发布时间：2023-07-25 16:50:00
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的石油化学工程原理样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
近年来我国经济高速发展的同时，严重的环境问题已经受到社会各界的重点关注。环境污染问题已经影响到人们的日产生活，其中化学行业带来的污染非常普遍，因此，需要发展化学工业中的可持续发展战略，强化绿色化工技术的运用。绿色化工技术的运用能够从根本上抵制化学行业能源消耗带来的污染问题，因此，对其探讨是非常必要的。
1绿色化工技术
绿色化工技术指的是在化学工业发展中运用化学工艺或者原理对化学方法进行改造，以此来减少化学技术中化学原料、化学废弃物或者有害化工产品对环境的危害和污染，尽量将化学过程中的废弃物进行二次利用，提升废弃物利用率的同时也减少排放量，促进化学工业的绿色和生态发展[1]。
2绿色化工技术在化学工程工艺中的开发
2.1化学原料的选用
绿色化工技术的开发过程中，化学原料的选用就非常重要，这能够从根本上解决污染问题。绿色、无害的化工原料在生产、排放的过程中也能产生较少的污染物。当前高科技发展下，已经生产处很多无毒无害或者较少毒害的原料、催化剂、各种溶剂供化学工业的发展使用，在化学工业生产中尽量选择这样的化学原料，比如是很多天然的植物，包括各种农作物或者野外农作物，还有很多生物，都是无害化学原料的最佳选择。在化学工业发展中，尽量使用这些物品代替，而且这些物品的成本通常比较低，来源广泛。
2.2化学催化剂的选用
化学工业发展中常常使用各种催化剂加速化学反应的速度，但是很多化学催化剂容易加重化学反应废弃物的排放量。现在绿色化工技术开发过程中重点关注的就是对无害化学催化剂的开发。同时，在化学催化剂的选用上，尽量用毒害较小的催化剂代替毒害大的催化剂，促进化学反应过程的绿色发展[2]。很多化学行业的研究人员正在大力开发烷基化固相催化剂，其没有毒害，期望这种催化剂能够早日被广泛运用。在无毒害化学催化剂开发过程中，注重其废弃物的排放量和循环使用率，最好能够提升其循环使用的过程。
2.3强化化学反应的选择性
在化学反应过程中，尽量提升化学反应的选择性，让化学生成物的提取和净化更加便捷，也能够有效地控制化学生产成本，减少能源消耗和废弃物的排放。比如在石油化学工业中经常进行的烃类选择性氧化，其反应的生成物极易发生氧化现象破坏生成物，因此，在化学反应中，会尽量避免使用这种反应。强化化学反应的选择性，能够提升化学生产过程的健康发展水平。
3绿色化工技术在化学工程工艺中的运用
3.1清洁生产技术的运用
清洁生产技术在包括冶金、印刷、垃圾处理、海水淡化、煤气化技术、发电技术等行业中已经被广泛运用，在其过程中没有毒害，而且没有污染物。多种行业中运用清洁生产技术已经有效地控制了废弃物和有毒物品的发生。比如在海水淡化过程中，运用清洁的化学方法对海水进行处理，其原料是海水，这是一种比较丰富的天然资源，产生的主要成分是淡水，整个过程中的生产技术对环境的污染非常小。
3.2生物技术的运用
生物技术在化学仿生学与生物化工中的运用集中在细胞、微生物、酶的范围内，其中酶、膜化学技术运用地非常广泛。生物技术可以讲很多可再生的资源在生产过程中转化成有用的化学品，比如自然界中存在的酶是非常普遍的一种催化剂，其在生产过程中没有污染物的生成和排放，而且反应的条件比较温和，受到化学行业的广泛利用。
3.3环境友好型产品生产过程的运用
