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金先生

化工行業常用術語及基礎知識

時間：2017-11-03 11:00:09 閱讀：次

一、基本有機原料常識

乙烯

乙烯在常溫下為無色、易燃燒、易爆炸氣體，以它的生產為核心帶動了基本有機化工原料的生產，是用途最廣泛的基本有機原料，可用于生產塑料、合成橡膠，也是乙烯多種衍生物的起始原料，其中生產聚乙烯、環氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消費，約占總產量的85％裂解的原料烴有氣態和液態之分，氣態的有煉廠氣、天然氣的凝析液，液態的有汽油、煤油、柴油。原油在高溫的裂解爐管內生成焦炭，不能長期運轉，自今未能在工業應用。氣態原料裂解溫度高，乙烯收率高（可達85％），操作方便（裂解管不易結焦），但原料資源少，副產少。液態原料來源廣泛，裂解溫度低，收率較低（乙烯收率為25％~30％），但副產物多，便于綜合利用，生產中需定時清除爐管內的焦炭。我國以輕柴油為主要原料，美國以天然氣為主，西歐、日本以輕汽油為主。為減少在爐管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸氣。裂解爐有多種型式，核心是放在爐膛內成排的爐管，采用專門的燃燒器向爐管供熱。物料離開裂解爐的溫度為850 ~ 900℃。爐管采用耐熱合金鋼制成。乙烯可由煤焦爐所產煤氣中分離，也可由乙醇（酒精）脫水制取。自1923年開始采用裂解法后，上述兩種方法不斷減少，目前只有少量生產。烴類裂解也有多種具體實施方法，至今只有管式爐法獨領風騷，占生產能力的99％以上，各公司開發的技術都有自己的特點。同是管式爐，也有不同的結構，總體上看是大同小異。乙烯的生產示意流程圖見圖3 － 1。原料經加熱后進入裂解爐，產生的高溫裂解氣先入急冷鍋爐快速降溫（產生的高壓水蒸氣可帶動壓縮機），然后再用冷油和水降溫，冷卻后的氣體進分離工序。以柴油原料獲得的裂解氣組成十分復雜，主要是乙烯，丙烯（合計占45％），其余為氫和甲烷（約10％），乙烷和丙烷（約10％），碳四餾分（約10％）以及碳五和以上餾分（約20％）。少量有害雜質為水、硫化氫、二氧化碳、乙炔等。通常采用加壓低溫精餾的方法分離乙烯及各種有用產物，具體工藝流程的安排與裂解氣組成及產品純度要求有關。分離提純中安排有壓縮（加壓）、脫水、脫硫、脫炔等工序和多個精餾塔，分離后獲得乙烯、丙烯（產量與原料有關，以柴油為原料時，產量約為乙烯的40％），其余為氫－甲烷，乙烷、丙烷（重新裂解）、碳四餾分（另設裝置加以回收利用）、裂解汽油（另設裝置生產芳烴）。整個裂解分離過程需要材料、設備多，尤其是爐管、廢熱鍋爐、大型壓縮機、制冷設備、低溫換熱設備、大型精餾塔都需大量資金投入，而且技術密集，加上生產流程復雜，物料處理最大，整個生產裝置形成了龐大的集群。

芳烴

芳烴指結構上含有苯環的烴。作為基本有機原料應用最多的是苯、乙苯、對二甲苯，此外還有甲苯和鄰二甲苯。芳烴的來源有：煉油廠重整裝置；乙烯生產廠的裂解汽油；煤煉焦時副產。目前通過煤煉焦獲得的芳烴已不占重要地位。不同來源獲得的芳烴其組成不同，因此獲得的芳烴數量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多，二甲苯少；重整汽油是苯少，甲苯和二甲苯多。乙苯在這兩種油中都少。這種資源與需求的矛盾促進了芳烴生產技術的發展。乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡膠（在合成橡膠中產量最大）的原料，因此，乙苯通常采用合成法，即由乙烯和苯制成乙苯，再由乙苯制苯乙烯。甲苯資源較多，但應用較少，為彌補苯的不足，可由甲苯制苯。目前這一工藝應用很少，一是苯供應充足；二是技術上困難較多；三是經濟上不夠合理。還應指出，二甲苯有三種異構體：鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。對二甲苯需求量最大，鄰二甲苯居中，間二甲苯最小；供應量卻是間二甲苯最大，鄰二甲苯和對二甲苯相近。為滿足要求（主要是生產滌綸），首先把對二甲苯分離出來（采用吸附法和低溫結晶法），通過異構化反應，把間二甲苯轉化成對二甲苯。此外把資源較多的甲苯（由7個碳原子組成）和應用較少的碳九芳烴（由9個碳原子組成）進行反應，可制成碳八芳烴（二甲苯的混合物）。芳烴的制取方法說明：只有深入開展科學研究，掌握和利用規律，才能充分利用已有資源，滿足人們日益增長的需求。

