石油化学绪论.ppt

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1、1,任课教师： 刘 东 133 2503 1010 周家顺 132 8080 5925 ,石油化学,应用化学2010级,2,绪 论,主要介绍四个方面的内容： 石油工业的历史与现状 炼油工业的历史与现状 石油化学工业的历史与现状 石油化学学科简介,绪论部分 学时数2/64,3,在5000年前人们就开始认识和使用石油 。,古代中东的巴比伦人曾把石油用于建筑和铺路。,我国西周（公元前1046公元前771年）初期，在易经中就有“泽中取火”的记载。 夏、商、周、秦、汉 三国、晋、南北朝隋、唐、五代宋、辽、金、元明、清,4,梦溪笔谈中首次命名了“石油”，提出“石油至多，生于地中无穷”的科学论断。,东汉（

2、公元后1世纪25220年）班固的汉书地理志中、西晋张华的博物志中、北魏郦道元的水经注中及北宋（9601127年）沈括的梦溪笔谈都有关于石油的论述。,5,公元12、13世纪，在陕北延长一带出现了我国历史上最早的一批油井。,近代石油工业的迅速兴起是在19世纪中叶。,石油作为一种重要的能源和优质的有机化工原料，在世界的政治和经济中的地位日益重要，可以说起着举足轻重的作用。,6,1 石油工业的历史与现状,1.1 世界石油工业的历史与现状,（1）近代石油工业的历史,1859年，美国在宾夕法尼亚打出第一口油井，井深21米，日产原油2吨。 1860年，俄国也开始采油。 迄今为止，石油工业的发展只有150年的

3、历史。,7,灯油时期：19世纪后半叶，人们开采石油的主要目的是为了制取灯油用来照明。由于当时的汽车工业很不发达，汽油则成了多余的废物。,（2）石油工业发展的三个时期,动力时期：20世纪初，由于内燃机的应用，石油中的汽油和柴油馏分作为汽油机和柴油机的燃料，使得交通运输和军事装备有了质的飞跃。,8,综合利用时期：从本世纪后半叶开始，石油除了用作燃料外，又成为主要的有机化工原料。至此，石油在国民经济中的地位日趋重要。,9,（3）世界能源消费构成,图1 世界能源消费构成,10,在二十世纪，石油与天然气在能源构成中的份额是逐渐上升的，在70年代，二者合计已达到将近70%，以后虽然有所降低，但至今仍然保持

4、在60%左右,足见它们已是当今世界上主要的能源。,11,（4）世界石油储量,截至2011年底，世界石油探明储量为1.6526万亿桶（约7-7.3桶=1吨），足以满足54.2年的全球生产需求。比2010年预测的45.7年一下增加了将近9年。 其中石油输出国组织（Organization of Petroleum Exporting Countries，简称OPEC，中文为欧佩克）的十二个国家的石油探明储量占全球储量的69.65%。,12,欧佩克的成员国: 亚洲:阿联酋、卡塔尔、科威特、沙特阿拉伯、伊拉克、伊朗 非洲:阿尔及利亚、利比亚、尼日利亚 中南美洲:委内瑞拉、安哥拉、厄瓜多尔,13,石油储

5、量的地域分布： 中东地区石油储量占全球的56.19%，其中沙特占19.84%，伊朗占10.39%、伊拉克占8.64%、科威特占7.62%、阿联酋占7.34%，中东五国占有着世界53.83%的石油资源 。,中南美地区占8.25%，其中委内瑞拉占6.54%。 北美地区占15.86%，其中加拿大占13.41%。 欧洲地区占8.50%，其中俄罗斯占4.51%，哈萨克斯坦占2.25%。,非洲占8.62%，其中利比亚占3.11%，其次是尼日利亚占2.72%。 亚太地区占2.58%，其中中国占1.20%，印度占0.42%、印尼占0.33%、马来西亚占0.3%。,14,國家統計局公布的數据顯示，2012年中国

6、全年原油產量達到2.075億吨，同比增加1.9%。,2012年12月，瑞士银行发布了全球石油领域现状的最新报告，同时公布了目前世界石油储量前10个国家的最新排名。该报告指出，目前世界已证实石油储量有1.8万亿桶（约2517亿吨），这意味着按现有石油消费水平，世界石油还可开采46年。该报告同时公布目前世界石油储量前10个国家的最新排名，分别是：沙特362亿吨、加拿大184亿吨、伊朗181亿吨、伊拉克157亿吨、科威特138亿吨、阿联酋126亿吨、委内瑞拉109亿吨、俄罗斯82亿吨、中国60亿吨、利比亚54亿吨。,最新数据,15,2013年1月，美国报道 2012年全球总炼油能力为44.48亿吨/

