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出版者:CRC

作者:James H. Gary

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2007-03-05

价格:USD 93.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849370380

丛书系列:

图书标签:

石油炼制
炼油技术
石油化工
化工工程
能源
工业工程
过程工程
催化
分离技术
环境工程

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具体描述

Petroleum refiners must face billion-dollar investments in equipment in order to meet ever-changing environmental requirements. Because the design and construction of new processing units entail several years' lead time, refiners are reluctant to commit these dollars for equipment that may no longer meet certain conditions when the units come on stream. Written by experts with both academic and professional experience in refinery operation, design, and evaluation, Petroleum Refining Technology and Economics, Fifth Edition is an essential textbook for students and a vital resource for engineers. This latest edition of a bestselling text provides updated data and addresses changes in refinery feedstock, product distribution, and processing requirements resulting from federal and state legislation. Providing a detailed overview of today's integrated fuels refinery, the book discusses each major refining process as they relate to topics such as feedstock preparation, operating costs, catalysts, yields, finished product properties, and economics. It also contains end-of-chapter problems and an ongoing case study.

炼油工业的宏伟蓝图：从原油到价值的跨越导言：能源转型的核心驱动力在现代工业体系中，石油精炼无疑占据着至关重要的地位。它不仅是驱动全球交通运输和能源供应的基石，更是支撑无数化工产业链的源头活水。然而，炼油工业远非简单的“加热和蒸馏”，它是一个涉及复杂化学、热力学、催化剂科学以及严苛工程控制的综合性领域。本书旨在深入探讨那些不涉及《Petroleum Refining》核心内容的、但与整个能源和化工领域紧密相关的关键技术、市场动态及未来趋势。我们将聚焦于炼油产业链的上下游延伸、替代能源的集成、以及精细化工的未来方向，从而构建一个更加宏大和前瞻性的工业视野。第一部分：勘探、生产与原油特性的多维解析要理解精炼的必要性，首先必须透视原油自身的复杂性。本部分将避开炼油厂内部的操作细节，转而专注于油气勘探与开采的最新进展（Upstream Technology）。 1.1 非常规油气资源的赋存与开采工程我们将详细分析页岩油气、致密砂岩油藏以及深海油田的地球物理成像技术（如高精度三维地震成像、全波形反演AWSI）。重点探讨水平钻井、多级压裂技术（包括裂缝网络模拟与支撑剂的创新应用，如超轻砂和粘土稳定剂）在提高采收率（EUR）中的作用。不同原油（轻质、中质、重质、超重质）的API度、硫含量、沥青质含量等地球化学特征如何直接影响到下游的初级分离需求，而非直接描述如何将其转化为汽油或柴油的过程。例如，重质原油的稠度对管道输送的挑战，以及热采技术（如蒸汽辅助重力泄油SAGD）中的热效率管理，是本章节的讨论重点。 1.2 原油组分的地球化学指纹与宏观表征本章将深入探讨原油的分子构成——而非具体炼制分离过程。