環氧乙烷和乙二醇的生產及應用

環氧乙烷是以乙烯為原料生產的產品，產量僅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸點（10.4℃）的易燃易爆氣體（在空氣中含3％ ~ 100％均可爆炸）。乙二醇是環氧乙烷與水的反應物，是最重的環氧乙烷衍生物。它是粘稠液體，沸點197.6℃, 有毒。除乙二醇外，環氧乙烷產量的10％ ~ 20％用于生產表面活性劑及其它多種化工原料。乙二醇的主要應用是制取滌綸纖維和聚酯樹脂，其次是用于汽車冷卻系統的抗凍劑（與水混合后，結冰溫度可以降至－ 70℃）以及溶劑、潤滑劑、增濕劑、炸藥等。環氧乙烷與乙二醇通常安排在一個裝置生產。環氧乙烷的生產幾經變化，目前廣泛采用的是在銀催化劑存在下，用氧氣直接氧化，反應溫度為250 ~ 290℃，反應壓力為2兆帕。乙二醇的生產方法變化較小，都是采用環氧乙烷與大量水在150 ~ 200℃，2 ~ 2.5 兆帕的條件下直接水合。

乙苯、苯乙烯的生產及應用

乙苯是具有芳香味的可燃液體，沸點為136.2℃。煉油廠的重整裝置和烴類裂解制乙烯是都有乙苯生成，但產量低，分離提純困難。通常都采用乙烯與苯反應合成乙苯。乙苯絕大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液體，沸點145.2℃。苯乙烯極易聚合，除非立刻使用，否則需加入阻聚劑（如對苯二酚）。苯乙烯是重要的聚合物單體，主要用于生產聚苯乙烯塑料、丁苯橡膠，還可制造泡沫塑料，可與多種單體共同聚合，生產多種工程塑料以及熱塑性彈性體，產品用途極為廣泛。乙烯與苯合成乙苯時，催化劑可以用三氯化鋁（液相法）、磷酸、硅藻土、三氟化硼－三氧化二鋁或分子篩（牌號為ZSM - 5）。使用ZSM - 5 分子篩催化劑時，反應溫度為370~425℃，1.4 ~ 2.8兆帕，過程無腐蝕，也無污染。為維持連續生產，采用兩個反應器交替使用，以便催化劑除焦再生時不停產。乙苯脫氫制苯乙烯是當前的主要生產方法（產量占90％）。在催化劑（主要是鐵的氧化物）存在下，反應溫度為610 ~ 660℃。采用蒸餾法分離未反應乙苯和少量副產物.

丙烯腈的生產和應用

丙烯腈是無色有毒液體，沸點77.3℃。丙烯腈是合成纖維（腈綸）、合成橡膠（丁腈橡膠）、合成塑料（ABS）主要的單體，地位十分重要，還是生產多種有機化工原料的原料。由丙烯腈生產的丁腈橡膠可耐冷油和一些有機溶劑的侵泡。在第二次世界大戰以前采用環氧乙烷法。為滿足戰爭需求，開發了乙炔法，原料費用下降。1960年，開發了丙烯法，現已淘汰了乙炔法。采用丙烯、氨、空氣一步合成，合成丙烯腈被認為是基本有機原料合成方法的重大變革之一。該法具有原料來源豐富，不使用劇毒物（氫氰酸），反而生產氫氰酸（可就近加工成有機玻璃的原料）。生產丙烯腈時使用的催化劑由含磷、鉬、鉍、鐵的氧化物組成，反應溫度約為450℃.

合成樹脂和塑料

1.塑料的發展史

天然樹脂的使用可以追溯到古代，但現代塑料工業形成于1930年，近40年來獲得了飛速的發展。樹脂這一名稱是由樹木分泌出的脂質而得的。人類最早使用的天然樹脂是松香、蟲膠等。天然樹脂的生產受到地區的限制而產量不大，質量也不高，使用受到限制。人們為了尋求天然樹脂的代用品，1846年用纖維素（棉花）和硝酸制得硝酸纖維素，將潮濕的硝酸纖維素和樟腦混合，制成蟲膠的代用品，于1872年建廠生產。雖然從發現至今已有一百余年，但目前仍在廣泛使用，常用名稱為賽璐珞，如乒乓球、玩具、梳子、鈕扣等。隨著人類對塑料材料需求的增長和科學技術水平的提高，人們開發出了比天然樹脂用途廣泛得多的合成樹脂。合成樹脂是由低分子量的化合物經過化學反應制得的高分子量的樹脂狀物質，在常溫常壓下一般是固體，也有為粘稠狀液體的。第一個合成樹脂品種為熱固性酚醛樹脂（俗名電木），它是由苯酚和甲醛在催化劑作用下制得的。從1907年建立了第一個酚醛樹脂廠算起，便開始進入合成高分子時期，1931年開始了第一個熱塑性樹脂聚氯乙稀樹脂的工業生產，此后合成高分子工業發展迅速，聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯等陸續工業化生產。目前有工業生產的約30大類樹脂。在三大合成材料（合成樹脂與塑料、合成橡膠、合成纖維）中，以合成樹脂生產最早、產量最大、應用最廣。據統計，1995年世界合成樹脂產量約1.2億噸，我國大陸合成樹脂產量約440萬噸。

