石油化学

石油化学（Petrochemistry）是研究石油及其产品的组成和性质、石化过程的一门学科。

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其中最常见的两大类产物分别为：烯烃和芳香烃。炼油厂借由流化催化裂化提炼生产烯烃和芳香烃。化工厂通过天然气液体（如乙烷和丙烷）的蒸汽裂化生产烯烃，通过石脑油催化重整生产芳香烃。烯烃和芳香烃是各种材料（如溶剂、清洁剂和黏合剂）的原料。烯烃是用于塑料、树脂、纤维、弹性体、润滑剂和凝胶中的聚合物和低聚物的原料。

## 概述

油井从陆地或海洋下，提取原油和天然气。之后用船舶、火车和管道运输，送到炼油厂。

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炼油厂执行各种物理变化和化学变化的过程来处理原油和天然气。这涉及到非常专业的制造工艺，重要的过程之一是蒸馏，即重质原油分离成更轻的群体（称为馏化）的碳氢化合物。原油蒸馏装置(Crude Distillation Unit)和VDU进程有两个进程。CDU的目的是从原油原料提取和分离有价值的馏分（石脑油、煤油、柴油）和大气气油(AGO)。用于开展上述过程技术被称为复杂的蒸馏，其目标是要收回宝贵的气油。两个蒸馏的馏分燃料油和石脑油，这是消费者所熟悉的燃油，用于提取柴油燃料在汽车上用。石脑油用于汽油和石化产品的主要来源。精炼加工成其他碳氢化合物的复杂混合物。

在石化行业所用的原料是已知的作为原料。这是从炼油厂经过裂解：取出石脑油、丁烷，如天然气的组成部分，和一些副产品炼油工艺，获得如乙烷和丙烷。

裂解的重油分子分解成更轻、更宝贵的部分。分解过程中为两种：蒸汽裂解和催化裂解。

一旦这些操作完成后，新产品获得，作为石化行业添砖加瓦的衍生产品：烯烃，即主要是乙烯、丙烯和所谓的C4的衍生产品，包括丁二烯和芳烃（因为其独特的芳香气味，也就是苯、甲苯和二甲苯）。

石化后产品通过各种生产工艺，最终输出产品，如塑料、肥皂和洗涤剂，如阿司匹灵保健品、合成纤维衣服和家具、橡胶、涂料、绝缘材料等。

## 历史

- 1835年，法国化学家Henri Victor Regnault于放置在阳光下氯乙烯的烧瓶底部发现聚氯乙烯的白色固体。
- 1839年，Eduard Simon在蒸馏安息香脂（Storax balsam）时，意外发现聚苯乙烯。
- 1856年，William Henry Perkin发现了第一种合成染料Mauveine。
- 1888年，奥地利植物科学家Friedrich Reinitzer观察到苯甲酸胆固醇脂有两个不同的熔点。
- 1909年，Leo Hendrik Baekeland发明了由苯酚和甲醛制成的胶木。
- 1928年，费托合成发明了合成燃料。
- 1929年，Walter Bock发明了由苯乙烯和丁二烯组成的合成橡胶Buna-S，用于制造汽车轮胎。
- 1933年，Otto Röhm聚合了第一个丙烯酸玻璃甲基丙烯酸甲酯。
- 1935年，Michael Perrin发明了聚乙烯。第二次世界大战后，聚丙烯在20世纪50年代初被发现。
- 1937年，Wallace Hume Carothers发明了尼龙。
- 1946年，发明聚酯。聚对苯二甲酸乙二酯由乙烯和对二甲苯聚合而成。
- 1938年，Otto Bayer发明了聚氨酯。
- 1941年，Roy Plunkett发明了聚四氟乙烯。
- 1949年，Fritz Stastny将聚苯乙烯转化为泡沫。
- 1965年，Stephanie Kwolek发明了Kevlar。

## 过程

加氢裂化是在350～450℃、压力为15～18兆帕并有氢气及催化剂（双功能催化剂，由载体和金属组分组成，载体如氧化铝、分子筛等，金属如钨、钼、钴、镍等的硫化物）存在下，油品进行加氢、裂化和异构化反应；能使原料中大分子烃类发生裂化和异构化，使烯烃饱和，将硫、氧、氮等杂质除去。产品有液化气、高辛烷值汽油、低冰点喷气燃料、低凝柴油等。

催化裂化是在450～500℃及催化剂存在下，在流化床反应器内进行，主要采用带提升管反应器的流化催化裂化过程。一般以重质馏分油、脱沥青榨油等为原料，产品有高辛烷值的汽油、柴油等。

