【现货速发】石油化工工艺学 第2版

前言
石油化学工业发展迅速，与十几年前本书第一版编写时相比，不仅是“炼化一体化”生产方式的改变，而且炼油能力和乙烯产品的规模呈倍数增长。另一方面，石油化工产品的高端化和减碳要求迫使新建装置更加注重资源与能源的高效利用，化工园区也呈现大型化和综合化趋向。党的二十大报告指出，“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。”千秋基业，人才为先。总书记多次强调“实施人才强国战略”，并对培养造就德才兼备的高素质人才作出具体部署。石油化工行业对专业优秀人才的需要，比以往任何时候都更为迫切。
基于石化行业对人才需求的变化，本书第二版从知识结构上分别向前延伸了石油开采和炼制、向后补充了绿氢生产和减碳方面的内容。目的是培养学生高瞻远瞩的战略性思维，以及发现、提出和解决问题的能力。
第二版仍然按照第一版的章节模式，按石油原料的碳数由小到大的顺序依次描述，这不仅便于读者阅读，也顺应石油化工装置操作流程和行业文化的特征。
本书由西南石油大学邹长军、张辉和烟台南山学院张海娜担任主编，由邹长军统稿。中国石油西南油气田分公司唐全武编写和修订了第4章，吉林化工学院谭乃迪修订了第6章，张海娜修订了第7章，西南石油大学陈春燕修订了第8章，西南石油大学邹长军、张连红、张辉分别编写了第2章、第3章和第10章，其余章节由邹长军修订。
本书得到了西南石油大学化学化工学院的大力支持，天津大学王富民教授、中石油四川石油化工有限公司孙然功高工在编写过程中提出了许多宝贵意见，在此一并深表谢意。
限于时间和编者水平，疏漏在所难免，恳请读者批评指正。

编者
2023年6月

第一版前言
随着石油炼制装置的大型化发展，目前新建和扩建的石化项目几乎都是“炼化—化工一体化”。石油化工产品的应用已经深入到国防、国民经济和人民生活等各个领域。尤其在发展中国家，石油化工产品的需求正在迅速扩大，今后石油化工仍将继续迅速发展。为了满足石油化工行业人才培养的需要，编者收集了大量资料并结合多年教学、科研经验编写了该教材。
本书在阐述各类化工过程时，按照石油原料碳数从小到大的顺序描述，这样不仅使本书内容与现代石油化学工业装置的设计与生产工艺保持一致，还使本书在使用过程中条理更清晰，更有利于读者掌握，以期达到“抵近人才市场”培养模式的目的。考虑到石油化工行业特点和时代发展要求，本书在编写过程中强调低碳节能、清洁安全等内容，增强读者节能减排的绿色化工意识。
本书由西南石油大学邹长军主编，并与田强、吴旭、葛菊、李丹、唐全武和张辉共同编写第3章～第7章，四川民族学院廖文菊编写绪论、第1章和第8章，西南石油大学张辉编写第2章，吉林化工学院谭乃迪编写第9章。王宏达绘制了全书工艺流程图。在编写过程中，中石油四川石油化工有限公司孙然功高级工程师和西南石油大学赵立志教授提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意。
限于时间和编者水平，疏漏在所难免，恳请读者批评指正。

编者
于西南石油大学
2010年6月

本书首先从原油形成、开采和炼制等石化上游加工过程开始进行简要介绍，然后采用产业链方式，按照原料碳数从小到大顺序逐一阐述。突出C1～Ｃ６及重芳烃典型产品生产工艺。此外，还对绿色化学工艺、绿氢的生产及减碳化工利用等内容进行了介绍。本书突出石油天然气特色，可作为石油化工类高等院校化学工程与工艺专业教材，也可作为化学及其他相关专业的化学工艺课程教材，并可供从事化工生产、管理和设计的工程技术人员阅读。

邹长军，西南石油大学教授，在石油化工领域方面，不仅先后在吉林化工学院、西南石油大学、四川大学、四川师范大学等高校从事化工专业本科教学工作，还长期从事该领域的科研活动，主持石油化工方面的国家自然科学基金面上项目3项、863计划课题1项、中石油、中海油横向项目多项。