当今社会环境污染问题非常严重，各行各业对环境友好型产品的生产与利用非常急切。从人们的实际生活来讲，运用绿色化工技术的目的就是能够生产处大量的环境友好型产品，这能够给人们的实际生活带来优势。环境污染问题严重影响到人们的生活质量，环境友好型产品的开发和利用能够避免产生环境污染问题。比如在生活中传统的汽油燃烧给大气带来污染，也影响人类的健康；各种产品中氟利昂破坏了大气中臭氧层，给人们的生活埋下安全隐患；很多塑料产品在人们生活中广泛利用，带来很多便捷之处，但是使用后形成垃圾不容易被分解。这些严重的污染问题急需被解决，这些带来污染的产品急需被取代。所以，随着技术的发展，可分解的塑料制品、清洁型汽油、新型燃料逐渐地被开发使用，人们的环保意识也在增强，现在已经有很多的研究用在环境友好型产品的开发上，比如在酒精的生产上，其原料已经变成了天然的甘蔗；利用较易提取的乙醇汽油取代原来的汽油，在汽车行业中被广泛运用。环境友好型产品受到大众喜爱的同时，应该提升开发技术，加大对其的开发利用，这是与人们的实际生活紧密联系的问题，需要社会各界齐心协力的支持[3]。
结论
本次研究采用毛细管粘度计和密度计，对大庆油田七个原油试样在不同温度下的粘度与密度进行系统的测量，得出了试样粘度与密度在不同温度下的变化规律，为提高油田采收率提供了重要的依据。
【关键词】粘度；密度；温度；原油；采收率
一、粘度
油品的粘度是评价原油及其产品流动性能的指标，在原油和石油化工产品加工、运输、管理、销售及使用过程中，粘度是很有用的物理常数。油品的粘度与其化学组成密切相关，在一定程度上反映了油品的烃类组成，是煤油，喷气燃料和油的重要指标。
粘度也叫粘性系数，在某一温度下，当液体受外力作用而作层流运动时，液体分子间产生的内摩擦力叫粘度。粘度是与油料性质和温度、压力有关的物理参数。压力在一般情况下对液体石油产品无明显影响，可以忽略。温度对液体粘度的影响十分敏感，因为随着温度升高，分子间距逐渐增大，相互作用力相应减小，粘度就下降。
液体石油产品的粘度按照GB/T 365-88采用毛细管粘度计法进行测量。方法原理是根据牛顿内摩擦定律，导出下式：
式中η――液体动力粘度，Pa・s；r――毛细管半径，mm；V――在时间内从毛细管中流出的液体体积，mm3；L――毛细管长度，mm；τ――液体流出V体积所需时间，s；P――液体流动所受的静压力，Pa。
对指定的毛细管粘度计来说，仪器尺寸（V，L，r）和h，g，π均为常数，因此只要测得油品在某一温度下V体积液体由刻度a到刻度b所需时间τ，则其粘度即可求得。
二、密度
密度是物理学上用来表示物质分布密集程度的物理量，定义为物质质量与其体积的比值（ρ=m/V）。单位体积石油产品的质量，称为石油产品的密度，它在一定程度上反映了油品的组成，因而可以用来确定原油的类别。
当温度升高时，油品受热膨胀，体积增大，密度减小，相对密度减小；当温度降低时，体积减小，密度增大，相对密度增大。
密度的测定方法包括密度计法、韦氏天平法、比重瓶法。本次研究采用密度计对大庆油田7个原油试样的密度进行了系统的测量，得出了不同温度时试样密度的变化规律。
三、实验部分
3.1实验仪器
（1）毛细管粘度计一组（2）恒温浴（3）玻璃水银温度计（4）秒表（5）石油产品密度计（6支组）。（6）玻璃量筒（7）烘箱（8）调温电热套。（9）1000ML烧杯。（10）玻璃棒。
3.2实验方法和步骤
3.2.1粘度测量（1）按测定要求调节恒温浴。（2）将脱水过滤后的原油试样放入小烧杯中。（3）选择合适的粘度计，洗涤干净并烘干。（4）将橡皮管套在粘度计支管上，倒置粘度计并用大拇指堵住上管口，将管身的末端插入盛有地层水或原油试样的烧杯中，利用橡皮球将液体吸到上标线时，从烧杯中提起粘度计，擦去管身外壁的多余试样。（5）将装有试样的粘度计浸入恒温浴，并用将粘度计固定使其垂直。（6）恒温浴中温度计的水银球位置必须与粘度计中点保持水平。（7）将恒温浴调节到实验规定的温度，装好油的粘度计在规定温度的恒温浴内经规定的恒温时间后，开始测量。（8）达到待测温度时，用橡皮球通过管身所套的橡皮管，将试油或水试样吸到扩张部分的上球，液面稍高于上标线，然后让试样自动流下，液面达到上标线时开动秒表，达到下标线时停止秒表，记录试样流动时间。（9）每个试样至少重复测量4次，取流动时间所得的算术平均值，作为试样的平均流动时间。
