石油是由多种碳氢化合物组成的,直接利用的途径很少,只能用作燃料来烧锅炉。这样使用石油,是很大的浪费。将石油加工成不同的产品,则能物尽其用,可以充分发挥其效能。把预处理后的原油送到煤油厂进行加工,生产出汽油、煤油、柴油、润滑油及沥青等。各煤油厂的总流程不尽相同,有的简单些,有的复杂些,生产燃料用油的石油炼制流程中有三个装置,即蒸馏、裂化、焦化的装置。生产润滑油的装置主要有四个,即丙烷脱沥青、溶剂脱蜡、溶剂精制和白土精制。
石油没有固定的沸点。一般石油的沸点范围在摄氏30度到摄氏600度左右。它是不同沸点的、大大小小的烃混合在一起的混合物,烃的沸点随碳数增加而增高。例如,含有5个碳的烃(叫戌烷),只要加热到摄氏36度就沸腾;而含有十二个碳的烃(叫十二烷),则要加热到摄氏216度才能沸腾。这样,把石油加热后,就能按各类烃沸点高低不同依次蒸发出来。加工石油的炼油厂,就是利用石油的这个特点,而使大量石油去经历不同温度的过程,便就能得到不同的产品了。
在炼油厂中,都有一个高瘦和一个矮胖,这样的两个直立着的设备,这就叫蒸馏塔。高瘦者叫常压分馏塔(简称常压塔);矮胖者叫减压分馏塔(简称减压塔)。石油经过加热炉加热后,先送到常压塔,再将常压塔塔底的产物,经加热炉再加热后送入减压塔。这个过程在炼油厂就叫蒸馏过程。
在通常情况下,石油被加热到摄氏350度送入常压塔,其中沸点较低的烃,即被汽化上升,经过一层一层的塔盘直达塔顶。由于塔体的温度由下而上是逐渐降低的,所以,当石油蒸汽自下而上经过塔盘时,不同的烃就按各自沸点的高低分别在不同温度的塔盘里凝结成液体。这样,就使得石油"大家庭"中的烃成员实现了{dy}次"分家"。人们即在其中获得了不同的产品。留在塔底的是没有被汽化、沸点在摄氏300度以上的重油。 对于常压塔底的重油,因为它们都是一些沸点很高的烃类,如果在常玉下进一步提高温度,也可以把它们分解开来,但不能变成蒸气蒸发出来。大家都知道,在高山上可以降低水的沸点。也就是说,大气压力愈低,水的沸点就愈低。同样的道理,人们就没法降低加热炉和分馏塔里的压力,使重油的沸点降低,进二步给重油中烃"成员"分家。进而就获得了润滑油产物。由于这部分产物蜡较高,所以又叫蜡油。
从蒸馏过程得到的产物,通常称做直馏产品,这是人们促使石油"大家庭"在{dy}次"分家"中所获得的{dy}代产品。这些产品的数量有限。从我国的石油组分来说,一般可获得25~40%的直馏轻质油品和20%~30%的蜡油。也就是说炼制一百吨石油,只能拿到二十五到四十吨的轻质油品和二、三十吨的蜡油。蒸馏剩下的渣油,虽然可供锅炉、电站等当燃料;但显然没有合理充分地利用宝贵的石油资源。
石油"大家庭"的变更
为了从石油中获取更多的轻质油;也为了提高油品质量、增加产品的品种,人们就想了许多改造原有烃的办法,使石油“大家庭”的烃,按人们对产品产量、质量、品种的要求,改变其原来“面貌”,变成新的烃或做重新的组合。也就是说,通过实行新办法之后,可从石油"大家庭"中获得第二代石油产品。那末,现在有哪些办法呢?