2.塑料的定義、性能特點與組成

塑料是可塑性的簡稱。其科學定義為：以合成樹脂或天然樹脂（或天然高分子物質）為基本成分，在成型加工過程中的某一階段能流動成型或借就地聚合或固化而定型，其成品狀態為柔韌性或剛性固體，但又非彈性體。塑料的特點是質輕，具有耐磨、耐腐蝕、絕緣性好等性能。塑料的主要成分是樹脂，占總質量的40％ ~ 100％。生產合成樹脂的基本原料常稱為單體，單體的性質決定了大分子物質的基本特性，所以在命名和區分塑料時，在單體名稱前面加個"聚"字，就形成某種樹脂或塑料的名稱，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等。有時直接在單體簡稱的后面加樹脂或塑料即可，如：酚醛樹脂，脲醛樹脂、環氧樹脂等。雖然塑料的基體是樹脂，但大多數情況下三塑料中加有添加劑（也稱助劑），這些添加劑常具有特定功能，可以改進加工或使用性能，有時僅僅作為增量劑使用，以降低制造成本。常用的添加劑有：

（1）增塑劑絕大部分合成樹脂具有可塑性，但可塑性的大小卻不相同，為了使樹脂易于塑化和賦予制品柔軟性，一般在樹脂中加入一些低分子物質，這些低分子物稱為增塑劑。增塑劑是液體或低熔點物質，與樹脂應有較好的混溶性。常用的增塑劑由鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。

（2）潤滑劑在塑料成型加工過程中，為了改善熔融物料的流動性，并使之不粘附在金屬設備或模具上，同時使脫模容易所加入的添加劑稱為潤滑劑。常用的潤滑劑由硬脂酸及其鹽類等

（3）穩定劑為防止或抑制塑料制品的性能劣化而加入的添加劑稱為穩定劑。具有代表性的有熱穩定劑、光穩定劑和抗氧劑。

（4）著色劑為了美化和裝飾塑料而在物料中加入的含色料的添加劑稱為著色劑。

（5）填料加于塑料的配合料中以降低成本，有時也可增進塑料的物理性能，如硬度、剛度及沖擊強度的相對惰性的物質稱為填料。最常用的填料由粘土、硅酸鹽、滑石、碳酸鹽等。

3.塑料的分類

塑料可按制造過程所采用的合成樹脂的性質來分類。一般可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性塑料是由可以多次反復加熱而仍保持可塑性的合成樹脂所制得的塑料。熱塑料性塑料加熱即軟化，并能成型加工，冷卻即固化，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙稀等。與熱塑性塑料不同，熱固性塑料加熱即軟化，并能成型加工，但繼續加熱則固化成型。固化后的產品再進行加熱，也不能使其熔化。即熱固性塑料在成型前是可熔、可熔的，即是可塑的，而一經成型固化后，就變成不熔不溶的了，不能進行多次成型，如酚醛塑料。塑料也可按用途分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。痛用塑料是大宗生產的一類塑料，其價格低廉，可用于一般用途。工程塑料能作為工程材料使用，具有相對密度小、化學穩定性好、電絕緣性能優越、成型加工容易、機械性能優良等特點。特種塑料具有通用塑料所不具有的特性，通常認為是用于能發揮其特性場合的塑料。一般認為聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯及聚奔乙烯屬于通用料。ABS也包括在通用塑料中。工程塑料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚亞苯基氧、聚砜和聚酰亞胺等，廣泛用于化工、電子、機械、汽車制造、航空、建筑、交通等工業。

4.塑料的制造過程

絕大多數塑料制造的第一步是合成樹脂的生產（由單體聚合而得），然后根據需要，將樹脂（有時加入一定量的添加劑）進一步加工成塑料制品。有少數品種（如有機玻璃）其樹脂的合成和塑料的成型是同時進行的。

合成樹脂

合成樹脂為高分子化合物，是由低分子原料――單體（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通過聚合反應結合成大分子而生產的。工業上常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液合4種。

本體聚合法

本體聚合是單體在引發劑或熱、光、輻射的作用下，不加其他介質進行的聚合過程。特點是產品純潔，不需復雜的分離、提純，操作較簡單，生產設備利用率高。可以直接生產管材、板材等質品，故又稱塊狀聚合。缺點是物料粘度隨著聚和反應的進行而不斷增加，混合和傳熱困難，反應器溫度不易控制。本體聚合法常用于聚加基丙烯酸甲酯（俗稱有機玻璃）、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等樹酯的生產。

懸浮聚合法

懸浮聚合是指單體在機械攪拌或振蕩和分散劑的作用下，單體分散成液滴，通常懸浮于水中進行的聚合過程，故又稱珠狀聚合。特點是：反應器內有大量水，物料粘度低，容易傳熱和控制；聚合后只需經過簡單的分離、洗滌、干燥等工序，即得樹脂產品，可直接用于成型加工；產品較純凈、均勻。缺點是反應器生產能力和產品純度不及本體聚合法，而且，不能采用連續法進行生產。懸浮聚合在工業上應用很廣。75％的聚氯乙稀樹脂采用懸浮聚合法，聚苯乙烯也主要采用懸浮聚合法生產。反應器也逐漸大型化。

