石油化工概论.doc

第一章 绪 论第一节 石油化学工业发展概况一、石油化学工业概貌石油化学工业是以石油和天然气为原料，既生产石油产品。又生产石油化学品的石油加工工业。按加工与用途划分，石油加工业有两大分支：一是石油经过炼制生产各种燃料油、润滑油、石蜡、沥青、焦炭等石油产品；二是把石油分离成原料馏分，进行热裂解，得到基本有机原料，用于合成生产各种石油化学制品。前一分支是石油炼制工业体系，后一分支是化工体系。因此，通常是以石油、天然气为基础的有机合成业，即石油和天然气为起始原料的有机化学工业称为石油化学工业,简称石油化工。炼油和化工二者是相互依存相互联系的，是一个庞大而复杂的工业部门，其产品有数千种之多。它们的相互结合和渗透，不但推动了石油化工的技术发展，也是提高石油经济效益的主要途径。石油化工是20世纪60年代以来快速发展起来的一个新兴工业部门。石油化学工业产品慨貌及其石油化工上中下游产品关系如图1-1和图1-2所示。可见，要把如同一部分百科全书的产品群描绘清楚是十分困难的，这里只从石油的加工过程和产品类别这两方面去认识石油化学工业的概貌。石油化工包括以下四大生产过程：基本有机化工生产过程、有机化工生产过程、高分子化工生产过程和精细化工生产过程。基本有机化工生产过程是以石油和天然气为起始原料经过炼制加工制的得三烯（乙烯、丙烯、丁烯）三本（苯、甲苯、二甲苯）乙炔和萘等基本的有机原料。有机化工生产过程是在“三烯、三苯、乙炔、萘”的基础上，通过各种合成步骤制的醇、醛、酸、酯、醚、腈类等有机原料。高分子化工生产过程是在有机原料的基础上，经过各种聚合、缩合步骤制的合成纤维、合成橡胶（即三大合成材料）等最终产品。石油化工是精细化工的基础，精细化工的原料大部分来自廉价的石油化工。精细化工为石油化工提供高档末端材料，如催化剂、表面活性剂、油品添加剂、三大合成材料用助剂等，精细化工生产多项工业和尖端技术所需要的工程材料和功能性材料，取得高附加值。所以，一般认为精细化程度已成为衡量十化工业水平的尺度。二、石油化工发展简史石油化工是在煤化工基础上发展起来的，基本有机化工原料的生产大致经过三个阶段，即初级阶段、煤化学阶段、石油化学阶段。最早，人们是以农副产品的发酵和干馏的方法获得品种有限的有机原料，如粮食发酵制取酒精，木材干馏取得甲醇、丙酮、醋酸、苯酚等。19世纪后半期，钢铁工业的发展带动了炼焦工业的发展。用煤炼焦时，副产约3%的煤焦油，煤焦油富含苯、甲苯、萘等有用芳烃，将这些芳烃提取出来，为染料生产提取了充足原料。随后，人们用焦炭和石灰石融练出电石（cac），电石与水反应轻而易举地制取乙炔，利用乙炔的特有活性可制的氯乙烯、醋酸乙烯、氯丁二烯、三氯乙烯、丙烯腈、乙醛、异戊二烯等有机原料，再由此衍生最终产品，这是煤化工最灿烂的历史阶段。苯，过去都是由煤炭干馏副产的煤气中取得，现在可由石油出发，在汽油重整或轻质油品炼化制取石油化工原料气的同时产生，用溶剂萃取而得。由于煤化工的工艺路线和效益不佳，在1970年以石油为燃料的化工生产比例猛增到80%以上。到1979年，在西欧天然液体在化工原料的能源消耗上以高达99%。固体燃料只占1%。石油化工是在煤化工基础上发展起来，以其低成本、高产出、高效益的绝对优势，从它的诞生开始，就结束了仅以煤和农产品为化学工业原料的历史，近60年来，除中国外其他发达国家煤炭产业几乎被是哟哟、天然气工业挤得无立足之地。随着世界经济的增长和人民生活水平的提高，石油供求矛盾日益突出c 20世纪70年代末锌始至今，出现了两次大的石油危机，加之石油价格大起大落，严重危及各国经济、能源和安全。因此，调整能源结构、开辟多种能源利用渠道，合理开发利用煤炭资源已成为有识之士的共识。世界煤炭资源十分丰富，发达国家已投人大量资金研究洁净煤技术，煤化工的比例有所回升，这是煤化工发展的新趋势。 一 石油化工最初是在炼油工业进步的基础上发展起来的，石油化工的兴起始于美国。西埃力斯(CEllis)于1 908年创建了世界上最早的石油化工实验室，经过约1 0年的刻苦钻研，于1917年用炼厂气中的丙烯制成最早的石油化工产品异丙醇。1920年美国新泽西标准油公司（美孚石油公司）采用他的研究成果进行工业化，从此开创了石油化学工业的历史c1 9 1 9年，美国联碳化合物公司开发出以乙烷、丙烷为原料高温裂解制乙烯的技术，随后林德公司建成了工业化生产乙烯（从裂解气中分离出乙烯）的石油化工厂。大分子烃转化成小分子烃的裂化技术的出现，使炼油工业从一次加工发展到二次加工，这可以看成是石油化工 的兴起。1 941年管式炉制乙烯实现了工业化，石油化工走上加速发展的道路。在第二次世 界大战期间，涉及战略物资的合成橡胶急剧发展，乳液聚合技术趋于成熟。进入20世纪50 年代，以齐格勒一纳塔( Ziegler - Natta)催化剂为代表的一批重大技术先后突破，为石油 化工进入大发展时期进行了技术准备。20世纪60年代，石油化工经历了全球性的大发 展，1 960年世界乙烯生产能力为2. 9IMt/a，到1 970年达到19. 76Mt/a。20世纪7080 年代，经历了石油危机的冲击，世界石油化工仍然继续发展，各项重要技术趋向成熟。 1 980年乙烯生产能力达到34. 06Mt/ao进入20世纪90年代，以信息技术为代表的高新技 术向石油化工渗透，全球石油化工经历了一次空前的产业结构调整，石油化工产业在提、 升中继续发展，世界乙烯生产能力由1 99 1年的64. 60Mt/a，增加到2009年底的 1385Mt/a。三石油化工发展简史 乙烯生产在石油化工基础原料生产中占主导地位。由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料。可以说，乙烯工业的发展水平总体上代表了一个国家石油化学工业的水平。 （一）乙烯 乙烯是石油化学工业最重要的基础原料之一，全球石化行业经过半个多世纪的发展，乙烯的年产量逐年提高，近两年世界乙烯生产能力增势明显放慢，见图1 -3。 目前，全球乙烯的生产主要分布在北美、西欧和亚洲（表1-1）。20 1 0年世界十大乙烯产能国家依次是：美国27. 593Mt/a、中国12. 978Mt/a、沙特阿拉伯11. 955Mt/a、 日本7. 265Mt7a、德国5.743Mt/a、韩国5.630Mt7a、加拿大5.53IMt/a、伊朗4.734Mt/a、中国台湾省4.006Mt/a、荷兰3.965Mt/ao 全球乙烯工业发展的主要特点：(l)产能过剩的局面仍在持续。受全球经济低迷、乙烯新增产能投产以及市场需求疲软的影响，2008年以来乙烯装置开工率一直处于较低水平0 2009年，世界乙烯产能达133Mt，需求量为112Mt，装置开工率为