3.2.2密度测量
（1）将调好温度的试样沿壁倾入量筒中，保持稳定，注意不要溅泼，以免生成气泡，当试样表面有气泡聚集时，可用一片清洁滤纸出去气泡。（2）将选好的密度计缓慢放入试样中，液面以上的密度计杆管浸湿不得超过两个最小分度值，否则会影响所得读数。密度计稳定后读取数值。（3）同时测量试样的温度，注意温度计要保持全浸（水银线），温度读准至0.2℃。（4）将密度计在量筒中轻轻转动一下，然后放开，按2和3的要求再测定一次，记录连续两次测定温度和视密度的结果，取算术平均值作为测量密度。若两次温度读数之差超过0.5℃，则重新测量。
结论
在油田开发中，原油的粘度和密度是判别原油性质、提高采油率的重要依据。了解地下流体性质是在一次采油之后进行的工作，注水开发是我国目前采油的主要措施，而在长期的注水过程中，注入水对地下流体性质会产生极其缓慢但又不可忽视的影响。因此搞清注入水对储层流动性能的影响，不但可以提高注水效果，而且对油田增储上产、提高最终采收率发挥了一定的作用。
通过对8个不同水型和包括二厂、七厂、八厂在内的7个大庆不同地区原油的粘度和密度的测量，模糊的概念变为了精确的数据。测量的数据表明，不同矿化度地层水的粘度和密度在温度不断升高的过程中不断减小，粘度变化较小，密度变化不大；原油的粘度和密度在温度不断升高的过程中不断减小，粘度变化相对地层水变化较大，密度变化不大。不同地区原油粘度和密度相差较大，曲线变化的斜率也不同。
从数据来看，提高注水温度无疑是提高采收率的有效手段，但注入水的温度不是越高越好，控制油田的开发成本也很重要。那么针对不同油田的原油性质，注入水的温度应该控制在什么范围之内，才能做到既可以最大限度的提高地下原油的流动性，又能够尽量的节约开发成本，最终达到提高油田采收率的目的，这将是一项非常重要的工作。
参考文献
[1]廖克俭，戴跃玲，丛玉凤.石油化工分析[M].化学工业出版社，2005，175～189.
[2]李阳初，王耀斌.石油化学工程基础[M].石油大学出版社，2004，8～11.
[3]常子恒.石油勘探开发技术[M]，石油工业出版社，2001，512～513.
[4]复旦大学.物理化学实验[M]，人民教育出版社，1978年12月，24～29.
关键词：环氧乙烷 乙二醇 乙醛 脱醛
一、引言
环氧乙烷（EO）、乙二醇（EG）是石油化学工业的重要原料，EO除主要用于生产EG外，还大量用于生产非离子表面活性剂、乙二醇醚、乙醇胺、防腐涂料等多种化工产品。EG主要用于生产聚酯纤维、瓶用树脂、薄膜、防冻剂和冷却剂。近年来受国内聚酯产业高速增长的拉动[2]，乙二醇的消费量迅猛增长，但供需缺口仍然高企不下。
EO/EG主要用乙烯和氧气直接氧化法生产，其中90%以上的世界总生产能力的生产技术由英荷壳牌（Shell）、美国科学设计（SD）及陶氏化学（Dow）三家公司所垄断[2]。目前，环氧乙烷银催化剂的主要供应商有CRI[3]、SD和DOW化学，此外，日本触媒公司、三菱化学、ICI公司、BASF、Huels也提供少量商品催化剂。据统计，目前世界上60%的银催化剂由CRI供应[4]，SD、DOW和日本触媒公司分别占据10%、10%和5%的市场。
乙烯和氧气在银催化剂[5]的作用下生成环氧乙烷，同时生成副产物二氧化碳和水，以及微量的甲醛、乙醛、甲酸、乙酸等。其中甲醛、乙醛等醛类虽然生成量少，却大大降低了环氧乙烷和乙二醇的产品质量，加剧了装置的腐蚀。如何减少或脱除醛类杂质，对节能减耗、提高产品质量、增强企业竞争力有着关键性作用。
二、原则工艺流程
图1 原则工艺流程
氧气直接氧化法生产环氧乙烷，氧化反应在装有银催化剂的列管式固定床反应器中进行。反应生成的环氧乙烷经过吸收精馏系统产出环氧乙烷。脱除环氧乙烷的循环气一部分进入脱碳系统中脱除二氧化碳，然后再次进入反应器循环反应。部分环氧乙烷和水在管式反应器中直接水合生成乙二醇，经四效蒸发脱水后，真空精馏分离得到各种高质量产品。