乳液聚合法

乳液聚合是指借助乳化劑的作用，在機械攪拌或振蕩下，單體在水中形成乳液而進行的聚合、乳液聚合反應產物為膠乳，可直接應用，也可以把膠乳破壞，經洗滌、干燥等后處理工序，得粉狀或針狀聚合物。乳液聚合可以在較高的反應速度下，獲得較高分子量的聚合物，物料的粘度低，易于傳熱和混合，生產容易控制，殘留單體容易除去。乳液聚合的缺點是聚合過程中加入的乳化劑等影響制品性能。為得到固體聚合物，耗用經過凝聚、分離、洗滌等工藝過程。反應器的生產能力比本體聚合法低。

溶液聚合法

溶液聚合是單體溶于適當溶劑中進行的聚合反應。形成的聚合物有時溶于溶劑，屬于典型的溶液聚合，產品可做涂料或膠粘劑。如果聚合物不溶于溶劑，稱為沉淀聚合或淤漿聚合，如生產固體聚合物需經沉淀、過濾、洗滌、干燥才成為成品。在溶液聚合中，生產操作和反應溫度都易于控制，但都需要回收溶劑。工業溶液聚合可采用連續法合間歇法，大規模生產常采用連續法，如聚丙烯等。

二、石油化工的基礎原料

石油化工的基礎原料有4類：炔烴 (乙炔)、烯烴 (乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)及合成氣。由這些基礎原料可以制備出各種重要的有機化工產品和合成材料。

天然氣化工

以天然氣為原料的化學工業簡稱天然氣化工。其主要內容有：（1）天然氣制碳黑；（2）天然氣提取氦氣；（3）天然氣制氫；（4）天然氣制氨；（5）天然氣制甲醇；（6）天然氣制乙炔；（7）天然氣制氯甲烷；（8）天然氣制四氯化碳；（9）天然氣制硝基甲烷；（10）天然氣制二硫化碳；（11）天然氣制乙烯；（12）天然氣制硫磺等。

100×104 t原油加工的化工原料

據資料統計，100×104 t原油加工可產出：乙烯15×104 t，丙烯9×104 t，丁二烯2.5×104 t，芳烴8×104 t，汽油9×104 t，燃料油47.5×104 t。

煉油廠的分類

可分為4種類型。（1）燃料油型生產汽油、煤油、輕重柴油和鍋爐燃料。（2）燃料潤滑油型除生產各種燃料油外，還生產各種潤滑油。（3）燃料化工型以生產燃料油和化工產品為主。（4）燃料潤滑油化工型它是綜合型煉廠，既生產各種燃料、化工原料或產品同時又生產潤滑油。

原油評價試驗

當加工一種原油前，先要測定原油的顏色與氣味、沸點與餾程、密度、粘度、凝點、閃點、燃點、自燃點、殘炭、含硫量等指標，即是原油評價試驗。

煉廠的一、二、三次加工裝置

把原油蒸餾分為幾個不同的沸點范圍(即餾分)叫一次加工；將一次加工得到的餾分再加工成商品油叫二次加工；將二次加工得到的商品油制取基本有機化工原料的工藝叫三次加工。一次加工裝置；常壓蒸餾或常減壓蒸餾。二次加工裝置：催化、加氫裂化、延遲焦化、催化重整、烴基化、加氫精制等。三次加工裝置：裂解工藝制取乙烯、芳烴等化工原料。

辛烷值

辛烷值是表示汽油在汽油機中燃燒時的抗震性指標。常以標準異辛烷值規定為100，正庚烷的辛烷值規定為零，這兩種標準燃料以不同的體積比混合起來，可得到各種不同的抗震性等級的混合液，在發動機工作相同條件下，與待測燃料進行對比。抗震性與樣品相等的混合液中所含異辛烷百分數，即為該樣品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，質量也好。

十六烷值

十六烷值就是表示柴油在柴油機中燃燒時的自燃性指標。常以純正十六烷的十六烷值定為100，純甲基萘的十六烷值定為零，以不同的比例混合起來，可以得到十六烷值0至100的不同抗爆性等級的標準燃料，并在一定結構的單缸試驗機上與待測柴油做對比。

催化裂化主要化學反應

（1）裂化反應。裂化反應是C-C鍵斷裂反應，反應速度較快。（2）異構化反應。它是在分子量大小不變的情況下，烴類分子發生結構和空間位置的變化。（3）氫轉移反應。即某一烴分子上的氫脫下來，立即加到另一烯烴分子上，使這一烯烴得到飽和的反應。（4）芳構化反應。芳構化反應是烷烴、烯烴環化后進一步氫轉移反應，反應過程不斷放出氫原子，最后生成芳烴。

焦化及其產品

焦化是使重質油品加熱裂解聚合變成輕質油、中間餾分油和焦炭的加工過程。產品有：（1）氣體；（2）汽油；（3）柴油；（4）蠟油；（5）石油焦。

加氫裂化的主要原料及產品

加氫裂化的主要原料是重質餾分油，包括催化裂化循環油和焦化餾出油等。它的產品主要是優質輕質油品，特別是生產優質航空煤油和低凝點柴油。

催化重整工藝在煉油工業中的重要地位

這是因為它有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直餾汽油變成80至90號的高辛烷值汽油。二是能生產大量苯、甲苯和二甲苯，這些都是生產合成塑料、合成纖維和合成橡膠的基本原料。三是可副產大量廉價氫氣。