绪论 1

第1章 化学工艺基础 3
1.1 化工生产工艺流程 3
1.1.1 工艺流程 3
1.1.2 工艺流程的组织原则与评价方法 4
1.2 化工过程的主要效率指标 5
1.2.1 生产能力和生产强度 5
1.2.2 转化率、选择性和收率 6
1.2.3 平衡转化率和平衡产率 7
1.2.4 原子经济性 8
1.3 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 9
1.3.1 温度的影响 9
1.3.2 浓度的影响 10
1.3.3 压力的影响 10
1.4 石油化工催化剂 11
1.4.1 催化剂的基本特征 11
1.4.2 催化剂的分类 12
1.4.3 选择催化剂的基本条件 12
1.4.4 催化剂的化学组成 12
1.4.5 催化剂的物理性质 13
1.4.6 催化剂的活性与选择性 16
1.4.7 催化剂中毒与再生 16
1.4.8 催化剂的使用技术 17
1.5 石油化工工艺计算 19
1.5.1 反应过程的物料衡算 19
1.5.2 反应过程的热量衡算 20
思考题与习题 20

第2章 石油天然气的形成与开采 21
2.1 石油天然气的形成 21
2.1.1 石油天然气的组成及分类 21
2.1.2 油气藏形成的基本条件 23
2.2 石油钻井 29
2.2.1 钻前准备 29
2.2.2 钻进过程 29
2.2.3 固井工程 32
2.2.4 完井工程 33
2.3 采油 34
2.3.1 石油开采过程 34
2.3.2 机械采油的方法 35
2.4 高压注水采油 38
2.5 热力采油 39
2.5.1 蒸汽吞吐 39
2.5.2 火烧油层驱油 40
2.5.3 蒸汽驱油 41
2.5.4 热水驱油 41
2.5.5 蒸汽辅助重力泄油 41
2.6 压裂与酸化 42
2.6.1 水力压裂增产技术 42
2.6.2 酸化技术 43
2.7 化学驱油技术 45
2.7.1 表面活性剂驱油技术 45
2.7.2 聚合物驱油 47
2.8 油气集输 48
2.8.1 油气集输管网系统 48
2.8.2 油气水分离 49
2.8.3 原油稳定 49
2.8.4 天然气净化 49
思考题与习题 54

第3章 石油炼制 55
3.1 常减压蒸馏工艺 56
3.1.1 原油的预处理 56
3.1.2 原油的常减压蒸馏 57
3.2 延迟焦化 58
3.2.1 基本原理 58
3.2.2 工艺流程 59
3.2.3 焦化产品 60
3.3 催化裂化 60
3.3.1 反应原理 61
3.3.2 催化裂化催化剂 63
3.3.3 工艺条件 64
3.3.4 工艺流程 66
3.4 加氢裂化 68
3.4.1 基本原理 69
3.4.2 工艺流程 69
3.5 催化重整 70
3.6 润滑油的生产 71
3.6.1 润滑油的使用要求 71
3.6.2 润滑油的组成 72
3.6.3 润滑油的生产过程 73
3.6.4 丙烷脱沥青 74
3.6.5 溶剂精制 74
3.6.6 脱蜡 75
3.6.7 白土精制 75
3.7 高辛烷值汽油组分生产 76
3.7.1 烷基化 76
3.7.2 异构化 77
3.7.3 醚化 77
思考题与习题 77

第4章 碳一化工产品生产 78
4.1 合成气的生产 78
4.1.1 由煤制合成气 79
4.1.2 由天然气制合成气 79
4.1.3 渣油部分氧化法制合成气 83
4.1.4 合成气的应用 85
4.2 天然气生产乙炔工艺 85
4.2.1 乙炔的性质 85
4.2.2 天然气制乙炔的原理及影响因素 86
4.2.3 天然气制乙炔的生产工艺 87
4.2.4 天然气制乙炔的技术发展趋势 90
4.2.5 乙炔化工的下游产品 90
4.3 甲醇生产工艺 91
4.3.1 甲醇的性质 91
4.3.2 合成甲醇的基本原理及影响因素 91
4.3.3 甲醇的合成工艺 92
4.3.4 天然气制甲醇新技术 95
4.3.5 甲醇的利用 95
4.4 甲醛的生产 96
4.4.1 甲醛的性质 96
4.4.2 甲醛的生产原理及影响因素 96
4.4.3 甲醛的生产工艺 97
4.4.4 甲醛的利用 98
4.5 天然气生产乙烯和丙烯 98
4.5.1 概述 98
4.5.2 甲烷氧化偶联法制乙烯 98
4.5.3 天然气经合成气制烯烃 99
4.5.4 天然气经甲醇或二甲醚制烯烃 99
4.5.5 乙烯与丙烯的利用 100
4.6 二氧化碳回收与综合利用 101
4.6.1 二氧化碳回收和捕集技术 101
4.6.2 二氧化碳综合利用 102
思考题与习题 106