三、分析醛产生机理
1.乙烯氧化生成环氧乙烷的反应机理
乙烯氧化过程按照氧化程度可分为选择氧化（部分氧化）和深度氧化（完全氧化）两种情况。乙烯分子中的碳-碳双键（C=C）具有突出的反应活性，在一定氧化条件下可实现碳-碳双键的选择氧化而生成环氧乙烷，但在通常氧化条件下，乙烯分子骨架很容易被破坏，发生深度氧化而生成二氧化碳和水。目前工业上乙烯直接氧化生成环氧乙烷的最佳催化剂是银催化剂。
从上述反应式来看，由于环氧乙烷的化学性质活泼，结构极不稳定，尤其是催化剂末期，副反应增加，在高温下（200℃）极易发生异构化反应生成乙醛。由于因为乙醛容易氧化生成乙酸，而环氧乙烷水溶液在酸性条件下极易生成醛类物质，另外由于酸性腐蚀生成的铁离子也加速了这一反应的进行。在反应中如有碱金属或碱土金属存在时，将催化这一反应。
2.乙二醇产品空气泄漏或者系统存在铁离子
经研究发现，在有氧气存在的条件下，乙二醇和二乙二醇氧化或者在Fe3O4催化作用下脱氢生成羟乙醛（CH2OHCHO）。茂名石化的EO/EG装置采用Shell工艺，在2000年3月发现乙二醇产品中的醛含量逐渐上升，同年6月底醛含量超过了10mg/mL。分析乙二醇产品可能存在甲醛、乙醛或羟乙醛，甲醛、乙醛在氧化反应中产生，经过急冷吸收、环氧乙烷精制、三效蒸发，大部分已被脱除，在三效蒸发出口连续 10天采样分析，醛含量都在1mg/mL以下，排除了氧化反应中产生甲醛、乙醛对产品质量的影响；对乙二醇脱水塔、精制塔、循环塔的进出口的醛含量进行物料衡算，尤其是精制塔差值较大，表明塔内不断有产品生成羟乙醛。可见，乙二醇产品中的醛主要是羟乙醛，是由于真空系统泄漏造成 Fe3O4[6]生成而产生的。
四、降低副反应、减少醛类的优化操作
1.优化环氧乙烷反应系统操作
在环氧乙烷反应系统中，对反应器进行优化操作，主要是控制好反应温度以及氯代烷烃的加入量，以提高催化剂的选择性，减少副反应的发生。同时关注汽包液位变化控制好高压汽包的产汽量与加入的锅炉给水水量，保证汽水比，维持反应器液位，使反应不至预热效果不好或者出现飞温现象。
惰性球在乙烯环氧化过程中不完全惰性，马继永[7] 、代武军[8]等人建议在反应器底部和顶部不装填惰性球，直接使用弹簧固定催化剂。
2.改变环氧乙烷吸收解析系统碱加入途径，严格控制环氧乙烷吸收系统的PH值
酸性环境下， 环氧乙烷水溶液极易大量生成醛类物质。因此，控制好注碱量， 将环氧乙烷解析塔塔釜的PH值控制在 7.5～ 8范围内，既可减少醛类物质的生成，又可有效阻止酸性气杂质进入后系统，从而保证产品质量。惠州中海壳牌乙二醇装置的腐蚀研究发现在乙二醇反应器出口出现了有机酸和乙二醇酯，环氧乙烷贫吸收液中含有甲酸钠，然而富吸收液中却不包含这种物资。这样看来在环氧乙烷吸收塔中所有的甲酸钠被转化为甲酸甲酯。
乙二醇和甲酸生产的酯慢慢水解自由酸和醇。水解产生的酸将消耗碱并导致一个低的PH值。原始的加碱方法不认为甲酸甲酯会对PH产生影响，尽管这种酯对蒸汽管线设备有更加严重的腐蚀。而且加入的碱更多的在环氧乙烷吸收塔中被循环气中的CO2（浓度为1.6%mol）消耗，然后从解析塔中解析出来，NaOH与甲酸甲酯几乎不反应，也就不能避免它被水解为酸。因此，改变加碱方式，由贫液改为加入富液，从而提高碱与甲酸甲酯和其他酸接触的机会，这将是非常有效的。另外由于大部分CO2存在于环氧乙烷吸收塔，只有少部分在解析塔中分解，也使得加碱在富液中效果要好。
3.增设脱醛装置
脱醛树脂是强酸性大孔树脂，有很强的阳离子脱除能力，对乙二醇中的微量铁几乎能够全部脱除，使铁离子浓度达到优品级要求脱醛过程对乙二醇产品其它指标没有影响。并且稳定性很好。在乙二醇精制塔产品采出线增设脱醛装置，再次脱除产品中的醛类。很多环氧乙烷/EG装置在投用了脱醛床后，产品中的醛含量都有不同程度的下降。扬子石化公司烯烃厂和江阴有机化工厂合作开发了YJ -1 脱醛树脂[9]，在装置上进行侧线试验结果表明，YJ-1脱醛树脂达到了国外同类产品的指标要求。