7、年，比2011年略有增加，增幅为4550万吨/年。全球炼厂总数仍为655座。,最新数据,2012年国内外油气行业发展报告称，去年中国炼油能力达到5.75亿吨/年（原油產量達到2.075億吨），预计2013年新增炼油能力3950万吨，这意味着我国的总炼油能力今年超6亿吨。,16,世界天然气储量: 2010年世界天然气探明储量187.45万亿立方米。,天然气储量的地域分布:,第一位是俄罗斯，储量为44.8万亿立方米，占世界的 23.9%； 其次是伊朗储量为29.6万亿立方米，占世界的15.8%；,第三位是卡塔尔，储量为25.3万亿立方米，占世界的13.5%。,世界其他资源大国还有：沙特(4.3%)

8、、土库曼斯坦（4.3%）、美国(4.1%)、阿联酋(3.2%)、尼日利亚(2.8%)、阿尔及利亚 (2.4%)和委内瑞拉(2.9%)。中国天然气储量约为2.8万亿立方米，占世界总量的1.5%。,17,2010世界石油产量前10名 2010年世界石油产量达39.155亿吨，其中： 俄罗斯为5.051亿吨 (12.9%); 沙特阿拉伯为4.678亿吨 (12%); 美国为2.391亿吨 (8.7%); 伊朗为2.032亿吨 (5.2%)；,中国为2.030亿吨 (5.2%); 加拿大为1.628亿吨 (4.2%)； 墨西哥为1.463亿吨(3.7%)； 阿联酋为1.308亿吨(3.3%) 委内瑞拉

9、为1.266亿吨(3.2%)； 科威特为1.225亿吨(3.1%)。,18,世界天然气产量：,2010年世界天然气产量达 34249亿立方米。 美国为6386亿立方米； 俄罗斯为6243亿立方米； 加拿大为1441亿立方米； 伊朗为1370亿立方米； 卡塔尔为1098亿立方米；,挪威为1063亿立方米； 中国为937亿立方米； 阿尔及利亚为843亿立方米； 荷兰为805亿立方米； 印度尼西亚为800亿立方米；,19,1.2 中国石油工业的历史与现状,（1）发展历史与现状,1949年以前的小油田：延长、独山子、老君庙、苗栗等。,1949年以前的小气田：四川的自流井、石油沟、圣灯山和台湾的锦水、竹

10、东、牛山、六重溪等。,19041948年，我国累计原油产量为300万吨，其中天然石油仅为67.7万吨，其余均为人造石油。,20,19141916年，美国美孚石油公司在陕北延长一带进行的石油地质勘察及钻探工作失败后， “中国贫油论”开始广泛传播。,二十世纪四十年代，针对“中国贫油论”的论调，我国地质学家李四光等人创造性地提出了“陆相生油”的理论。,21,我国陆上石油资源主要分布在松辽、渤海湾、塔里木、准噶尔和鄂尔多斯五大盆地，这些地区的石油可采资源量为114.4亿吨，占陆上总资源量的87.3%。,我国的海上石油资源主要分布在渤海地区，石油可采资源量为为9.2亿吨，占海域石油资源量的48.7% 。

11、,22,上世纪五十年代，针对“中国贫油论”，我国地质学家李四光、潘钟祥等人创造性地提出了“陆相生油”的理论，相继发现了大庆、胜利、辽河等大油田。 中石油、中石化、中海油三大石油公司先后对各自探区部分盆地重新进行了油气资源评价研究。,全国油气资源动态评价（2010）成果表明，目前中国石油地质资源量881亿吨，可采资源量233亿吨。中国天然气地质资源量52万亿方、可采资源量32万亿方，天然气储量产量快速增长，资源基础雄厚。 按照国际油气富集程度的分类标准，在世界103个产油国中，我国属于油气资源“比较丰富”的国家。,23,我国陆上石油资源主要分布在松辽、渤海湾、塔里木、准噶尔和鄂尔多斯五大盆地，这

