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(共28张PPT)
第三节 石油化工
1.3.1 石油化工简介
1.3.2 石油及其加工炼制
1.3.3 天然气及其净化分离
1.3.3 天然气及其净化分离
一、天然气资源
何为天然气？
天然气是埋藏在地下，自然喷出或人工开采出来的可燃性气体的总称。
天然气的主要成分是甲烷，有的还含有乙烷、丙烷等轻质饱和烃以及少量CO2、N2、H2S等非烃成分。
天然气按其组成可分为两类：
干气：甲烷含量在90％以上，常温下加压不能使之液化
湿气：除含有甲烷外尚含有相当数量的乙烷、丙烷、丁 烷及C4以上的烃类，乙烷以上的烃在常温下加压可以使之液化
一、天然气资源
天然气按矿藏类型可分为三种：
气井气
指由气井（开采时只出气不出油）开采出来的气体，属于干性天然气。
油田伴生气
与石油伴生的天然气，包括井蒸汽和溶解气两种。井蒸汽不溶于石油，为保持井压，不随便采出；溶解气是在开采石油时释放出来的气体，属于湿性天然气。
凝析井气
甲烷、乙烷等烃类混合物在1500米以下的地下是以气相存在的，井下压力一般很高，开采后经节流降压后会发生“逆反冷凝”，凝析出的液体烃被称为气田凝析油，此时开采出来的气体称为凝析井气。
世界上蕴藏的天然气资源中，常规资源总量为327.4万亿M3，非常规资源总量为849万亿M3。全球天然气资源集中于中东、欧洲和前苏联,，占全球储量约75.8%。我国天然气资源较贫乏，可采储量仅占全球约2%。主要集中在内蒙古。
一、天然气资源
常规天然气
煤层气俗称瓦斯气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。
我国是继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国。
非常规天然气——煤层气、天然气水合物、页岩气
非常规天然气——煤层气、天然气水合物、页岩气
一、天然气资源
天然气水合物又称固体瓦斯、气冰、可燃冰。它是一定条件（较低的温度、较高的压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。
全球天然气水合物的储量是现有常规天然气、石油储量的两倍。
二、天然气的净化
天然气中的主要杂质：
水
在一定温度和压力下可与烃类形成水合物堵塞管道
当温度降低时，冻结的冷凝水也会阻塞管道
二氧化碳
在有水存在时会腐蚀管道
含量过高会降低天然气的热值
硫化物
对输送管道有腐蚀作用，且会造成污染
1.3.3 天然气及其净化分离
二、天然气的净化
1、脱除酸性气体的方法
含有的硫化氢、二氧化碳和有机硫化合物统称为酸性气体
化学吸收法
以碱或醇胺类水溶液吸收天然气中的酸性气体
溶剂对重烃溶解量很小，吸收后富液再生所得再生气不含烃类，可直接送到制硫磺装置
物理吸收法
气体组份在吸收剂中只发生单纯的物理溶解过程
吸收剂有聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、甲醇及环丁砜
溶剂吸收能力强，适宜于处理酸气分压高的原料气，但不宜用于重烃含量高的原料气，净化度比不上化学吸收法
脱除方法的选择要考虑：操作压力、酸性气含量、净化要求、对硫磺回收的要求
物理－化学吸收法
工业上应用最广泛的物理—化学吸收法是砜胺法
此法所采用的物理溶剂为环丁砜，而化学溶剂则是一乙醇胺、二异丙醇胺或甲基二乙醇胺MDEA等
固体吸附法、转化法
直接氧化法
二、天然气的净化
2、脱水的方法
甘醇吸收脱水法
是气田上应用最早而且最广泛的天然气脱水方法
吸收剂有二甘醇、三甘醇（应用最多）和四甘醇
吸附脱水法
适宜处理初始含水量不大，又需深度脱水的天然气
常用吸附剂有铝胶、硅胶、分子筛
节流自制冷脱水法
将天然气减压节流，使其中的水分因降温冷凝而脱除
适用于气源压力较高，与输送管道压差较大的情况
是最经济的脱水方法
1.3.3 天然气及其净化分离
三、天然气的分离
湿性天然气中除了甲烷外，还含有乙烷、丙烷等轻烃，是裂解制乙烯、丙烯等的良好原料。
天然气分离的常用方法有：
吸附法
油吸收法：分为常温吸收法和低温吸收法
冷凝分离法：分为浅冷分离法和深冷分离法
分离方法的选择取决于：
天然气的组成、压力、所需回收的组分、所要求收率和其他技术经济因素。 一看组成就要知道用何方法
三、天然气的分离
吸附分离法
是利用固体吸附剂对各种烃类吸附容量的不同而使天然气中各组分得以分离的方法。
使用最广泛的吸附剂是活性炭
吸附装置一般采用三台吸附器交替操作