我们会用更偏向于地球化学的角度，分析原油中关键的非烃类组分（如卟啉、金属硫化物、氮化物）的形成机制和分布规律。这些“杂质”如何通过地质历史（如沉积环境、热成熟度）形成特定的“指纹”，从而帮助地质学家和工程师预测特定油田原油的宏观物理性质。例如，高镍钒含量的原油对催化剂毒化的潜在长期影响，以及如何通过光谱学方法（如傅里叶变换红外光谱FTIR、核磁共振NMR）在油藏层面进行初步的质量预测，而非在常减压塔的顶部进行分析。第二部分：催化剂科学的前沿突破与绿色化学炼油工业的核心是催化反应，但本书将把焦点放在催化剂材料科学本身及其在更广泛化学反应中的应用，而不是特定炼油装置中的催化裂化或加氢精制操作。 2.1 新型多相催化剂的设计与合成本节着重于纳米技术在催化剂载体工程中的应用。我们将探讨金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）如何作为高度有序的多孔材料，用于精确控制活性位点的尺寸和空间位阻，以实现对反应选择性的极致调控。讨论的重点是这些材料如何被用于环境催化（如工业废气净化）或药物合成的前期反应，而非传统石油化工中的催化裂化单元。此外，先进的电化学催化（Electrocatalysis）将被引入，讨论如何利用可再生能源驱动的电催化过程，实现对甲烷（CH4）的直接转化（如甲烷氧化偶联MOC），以绕开传统的高温高压裂解路径。 2.2 反应动力学与反应器工程的跨界融合本章将聚焦于计算化学在理解催化反应机理中的作用。通过密度泛函理论（DFT）计算，可以精确模拟反应过渡态能量，从而预测新型催化剂的性能。我们将探讨如何利用计算流体力学（CFD）模拟来优化反应器内部的流场分布，以解决传统鼓泡塔或固定床反应器中可能出现的传质和传热瓶颈问题。这些模拟技术不仅适用于传统的加氢反应，更广泛应用于生物质转化和二氧化碳捕获与利用（CCU）等新兴领域。第三部分：能源结构的转型与替代燃料的崛起随着全球气候目标日益明确，能源系统的去碳化成为必然趋势。本部分将彻底转向非化石燃料基的能源载体和合成燃料的生产技术。 3.1 生物质转化：从纤维素到高价值燃料本章详细阐述了生物质（如农业残余物、木质纤维素）的预处理技术，包括酶解、酸解和离子液体溶解法，旨在高效地将复杂多糖转化为可发酵的糖类或直接转化为化学品。随后，我们将重点分析热解和气化技术在生产生物油（Bio-oil）中的应用。关键讨论点在于生物油的复杂酸性组分如何通过加氢脱氧（Hydrodeoxygenation, HDO）工艺转化为符合规格的生物燃料，以及如何利用先进的催化剂实现直接的乙醇或丁醇燃料的生产，这些过程与传统原油的分子结构无关。 3.2 合成燃料（e-Fuels）与Power-to-X 路径 Power-to-X（P2X）是未来能源转型的核心概念。本部分详细介绍如何利用可再生电力电解水制氢（Green Hydrogen），随后将氢气与捕获的二氧化碳（CO2）通过费托合成（Fischer-Tropsch Synthesis, FTS）或直接甲烷化等路径，转化为合成汽油、柴油或航空燃料（Synthetic Kerosene）。本章的重点在于电解槽技术的效率提升（如质子交换膜PEM和固体氧化物SOEC技术）、CO2捕集与纯化技术的经济性分析，以及合成过程中催化剂对蜡质产物分布的调控，这是一个完全基于电能和碳循环的独立技术体系。第四部分：化工一体化与精细化学品的价值链延伸炼油的最终价值体现在其对基础化学原料的供给上。本部分将探讨如何利用炼油副产物或其特定组分，构建高附加值的精细化工产品链。 4.1 烯烃与芳烃的靶向生产与分离技术在不描述流化催化裂化（FCC）单元的情况下，本章重点分析如何通过非催化裂化或选择性氧化反应，实现对特定轻质烯烃（如丙烯、丁二烯）的增产。例如，丙烷脱氢（PDH）工艺的最新进展，包括贵金属催化剂体系和反应器设计，以提高丙烯的选择性。对于芳烃部分，我们将聚焦于先进的吸附分离技术（如模拟移动床SMB）在对二甲苯（PX）与邻二甲苯（OX）高纯度分离中的应用，以及这些高纯度芳烃如何被用于生产特种聚合物（如聚酰亚胺PI或聚碳酸酯PC）。 4.2 特种润滑油基础油与添加剂科学润滑油（Lubricants）是炼油工业的“皇冠上的宝石”。本节将深入研究高粘度指数（VI）基础油的制备，特别是加氢异构化（Hydroisomerization）技术，该技术旨在将蜡质组分转化为具有优异低温流动性的异构烷烃，而避开了传统溶剂脱蜡工艺的局限。此外，还将介绍润滑油添加剂（如抗氧化剂、极压剂、清净分散剂）的分子设计原理及其在极端工况下的协同效应，这些都是独立于燃料生产的化学工程领域。结论：面向未来的工业集成与韧性本书通过聚焦于上游资源评估、先进催化材料、新能源技术集成以及下游精细化工延伸，勾勒出超越传统“燃料工厂”的现代能源化工体系图景。我们强调技术创新的多领域渗透性，以及工业体系在应对全球能源转型压力下的结构性韧性与可持续发展潜力。本书为读者提供了一个广阔的视角，理解能源价值链的各个复杂节点是如何协同作用，共同塑造我们未来的工业格局。