12、些地区的石油可采资源量约为占陆上总资源量的85%。,我国的海上石油资源主要分布在渤海地区，石油可采资源量约占海域石油资源量的10% 。,我国的天然气资源主要分布在陆上的鄂尔多斯、四川、塔里木等中西部地区，海上天然气资源主要分布在东海盆地、南海的莺歌海盆地等.,24,2010年全国原油产量为2.03亿吨，比2009年增幅为6.9%，原油产量居世界第五位。我国2010年原油净进口量就为2.36亿吨，表观消费量为4.39亿吨，原油对外依存度为53.7%。 2010年天然气年产量951亿立方米，比2009年增幅为13.1%，天然气产量居世界第七位。2010年全年天然气净进口124.61亿立方。,我国的

13、能源消费构成,我国历年来的原油产量,25,我国的石油与天然气合计约为25%，与世界的60%相比有相当大的差别，而在我国的能源构成中煤炭占70%左右，大大高于世界的30%。 我国的能源以煤炭为主，2010年我国的煤炭产量为32.4亿吨，居世界第一位；第二位是美国9.85亿吨。（美国是世界上煤炭探明储量最大的国家，2010年底的探明储量达2373亿吨，占世界探明储量的27.6%；其次是俄罗斯，2010年底的探明储量是1570亿吨；中国排名第三，2010年底的煤炭探明储量达到1145亿吨，占世界的13.3%；而排名第四、五名的分别是澳大利亚和印度。） 我国的能源特点是：富煤、贫油、少气,我国的能源构

14、成：,26,2、炼油工业的历史与现状,炼油工业: 又称石油炼制工业或石油加工工业。 原 料： 原油（包括天然原油、人造石油、合成原油）。,原油加工方法： 一次加工工艺：常减压蒸馏 二次加工工艺：催化裂化、催化重整、延迟焦化、减粘裂化、加氢裂化、炼厂气加工、高温裂解、产品精制等。,石油产品包括燃料、润滑油、石油蜡、石油沥青以及有机化工原料等类型。,燃料包括汽油、柴油、煤油、燃料油、溶剂油、石油焦等。 润滑油包括内燃机油、齿轮油、电器绝缘用油、液压油、机械油等。,27,石油蜡包括液体石腊、石油脂、石腊和微晶蜡。 石油沥青包括道路沥青、建筑沥青、乳化沥青等。 有机化工原料包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、

15、甲苯、二甲苯等。,2.1 世界炼油工业发展历史与现状,对石油进行二次加工的原因： 上世纪初期，内燃机问世，汽车工业迅速发展； 第一次世界大战的刺激，汽油的需求量剧增。,石油炼制工业的发展历程： 初级阶段： 1823年，俄国建成了世界上第一个釜式蒸馏炼油厂。 1860年，美国建立了最早的原油分馏装置。,28,催化加工及其发展阶段： 1936年，固定床催化裂化工艺实现工业化，这是炼油工业发展史上的一项重大突破，标志着炼油工业由热加工为主转向以催化加工为主。 流化床催化裂化工艺的迅速发展。 以生产高辛烷值汽油为目的的催化重整工艺的开发和利用。,催化重整的副产氢气促进了加氢精制技术的发展； 催化加氢裂

16、化工艺的出现。,热加工阶段： 1913年，石油热裂解生产汽油的工艺实现工业化。,29,炼油工业的现状： 由于重质原油越来越多，重质油的轻质化已成为炼油工业的一个热点，同时也是一个难点。重油的催化裂化、重油加氢裂化工艺受到广泛关注。 高硫原油的加工受到广泛重视。 由于环境保护的要求越来越高，要求生产低硫、低氮的高品质清洁燃料。,2.2 我国炼油工业的历史与现状,我国炼油工业的发展历程： 1907年，陕北延长兴办了石油官矿局炼油房，在我国首次使用单独釜生产灯用煤油。 1909年，新疆独山子开始炼油。 1940年，玉门建起了日炼200吨原油的蒸馏装置，并开始利用热裂化装置生产汽油。,30,1949年