4.适当提高乙二醇精制塔灵敏板温度
我们已经知道， MEG产品中醛的相对挥发度略高于乙二醇。根据精馏塔传质过程原理，提高提馏段各点和灵敏板温度，将有利于挥发度高的组分从塔顶脱除[10]。根据这一原理， 将灵敏板温度逐渐提高， 同时调整回流量保证塔顶温度，从而脱除更多的醛。另外，在保证真空度的前提下适当提高脱水塔顶冷后温度，让更多的醛解析出来，这都是非常有利的操作。
5.乙二醇浓缩段酸腐蚀问题
研究发现EG反应器出口存在甲酸甲酯，甲酸甲酯在高温下容易水解生成酸，使得设备腐蚀严重，而腐蚀生成的铁锈进一步加剧了乙二醇生成醛的过程。shell工艺上EG单元不存在加碱的，但是在正常生产后，由于酸腐蚀，检修期间发现在P402泵内发现一层铁屑存在，而通过检查发现C402塔再沸器E405凝液出口管线已经被酸严重腐蚀，管壁减薄了很多。为此，我们测试了C401塔塔釜出口管线、C402塔再沸器E405出口凝液管线、C402塔塔釜出口管线、C403塔塔釜出口管线、C403塔塔顶出口管线、C403塔再沸器E406出口凝液管线的PH值。
表1 乙二醇浓缩段PH值大小
结果发现C402塔再沸器E405出口凝液管线处PH值最低，测试结果为5.1。
为此，在C402塔再沸器E405出口凝液管线上设置了加碱管线，并将相关管线换为不锈钢管线。这样就降低了EG反应器入口水溶液的PH值，减少了环氧乙烷在酸性环境下生产醛类的几率。
另外由于0.3MPa的工艺蒸汽中由于存在醛、酸类等有机物，具有一定的酸腐蚀性。在循环水罐蒸汽出口设置了加氨水的管线，在一定程度上也使得0.3MPa的工艺蒸汽酸腐蚀能力减小，降低了装置中产生的铁离子。
6.降低乙二醇储存时间
分子中存在C=C双键或者羟基C=O官能团时，在200～400nm范围的紫外光产生吸收。因此根据产品的UV值可以判断产品中是否存在上述官能团的杂质。安俊军[11]等在乙二醇产品中添加5×10-6、10×10-6、20×10-6、30×10-6的乙醛，产品的UV 值没有明显变化。当加入量达到50×10-6时，UV值开始明显降低，认为乙醛含量小于20×10-6时，乙醛不是影响乙二醇产品UV值的主要因素。进一步实验发现，MEG产品UV值下降时色谱峰上发现一种与其分子量接近的物质，直接影响220 nm的UV值。
表2 乙二醇样品放置一段时间后的UV值
陈红[12]的论文中指出，乙二醇样品放置一段时间后在220nm、260nm 处的UV值不断下降，尤其是220nm处UV值下降非常明显，实验数据见表2。在乙二醇样品中分别加入乙醛和乙酸，证实羧酸及其衍生物的含量对220nm处的UV值有较大影响，实验数据见表3、4。
表3 乙二醇样品中加入乙醛后对UV值的影响
表4 乙二醇样品中加入醋酸后对UV值的影响
可见乙二醇产品中的乙醛含量对220nm处的UV值无明显影响，造成乙二醇产品在220 nm处UV值下降很可能是乙二醇氧化形成的醛和酸造成的。因此，减少乙二醇产品停留时间，对提高产品质量也是非常有利的。
五、结束语
环氧乙烷、乙二醇产品中存在的醛类杂质，严重影响产品的质量，降低了产品的竞争力。尤其是在EO/EG装置竞争日益激烈的今天，采取一定的措施，脱除氧化反应以及装置设备所产生杂质，使环氧乙烷、乙二醇产品的质量不断提高，将会带来更好的经济效益。
参考文献
[1] 中国行业咨询网（http：///）研究部汇总，2013年我国乙二醇供需态势统计分析.
[2] 汤之强. 环氧乙烷/乙二醇生产技术进展[J]. 广东化工， 2013， 40（4）： 73-74
[3] 山人. 壳牌催化剂引领国际市场[N]. 中国石化报， 2011-6-17（7）
[4] CRI Catalyst Company， http： ///catalysts
