石油化工基础知识

定剂、阻燃剂、防霉剂可改进塑料制品性能。通常，主机用量不大，但效果显著。有的助剂兼有以上两种功能。石油产品添加剂在汽油、煤油、柴油、润滑油中有广泛应用，在改善油的燃烧性或润滑性能，保护机器设备，在防锈、抗氧化、防冰、抗静电方面也都有不可缺少的作用。食品添加剂是发展较快的精细化工行业，在提高食品营养（如氨基酸、无机盐），防止腐败质变（抗氧化剂），改善食品感观（鲜味剂味精），增加风味（蓬松剂），便于加工（消泡剂）等方面有重要作用。催化剂工业 催化剂在化学工业中占有重要地位，约80％的生产过程使用催化剂，在石油化工中尤为突出，在此基础上形成了催化剂工业。催化剂生产厂要把催化剂科研、开发成果以工业产品形式提供石油化工厂，以满足生产需求。催化剂性能的优劣在发展石油化工中有举足轻重的作用。常见的催化剂按化学组成分为：金属、金属氧化物、硫化物、酸、碱、盐和络合物等。绝大多数以固体形式应用，少数液体催化剂在化工厂现场配制。催化剂按用途分为：石油炼制、石油化工、无机化工、环境保护等。石油炼制催化剂用量最大，其中又以催化裂化所需分子筛催化剂用量最大，年产量约40万吨。催化剂配方、生产技术，是最重要的知识产权之一。催化剂的价值不完全取决于制作材料和加工费用，而是与其应用后的效果密切有关。氨和尿素 合成氨工业的发展 氮对植物生长的作用很早就已了解。空气中氮占78％，但是，除豆科植物外，空气中的氮不能被固定、吸收。1898年，利用炭化钙吸收氮制氨获得成功，1905年建成工厂。1909年又实现了在催化剂存在下，氮和氢直接合成氨，并于1912年建成日产30吨的装置，此后，直接合成氨的方法发展迅速，而利用碳化钙的方法因成本高在30年代被淘汰。几十年来，合成氨在技术上发生了很大变化 石油化工基础知识12 ★★★★★

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一.是生产原料由煤转向气态的天然气和液态的石油产品（合称烃类原料），大型厂绝大多数采用烃类原料，以煤为原料仅在中国和德国有应用

二.是装置大型化，60年代日产500吨氨，近20年来，新建装置大部分为日产1000～1500吨。由于高压设备、离心式压缩机及生产控制系统的成功使用，生产装置的规模得以大型化，从而使合成氨的原材料和能量消耗下降。1993年，世界合成氨的产量为8930万吨，1995年我国为2765万吨。原料气的制取 由于氨中氮和氢的原子数以1：3 的比例组成，因此，制备的原料气需氮和氢比例适当，无反应有害杂质。

1.造气 煤和烃类原料的基本组成均为碳和氢。在高温下，它们和水起化学反应后生成的产物以氢、一氧化碳为主，另有少量二氧化碳、甲烷以及原料中带入的硫生成的各类硫化物。反应过程要不断补充热量，也可采用通人空气或氧，靠部分原料的燃烧热来供热。这一过程称为造气。以天然气、汽油为原料的合成氨厂造气时，以镍为催化剂，反应器为耐热合金钢管。制成气的组成为：氢58.2％，一氧化碳8.5％，二氧化碳11.5％，氮21.3％，其余为甲烷、氩和硫化物。 1）一氧化碳的变换 一氧化碳和水反应可以生成二氧化碳合氢。采用这个反应一是为了增加氢气；二是为了除去化学活性差，不易除去的一氧化碳（二氧化碳比较容易脱除，现在又可用于生产尿素）。根据对一氧化碳转化要求，以及原料中硫含量的多少，可以选用不同的催化剂及相应的反应温度。 2）脱二氧化碳（脱碳） 二氧化碳的脱除办法很多。大型合成氨厂采用碳酸钾将二氧化碳吸收，供生产尿素用。 3）甲烷化 少量一氧化碳的脱除经一氧化碳变换工序后，仍有少量一氧化碳残存在原料气中，可采用低温的甲醇洗去，也可通过与原料气中的氢反应生成对合成氨无害处的甲烷，达到除

去一氧化碳的目的。这一操作被称为甲烷化。生成的甲烷需在反应原料循环时加以排放，以防止甲烷的积累。尿素生产的发展 尿素在1922年实现以氨和二氧化碳为原料的工业生产，此后发展缓慢，主要是尿素合成塔腐蚀严重，生产技术不完善，生产费用高，对尿素的使用效果有些怀疑。在这些问题陆续解决后才获得较大发展，现在尿素已成为最经济的生产氨肥的方法。

尿素的生产 尿素的生产方法是用氨和二氧化碳反应。氨和二氧化碳都在合成氨厂生产，所以尿素装置与合成氨装置建在一起。氨和二氧化碳反应时先生成中间产物氨基甲酸氨（简称甲氨），甲氨脱水即得尿素。受化学反应规律限制，在工厂实际操作条件下（180～200C，13～25兆帕），只有55％～70％的二氧化碳转化，因此需要回收未反应的原料，并尽量让甲氨转化成尿素。经过几十年的发展，目前有多种工艺技术生产尿素，我国的大型尿素装置年产量为48～52万吨，采用二氧化碳气提法较多。实际操作是：尿素合成塔反应压力约14兆帕，反应温度为180～185C.，气提塔与合成塔一致。这两个塔均采用不锈钢制作以防止腐蚀。工艺流程示意图见图8－2。自合成塔下部流出的溶液进入二氧化碳气提塔，蒸出未反应氨和二氧化碳，经高压甲铵冷凝后与新鲜原料氨混合后返回合成塔形成循环。气提塔出料经降压后进入低压精馏塔赫闪蒸罐，继续分出氨和二氧化碳，此后进入蒸发器脱水，得到含量在99.5％以上的尿素，最后在造粒塔造粒，产品以0.8~ 2.5毫米的颗粒包装出厂。