{dy}个办法是裂化,裂化,顾名思义地可以理解为分裂石油中的长链烃(重油主要成分),使它成为短链烃(轻油主要成分);就象把一条很长的链子剪断,变成几段较短的链子一样。采用这种办法,会使石油“大家庭”增加许多低分子烃的新成员,这不仅可增加轻质油产量,而且是当今石油化工业制取烯烃的重要途径,例如,辛烷裂化断链就可得到乙烯和己烷。
对炼油厂来说,裂化有三种不同的类型:
一是热裂化。就是xx依靠加热进行裂化。热裂化的设备比较简单,成本比较低,裂化用的主要原料是减压塔生产中得到的含蜡油。通过热裂化,又可取得汽油、煤油、柴油等轻质油。但是,热裂化所得到的产品,其质量不够好。
二是催化裂化。就是在裂化时不仅加热而且加入催化剂。由于催化剂就像人们蒸制馒头时加入酵母一样,能大大加快反应速度,所以,催化裂化比热裂化获得的轻质油多(汽油产率可达60%左右),而且产品的质量也比较好。
三是加氢催化。就是在加入氢气的情况下进行催化裂化。这种方法的优点是使所得到的轻质油收率更高,质量更好,而且原料没有严格的要求,原油以至渣油都可以用;缺点是设备要用特种钢来制造,投资大。
第二个办法是改变石油"大家庭"中三大"家"族(烷烃、环烷烃、芳烃)在产品中的组合情况;以提高产品质量。如:在石油{dy}次"分家"中获得的直馏汽油含直链烷烃多,性能不能满足开飞机、汽车的要求, 人们就采用"重整"的办法来解决。重整,就是重新整顿的意思。也就是将直链烃类重新整顿成为带侧链的烃类或环状的烃类。经过重整的汽油,质量就能大大地提高。而且从重整油的芳香烃中还可获取苯、甲苯及二甲苯等重要化工原料。
第三个办法是xx{dy}次"分家"所得产物中的有害东西,以便提高产品质量。这在炼厂就叫精制。如:直馏汽油、柴油等油品,由于含有硫化物,会产生腐蚀性,必须经过精制才能使用,另外,从减压塔得到的各种润滑油,也只是半成品,同样必须通过精制才能成为合格产品。
第四个办法是通过对石油"大家庭"中的烃,采取有"分"、有"合"的措施,从而获取大量而重要的化工原料和产品。当采用热裂化和催化裂化办法,将长链烃剪短,"分"得的是大量短链烯烃后,再使这些烯烃在一定的条件下相互连接起来,像一个个铁环形成一条锁链一样。这在化学上叫聚合反应。例如,异丁烯,本来是一种无色气体,它有4个碳原子和8个氢原子。但是经过聚合反应,成千上万的异丁烯分子就会"手拉手"地聚合成一个含有6000~8000个碳原子和1200-16000个氢原子的聚合物,人们叫它做聚异丁烯。这样的化合物,也叫作高分子有机化合物。这时,它和原来的异丁烯的性质便xx不同了,再也不是气体,而是一种橡胶状的东西了。
相关解释:
1、石油(原油)
xx石油(从地下开采出来未加工时称原油)是一种可燃性粘稠液体,多为黑褐色或暗绿色。石油是由各种烃(碳氢化合物)类(烷烃、环烷烃、芳香烃等)组成的复杂混和物,含有少量硫、氮、氧等有机化合物和微量金属。
原油的理化性质因产地而异。如按密度分为轻质原油(<0.86=和重质原油;按化学组成分为石蜡基、环烷基和中间基;按含硫量分为低硫(<0.5%=、含硫和高硫(>2.0%)。
2、馏分(油)
指原油蒸馏时分离出的具有一定馏程(沸点范围)的组分,如液化气、汽油、煤油、柴油等馏分。从减压蒸馏得到的称减压馏分。蒸馏塔底剩余的则称为渣油。馏分只是在沸点范围上类似,还不是石油产品,需要进一步加工才能成为满足规格要求的石油产品。
3、主要石油炼制(炼油)工艺
把原油或石油馏分加工(或精制)成目的产品的方法(过程)。生产燃料产品的现代石油炼制工艺大体可分为三大类:
原油(常减压)蒸馏。通过常压和减压蒸馏,把原油中固有的各种不同沸点范围的组分分离成各种馏分。炼油厂以原油蒸馏的处理能力作为加工规模(如500万吨/年)。