溶劑脫瀝青在煉廠中的地位

溶劑脫瀝青裝置既是生產重質潤滑油的"龍頭"裝置，又是一個重油加工裝置，它在煉廠中占有很重要的地位。減壓渣油經溶劑脫瀝青裝置后，脫除瀝青質、膠質和含金屬的非烴化合物。脫瀝青油既可做重質潤滑油原料，又可做催化裂化原料；脫油瀝青直接調合成道路瀝青或氧化成建筑瀝青，重質潤滑油料在脫蠟后還可生產地蠟。

國內外脫蠟工藝方法

冷榨脫蠟、混合溶劑脫蠟、分子篩脫蠟、尿素脫蠟、細菌脫蠟、催化臨氫降凝及噴霧脫蠟等方法。

乙烯的主要用途

乙烯用量最大的是生產聚乙烯，約占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生產的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制環氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烴化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高級醇。

丙烯的主要用途

丙烯用量最大的是生產聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類以及制環氧丙烷和丙二醇、環氧氯丙烷和合成甘油等。

丁烯的用途

丁烯的利用是以混合丁烯生產高辛烷值汽油組分為主，約占丁烯消費量的60%，另有11%的混合丁烯用作工業或民用燃料。用作石油化工原料的丁烯僅占丁烯消費量的29%，其中正丁烯主要用于丁二烯的生產，其余用于生產順丁烯二酸酐和仲丁醇、庚烯、聚丁烯、乙酸酐等。

丁乙烯的用途

丁二烯是合成橡膠和合成樹脂的重要單體。由于二烯可生產順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、也可生產聚丁二烯、ABS、BS等樹脂。此外還可生產丁二醇、己二胺(尼龍的單體)。

苯的主要用途

苯的最大用途是作為生產苯乙烯的單體原料，約占世界苯消耗量的50%。環已烷和苯酚也是苯重要消費領域。二者各占苯消費量的15%-18%。此外，苯胺、烷基苯、順丁烯二酸酐也都是由苯生產的重要衍生物。

目前我國的化肥品種

有尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、氨水、液氨、硫酸銨、重過磷酸鈣、普鈣、鈣鎂磷肥、磷酸銨、氯化鉀、硫酸鉀、微量元素脂料、腐殖酸類肥料等。

酚精煉及在煉廠中的地位

目的是除去潤滑油中非理想組分、提高油品的抗氧化安定性，改善油品的粘溫性能和色度，降低酸值和殘炭值。地位：酚精制是潤滑油生產的一個重要生產工序。從蒸餾來的減壓二、三、四線和丙烷脫瀝青來的殘渣油料，首先經過酚精煉、然后經脫蠟，補充精制，調合生產成品潤油油。因此，酚精煉在煉廠的潤滑油生產中占有很重要的地位。

流體的流量與流速種類

流體的流量和流速，可分為質量流量、質量流速與體積流量、體積流速兩種。質量流量是，單位時間內流過管道或設備的任一截面上的流體質量。質量流量通常用符號G表示，單位為kg/s。體積流量是，單位時間內流過管道或設備的任一截面上的流體體積。體積流量通常用符號V表示，單位為m3/s。質量流速是，單位時間內，管道或設備的單位截面上流過的流體質量。通常用符號WG表示，單位為kg/s·m2。體積流速是，單位時間內，管道或設備的單位截面流過的流體體積。體積流速通常用符號WV表示，單位為m3/s·m2或m/s。

重度、密度、比重

單位體積的物料所具有的重量，稱為重度，單位：kg/m3。單位體積內所具有的物質質量稱為密度，單位：g/cm3。比重是指物質的重量與同體積的純水在4℃時的重量之比。液體比重是指相同體積的液體重量與水的重量之比，是一沒有單位的數值。

粘度

流體在流動時，相鄰流體層間存在著相對運動，則該兩流體層間會產生摩擦阻力，稱為粘滯力。粘度是用來衡量粘滯力大小的一個物性數據。粘度有動力粘度，其單位：帕斯卡秒(Pa·s)；運動粘度是在工程計算中，物質的動力粘度與其密度之比，其單位為：(m2/s)。在石油工業中還使用"恩氏粘度"，它不是上面介紹的粘度概念。而是流體在恩格拉粘度中直接測定的讀數。

當前車用汽油牌號

90#、93#和97#三個牌號，仍保留70#老牌號。汽車的壓縮比為7.0以下的東風、解放等老式汽車用70#車用汽油。汽車的壓縮比在7.0以上的新式汽車如：桑塔那、奧迪、解放CA141、躍進NJG131等小轎車用90#汽油。