第5章 烃类热裂解 108
5.1 热裂解过程机理 108
5.1.1 烃类裂解的反应规律 108
5.1.2 烃类裂解的反应机理 113
5.1.3 裂解反应的化学热力学和动力学 116
5.2 裂解过程的影响因素 120
5.2.1 原料组成 120
5.2.2 工艺条件 122
5.3 裂解方法及裂解工艺过程 124
5.3.1 管式裂解工艺 125
5.3.2 烃类热裂解的工艺过程 127
5.4 裂解气的分离 129
5.4.1 裂解气的净化工艺 130
5.4.2 裂解气的分离工艺 131
5.4.3 脱甲烷塔 136
5.4.4 乙烯塔  139
5.4.5 脱甲烷塔和乙烯塔比较 141
5.5 裂解气分离技术进展 141
5.5.1 水合物法乙烯裂解气分离技术 141
5.5.2 吸附法乙烯裂解气分离技术 142
思考题与习题 143

第6章 碳二化工产品生产 145
6.1 聚乙烯的生产 146
6.1.1 聚乙烯的分类和用途 146
6.1.2 聚乙烯的生产技术 147
6.1.3 高压聚合生产聚乙烯 147
6.1.4 低压聚合生产聚乙烯 150
6.2 环氧乙烷与乙二醇的生产及化工利用 151
6.2.1 环氧乙烷与乙二醇的性质和用途 151
6.2.2 环氧乙烷与乙二醇的生产概况 152
6.2.3 乙烯直接氧化法生产环氧乙烷 154
6.2.4 环氧乙烷水合法制乙二醇 158
6.2.5 新工艺制取乙二醇简介 159
6.3 乙醇的生产及化工利用 160
6.3.1 乙醇的性质和用途 160
6.3.2 乙醇的生产方法 161
6.3.3 乙烯直接水合法制取乙醇 162
6.3.4 其他工艺制取乙醇 164
6.4 乙醛的生产及化工利用 165
6.4.1 乙醛的性质和用途 165
6.4.2 乙醛的生产方法 166
6.4.3 乙烯配合催化氧化生产乙醛 166
6.5 乙醛氧化生产乙酸及化工利用 171
6.5.1 乙酸的性质和用途 171
6.5.2 乙酸的生产概况 171
6.5.3 乙醛氧化制取乙酸 172
6.6 乙烯氧化生产醋酸乙烯及化工利用 175
6.6.1 醋酸乙烯的性质和用途 175
6.6.2 醋酸乙烯的生产概况 175
6.6.3 乙烯气相法制取醋酸乙烯 176
6.7 氯乙烯的生产及化工利用 179
6.7.1 氯乙烯的性质和用途 179
6.7.2 氯乙烯的生产概况 179
6.7.3 平衡氧氯化法生产氯乙烯 179
6.8 烃类氧化反应的注意事项 187
思考题与习题 188

第7章 碳三化工产品生产 190
7.1 丙烯的聚合工艺 191
7.1.1 聚丙烯的性质和用途 191
7.1.2 聚合机理 191
7.1.3 生产工艺 192
7.2 异丙苯、苯酚和丙酮的生产 195
7.2.1 异丙苯、苯酚和丙酮的性质 195
7.2.2 异丙苯的生产 196
7.2.3 苯酚、丙酮的生产 199
7.2.4 苯酚、丙酮的生产工艺过程 201
7.3 丙烯氧化生产丙烯酸与化工利用 203
7.3.1 丙烯酸的生产原理 204
7.3.2 丙烯酸的生产工艺流程 204
7.4 丙烯氨氧化生产丙烯腈 205
7.4.1 丙烯腈的生产原理 206
7.4.2 丙烯腈的生产工艺条件 208
7.4.3 丙烯腈的生产工艺流程 211
7.5 丙烯氯化制氯丙烯及环氧氯丙烷 212
7.5.1 氯丙烯的生产原理 213
7.5.2 氯丙烯的生产工艺条件 214
7.5.3 环氧氯丙烷的生产工艺流程 216
7.6 环氧丙烷和丙二醇的生产 218
7.6.1 生产原理 218
7.6.2 生产工艺条件 220
7.6.3 生产工艺流程 222
7.7 丁、辛醇的生产 223
7.7.1 丁、辛醇的性质和用途 224
7.7.2 辛醇的生产原理 224
7.7.3 丁、辛醇生产的影响因素 226
7.7.4 丁、辛醇的生产工艺流程 228
思考题与习题 231

