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石油二次加工在线视频

下一节:石油三次加工

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石油二次加工课程教案、知识点、字幕

大家好

我们今天来学习原油二次加工过程

石油的二次加工过程涉及的工艺

主要有热裂化 焦化 催化裂化 催化重整

以及加氢裂化等

通过上次课的学习我们知道

原油的一次加工过程

主要是指常减压蒸馏

原油经常减压蒸馏分割后可得到

不同沸点馏分的产品

例如直馏汽油 柴油 煤油

润滑油和燃料油馏分等

那我们就会疑问

既然通过一次蒸馏加工能

够得到不同类型的石油产品

那为何还要进行二次加工

或者说二次加工工艺为什么

广泛存在于现有炼油工业中

那是因为

首先原油的一次加工只能获得

25~40%的直馏轻质油品

根本无法满足

现代交通行业对轻质油品的需求

其次

一次加工所得石油产品的质量普遍较低

例如直馏汽油的辛烷值仅为40~60

而二次加工汽油的辛烷值都很高

例如FCC到80~90

并且重要的化工原料烯烃不存在于原油中

仅能通过多次加工工艺来生产

因此原油的二次加工过程是石油化工的重要组成

在炼油工业中具有主导地位

本节我们重点介绍石油炼制工业中

最重要的二次加工过程

催化裂化技术

它是重油轻质化的核心工艺

目前我国大约80%的汽油

和1/3的柴油都来自于FCC技术

我将从催化裂化反应过程

反应机理 工艺构成

催化剂和未来发展方向五个方面

给大家介绍催化裂化技术

首先学习催化裂化反应过程之-原料

FCC原料来源有2种

第一种是馏分油

例如减压瓦斯油

焦化蜡油等

主要来源于减压塔的侧线馏分

第二种是渣油

包括常压渣油和减压渣油

分别来自常压和减压蒸馏塔的塔底

FCC进料可单独采用馏分油或渣油

也可将二者掺混后进料

下面我们学习催化裂化反应条件及产物

总体来看

催化裂化反应是吸热反应

因此催化裂化需要较高的反应温度

在470~500℃之间

反应压力略高于大气压

在0.1~0.3MPa之间

特别注意的是催化裂化过程

必须要有催化剂的参与

催化裂化的产物主要可分为气液固三相

气相产物主要是干气和液化气

总含量在20%以内

液相产物主要是汽油和柴油馏分

是催化裂化的主要产物

固相产物主要是沉积于催化剂上的焦炭

接下来是催化裂化的反应类型

上面已分别介绍了FCC的进料

反应条件和产物

那么我们完全可以据此推断FCC的反应类型

首先进料是比较重的减压馏分油

而主要产物是较轻的烃类气体

汽油和柴油馏分

因此FCC中最主要的一类反应是

重油大分子在催化剂表面裂化为小分子的反应

裂化反应为强吸热反应

其次FCC过程中催化剂表面会生焦

因此第二类反应类型为脱氢缩合反应

即小分子变大分子的反应

脱氢缩合为放热反应

此外FCC过程还涉及异构化

芳构化和氢转移反应

它们都是微放热

接下来我们学习催化裂化反应机理

首先我们看以正十六烷为反应物的热裂化

和催化裂化反应产物的组成和性质实验数据

我们发现相比热裂化

FCC过程能够生成更多的碳3和碳4等液化气组分

而碳1和碳2等干气组分较少

其次FCC产物的辛烷值明显高于热裂化

这是什么原因

那是因为热裂化反应属于自由基反应历程

而FCC过程是正碳离子反应历程

那什么是正碳离子呢

正碳离子是碳原子

外缺少一对孤对电子形成的

那么正碳离子如何产生

在FCC反应过程中形成正碳离子

需借助于烯烃和氢质子

烯烃在FCC反应过程中得到

氢质子来源于催化剂表面

接下来我们以正十六烯为例

详细阐述正碳离子反应历程

首先第一步是正十六烯得到

催化剂表面的氢质子

在第二个碳上形成正碳离子中间体

接下来是上一步生成

正碳离子的异构化反应

可以异构化为端碳上带正电的正碳离子

也可以异构化为同时

连接三个碳的叔正碳离子

由于烷基的诱导和超共轭效应

叔正碳离子最稳定

其次是仲正碳离子

下来是伯乙基和甲基正碳离子最不稳定

因此异构化产物中叔正碳离子最多

伯正碳离子最少

第三步为上步生成正碳离子

发生β位断键反应

生成烯烃和更小的伯正碳离子

例如上面的叔正碳离子β断键生成

异丁烯和碳12伯正碳离子

仲正碳离子β断键生成丙烯

和碳13伯正碳离子

伯正碳离子也可能β断键生成乙烯

和碳14伯正碳离子

这些生成的伯正碳离子

又继续异构化为较为稳定的

叔仲正碳离子

继续发生β断键反应

直到生成更小的C3H7+ C4H9+为止

最后一步是这些最小的碳3 碳4

正碳离子给出氢质子的反应

自身变成烯烃

氢质子即可还给催化剂

也可转移到其他烯烃上产生新的正碳离子

通过详细分析FCC四步反应历程

很显然FCC产物中液化气多

辛烷值高的原因是

首先 依据正碳离子的稳定性程度

正碳离子不生成比碳3 碳4更小的正碳离子

