石油化工部分常识

石油化工部分常识中共惠安县委宣传部泉惠石化工业园区管委会二○一四年三月目录第一章石油、原油和原油加工············································1第一节石油······························································1第二节原油······························································1第三节原油加工························································2第四节原油加工的产品···············································7第五节辛烷值与十六烷值············································9第二章石油化工····························································12第一节石脑油·························································12第二节乙烯、丙烯、丁二烯（三烯）···························13第三节苯、甲苯、二甲苯（三苯）······························14第四节三烯、三苯的主要用途····································15第三章石油化工的中下游产品简介····································21第一节合成树脂······················································22第二节合成橡胶······················································26第三节合成纤维······················································28编后话··········································································31·1·第一章石油、原油和原油加工第一节石油石油是原油及其加工所得液体产品的统称。原油加工所得液体产品通常指汽油、煤油、柴油、润滑油等四大类油品，也称成品油。同时也把由它们衍生出来的石脑油，溶剂油，蜡(油）等也包括其中。第二节原油原油是石油原油的简称。是直接从油井中开采出来的一种褐色或黑色粘稠的可燃性矿物油。是多种烃类（烷类、环烷类、芳香烃）的复杂混合物。其平均碳的含量在83-87％左右，氢的含量在11-14％左右。原油密度在0.75-1g/ml。·2·原油化学构成中除了昀主要的碳（以元素符号C表示）和氢（以元素符号H表示）外，还有少量的氧（O）、氮（N）、硫（S）以及微量的金属（如砷、铁、铅、镍）。这些少量和微量的物质大多数是以复杂的化合物存在原油中，给原油加工及其加工所得产品会造成不良的影响、它们往往要在油的加工过程中除去。烃是碳氢化合物的简称，由碳（C）原子和氢（H）原子组合而成的。C原子是4价（即原子价亦称化学价），也就是说C原子在化合中要有4个原子与它结合。H原子是1价，要与C原子结合实际需要4个氢原子。写成分子式CH4，它是昀简单的碳氢化合物，叫甲烷烃或甲烷，是沼气和天然气昀主要的成分。在通常情况下甲烷是气体，把它冷却到一定温度可变成液体，就是我们生活中所用的液化天然气。原油的单个烃（称单体烃）有千万个，要一个一个的分(离）出来是非常困难的。第三节原油加工1、原油加工原油加工也称原油炼制，简称炼油。燃料在内燃机（如汽油车的气缸）内燃烧产生动力。由于对燃料的需求，使炼油成为必要，又由于“蒸馏”技术的发明，使炼油成为可能。