2014年化工工程師考試《化工工程》常識(2)

　　石油煉制　　

1.石油的組成與性質(zhì)　　

石油又稱原油，是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體。石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8 ～ 1.0 克/厘米3，粘度范圍很寬，凝固點差別很大(30 ～ -60°C)，沸點范圍為常溫到500°C以上，可容于多種有機溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。組成石油的化學(xué)元素主要是碳 (83% ～ 87%)、氫(11% ～ 14%)，其余為硫(0.06% ～ 0.8%)、氮(0.02% ～ 1.7%)、氧(0.08% ～ 1.82%)及微量金屬元素(鎳、釩、鐵等)。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占95% ～ 99%，含硫、氧、氮的化合物對石油產(chǎn)品有害，在石油加工中應(yīng)盡量除去。不同產(chǎn)地的石油中，各種烴類的結(jié)構(gòu)和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴三類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油;以環(huán)烷烴、芳香烴為主的稱環(huán)烴基石油;介于二者之間的稱中間基石油。我國主要原油的特點是含蠟較多，凝固點高，硫含量低，鎳、氮含量中等，釩含量極少。除個別油田外，原油中汽油餾分較少，渣油占1/3.組成不同類的石油，加工方法有差別，產(chǎn)品的性能也不同，應(yīng)當(dāng)物盡其用。大慶原油的主要特點是含蠟量高，凝點高，硫含量低，屬低硫石蠟基原油。

　　2.油煉制工業(yè)的發(fā)展　　

石油的發(fā)現(xiàn)、開采和直接利用由來已久，加工利用并逐漸形成石油煉制(簡稱煉制)工業(yè)始于19世紀(jì)30年代，到20世紀(jì)40 ～ 50 年代形成的現(xiàn)代煉油工業(yè)，是最大的加工工業(yè)之一。19世紀(jì)30年代起，陸續(xù)建立了石油蒸餾工廠，產(chǎn)品主要是燈用煤油，汽油沒有用途當(dāng)廢料拋棄。19世紀(jì)70年代建造了潤滑油廠，并開始把蒸餾得到的高沸點油做鍋爐燃料。19世紀(jì)末內(nèi)燃機的問世使汽油和柴油的需求猛增，僅靠原油的蒸餾(即原油的一次加工)不能滿足需求，于是誕生了以增產(chǎn)汽、柴油為目的，綜合利用原由各種成分的原油二次加工工藝。如1913年實現(xiàn)了熱裂化，1930年實現(xiàn)了焦化，1930年實現(xiàn)了催化裂化，1940年實現(xiàn)了催化重整，此后加氫技術(shù)也迅速發(fā)展，這就形成了現(xiàn)代的石油煉制工業(yè)。20世紀(jì)50年代以后，石油煉制為化工產(chǎn)品的發(fā)展提供了大量原料，形成了現(xiàn)代的石油化學(xué)工業(yè)。1996年全世界的石油加工能力為38億噸，我國為1.4億噸。大型煉油廠的年加工能力已超過1000萬噸。

　　石油產(chǎn)品　　

石油產(chǎn)品可分為：石油燃料、石油溶劑與化工原料、潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。其中，各種燃料產(chǎn)量最大，約占總產(chǎn)量的90%;各種潤滑劑品種最多，產(chǎn)量約占5%.各國都制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)生產(chǎn)和使用的需要。

　　汽油　　

是消耗量最大的品種。汽油的沸點范圍(又稱餾程)為30 ～ 205°C，密度為0.70～0.78克/厘米3，商品汽油按該油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優(yōu)劣區(qū)分，標(biāo)記為辛烷值70、80、90或更高。號俞大，性能俞好，汽油主要用作汽車、摩托車、快艇、直升飛機、農(nóng)林用飛機的燃料。商品汽油中添加有添加劑(如抗爆劑四乙基鉛)以改善使用和儲存性能。受環(huán)保要求，今后將限制芳烴和鉛的含量。