二次加工。从原油中直接得到的轻馏分是有限的,大量的重馏分和渣油需要进一步加工,以得到更多的轻质油品。二次加工工艺包括催化裂化、加氢裂化、重整、焦化等,是以化学反应为主的加工过程。
油品精制和提高质量的有关工艺。包括加氢精制、脱硫醇等。
4、常见的石油产品
大体可分为三类:
液体燃料。如液化石油气(LPG)、车用汽油、喷气燃料(航空煤油)、车用柴油、燃料重油等。
润滑油。如汽油机油、柴油机油、航空发动机油、船用发动机油等发动机油和齿轮油、液压油、汽轮机油、电器用油、压缩机油、金属加工用油等工业用油。通常是以矿物或合成基础油加上各种添加剂调配制成。
固体石油产品。如沥青、石油焦、石蜡等。
5、合成润滑油
通过有机合成方法制备的液体润滑剂。根据化学结构,分为酯类油、聚烷撑醚、聚硅氧烷(硅油和硅酸酯)、含氟油、磷酸酯和聚α-烯烃等。与矿物油相比,合成润滑油一般具有优良的粘温性和低温流动性,良好的热氧化安定性、润滑性和低挥发性,以及其它一些特殊性能如化学安定性和耐辐射性等,从而满足矿物油所不能满足的使用要求。
6、(流化)催化裂化
在分子筛或硅酸铝催化剂的存在下,使重质油(减压馏分油或掺渣油)进行裂化反应,转化成汽油、柴油和液化气等轻质产品的过程。工业催化裂化装置可分为固定床、移动床和流化床三种类型。流化催化裂化(FCC),上指裂化反应和催化剂再生分别呈流化状态进行,根据反应器流化状态特点,又可分为床层和提升管两种。1965年建成投产的抚顺石油二厂60万吨/年流化催化裂化装置是我国{dy}套流化催化裂化工业装置。
7、催化重整
“重整”是指对分子结构进行重新整理和排列。催化重整是在含铂催化剂存在下,将汽油馏分中的正构烷烃和环烷烃,转化为芳香烃和异构烷烃,得到高辛烷值汽油和苯类产品。现代重整工艺主要分固定床半再生和移动床连续再生两种类型。1965年我国{dy}套自力更生建设的10万吨/年催化重整工业装置在大庆建成投产。
8、延迟焦化
焦化是使减压渣油、二次加工尾油等重质油进行深度热裂化和缩合反应的过程,其特点是除了生成气体、汽油、柴油、蜡油,还要生成石油焦(可制成电极或作冶炼工业燃料)。延迟焦化是指先在加热炉中加热,然后再延迟到焦炭塔中生焦,从而实现大规模连续生产。1963年我国{dy}套30万吨/年延迟焦化生产装置在抚顺建成投产。
9、尿素脱蜡
尿素脱蜡是生产低凝点油品的一种方法。它利用尿素与正构烷烃形成络合物,从石油馏分中将高凝固点的石蜡分离出来。经过处理的油品凝固点可低达零下40~60℃,并副产高纯度液体石蜡。这是一项具有中国特色的石油炼制工艺技术。
10、炼油催化剂
催化剂是指加到化学反应系统中,能改变反应速度和方向,而本身的组成和质量在反应后又不起化学变化的物质。催化剂在炼油工业上得到广泛应用,成为更新较快的核心技术。主要有催化裂化催化剂、催化重整催化剂、加氢现裂化催化剂、加氢精制催化剂和其他催化剂(包括磷酸叠合催化剂)等。
11、石油产品添加剂
经过精制的汽油、煤油、柴油、润滑油等石油产品,质量性能仍不能满足使用要求时,可以加入一些添加剂来达到要求或改善性能。主要分两大类:
燃料油添加剂。如抗爆剂、抗氧化剂、防胶剂、防静电剂、防冰剂、抗烧蚀剂等,还新发展了清净剂、节能减摩剂等。
润滑油添加剂。如降凝剂、清净分散剂、抗氧防氧剂、增粘剂、极压油性剂和防锈剂等。
12、催化裂解技术
也可称深度催化裂化技术(DCC)。在比催化裂化温度高而比蒸汽裂解低得多的操作条件下,利用择形催化反应将重质原料油选择性裂化成低碳烯烃(丙烯为主)的新工艺。这一新工艺是1990年国内自主开发成功的,已在安庆、荆门、大庆等地工业应用,并出口到泰国,曾获国家发明一等奖。