含鉛汽油的毒性

四乙基鉛有強烈的毒性，它通過皮膚、呼吸道或食道進入人體并不易排出，積累一定程度就有中毒現象，輕度引起失眠、惡心、頭痛、血壓降低等，嚴重時會導致死亡。

當前柴油的品級和牌號

有優級品、一級品、合格品。牌號有10#、0#-10#、-20#、-35#、-50#。

企業能量平衡技術指標

主要有4項技術指標：（1）單位能耗：單位產量或單位產值的某種能源消耗量；（2）單位綜合能耗：單位產量或單位產值的綜合能耗量，以噸標準煤/t、t標準煤/×104 m或噸標準/×104 元表示；（3）設備效率：有效能量/供給能量×100%；（4）企業能源利用：企業有效利用能量/企業總綜合能耗量×100% 。

石油化工常識

一、石油化學工業的含義

石油化學工業簡稱石油化工，是化學工業的重要組成部分，在國民經濟的發展中有重要作用，是我國的支柱產業部門之一。石油化工指以石油和天然氣為原料，生產石油產品和石油化工產品的加工工業。石油產品又稱油品，主要包括各種燃料油（汽油、煤油、柴油等）和潤滑油以及液化石油氣、石油焦碳、石蠟、瀝青等。生產這些產品的加工過程常被稱為石油煉制，簡稱煉油。石油化工產品以煉油過程提供的原料油進一步化學加工獲得。生產石油化工產品的第一步是對原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生產多種有機化工原料（約200種）及合成材料（塑料、合成纖維、合成橡膠）。這兩步產品的生產屬于石油化工的范圍。有機化工原料繼續加工可制得更多品種的化工產品，習慣上不屬于石油化工的范圍。在有些資料中，以天然氣、輕汽油、重油為原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化工。本書只列到尿素。

二、石油化工的發展

石油化工的發展與石油煉制工業、以煤為基本原料生產化工產品和三大合成材料的發展有關。石油煉制起源于19 世紀20年代。20世紀20年代汽車工業飛速發展，帶動了汽油生產。為擴大汽油產量，以生產汽油為目的熱裂化工藝開發成功，隨后，40年代催化裂化工藝開發成功，加上其他加工工藝的開發，形成了現代石油煉制工藝。為了利用石油煉制副產品的氣體，1920年開始以丙烯生產異丙醇，這被認為是第一個石油化工產品。20世紀50年代，在裂化技術基礎上開發了以制取乙烯為主要目的的烴類水蒸汽高溫裂解簡稱裂解）技術，裂解工藝的發展為發展石油化工提供了大量原料。同時，一些原來以煤為基本原料（通過電石、煤焦油）生產的產品陸續改由石油為基本原料，如氯乙烯等。在20世紀30年代，高分子合成材料大量問世。按工業生產時間排序為：1931年為氯丁橡膠和聚氯乙烯，1933年為高壓法聚乙烯，1935年為丁腈橡膠和聚苯乙烯，1937年為丁苯橡膠，1939年為尼龍66。第二次世界大戰后石油化工技術繼續快速發展，1950年開發了腈綸， 1953年開發了滌綸，1957年開發了聚丙烯。石油化工高速發展的原因是：有大量廉價的原料供應（50 ~ 60年代，原油每噸約15美元）；有可靠的、有發展潛力的生產技術；產品應用廣泛，開拓了新的應用領域。原料、技術、應用三個因素的綜合，實現了由煤化工向石油化工的轉換，完成了化學工業發展史上的一次飛躍。 20世紀70年代以后，原油價格上漲（1996年每噸約170美元），石油化工發展速度下降，新工藝開發趨緩，并向著采用新技術，節能，優化生產操作，綜合利用原料，向下游產品延伸等方向發展。一些發展中國家大力建立石化工業，使發達國家所占比重下降。1996年，全世界原油加工能力為38億噸，生產化工產品用油約占總量的10%。

三、石油化工在國民經濟中的作用

1．石油化工是能源的主要供應者。

石油煉制生產的汽油、煤油、柴油、重油以及天然氣是當前主要能源的主要供應者。我國1995年生產了燃料油為8千萬噸。目前，全世界石油和天然氣消費量約占總能耗量60%；我國因煤炭使用量大，石油的消費量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽車、拖拉機、飛機、輪船、鍋爐的燃料，少量用作民用燃料。能源是制約我國國民經濟發展的一個因素，石油化工約消耗總能源的8.5%，應不斷降低能源消費量。

2. 石油化工是材料工業的支柱之一

金屬、無機非金屬材料和高分子合成材料，被稱為三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前產量約1.45億噸，1996年，我國已超過800萬噸。除合成材料外，石油化工還提供了絕大多數的有機化工原料，在屬于化工領域的范疇內，除化學礦物提供的化工產品外，石油化工生產的原料，在各個部門大顯身手。

3．石油化工促進了農業的發展

農業是我國國民經濟的基礎產業。石化工業提供的氮肥占化肥總量的80%，農用塑料薄膜的推廣使用，加上農藥的合理使用以及大量農業機械所需各類燃料，形成了石化工業支援農業的主力軍。