17、，全国只有玉门、独山子、延长等小规模的炼油厂和抚顺、锦州、锦西等人造石油加工厂。 二十世纪50年代，对在战争中被破坏的小炼油厂及人造石油厂开始进行恢复和扩建。 1958年，利用引进前苏联的技术和设备，兴建了年处理能力为100万吨的兰州炼油厂，它的建成标志着我国现代化炼油工业的开始。,二十世纪60年代，随着大庆和胜利等油田开发，依靠我国自身的力量，先后建成了大庆炼油厂、胜利炼油厂和东方红炼油厂，规模在150250万吨。并相继掌握了流化催化裂化、催化重整、延迟焦化、硫酸烷基化、加氢精制、加氢裂化等工艺技术，大大缩短了与世界炼油先进水平之间的差距。,31,自上世纪八十年代开始，我国炼油工业也进入了一

18、个新的发展时期。开发了一批新的炼油技术及催化剂，如重油催化裂化、渣油加氢裂化、中、高压加氢裂化、连续催化重整等炼油新技术，使我国的炼油工艺技术达到或接近了当代世界先进水平。,我国炼油技术的特点： 掌握了重油催化裂化技术，并迅速推广； 加氢处理和加氢裂化的能力迅速扩大和技术水平的显著提高； 炼油化工一体化的发展使原油资源配置更趋优化； 石油产品根据环境友好的要求按照国际标准更新换代。,32,我国炼油能力发展状况： 1949年仅为17万吨/年 1964年达1000万吨/年 1983年达到1亿吨/年 第 一财讯：据市场机构卓创资讯统计显示，我国的原油一次加工能力已从2000年的2.76亿吨、2005

19、年的3.245亿吨，猛增到2011年的5.92亿吨，成为仅次于美国的全球第二大炼油国。已经批准的未来建设装置在1.85亿吨/年，预计到2015年国内主营炼油能力将达到6.98亿吨/年。 从规模与技术水平已经达到世界先进水平。,33,3、石油化学工业的历史与现状,石油化学工业的含义：石油化学工业（石油化工）是以石油和天然气为原料生产石油化学品的工业。 广义地讲，炼油工业也属于石油化学工业的一部分。,3.1 世界石油化工的历史与现状,世界石油化工的发展历程： 1917年，美国的Ellis利用炼厂气中的丙烯合成了丙醇，并付诸工业化，成为世界第一个石油化学品，这标志着石油化学工业的开始。,1923年，

20、出现第一个以裂解乙烯为原料的石油化工厂。自此后以石油及天然气为原料生产合成纤维、塑料、橡胶的石油化学工业得到迅速发展。 上世纪60年代，石油化工进入发展的黄金时期。,34,世界化工产品中有85%是有机化工产品，原料绝大部分来自化石燃料，而发达国家的有机化工产品中，以石油、天然气为来源的产品占90%。,乙烯主要来自石油，也有相当一部分来自天然气中的乙烷和丙烷裂解；苯主要来自石油馏分的催化重整和烃类裂解；甲苯、二甲苯绝大部分来自石油；70%甲醇来自天然气，其余来自石油；80%的合成氨来自于天然气。,2012年全球乙烯扩能将继2010年之后再次突破600万吨。,截至2012年1月1日的统计，2011

21、年全球乙烯生产能力达到1.41亿吨。美国的乙烯产能达2759.3万吨，位居全球首位。,35,2011年底的世界乙烯产能八大国：美国产能为2759.3万吨/年，保持在第一位；中国产能为1520万吨/年，位居第二；沙特阿拉伯的产能为1315.5万吨/年，位居第三；日本产能为726.5万吨/年，位居第四；德国产能为574.3万吨/年，位居第五；韩国产能为563万吨/年，位居第六；加拿大产能为553万吨/年，位居第七；伊朗产能为473.4万吨/年，位居第八。,2011年世界乙烯产能排名前十的生产商排序与上年相同：沙特基础工业公司仍位居第一，总产能为1339.2万吨/年，按股份计的能力为1027.4万吨

22、/年；陶氏化学公司、埃克森美孚化学公司和壳牌公司分别位居第二、第三和第四；中国石化集团公司位居第五，总产能和股份内能力分别为789.5万吨/年和727.5万吨/年。,36,3.2 我国石油化学工业的历史与现状,1949年以前，我国的石油化工基础极为薄弱，全国有机化工原料的年产量只有900吨。,我国的石油化工起步于二十世纪50年代末、60年代初。第一套工业规模的乙烯装置是在50年代由前苏联援助，在兰州合成橡胶厂建成的年产5000吨乙烯装置 ，这是我国石油化学工业的标志。,二十世纪70年代末期，引进了管式炉裂解制乙烯的技术和装备，相继建设了燕山石油化工公司30万吨乙烯装置、上海石油化工总厂11.5

