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石油化学

2021-02-26 12:09:48

石油化学(Petrochemistry)是研究石油及其产品的组成和性质、石化过程的一门学科。

其中最常见的两大类产物分别为:烯烃和芳香烃。炼油厂借由流化催化裂化提炼生产烯烃和芳香烃。化工厂通过天然气液体(如乙烷和丙烷)的蒸汽裂化生产烯烃,通过石脑油催化重整生产芳香烃。烯烃和芳香烃是各种材料(如溶剂、清洁剂黏合剂)的原料。烯烃是用于塑料、树脂、纤维、弹性体、润滑剂和凝胶中的聚合物低聚物的原料。

概述

油井从陆地或海洋下,提取原油和天然气。之后用船舶、火车和管道运输,送到炼油厂。

炼油厂执行各种物理变化和化学变化的过程来处理原油和天然气。这涉及到非常专业的制造工艺,重要的过程之一是蒸馏,即重质原油分离成更轻的群体(称为馏化)的碳氢化合物。原油蒸馏装置(Crude Distillation Unit)和VDU进程有两个进程。CDU的目的是从原油原料提取和分离有价值的馏分(石脑油、煤油、柴油)和大气气油(AGO)。用于开展上述过程技术被称为复杂的蒸馏,其目标是要收回宝贵的气油。两个蒸馏的馏分燃料油和石脑油,这是消费者所熟悉的燃油,用于提取柴油燃料在汽车上用。石脑油用于汽油和石化产品的主要来源。精炼加工成其他碳氢化合物的复杂混合物。

在石化行业所用的原料是已知的作为原料。这是从炼油厂经过裂解:取出石脑油、丁烷,如天然气的组成部分,和一些副产品炼油工艺,获得如乙烷和丙烷。

裂解的重油分子分解成更轻、更宝贵的部分。分解过程中为两种:蒸汽裂解和催化裂解。

一旦这些操作完成后,新产品获得,作为石化行业添砖加瓦的衍生产品:烯烃,即主要是乙烯、丙烯和所谓的C4的衍生产品,包括丁二烯和芳烃(因为其独特的芳香气味,也就是苯、甲苯和二甲苯)。

石化后产品通过各种生产工艺,最终输出产品,如塑料肥皂和洗涤剂,如阿司匹灵保健品、合成纤维衣服和家具、橡胶、涂料、绝缘材料等。

历史

  • 1835年,法国化学家Henri Victor Regnault于放置在阳光下氯乙烯的烧瓶底部发现聚氯乙烯的白色固体。
  • 1839年,Eduard Simon在蒸馏安息香脂(Storax balsam)时,意外发现聚苯乙烯
  • 1856年,William Henry Perkin发现了第一种合成染料Mauveine。
  • 1888年,奥地利植物科学家Friedrich Reinitzer观察到苯甲酸胆固醇脂有两个不同的熔点。
  • 1909年,Leo Hendrik Baekeland发明了由苯酚和甲醛制成的胶木。
  • 1928年,费托合成发明了合成燃料。
  • 1929年,Walter Bock发明了由苯乙烯和丁二烯组成的合成橡胶Buna-S,用于制造汽车轮胎。
  • 1933年,Otto Röhm聚合了第一个丙烯酸玻璃甲基丙烯酸甲酯。
  • 1935年,Michael Perrin发明了聚乙烯。第二次世界大战后,聚丙烯在20世纪50年代初被发现。
  • 1937年,Wallace Hume Carothers发明了尼龙。
  • 1946年,发明聚酯。聚对苯二甲酸乙二酯由乙烯和对二甲苯聚合而成。
  • 1938年,Otto Bayer发明了聚氨酯。
  • 1941年,Roy Plunkett发明了聚四氟乙烯
  • 1949年,Fritz Stastny将聚苯乙烯转化为泡沫。
  • 1965年,Stephanie Kwolek发明了Kevlar。

过程

加氢裂化是在350~450℃、压力为15~18兆帕并有氢气及催化剂(双功能催化剂,由载体和金属组分组成,载体如氧化铝、分子筛等,金属如、钼、、镍等的硫化物)存在下,油品进行加氢、裂化和异构化反应;能使原料中大分子烃类发生裂化和异构化,使烯烃饱和,将硫、氧、氮等杂质除去。产品有液化气、高辛烷值汽油、低冰点喷气燃料、低凝柴油等。

催化裂化是在450~500℃及催化剂存在下,在流化床反应器内进行,主要采用带提升管反应器的流化催化裂化过程。一般以重质馏分油、脱沥青榨油等为原料,产品有高辛烷值的汽油、柴油等。

催化裂解一般在550~600℃及催化剂存在下,于提升管加床层或提升管反应器内进行,以正碳离子催化反应和二次裂化反应为主。产品有裂解气、高辛烷值的汽油、柴油、重油、焦炭等。

烯烃

以下列出主要石油化学之一部分:

  • 乙烯- 最基本的烯烃类化合物,常作为化学原料。
    • 聚乙烯 - 将乙烯聚合而成,日常生活中最常用的高分子材料之一。按其密度和分支分类有:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。
    • 乙醇 -乙烯与水进行水合反应后所得。
    • 环氧乙烷 - 透过氧化乙烯所得。
  • 丙烯
    • 异丙醇 - 常用溶剂之一。
      • 丙酮 - 常用溶剂之一。以异丙醇氧化而得。
    • 丙烯腈 - 常做为丙烯酸纤维和ABS树脂聚合单体。
    • 聚丙烯-丙烯聚合而成。
    • 环氧丙烷 - 将丙烯氧化而得。
    • 丙烯酸
    • 烯丙基氯
      • 环氧氯丙烷
      • 环氧树脂
  • 丁烯
  • 高级烯烃

芳香烃

资料专题:石油化学芳香烃

相关

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  • 炼油工程
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  • 空气污染

参考文献

  1. 注:根据《英汉石油大辞典》分类

外部链接

  • 化学主题