·3·2、蒸馏蒸馏是指利用液体混合物中各组分挥发性的不同，以分离液体混合物的方法。将液体混合物加热到沸点，所生成的蒸汽比原液含有较多的容易挥发的组分，而所剩的混合液则含有较多难以挥发的组分。因而可使混合物中各组分部分乃至完全分离。3、原油蒸馏如上所述，原油是液体，是各种复杂烃类的混合物。在相同压力下，如1个标准大气压力（称常压）下，越简单（分子越小）的烃，沸点越低（通常说越轻）。越轻的烃就越容易挥发。原油中含有复杂繁多的烃，大规模炼油是不可能也不必要一个个的分离出来，而是采用相对简单可行又能满足内燃机燃料要求的办法进行“切割”。就是把原油切分成一段一段，汽油比较轻（平均分子量比较小），煤油比汽油稍重（平均分子量比汽油稍大），以此类推，轻柴油比煤油重一点，重柴油比轻柴油重一点，昀重的就是渣油。把原油这个复杂混合物，通过采用蒸馏的办法，分成几段“馏份油”（即几种初级产品）。4、常减压蒸馏只有含2种组分的液体混合物才能用一个简单的容器把2个组分分离开，组分多了，就要用很多个容器才能分开。这在大规模炼油工业上是行不通的。把很多容器一个个的迭上去，就组成一个“塔”。化工生产用的塔就是利用这个原理产生的。塔中每一层塔盘相当于一个分离用的容器。一个塔可以分出多个组分。要分的组分越多，塔就越高。一个大塔太高，可以分成多个小塔，把它们串·4·联在一起。塔内装有塔盘，一层一层排列。每一层都相当于一个分离的容器。原料（原油）被加热到一定温度从塔身的某个位置送入塔内，到塔内后原油就自动分成两股，较轻的部分—气体（气相）往塔上部“跑”，较重的部分—液体（液相）往塔下部“落”。由此可知，越往塔的上部，物料就越轻。越往下部，物料就越重。塔顶上出来的就是昀轻的气体，经冷却变成液体产品—汽油。往下，塔内塔盘上抽出的是煤油。以此类推，再往下分别是轻柴油、重柴油、蜡油，塔底是渣油。原油蒸馏要出这么多产品，如采用一个塔来完成，则塔太高了，所以就分成3个塔来完成。第一个塔叫“初分馏塔”（简称初分塔），粗略地说，大部分汽油都从这个塔蒸出来。初分塔底物料送到第2个塔；第2个塔叫“常压塔”，塔的塔顶出汽油，往下是煤油、轻柴油。塔底物料再送到第3个塔；第3个塔叫“减压塔”。塔顶和塔上部出重柴油，塔中部出蜡油，塔底是渣油。从上述3个塔生产出来的油品叫“直馏油”，也称“馏份油”。是原油（第）一次加工的初级产品。它们还不能直接作商品卖。例如商品汽油有辛烷值、烯烃含量、芳烃含量等很多质量指标要求，直馏汽油一般达不到。其他的油品也是如此。所以还要经过二次，甚至三次加工以改进它们的品质。5、炼油的后加工商品汽油、煤油价值和价格高，蜡油尤其是渣油比较低。为利益昀大化，炼油厂通常会把上面所说较重馏份油再加工转变成商品汽油、煤油、轻柴油。这也是原油后加工中的二次、三次甚至四次·5·再加工的主要原因。下面介绍四个重要的后加工工艺。①渣油加氢处理（二次加工）：在催化剂存在下，以及在较高的温度和压力下，把氢气加到渣油复杂的大分子中，使它变成高价值的汽、柴油和重油。②重油催化裂化（三次加工）：在催化剂存在下，把上述的加氢重油在较高温度下裂解成气体和汽油、柴油。但这些汽、柴油质量不好，还需要再一次加工（第四次加工）才能变成商品出售。催化裂化气体产品含有少量的乙烯、一定量的丙烯和液化石油气等。其丙烯的产量多少可以通过调整催化剂的类型和反应温度来控制。所产的丙烯可加工成聚丙烯。乙烯数量虽少但也可作化工原料，这就是现代炼油向化工的延伸。③延迟焦化：简称焦化。把质量昀差的渣油加热到500℃，送到塔内，渣油在塔内经过1天时间慢慢（即延迟）生成石油焦（固体）。在高温条件下，渣油（复杂大分子）在生焦过程也会裂解成一部份分子较小的气体和汽油、柴油（称焦化汽油、柴油）等液体品油，这些油品品质很差，需要再加工。在焦化塔内的焦很硬，要用高压水切割成碎块，才能从塔内放出来。当你参观炼油厂，看到在塔顶上有个很高塔架（水力清焦器）的装置就是焦化车间。④加氢裂化：重油催化裂化是重油在催化剂存在和较高温度（约550℃）下把大分子变成小分子。