一台进行吸附操作
一台进行脱附操作
第三台进行冷却 为何要冷却？
多用于气量较小及含液烃量较小的天然气的分离
三、天然气的分离
油吸收分离法
是根据天然气各组分在吸收油中溶解度的不同而使不同烃类得以分离的方法。
吸收油一般采用石脑油、煤油或柴油等，其相对分子质量为100～200
吸收油相对分子质量越小，天然气液烃收率越高，但吸收油蒸发损失越大。因此，当要求乙烷收率较高时，一般才采用相对分子质量较小的吸收油。
根据操作温度的不同可分为三种：
常温油吸收法：吸收温度25℃左右
中温油吸收法：吸收温度-20℃左右
低温油吸收法：吸收温度-40℃左右
油吸收分离法
吸收塔：用吸收油吸收需要回收的烃类
富油稳定塔：脱除吸收油中不需要回收的轻组分
富油蒸馏塔：蒸馏出液烃
分离装置的主要部分：
三、天然气的分离
冷凝分离法
深冷分离法
是指将天然气冷却至-90℃左右，由此回收乙烷及C2以上烃类的分离方法。
根据提供冷源的方式可分为
外补冷源深冷分离法
膨胀机法：由高压气体在膨胀机中进行等熵膨胀,并对外做功而制取大量冷量，是目前天然气深冷分离的主要方法
浅冷分离法
是指将高压天然气用水冷的方法进行分离。
此法流程简单，操作容易，对设备要求不高，适宜处理油田伴生气。
三、天然气的分离
原油、天然气和凝析油的开采和天然气分离加工示意图
作业3
从开发、利用、环保、 生态等方面谈谈你对可燃冰的认识。
第四节 无机原料
1.4.1 概述
1.4.2 空气
1.4.3 无机原料的前期处理
1.4.1 概述
无机原料包括空气、水、盐和各种无机化学矿物。
除空气和水之外，无机初始原料的来源大致有如下几类：
1、化学矿物
在自然界里，固体矿物有3000种，可供工业利用的约有200多种。
2、各种天然食盐水
包括海水、盐湖水、地下卤水和油、气井水等。
3、工业废料
工业生产中排出的废气、废液、废渣被统称为“三废”，其中含有可用于制取无机化工产品的原料。
1.4.1 概述
由无机原料可以生产各种无机化工产品，是化学工业的重要组成部门，也是历史最悠久的化学工业部门，在国民经济中占有重要地位。
它们具有品种多、用途广、原料来源丰富、生产方法多样化等特点。
无机化工同样可按其规模和用途分为基本无机化工和精细无机化工。
有些无机化工产品由于生产规模较大，已发展成为相对独立的工业部门，如合成氨工业、化肥工业、氯碱工业等。
第四节 无机原料
1.4.1 概述
1.4.2 空气
1.4.3 无机原料的前期处理
1.4.2 空气
空气是化学加工过程中经常被用到的初始原料之一。
其主要成分如下表所示：
可以通过冷却使空气液化，然后将各组分低温分馏出来
1.4.2 空气
1、空气的液化
空气的液化要经过三个步骤：
压缩
热量移出
减压
其中减压这一步可以采用节流膨胀（焦耳汤姆森效应）的方式，即利用“内部做功”以克服分子间相互作用力而液化；或者采用在膨胀机中对外做功而膨胀的方式。
1.4.2 空气
2、空气的分离
空气分离一般不采用简单分馏方法，而采用“双塔分馏法”进行空气分离。（见书P27，林德公司）自学清楚
空气各组分的用途
氧气用于钢材工业（焊接、切割、炼钢）、氨氧化制硝酸、基本有机化工中的氧化反应、燃料气化制合成气等
氮气用于合成氨、制氰氨化钙、保护性气体
氦气用作冷剂、霓虹灯充气等
氩气用于焊接工艺、冶金过程中的保护性气体
氖、氪、氙均用于霓虹灯和特种灯的充气
作业4
商业化运行（工业上使用的）的氮气与氧气分离技术还有哪个？请简单说明其原理、工艺和应用。
第四节 无机原料
1.4.1 概述
1.4.2 空气
1.4.3 无机原料的前期处理
1.4.3 无机原料的前期处理
选矿操作
天然矿物所含有效元素的量各不相同
可以使有效元素含量提高，成为富集状态，提高品位
方法有手选、磁选、淘选、湿法分级、浮选等
热加工处理
使富集状态中的有效组分转化为可溶的或易于反应的状态（称为熟料）
采用煅烧、氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、硫酸化焙烧、烧结等
湿法加工
使熟料中的有效组分与无效组分分离
将熟料压碎、研磨，然后用水或某种溶液浸渍处理，使有用组分或者无用组分转入溶液中，进行初级分离。
其它方面
生物质原料与生物技术
废弃物及其资源化技术
海洋资源及其利用技术
化工环保与安全
本章总结
思考讨论：基于前面的学习，分析讨论你熟悉的一种再生资源作为化工原料，将如何对其进行合理加工利用，请说明理由？

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