23、万吨乙烯装置和辽阳石油化纤公司7.5万吨乙烯装置。,37,进入80年代，我国的石化工业取得了迅速发展，先后又兴建了大庆、齐鲁、扬子、上海四套30万吨/年的乙烯装置，使我国的乙烯产量达到了200万吨。,截至2012年初，我国共有乙烯生产企业23家，生产装置27套，装置平均规模已由2005年的39.5万吨提高到58.1万吨，高于世界52万吨的平均规模。全国乙烯产能已由2005年的785.9万吨猛增至2011年的1569.5万吨，在美国之后居世界第二位。,38,4、石油化学学科简介,石油化学是一门研究石油的化学问题的学科，其范围大体包括如下四个方面： 石油及其产品的化学组成与性质 石油热转化与催化转

24、化的化学原理 润滑油和添加剂化学 石油化学品合成的化学原理,涉及的学科主要有： 组成、结构与性质：有机化学、分析化学及仪器分析 反应过程：有机化学、物理化学 催化原理：无机化学、物理化学 有机合成：有机化学,39,4.1 石油化学学科的形成与发展,1907年，美国的Chemical Abstract(简称CA)中首次出现“Petroleum Chemistry”一词。 1922年，美国化学会(American Chemical Society，简称ACS)成立石油化学分会(Division of Petroleum Chemistry)，标志着石油化学学科的形成。,40,1895年，英国的B.

25、 Redwood出版的Petroleum and Its Products是世界上最早的一本关于石油的专著。 1934年，前苏联的C. C. 那苗特金的石油化学是世界上最早的石油化学教科书。,1953年，F. D. Rossini等总结了美国API第6号课题组历时25年的研究成果，出版了Hydrocarbon from Petroleum，使人类第一次对石油中的轻馏分的单体烃组成有了较深入的认识，将石油化学组成的研究工作推进了一大步。,1954年，美国的B. T. Brooks等主编的 The Chemistry of Petroleum Hydrocarbons 全面汇集了当时关于石油的化学

26、组成、石油的转化以及石油化学合成等方面的主要研究成果，是一部具有重要学术价值的专著。,41,20世纪中叶起，由于石油加工技术的迅速发展，石油化学学科的研究对象从轻质油过渡到重质油乃至减压渣油，研究手段也从传统的常规方法过渡到以近代物理方法为主，研究领域也从化学组成和转化反应扩展到石油化学合成。,80年代，美国的J. G. Speight的The Chemistry and Technology of Petroleum和前苏联的B.A.普罗斯库列雅柯夫的石油与天然气化学全面介绍了关于石油化学组成及其分析方法、石油转化的化学原理等方面的进展，是国外最新的石油化学专著。,42,4.2 我国石油化学

27、学科发展状况,二十世纪50年代，我国关于石油化学的研究工作始于大连石油研究所（中科院大连化物所的前身）。1962年，张明南的中国石油轻馏分的组成是我国第一关于石油化学的专著。,在此后的近50年间，我国有关的科研单位和高等院校在石油化学的研究领域开展了大量的研究工作，取得了相当大的进展，使我国的石油化学学科水平有了很大提高，对于发展我国的石油工业与石油加工工业起着越来越重要的作用。,43,近年来，由侯祥麟主编的中国炼油技术、林世雄主编的石油炼制工程、梁文杰主编的石油化学和重质油化学、阙国和等编著的石油组成与转化化学等图书，包括了国内外近期的关于石油化学方面的最新研究进展，是具有重要学术价值的著作

28、。,石油化学这门学科建立至今将近100年，它随着石油加工工业的发展取得了长足的进步，但是这方面好有许多的问题有待于进一步的研究，尤其是关于石油中的重质部分的组成以及转化规律的认识还相当肤浅，有待于从事于石油化学研究的科技工作者进一步去探索。,44,石油化学课主要内容包括： 石油和石油产品的化学组成与使用性能 石油加工过程的化学原理,石油和石油产品的化学组成与使用性能（上篇） 石油的化学组成 石油及天然气的成因 石油及油品的物理性质 石油化学组份分离及分析方法 石油产品的使用性能与化学组成的关系,45,石油加工过程的化学原理(下篇) 热转化 催化裂化 催化重整 催化加氢 高辛烷值汽油组分的制取 原油的预处理及产品的精制,