1. 炼油厂是怎样工作的
炼油厂采用合适的提取方式和化学反应将原油转化为具有商业价值的产品,可以制成各种有价值的燃料和润滑油,还可生产许多下游的化工原料。一座炼油厂的基本功能主要就是配料处理,在此过程中,原油被蒸馏处理后转化为多种多样的馏分,从最轻的石油气到不同密度的石脑油,直到最重的馏分沥青和渣油。来自蒸馏加工后的各种馏分被进一步加工升级成为极具商业价值的石油产品,如采用加氢和脱硫处理来生产硫含量极少的燃料,采用裂解技术生产较轻的汽油、柴油和煤油。在石油产品中,这一部分所占的比重较大,可采用改良技术来增加汽油中辛烷的含量等。一座炼油厂的格局取决于它所加工原油的密度值范围以及所设计的最终产品的配置。环境保护的法令严禁工厂向外排放有害物质,燃料的成分改进促使工厂升级换代,并为新建的炼油厂制定了新的标准。
虽然“轻、甜”(低黏度、低含硫量)的石油可以直接用作加热蒸汽锅炉的燃料,但整体来讲,从地下开采出来的未经加工处理的原油是没什么用的。较轻的组分能在燃料箱内形成易爆的蒸气,所以它是非常危险的。出于其他用途的要求,就需要将石油分成不同的组分,例如燃料油和润滑油。在获得燃料油和润滑油之外,还可得到一些副产品,比如塑料、燃料、溶剂、人造橡胶、尼龙和聚酯纤维(涤纶)之类的化学纤维制品。石油作为化石燃料可用于轮船、汽车和航空发动机。不同的烃类物质具有不同的沸点,这意味着它们可用蒸馏法进行分离。由于可用于内燃机的较轻的液体组分的需求量极大,所以现代化的炼油厂可以将重质烃类和较重的气体组分通过复杂的加工技术转化为较轻的更有价值的产品。
下图是标准的炼油厂的流程示意图,图中所示为原油输入与最终产品之间的转化流程示意。该图仅仅抽象地表示了成百上千座炼油厂中的某一种类型,并未包括炼油厂的辅助设备,如蒸汽的生产、冷却水、电力保障系统、原油配料的储存罐以及中间产品和终端产品等。实际的炼油厂组成远不止此图所示的内容,如减压蒸馏装置生产的馏分油经处理可制得润滑油,如用于纺织工业中的锭子油、轻质机械油、发动机油和蒸汽汽缸油等;在焦炭塔内,可以将残渣加工生成石油焦。
标准的炼油厂流程图整个炼制过程的图例——从原油的注入开始,以最终产品结束。资料来源:壳牌公司、道达尔公司,2008。
石油的炼制从蒸馏开始,将石油分成不同的烃类组分(原油中约84%为碳元素)。
“炼油是一个神奇的过程。炼制好的石油化工产品在输往天然气站、飞机场和化工厂之前一直在炼油厂原地储存。此外,为了原地生产与石油有关的产品,炼油厂还必须以最小的空气和水污染代价处理好炼油加工过程中所产生的废料。”
从整体来看,原油由以下元素或化学组分构成原始的原油组成。资料来源:道达尔公司、壳牌公司,2008。
碳:84%氢:14%
硫(硫的氢化物、硫酸盐、二硫化物、单质硫):1%~3%氮:<1%
氧(在有机组成中发现,如二氧化碳、苯酚、酮、羧酸):<1%
金属(镍、铁、钒、铜):<1%
盐类(氯化钠、氯化镁、氯化钙):<1%
炼油的最终产物与原油组分特征有着直接的关系。绝大多数蒸馏产品以裂化、改性和其他转化措施进行深加工,使其烃类物质分子的大小和结构发生改变,从而转化为可用性更强的产物。然后,将这些已被转化了的产物经过各种加工处理和分离处理从最轻到最重不同类型的分离。,例如抽提、加氢和脱硫处理,以除去不希望保留的成分并提高产品质量。然而,与分馏相结合的综合炼制、转化、加工和调制处理等也是石油化工处理技术。
2. 石油化工厂有哪些产品
在石油化工厂里,天然气或石油液体原料被转化为化学肥料、洗涤剂、人造橡胶、薄膜和纤维、聚合物与合成树脂。石油化工厂的格局无固定模式,取决于产品的性质与类型。主要的石油化工厂类型有:(1)乙烯厂乙烯是石油化工中用天然气或轻质液体烃类蒸气裂解生产的。在这一加工过程中,将气体或液体烃类加热到750~950℃,可以触发裂解反应,之后会立即发生一系列化学反应。这一加工过程将大量烃类转化为较小的不饱和烃类分子。。乙烯是用天然气或轻质液体烃类蒸气裂解而生成的,乙烯是反应的主要产物之一,而且经反复压缩和蒸馏净化。(2)化肥厂。将原料转化为合成气,然后进行纯化,压缩后再送入高压反应器产生氨气。在绝大多数情况下,氨气合成工厂与尿素合成厂结合在一起。在化肥厂,氨气与CO2(从原料合成气分离出来后被压缩)在高压下反应生成尿素。(3)甲醇和乙醇工厂。高温蒸气甲烷改性生成一种合成气,然后在中压条件下与合适的催化剂反应,生成甲醇。(4)塑料生产厂。用乙烯、丙烯和其他单体物质可以生成不同等级(档次)的塑料,即在合适的催化剂存在的条件下聚合作用可以形成大量不同的物质。(5)其他石油化工厂。主要产品有乙炔、丁二烯、硫酸、硝酸、对苯二甲酸、氯以及环氧乙烷/乙二醇。
石脑油裂解生产石油化工产品
以丙烷为原料生产的石油化工产品包括丙烯、聚丙烯,最终产品包括汽车配件、器具与玩具。以丁烷为原料的石油化工产品包括异丁烯、丁醇,终端产品为甲基叔丁基醚(MTBE)、合成橡胶、合成纤维、塑料、醋酸。石油化工原材料的两个主要大类是烯烃(包括乙烯和丙烯)和芳香烃(包括苯和二甲苯异构体),二者都可大量生产。在炼油厂,主要用化学裂解法(如蒸气裂解)和催化剂改良法从烃类物质生产烯烃,而芳香烃主要采用催化剂改良或相似的加工处理技术获得。利用这些基本材料可以产生种类繁多的石油化工产品和在工业中应用的其他物质——单体、溶剂、清洁剂和黏合剂等。单体、聚合物或低聚体可以生产合成树脂、合成纤维、弹性体、某些润滑剂和胶水。
重要的石油化工产品和它们的衍生物包括:(1)乙烯——最简单的烯烃,可以用作水果催熟剂,是一种单体和化工原料;(2)丙烯,可以用作单体和化工原料;(3)苯——最简单的芳香烃。