第8章 碳四、碳五化工产品生产 232
8.1 碳四、碳五馏分来源 232
8.1.1 热裂解制乙烯联产碳四、碳五 232
8.1.2 炼厂催化裂化制乙烯联产碳四、碳五 232
8.1.3 其他工业来源 233
8.2 碳四、碳五馏分分离 233
8.2.1 概述 233
8.2.2 碳五馏分分离技术 234
8.3 丁二烯的生产及下游产品加工 235
8.3.1 概述 235
8.3.2 丁二烯的抽提生产原理 236
8.3.3 丁二烯的抽提生产工艺 238
8.3.4 丁二烯的生产安全 244
8.3.5 丁二烯下游产品 246
8.4 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐工艺 247
8.4.1 概述 247
8.4.2 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐工艺 247
8.4.3 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐工艺改进 251
8.5 甲基叔丁基醚的生产 253
8.5.1 概述 253
8.5.2 甲基叔丁基醚的生产 253
8.5.3 液-固相反应器 259
8.6 异戊二烯的生产 261
8.6.1 概述 261
8.6.2 异戊烷和异戊烯脱氢法 261
8.7 碳五树脂的综合利用 268
8.7.1 概述 268
8.7.2 碳五树脂的综合利用 270
思考题与习题 271

第9章 芳烃类化工产品生产 274
9.1 苯、甲苯和二甲苯 274
9.1.1 苯的性质及化工利用 274
9.1.2 甲苯及其化工利用 275
9.2 催化重整生产芳烃 277
9.2.1 重整化学反应 277
9.2.2 重整催化剂 278
9.2.3 重整过程反应条件 280
9.2.4 芳烃生产工艺流程 280
9.2.5 石油芳烃抽提 281
9.3 芳烃歧化与烷基转移生产芳烃 284
9.3.1 反应原理 284
9.3.2 影响因素 285
9.3.3 工艺流程 286
9.4 C8 芳烃异构化 287
9.4.1 二甲苯异构化反应 288
9.4.2 二甲苯异构化催化剂 288
9.4.3 二甲苯异构化的生产工艺 289
9.5 C8 混合芳烃的分离 290
9.5.1 C8 芳烃混合物的分离方法 290
9.5.2 吸附法分离C8 混合芳烃 291
9.6 苯乙烯的生产 295
9.6.1 苯烷基化生产乙苯 295
9.6.2 乙苯脱氢生产苯乙烯 297
9.7 环己烷与环己酮的生产 301
9.7.1 苯加氢生产环己烷 301
9.7.2 环己烷氧化生产环己酮 303
9.8 对二甲苯氧化生产对苯二甲酸 304
9.8.1 对二甲苯高温氧化法工艺流程 304
9.8.2 对二甲苯低温氧化法工艺流程 305
思考题与习题 306

第10章 绿色化学技术 307
10.1 绿色化学化工和基本概念 307
10.1.1 绿色化学化工的定义及特点 307
10.1.2 原子经济性和环境因子 307
10.1.3 绿色化学原则 308
10.2 绿色化学技术的途径 309
10.2.1 原料绿色化 309
10.2.2 催化剂绿色化 310
10.2.3 绿色化溶剂 314
10.2.4 过程强化 316
10.2.5 产品绿色化 319
10.3 绿色化学工艺实例 320
10.3.1 环己酮肟 320
10.3.2 己二酸 321
10.3.3 芳烃硝化绿色工艺 322
10.3.4 甲酸的绿色生产工艺 323
10.4 绿色能源与化工可持续发展 324
10.4.1 化石能源 325
10.4.2 绿色能源 325
10.4.3 氢能与氢的化工利用 326
10.5 “双碳” 目标与化学工业 330
10.5.1 “双碳”目标的内涵与实现基础 330
10.5.2 “双碳”目标的挑战 330
10.5.3 “双碳”目标的实现 331

参考文献 333

本书首先从原油形成、开采和炼制等石化上游加工过程开始进行简要介绍，然后采用产业链方式，按照原料碳数从小到大顺序逐一阐述。突出C1～Ｃ６及重芳烃典型产品生产工艺。此外，还对绿色化学工艺、绿氢的生产及减碳化工利用等内容进行了介绍。本书突出石油天然气特色，可作为石油化工类高等院校化学工程与工艺专业教材，也可作为化学及其他相关专业的化学工艺课程教材，并可供从事化工生产、管理和设计的工程技术人员阅读。

邹长军，西南石油大学教授，在石油化工领域方面，不仅先后在吉林化工学院、西南石油大学、四川大学、四川师范大学等高校从事化工专业本科教学工作，还长期从事该领域的科研活动，主持石油化工方面的国家自然科学基金面上项目3项、863计划课题1项、中石油、中海油横向项目多项。