因此液化气多 干气少

其次 正碳离子易于发生异构化

倾向生成叔正碳离子

β断裂后会生成更多异构产物

因而辛烷值较高

下来 我们学习第三个问题

FCC工艺的构成

首先根据上面所学FCC反应类型

场所 吸热和加工能力大等特点

可以想到

FCC需配置使重油分子裂化

为小分子的反应器

且能够源源不断补充

活性较高的炽热催化剂

同时还需要对已积碳催化剂进行再生

因而FCC工艺构成中有反应再生系统

其次我们根据FCC反应产物的组成特点可知

由反-再系统生成的油气

需经过分离才可

产生干气 液化气 汽油 柴油等组分

化工原理课程中对液体混合物进行分离

的单位操作有哪些

主要是精馏和吸收萃取等

因此 FCC工艺构成主要包含

反应-再生系统

分馏系统和吸收稳定系统

后两个系统依据精馏和

吸收萃取原理对反应油气进行分离

得到特定组成的产品

第四个问题我们简单说一下

工业催化裂化催化剂

目前工业上常用的催化裂化催化剂

的活性组分为各种沸石分子筛

例如H-Y RE-Y RE-H-Y等

这些沸石分子筛具有特定尺寸的孔道

和Bronsted酸位点

可在反应过程中使反应物和生成的

小分子油气自由进出孔道并提供氢质子

这些活性组分负载于活性白土上制备成

粒径在20~80μm颗粒

可用于FCC工业生产当中

最后我们了解一下

FCC技术未来发展的方向

随着原油开采

重质和劣质原油比例越来越高

FCC今后要加工更多的重质原料

或要对劣质原料进行预处理

其次轻质油品的需求受市场变化影响较大

FCC工艺今后应向更灵活的生产方向发展

例如要开发能大幅

调节汽柴比的FCC工艺

多产低碳烯和芳烃等的新型FCC工艺

在过去几十年中

中国石油大学开发的TMP技术

石科院开发的MIP技术和

洛阳石化工程公司开发的FDFCC技术等

都是通过对反应系统的设计

并同时开发新型催化剂来实现

产品质量提升和多产低碳烯烃调节

好以上是本节所有内容

谢谢大家

能源化学工程概论课程列表:

第一章 绪论

-第一节 课程概述

--课程概述

-第二节 课程基本知识

--课程基本知识

-课程讨论(第一章)

第二章 新型煤化工

-第一节 煤炭概述

--煤炭概述

-第二节 煤炭直接液化

--煤炭直接液化

-第三节 煤炭间接液化-煤炭气化

--煤炭间接液化-煤炭气化

-第四节 煤炭间接液化-合成气制油品

--煤炭间接液化-合成气制油品

-第五节 煤炭间接液化-合成气制含氧液体

--煤炭间接液化-合成气制含氧液体

-课程讨论(第二章)

第三章 石油化工

-第一节 石油概述

--石油概述

-第二节 石油一次加工

--石油一次加工

-第三节 石油二次加工

--石油二次加工

-第四节 石油三次加工

--石油三次加工

-第五节 石油产品

--石油产品

-课程讨论(第三章)

第四章 天然气

-第一节 天然气基础知识

--天然气基础知识

-第二节 天然气分离与净化

--天然气分离与净化

-第三节 天然气化工利用

--天然气化工利用

-第四节 非常规天然气

--非常规天然气

-课程讨论(第四章)

第五章 生物质能

-第一节 生物质基础知识

--生物质基础知识

-第二节 生物质制取燃料乙醇

--生物质制取燃料乙醇

-第三节 生物质基柴油制备

--生物质基柴油制备

-第四节 生物油的制取

--生物油的制取

-第五节 生物质制燃气

--生物质制燃气

-课程讨论(第五章)

第六章 锂离子电池

-第一节 锂离子电池基础

--锂离子电池基础

-第二节 锂离子电池的正极材料

--锂离子电池的正极材料

-第三节 锂离子电池的负极材料

--锂离子电池的负极材料

-第四节 锂离子电池的其他组成部分

--锂离子电池的其他组成部分

-课程讨论(第六章)

第七章 燃料电池

-第一节 燃料电池基础知识

--燃料电池基础知识

-第二节 燃料电池的分类

--燃料电池的分类

-第三节 氢气的制取

--氢气的制取

-第四节 氢气的运输和储存

--氢气的运输和储存

-课程讨论(第七章)

第八章 超级电容器

-第一节 超级电容器基础知识

--超级电容器基础知识

-第二节 超级电容器的分类

--超级电容器的分类

-第三节 超级电容器的组成及特点

--超级电容器的组成及特点

-第四节 超级电容器的电极材料

--超级电容器的电极材料

-课程讨论(第八章)

第九章 二氧化碳的捕集与资源化利用

-第一节 二氧化碳与全球变暖

--二氧化碳与全球变暖

-第二节 二氧化碳减排与捕集技术

--二氧化碳减排与捕集技术

-第三节 二氧化碳捕集方法

--二氧化碳捕集方法

-第四节 二氧化碳利用与封存技术

--二氧化碳利用与封存技术

-课程讨论(第九章)

石油二次加工笔记与讨论

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