催化裂解一般在550～600℃及催化剂存在下，于提升管加床层或提升管反应器内进行，以正碳离子催化反应和二次裂化反应为主。产品有裂解气、高辛烷值的汽油、柴油、重油、焦炭等。

## 烯烃

以下列出烯烃主要石油化学之一部分：

- 乙烯 - 最基本的烯烃类化合物，常作为化学原料。
- 聚乙烯 - 将乙烯聚合而成，日常生活中最常用的高分子材料之一。按其密度和分支分类有：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯。
- 乙醇 - 乙烯与水进行水合反应后所得。
- 环氧乙烷 - 透过氧化乙烯所得。
- 乙二醇 - 将氧化后的乙烯进行水合反应。
- 丙烯
- 异丙醇 - 常用溶剂之一。
- 丙酮 - 常用溶剂之一。以异丙醇氧化而得。
- 丙烯腈 - 常做为丙烯酸纤维和ABS树脂聚合单体。
- 聚丙烯 - 丙烯聚合而成。
- 环氧丙烷 - 将丙烯氧化而得。
- 丙烯酸
- 烯丙基氯
- 环氧氯丙烷
- 环氧树脂
- 丁烯
- 高级烯烃

## 芳香烃

以下列出芳香烃主要石油化学之一部分：

- 苯 - 最简单的芳烃
- 乙苯 - 由苯和乙烯制成
- 苯乙烯脱氢制苯乙烯；用作单体
- 聚苯乙烯 - 以苯乙烯为单体的聚合物
- 异丙苯 - 异丙苯；异丙苯法中的原料
- 苯酚 - 羟基苯；通常由异丙苯制造
- 丙酮 - 二甲基酮；也常常由异丙基过程制得
- 双酚A - 一种“双”酚，用于环氧树脂的聚合反应，制造普通类型的聚碳酸酯
- 环氧树脂 - 一种由双酚A，表氯醇和一些胺形成的聚合胶
- 聚碳酸酯 - 由双酚A和光气（二氯化碳）制成的塑料聚合物
- 溶剂 - 用于溶解物质的液体；通常由石化产品制成的例子包括乙醇，异丙醇，丙酮，苯，甲苯，二甲苯
- 环己烷 - 有时用作非极性溶剂的6-碳脂肪族环状烃
- 己二酸 -6-碳二羧酸，其可以是与二胺一起用作共聚单体以形成尼龙的交替共聚物形式的前体。
- 尼龙 - 聚酰胺类型，一些是由二羧酸或衍生物与二胺共聚形成的交替共聚物
- 己内酰胺 - 一种6-碳环酰胺
- 尼龙 - 聚酰胺类型，有些来自聚合己内酰胺
- 硝基苯 - 可以通过苯的单一硝化来制备
- 苯胺 - 氨基苯
- 亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI) - 用作与二醇或多元醇形成聚氨酯或与二胺或多胺形成聚脲的共聚单体
- 烷基苯 - 一种可用作磺酸盐 表面活性剂（洗涤剂）的前体的一般类型的芳烃。
- 洗涤剂 - 通常包括表面活性剂类型，如烷基苯磺酸盐和壬基酚乙氧基化物
- 氯苯
- 甲苯 - 甲苯；可以是其他化学品的溶剂或前体
- 苯
- 甲苯二异氰酸酯(TDI) - 用作与聚醚多元醇的共聚单体以形成聚氨酯或与二胺或聚胺形成聚脲 聚氨酯
- 苯甲酸 - 羧基苯
- 己内酰胺
- 尼龙
- 混合二甲苯 - 三种二甲苯异构体中的任何一种都可能是溶剂，但更多的是前体化学品
- 邻二甲苯 - 两个甲基均可被氧化形成（邻位）邻苯二甲酸
- 邻苯二甲酸酐
- 对二甲苯 - 两个甲基都可被氧化形成对苯二甲酸
- 对苯二甲酸二甲酯 - 可以共聚形成某些聚酯
- 聚酯 - 尽管可以有多种类型，但聚对苯二甲酸乙二醇酯是由石化产品制成的并且使用非常广泛。
- 纯化的对苯二甲酸 - 通常共聚形成聚对苯二甲酸乙二醇酯
- 聚酯
- 间二甲苯
- 间苯二甲酸
- 醇酸树脂
- 聚酰胺树脂
- 不饱和聚酯

## 相关

- 油田化学
- 炼油工程
- 天然气
- 油气储运
- 油田地面工程
- 石油经济管理
- 空气污染

## 外部链接

- Petrochemistry in Europe
- The Emerging Oil Refinery Capacity Crunch
- Oil Refinery Processes - Ronald(Ron)F.Colwell
- Educational resource on petrochemistry
- petrochemistry.net