　　噴氣燃料　　

主要供噴氣式飛機使用。沸點范圍為60～280℃或150～315℃(俗稱航空汽油)。為適應(yīng)高空低溫高速飛行需要，這類油要求發(fā)熱量大，在-50C不出現(xiàn)固體結(jié)晶。煤油 沸點范圍為180 ～ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平穩(wěn)、光亮而不冒黑煙。目前產(chǎn)量不大。

　　柴油

　　沸點范圍有180～370℃和350～410℃兩類。對石油及其加工產(chǎn)品，習(xí)慣上對沸點或沸點范圍低的稱為輕，相反成為重。故上述前者稱為輕柴油，后者稱為重柴油。商品柴油按凝固點分級，如10、-20等，表示低使用溫度，柴油廣泛用于大型車輛、船艦。由于高速柴油機(汽車用)比汽油機省油，柴油需求量增長速度大于汽油，一些小型汽車也改用柴油。對柴油質(zhì)量要求是燃燒性能和流動性好。燃燒性能用十六烷值表示愈高愈好，大慶原油制成的柴油十六烷值可達(dá)68.高速柴油機用的輕柴油十六烷值為42～55，低速的在35以下。

　　燃料油

　　用作鍋爐、輪船及工業(yè)爐的燃料。商品燃料油用粘度大小區(qū)分不同牌號。

　　石油溶劑 用于香精、油脂、試劑、橡膠加工、涂料工業(yè)做溶劑，或清洗儀器、儀表、機械零件。

　　潤滑油從石油制得的潤滑油約占總潤滑劑產(chǎn)量的95%以上。除潤滑性能外，還具有冷卻、密封、防腐、絕緣、清洗、傳遞能量的作用。產(chǎn)量最大的是內(nèi)燃機油(占40%)，其余為齒輪油、液壓油、汽輪機油、電器絕緣油、壓縮機油，合計占40%.商品潤滑油按粘度分級，負(fù)荷大，速度低的機械用高粘度油，否則用低粘度油。煉油裝置生產(chǎn)的是采取各種精制工藝制成的基礎(chǔ)油，再加多種添加劑，因此具有專用功能，附加產(chǎn)值高。

　　潤滑脂

　　俗稱黃油，是潤滑劑加稠化劑制成的固體或半流體，用于不宜使用潤滑油的軸承、齒輪部位。

　　石蠟油

　　包括石蠟(占總消耗量的10%)、地蠟、石油脂等。石蠟主要做包裝材料、化妝品原料及蠟制品，也可做為化工原料產(chǎn)脂肪酸(肥皂原料)。

　　石油瀝青

　　主要供道路、建筑用。

　　石油焦

　　用于冶金(鋼、鋁)、化工(電石)行業(yè)做電極。

　　除上述石油商品外，各個煉油裝置還得到一些在常溫下是氣體的產(chǎn)物，總稱煉廠氣，可直接做燃料或加壓液化分出液化石油氣，可做原料或化工原料。煉油廠提供的化工原料品種很多，是有機化工產(chǎn)品的原料基地，各種油、煉廠氣都可按不同生產(chǎn)目的、生產(chǎn)工藝選用。常壓下的氣態(tài)原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氫氣、乙炔、碳黑。液態(tài)原料(液化石油氣、輕汽油、輕柴油、重柴油)經(jīng)裂解可制成發(fā)展石油化工所需的絕大部分基礎(chǔ)原料(乙炔除外)，是發(fā)展石油化工的基礎(chǔ)。目前，原油因高溫結(jié)焦嚴(yán)重，還不能直接生產(chǎn)基本有機原料。煉油廠還是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烴的提供者。最后應(yīng)當(dāng)指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加劑以改進(jìn)使用、儲存性能。各個煉油裝置生產(chǎn)的產(chǎn)物都需按商品標(biāo)準(zhǔn)加入添加劑和不同裝置的油進(jìn)行調(diào)和方能作為商品使用。石油添加劑用量少，功效大，屬化學(xué)合成的精細(xì)化工產(chǎn)品，是發(fā)展高檔產(chǎn)品所必需的，應(yīng)大力發(fā)展。