4．各工業部門離不開石化產品

現代交通工業的發展與燃料供應息息相關，可以毫不夸張地說，沒有燃料，就沒有現代交通工業。金屬加工、各類機械毫無例外需要各類潤滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化產品。全世界潤滑油脂產量約2千萬噸，我國約180萬噸。建材工業是石化產品的新領域，如塑料關材、門窗、鋪地材料、涂料被稱為化學建材。輕工、紡織工業是石化產品的傳統用戶，新材料、新工藝、新產品的開發與推廣，無不有石化產品的身影。當前，高速發展的電子工業以及諸多的高新技術產業，對石化產品，尤其是以石化產品為原料生產的精細化工產品提出了新要求，這對發展石化工業是個巨大的促進。

5．石化工業的建設和發展離不開各行各業的支持

國內外的石化企業都是集中建設一批生產裝置，形成大型石化工業區。在區內，煉油裝置為"龍頭"，為石化裝置提供裂解原料，如輕油、柴油，并生產石化產品；裂解裝置生產乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根據需求建設以上述原料為主生產合成材料和有機原料的系列生產裝置，其產品、原料有一定比例關系。如要求年產30萬噸乙烯，粗略計算，約需裂解原料120萬噸，對應煉油廠加工能力約250萬噸，可配套生產合成材料和基本有機原料80 ~ 90萬噸。由此可見，建設石化工業區要投入大量資金，廠區選址適當，不但要保證原料和產品的運輸，而且要有充分的電力、水供應及其他配套的基礎工程設施。各生產裝置需要大量標準、定性的機械、設備、儀表、管道和非定型專用設備。制造機械設備涉及材料品種多，要求各異，有些重點設備高速超過50米，單件重幾百噸；有的要求耐熱1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些關鍵設備需在國際市場采購。所有這些都需要冶金、電力、機械、儀表、建筑、環保各行業支持。石化行業是個技術密集型產業。生產方法和生產工藝的確定，關鍵設備的選型、選用、制造等一系列技術，都要求由專有或獨特的技術標準所規定，如從國外引進，要支付專利或技術訣竅使用費。因此，只有加強基礎學科，尤其是有機化學、高分子化學、催化、化學工程、電子計算機、自動化等方面的研究工作，加強相關專業技術人員的培養，使之掌握和采用先進科研成果，再配合相關的工程技術，石化工業才有可能不斷發展，登上新臺階。

石油煉制

1．石油的組成與性質

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。石油的性質因產地而異，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品有害，在石油加工中應盡量除去。不同產地的石油中，各種烴類的結構和所占比例相差很大，但主要屬于烷烴、環烷烴、芳香烴三類。通常以烷烴為主的石油稱為石蠟基石油；以環烷烴、芳香烴為主的稱環烴基石油；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，產品的性能也不同，應當物盡其用。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．油煉制工業的發展　

石油的發現、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）工業始于19世紀30年代，到20世紀40 ~ 50 年代形成的現代煉油工業，是最大的加工工業之一。19世紀30年代起，陸續建立了石油蒸餾工廠，產品主要是燈用煤油，汽油沒有用途當廢料拋棄。19世紀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世紀末內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年實現了熱裂化，1930年實現了焦化，1930年實現了催化裂化，1940年實現了催化重整，此后加氫技術也迅速發展，這就形成了現代的石油煉制工業。20世紀50年代以后，石油煉制為化工產品的發展提供了大量原料，形成了現代的石油化學工業。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。

石油產品

石油產品可分為：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，各種燃料產量最大，約占總產量的90%；各種潤滑劑品種最多，產量約占5%。各國都制定了產品標準，以適應生產和使用的需要。

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劣區分，標記為辛烷值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）。為適應高空低溫高速飛行需要，這類油要求發熱量大，在-50C不出現固體結晶。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、光亮而不冒黑煙。目前產量不大。

柴油

沸點范圍有180~370℃和350~410℃兩類。對石油及其加工產品，習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、輪船及工業爐的燃料。商品燃料油用粘度大小區分不同牌號。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。產量最大的是內燃機油（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。煉油裝置生產的是采取各種精制工藝制成的基礎油，再加多種添加劑，因此具有專用功能，附加產值高。

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，是有機化工產品的原料基地，各種油、煉廠氣都可按不同生產目的、生產工藝選用。常壓下的氣態原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氫氣、乙炔、碳黑。液態原料（液化石油氣、輕汽油、輕柴油、重柴油）經裂解可制成發展石油化工所需的絕大部分基礎原料（乙炔除外），是發展石油化工的基礎。目前，原油因高溫結焦嚴重，還不能直接生產基本有機原料。煉油廠還是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烴的提供者。最后應當指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加劑以改進使用、儲存性能。各個煉油裝置生產的產物都需按商品標準加入添加劑和不同裝置的油進行調和方能作為商品使用。石油添加劑用量少，功效大，屬化學合成的精細化工產品，是發展高檔產品所必需的，應大力發展。

