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石油化學

2021-07-16 12:27:04

石油化學(Petrochemistry)是研究石油及其產品的組成和性質、石化過程的壹門學科。

其中最常見的兩大類產物分別為:烯烴和芳香烴。煉油廠借由流化催化裂化提煉生產烯烴和芳香烴。化工廠通過天然氣液體(如乙烷和丙烷)的蒸汽裂化生產烯烴,通過石腦油催化重整生產芳香烴。烯烴和芳香烴是各種材料(如溶劑、清潔劑黏合劑)的原料。烯烴是用於塑料、樹脂、纖維、彈性體、潤滑劑和凝膠中的聚合物低聚物的原料。

概述

油井從陸地或海洋下,提取原油和天然氣。之後用船舶、火車和管道運輸,送到煉油廠。

煉油廠執行各種物理變化和化學變化的過程來處理原油和天然氣。這涉及到非常專業的制造工藝,重要的過程之壹是蒸餾,即重質原油分離成更輕的群體(稱為餾化)的碳氫化合物。原油蒸餾裝置(Crude Distillation Unit)和VDU進程有兩個進程。CDU的目的是從原油原料提取和分離有價值的餾分(石腦油、煤油、柴油)和大氣氣油(AGO)。用於開展上述過程技術被稱為復雜的蒸餾,其目標是要收回寶貴的氣油。兩個蒸餾的餾分燃料油和石腦油,這是消費者所熟悉的燃油,用於提取柴油燃料在汽車上用。石腦油用於汽油和石化產品的主要來源。精煉加工成其他碳氫化合物的復雜混合物。

在石化行業所用的原料是已知的作為原料。這是從煉油廠經過裂解:取出石腦油、丁烷,如天然氣的組成部分,和壹些副產品煉油工藝,獲得如乙烷和丙烷。

裂解的重油分子分解成更輕、更寶貴的部分。分解過程中為兩種:蒸汽裂解和催化裂解。

壹旦這些操作完成後,新產品獲得,作為石化行業添磚加瓦的衍生產品:烯烴,即主要是乙烯、丙烯和所謂的C4的衍生產品,包括丁二烯和芳烴(因為其獨特的芳香氣味,也就是苯、甲苯和二甲苯)。

石化後產品通過各種生產工藝,最終輸出產品,如塑料、肥皂和洗滌劑,如阿司匹靈保健品、合成纖維衣服和家具、橡膠、塗料、絕緣材料等。

歷史

  • 1835年,法國化學家Henri Victor Regnault於放置在陽光下氯乙烯的燒瓶底部發現聚氯乙烯的白色固體。
  • 1839年,Eduard Simon在蒸餾安息香脂(Storax balsam)時,意外發現聚苯乙烯。
  • 1856年,William Henry Perkin發現了第壹種合成染料Mauveine。
  • 1888年,奧地利植物科學家Friedrich Reinitzer觀察到苯甲酸膽固醇脂有兩個不同的熔點。
  • 1909年,Leo Hendrik Baekeland發明了由苯酚和甲醛制成的膠木。
  • 1928年,費托合成發明了合成燃料。
  • 1929年,Walter Bock發明了由苯乙烯和丁二烯組成的合成橡膠Buna-S,用於制造汽車輪胎。
  • 1933年,Otto Röhm聚合了第壹個丙烯酸玻璃甲基丙烯酸甲酯。
  • 1935年,Michael Perrin發明了聚乙烯。第二次世界大戰後,聚丙烯在20世紀50年代初被發現。
  • 1937年,Wallace Hume Carothers發明了尼龍。
  • 1946年,發明聚酯。聚對苯二甲酸乙二酯由乙烯和對二甲苯聚合而成。
  • 1938年,Otto Bayer發明了聚氨酯
  • 1941年,Roy Plunkett發明了聚四氟乙烯。
  • 1949年,Fritz Stastny將聚苯乙烯轉化為泡沫。
  • 1965年,Stephanie Kwolek發明了Kevlar。

過程

加氫裂化是在350~450℃、壓力為15~18兆帕並有氫氣及催化劑(雙功能催化劑,由載體和金屬組分組成,載體如氧化鋁、分子篩等,金屬如鎢、、鈷、等的硫化物)存在下,油品進行加氫、裂化和異構化反應;能使原料中大分子烴類發生裂化和異構化,使烯烴飽和,將硫、氧、氮等雜質除去。產品有液化氣、高辛烷值汽油、低冰點噴氣燃料、低凝柴油等。

催化裂化是在450~500℃及催化劑存在下,在流化床反應器內進行,主要采用帶提升管反應器的流化催化裂化過程。壹般以重質餾分油、脫瀝青榨油等為原料,產品有高辛烷值的汽油、柴油等。

催化裂解壹般在550~600℃及催化劑存在下,於提升管加床層或提升管反應器內進行,以正碳離子催化反應和二次裂化反應為主。產品有裂解氣、高辛烷值的汽油、柴油、重油、焦炭等。

烯烴

以下列出主要石油化學之壹部分:

  • 乙烯 - 最基本的烯烴類化合物,常作為化學原料。
    • 聚乙烯 - 將乙烯聚合而成,日常生活中最常用的高分子材料之壹。按其密度和分支分類有:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯。
    • 乙醇 -乙烯與水進行水合反應後所得。
    • 環氧乙烷 - 透過氧化乙烯所得。
      • 乙二醇 - 將氧化後的乙烯進行水合反應。
  • 丙烯
    • 異丙醇 - 常用溶劑之壹。
    • 丙烯腈 - 常做為丙烯酸纖維和ABS樹脂聚合單體。
    • 聚丙烯 -丙烯聚合而成。
    • 環氧丙烷 - 將丙烯氧化而得。
    • 丙烯酸
    • 烯丙基氯
  • 丁烯
  • 高級烯烴

芳香烴

資料專題:石油化學芳香烴

相關

  • 油田化學
  • 煉油工程
  • 天然氣
  • 油氣儲運
  • 油田地面工程
  • 海洋石油
  • 石油經濟管理
  • 空氣汙染

參考文獻

  1. 註:根據《英漢石油大辭典》分類

外部鏈接

  • 化學主題