石油及其化学加工工艺

石油及其化学加工工艺

石油是蕴藏于地球表面以下的可燃性液态矿物。开采出来而未经加工的石油称为原油。原油是一种黄褐色至棕黑色的粘稠液体，具有特殊的气味，不溶于水，密度为750—1000kg/m3，其密度与组成有关。石油的组分很复杂，主要是碳、氢两种元素组成的各种烃类的混合物，还有少量的含氮、含硫和含氧的有机化合物，微量的无机盐和水。碳的质量分数为83%—87%，氢的质量分数为11%—14%，硫、氮、氧的质量分数为1%左右。

石油中的化合物可大致分为烃类、非烃类、胶质及沥青等三类。

石油中化合物绝大部分是烃类化合物，烷烃约占50%—70%（质量分数），其次是环烷烃和芳香烃。根据烃类的主要成分，分为直链烷烃为主的石蜡基石油、环烷烃为主的沥青基石油以及介于两者之间的中间基石油。中国所产石油多属低硫石蜡基石油，如大庆油田的蜡含量高达%—%，硫含量在%左右。

石油中的非烃类化合物，主要是含硫化合物（如硫化氢、硫醇、硫醚、噻吩等），含氮化合物（如吡啶、喹啉、咔唑等）和含氧化合物（如环烷酸、脂肪酸和酚类等）。

胶质和沥青是由结构复杂、大分子量的环烷烃、稠环芳香烃、含杂原子的环状化合物等构成的混合物，存在于沸点高于500℃的蒸馏加工渣油中。

原油一般不能直接使用，加工后可以提高原油利用率。原油的加工分为一次加工和二次加工。一次加工主要是原油的脱盐、脱水等预处理和常、减压蒸馏等加工过程；二次加工主要为化学及物理过程，如催化裂化、催化重整、加氢裂化等。石油加工的产品及其沸点范围、主要用途如下表所示：

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石油经热裂解生成重要的有机化工原料如“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）、“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）等。石油是现代化学工业的重要资源之一，大约90%的化工产品来自石油和天然气。图1、图2、图3和图4列举了由重要的有机基础原料出发制备的基本有机化工产品及其深加工产品。

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乙烯

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图1.由乙烯出发生产的主要化工产品】

丙烯

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图2.由丙烯出发生产的主要化工产品

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C4烃

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芳烃

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图4.由芳烃出发生产的主要化工产品

煤及其化学加工工艺

远古时期的植物，经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用而转变成煤。煤按照植物→泥煤→褐煤→烟煤→无烟煤实现其形成过程。煤含有碳、氢的多种化学结构的有机物以及少量硅、铝、铁、钙、镁等矿物质，其组成因品种不

锅炉、窑炉，20%用于人民生活。煤直接燃烧的热效率和资源利用率很低，且环境污染严重。将煤加工转化为清洁能源，提取和利用其中所含的化工原料，可提高煤的利用率。

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煤的焦化也称干馏，即在隔绝空气的炼焦炉内加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气。煤在900—1100℃下的焦化称为高温干馏，在500—600℃下的焦化称为低温干馏。高温干馏产生焦炭、煤焦油、粗苯、氨和焦炉气；低温干馏产生半焦、低温焦油和煤气。低温焦油的芳烃含量较少而烷烃、环烷烃和酚的含量较多，是人造石油的重要来源。

煤的气化是煤、焦炭、或半焦和气化剂在900—1300℃的高温下转化成煤气的过程。气化剂是水蒸气、空气或氧气。煤气组成因燃料、气化剂种类和条件而异，以无烟煤为原料加工的煤气组成如下表所示。煤气是清洁燃料，热值很高，使用方便。煤气是合成氨、合成甲醇和C1化学品的基本原料。

液化和间接液化两类。煤直接加氢液化是在高压（10—20MPa）、高温（420—480℃）和催化剂作用下转化成液态烃的过程。液态化学品也称人造石油。若将煤预先制成合成气，然后在催化剂的作用下使合成气转化成烃类燃料、含氧化合物燃料的过程，则称为煤的间接液化。煤的初步加工产品，有合成气、城市煤气、工业用燃料气、液化烃类、粗苯、煤焦油、焦炭等，这些基础化工原料进一步加工可制造多种化工产品。例如，合成气可以合成加工出系列有机化工产品（如下图）。粗苯经分离可得到苯、甲苯、茚和氧茚等。煤焦油中含有多种有机化合物，

分离可以得到芳烃、酚类、萘、烷基萘、吡啶、咔唑、蒽、菲、芴、苊、芘等杂环化合物，可用于生产塑料、染料、香料、农药、医药、溶剂等。

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图.由合成气出发的主要化工产品