主要煉油工藝簡介

常壓蒸餾和減壓蒸餾

常壓蒸餾和減壓蒸餾習慣上合稱常減壓蒸餾，常減壓蒸餾基本屬物理過程。原料油在蒸餾塔里按蒸發能力分成沸點范圍不同的油品（稱為餾分），這些油有的經調合、加添加劑后以產品形式出廠，相當大的部分是后續加工裝置的原料，因此，常減壓蒸餾又被稱為原油的一次加工。包括三個工序：原油的脫鹽、脫水；常壓蒸餾；減壓蒸餾。

原油的脫鹽、脫水

又稱預處理。從油田送往煉油廠的原油往往含鹽（主要是氯化物）、帶水（溶于油或呈乳化狀態），可導致設備的腐蝕，在設備內壁結垢和影響成品油的組成，需在加工前脫除。常用的辦法是加破乳劑和水，使油中的水集聚，并從油中分出，而鹽份溶于水中，再加以高壓電場配合，使形成的較大水滴順利除去。

催化裂化

催化裂化是在熱裂化工藝上發展起來的。是提高原油加工深度，生產優質汽油、柴油最重要的工藝操作。原料范主要是原油蒸餾或其他煉油裝置的350 ~ 540℃餾分的重質油，催化裂化工藝由三部分組成：原料油催化裂化、催化劑再生、產物分離。催化裂化所得的產物經分餾后可得到氣體、汽油、柴油和重質餾分油。有部分油返回反應器繼續加工稱為回煉油。催化裂化操作條件的改變或原料波動，可使產品組成波動。

催化重整

催化重整（簡稱重整）是在催化劑和氫氣存在下，將常壓蒸餾所得的輕汽油轉化成含芳烴較高的重整汽油的過程。如果以80~180℃餾分為原料，產品為高辛烷值汽油；如果以60~165℃餾分為原料油，產品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烴，重整過程副產氫氣，可作為煉油廠加氫操作的氫源。重整的反應條件是：反應溫度為490~525℃，反應壓力為1~2兆帕。重整的工藝過程可分為原料預處理和重整兩部分。

加氫裂化

是在高壓、氫氣存在下進行，需要催化劑，把重質原料轉化成汽油、煤油、柴油和潤滑油。加氫裂化由于有氫存在，原料轉化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作靈活，可按產品需求調整。產品收率較高，而且質量好。

延遲焦化

　　它是在較長反應時間下，使原料深度裂化，以生產固體石油焦炭為主要目的，同時獲得氣體和液體產物。延遲焦化用的原料主要是高沸點的渣油。延遲焦化的主要操作條件是：原料加熱后溫度約500℃，焦炭塔在稍許正壓下操作。改變原料和操作條件可以調整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。

煉廠氣加工
　　原油一次加工和二次加工的各生產裝置都有氣體產出，總稱為煉廠氣，就組成而言，主要有氫、甲烷、由2個碳原子組成的乙烷和乙烯、由3個碳原子組成的丙烷和丙烯、由4個碳原子組成的丁烷和丁烯等。它們的主要用途是作為生產汽油的原料和石油化工原料以及生產氫氣和氨。發展煉油廠氣加工的前提是要對煉廠氣先分離后利用。煉廠氣經分離作化工原料的比重增加，如分出較純的乙烯可作乙苯；分出較純的丙烯可作聚丙烯等。

石油產品精制

前述各裝置生產的油品一般還不能直接作為商品，為滿足商品要求，除需進行調合、添加添加劑外，往往還需要進一步精制，除去雜質，改善性能以滿足實際要求。常見的雜質有含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蠟和膠質等不理想成分。它們可使油品有臭味，色澤深，腐蝕機械設備，不易保存。除去雜質常用的方法有酸堿精制、脫臭、加氫、溶劑精制、白土精制、脫蠟等。酸精制是用硫酸處理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。堿精制是用燒堿水溶液處理油品，如汽油、柴油、潤滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制時殘留的硫酸。酸精制與堿精制常聯合應用，故稱酸堿精制。脫臭是針對含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而產生惡臭。硫醇含量高時會引起油品生膠質，不易保存。可采用催化劑存在下，先用堿液處理，再用空氣氧化。加氫是在催化劑存在下，于300~425℃, 1.5兆帕壓力下加氫，可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質，改進油品的儲存性能和腐蝕性、燃燒性，可用于各種油品。脫蠟主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蠟，在低溫下形成蠟的結晶，影響流動性能，并易于堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的精制常采用溶劑精制脫除不理想成分，以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。白土精制一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二鋁組成）吸附有害的物質。

酸精制

是用硫酸處理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。

堿精制

是用燒堿水溶液處理油品，如汽油、柴油、潤滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制時殘留的硫酸。酸精制與堿精制常聯合應用，故稱酸堿精制。

脫臭

是針對含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而產生惡臭，硫醇含量高時會引起油品生膠質，不易保存。可采用催化劑存在下，先用堿液處理，再用空氣氧化。

加氫

是在催化劑存在下于300~425℃,1.5兆帕壓力下加氫，可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質，改進油品的儲存性能和腐蝕性、燃燒性，可用于各種油品。

脫蠟

主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蠟，在低溫下形成蠟的結晶，影響流動性能，并易于堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的精制常采用溶劑精制脫除不理想成分，以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。

白土精制

一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二鋁組成）吸附有害的物質。