而加氢裂化是在催化剂存在下，在一定温度（370℃—420℃）和高压下（达到188个大气压）把氢气加到复杂的大分子中，使它转成分子较小的气体和汽、煤、柴油。这些油品品质很好，可以直接作商品出售。·6·前文说过原油含有少量的硫、氮，它们会在加工过程中进入到气体、汽、柴、煤油和焦炭中。由于环保要求燃料要清洁，因此，液化石油气、汽、煤、柴油都要脱硫脱氮。液体油品往往采用加氢的办法来脱除。脱除的氮生成氨，而硫生成固体硫磺。一个加工含硫2.75％（重量）的1200万吨原油的炼油厂，可回收达到将近30万吨的硫磺。上面说的四个加工装置和加氢脱硫脱氮，投资都很高。与一个1200万吨/年原油加工能力配套的250万吨/年渣油加氢处理装置的工程投资达14亿。250万吨/年加氢裂化需要11亿元（都不包含外部配套的公用工程和公用设施）。按现代成品油品质的生产要求，一个炼油厂从原油进来到成品油出厂主要的生产装置达20多套，还要有配套的公用工程和公用设施，所以投资额很大。一个千万吨级的炼油厂总投资达到300多亿元人民币。这20多套的主装置规模大，物料输送往返交错复杂，自动化水平高，需要精密的衔接。这些装置加工工艺复杂，操作条件苛刻，有的是高温、高压。要求工厂的管理和操作人员具有足够的能力水平和经验，这就是现代炼油厂的复杂所在。由前面介绍可知，原油加工的产品不但有汽、煤、柴、润滑油等液体产品，还有气体和固体产品（如聚丙烯、石油焦和硫磺、石油沥青）。·7·第四节原油加工的产品原油经常减压蒸馏和后加工后生产的主要产品及用途简单介绍如下：1、汽油汽油是炼油产量昀多的成品油之一，作用汽油发动机燃料，如汽车、摩托车等。为了满足环保要求，汽油中的硫、芳烃、烯烃和重金属的含量都有严格的要求。2、煤油现代炼油生产的煤油主要作用飞机发动机的燃料，又称航空煤油，主要供喷气式飞机使用。它的产量比汽油少很多。3、柴油柴油用作柴油发动机和一部分锅炉的燃料。如柴油轿车、客车、运载车辆、船只等。按沸点范围分成180℃—370℃和350℃～410℃两类；前者称为轻柴油，后者称为重柴油。根据社会需要，它的产量也可以超过、等于或少于汽油的产量。4、燃料油这里说的燃料油，主要指用于轮船及工业加热炉的燃料。它可以用常压塔底油、减压塔底油、蜡油来生产，产量视市场需求和炼厂生产流程来安排。5、溶剂油·8·用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料生产做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零件。它不是炼厂的主产品，往往是三次，四次加工的副产品。不是所有炼厂都生产溶剂油，产量较少。6、润滑油润滑油主要作为润滑用，还可作冷却、密封、防腐、绝缘用。只有专门生产润滑油的炼厂才有该产品，大部分炼厂都不生产。我国辽河油田和新疆克拉玛依油田的原油适合生产润滑油。7、石油蜡为了区别于其他蜡（如蜂蜜中的蜡）把产于原油的蜡称为石油蜡，简称石蜡。主要用来做包装材料、化妆品原料及蜡制品，也可作为化工原料用来生产脂肪酸。只有加工蜡含量较高原油的少数炼厂才生产石蜡，所以产量较少。我国大庆油田的原油含蜡量高。8、石油沥青主要供道路、建筑用。一般是用减压塔塔底渣油来生产。有的原油特别重，沥青含量很高，可以直接用原油来生产沥青，如我国辽河油田的一些油井所产的原油。9、石油焦用来做燃料，如冶金，也可以用作电极，也可用来生产化工原料合成气等。由于石油焦价格很低，现代炼厂尽可能少生产它。10、聚丙烯炼厂聚丙烯的来源前面已经介绍过。由于其价值和价格不断提高，它已成为现代炼油的主产品之一。其用途将在后面石油化工章节中介绍。·9·在炼油中除了上述产品外，原油加工过程会产生一些在常温下是气体的产物，总称炼厂气。它可直接用作炼油厂的燃料，有一部分可在加压下液化生产液化石油气。它也可以做石油化工的原料。第五节辛烷值与十六烷值1、辛烷值当你买汽油时，会选择哪个牌子的汽油？你知道97#比93#汽油好在哪里吗？汽油的