化石油气”(LPG)。油田气中C5以上烷烃

则能以“气体汽油”形式分离出来，通常称为凝析油，几种油田气的成分见表2。（二）天然气的化工利用天然气（包括油田气）中甲烷的化工利用主要有三个途径：在镍催化剂作用下经高温水蒸气转化或经部分氧化法制成合成气（CO+H2），然后进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素以及一碳化学产品；经部分氧化制造乙炔，发展乙炔化学工业；直接用于生产各种化工产品。

湿天然气或油田气经脱硫脱水预处理后，用压缩冷冻等方法可将其中C3以上烷烃分离出来，进一步加工利用。乙烷、丙烷和丁烷是裂解制乙烯和丙烯的重要气态烃原料。如丙烷也可用于氧化制造乙醛。二、石油及其加工产物石油是一种有气味的粘稠状液体，其色泽是黄到黑褐色，与密度大小及其组成有关。石油组成非常复杂，主要是由碳、氢两元素组成的各种烃类，并含有少量含氮、含硫和含氧化合物。石油中所含烃类有烷烃、环烷烃和芳

香烃三种。根据其所含烃类主要成分的不同可以把石油分为三大类：烷基石油、环烷基石油和中间基石油。石油中所含硫化物有硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物和杂环化合物等。多数石油含硫总量小于1%。这些硫化物或其受热分解生成的硫醇与硫化氢都有一种臭味，对设备有腐蚀性或燃烧生成的二氧化硫会污染环境，硫化物还会使催化剂中毒。随意除掉优品种的硫化物是很重要的一个环节。石油中氮化物也具有腐蚀性。

从地下开采出来的未经加工处理的石油称为原油。原油一般不直接利用，须经过加工制成各类石油产品。根据不同的需要对油品沸程的划分也略有不同，一般可分为：轻汽油（50~140℃）；汽油（140~200℃），航空煤油（145~230℃）；煤油（180~310℃）；柴油（260~350℃），润滑油（350~520℃）；重油（渣油）（＞520℃）等。下面简单介绍与基本有机化学工业有关的石油加工方法。

（一）常减压蒸馏原油在蒸馏前，一般先经脱盐、脱水处理。要求含盐量不大于0.05Kg/m3，含盐量高时，会造成蒸馏装置严重腐蚀和炉管结盐，使加热炉迅速降低传热效果。要求含水量不超过0.2%，含水量高时，会使能耗增高。在加工含硫原油时，应在炼制过程中加入适当的碱性中和剂和缓蚀剂，以减少设备的腐蚀。常减压蒸馏的流程如课本图1所示。

（二）催化裂化催化裂化目的是将不能用作轻质燃料的常减压馏分油，加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料。裂化是一化学加工过程，有热裂化和催化裂化两种工艺。热裂化是在480~500℃条件下进行，催化裂化是在催化剂存在下于500℃左右温度条件下进行。直链烷烃在催化裂化条件下，主要发生的化学变化有：（1）碳链的断裂和脱氢反应——生成分子量较小的烷烃和烯烃。

（2）异构化反应——使产物中异构烃含量增加。（3）环烷化和芳构化反应——使产物中芳烃含量增加。（4）叠合、脱氢缩合等反应——生成分子量更大的烃以及焦炭。由于催化裂化过程中有焦炭生成，故催化剂需频繁再生。工业上采用的催化裂化装置主要有以硅铝酸为催化剂的硫化床催化裂化（FCC）和以高活性稀土Y分子筛为催化剂的提升管