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（能源化工行业）化工常识 20XX年XX月 多年的企业咨询豉问经验.经过实战验证可以落地机行的卓越管理方案，值得您下载拥有 石油化工常识 炼油 壹、石油化学工业的含义 石油化学工业简称石油化工， 是化学工业的重要组成部分， 在国民经济的发展中有重要作用， 是我国的支柱产业部门之壹。石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工 产品的加工工业。石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑 油以及液化石油气、 石油焦碳、 石蜡、 沥青等。 生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制， 简称炼油。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进壹步化学加工获得。生产石油化工产品 的第壹步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、 苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料 （约 200 种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶） 。这俩步产品的生产属于石油化工 的范围。 有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品， 习惯上不属于石油化工的范围。 在有些资料中，以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素，甚至制取硝酸也列入石油化 工。本书只列到尿素。 二、石油化工的发展 石油化工的发展和石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有 关。石油炼制起源于 19 世纪 20 年代。 20 世纪 20 年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。 为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后， 40 年代催化裂化工艺开发 成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气 体， 1920 年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第壹个石油化工产品。 20 世纪 50 年代，在 裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解简称裂解）技术，裂解 工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，壹些原来以煤为基本原料（通过电石、 煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在 20 世纪 30 年代，高分子合 成材料大量问世。按工业生产时间排序为： 1931 年为氯丁橡胶和聚氯乙烯， 1933 年为高压 法聚乙烯， 1935 年为丁腈橡胶和聚苯乙烯， 1937 年为丁苯橡胶， 1939 年为尼龙 66。第二次 世界大战后石油化工技术继续快速发展， 1950 年开发了腈纶， 1953 年开发了涤纶， 1957 年 开发了聚丙烯。石油化工高速发展的原因是：有大量廉价的原料供应（ 50~60 年代，原油每 吨约 15 美元） ；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。 原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发 展史上的壹次飞跃。 20 世纪 70 年代以后，原油价格上涨（ 1996 年每吨约 170 美元） ，石油 化工发展速度下降，新工艺开发趋缓，且向着采用新技术，节能，优化生产操作，综合利用 原料，向下游产品延伸等方向发展。壹些发展中国家大力建立石化工业，使发达国家所占比 重下降。 1996 年，全世界原油加工能力为 38 亿吨，生产化工产品用油约占总量的 10%。 三、石油化工在国民经济中的作用 1 ．石油化工是能源的主要供应者。 石油炼制生产的汽油、 煤油、 柴油、 重油以及天然气是当前主要能源的主要供应者。 我国 1995 年生产了燃料油为 8 千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量 60% ；我国因 煤炭使用量大，石油的消费量不到 20% 。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、 轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的壹个因素，石油化 工约消耗总能源的 8.5% ，应不断降低能源消费量。 2 .石油化工是材料工业的支柱之壹 金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子 合成材料目前产量约 1.45 亿吨， 1996 年，我国已超过 800 万吨。除合成材料外，石油化工 仍提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品 外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。 3．石油化工促进了农业的发展 农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的 80% ，农用塑料薄膜的 推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业 的主力军。 4．各工业部门离不开石化产品 现代交通工业的发展和燃料供应息息相关，能够毫不夸张地说，没有燃料，就没有现代交通 工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产 品。全世界润滑油脂产量约 2 千万吨，我国约 180 万吨。建材工业是石化产品的新领域，如 塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户， 新材料、新工艺、新产品的开发和推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工 业以及诸多的高新技术产业，对石化产品，尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提 出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。 5．石化工业的建设和发展离不开各行各业的支持 国内外的石化企业都是集中建设壹批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为 " 龙头 " ，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，且生产石化产品；裂解装置生产乙烯、 丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设之上述原料为主生产合成材料和有机原料 的系列生产装置，其产品、原料有壹定比例关系。如要求年产 30 万吨乙烯，粗略计算，约 需裂解原料 120 万吨，对应炼油厂加工能力约 250 万吨，可配套生产合成材料和基本有机原 料 80~90 万吨。由此可见，建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原 料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需 要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。制造机械设备涉及材料品 种多，要求各异，有些重点设备高速超过 50 米，单件重几百吨；有的要求耐热 1000° C ，有 的要求耐冷 -150 °C 。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、 仪表、 建筑、 环保各行业支持。 石化行业是个技术密集型产业。 生产方法和生产工艺的确定， 关键设备的选型、选用、制造等壹系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定，如从 国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学、高 分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人 员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断 发展，登上新台阶。 石油炼制 1 ．石油的组成和性质 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。石油是古代海洋或湖泊中的生物 经过漫长的演化形成的混合物，和煤壹样属于化石燃料。石油的性质因产地而异，密度为 0.8~1.0 克/厘米 3，粘度范围很宽，凝固点差别很大( 30~-60 °C) ，沸点范围为常温到 500 °C 之上，可容于多种有机溶剂，不溶于水，但可和水形成乳状液。组成石油的化学元素主要是 碳(83%~87%)、 氢( 11%~14%) ，其余为硫 (0.06%~0.8% )、 氮(0.02%~1.7% )、 氧(0.08%~1.82%) 及微量金属元素(镍、钒、铁等) 。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约 占 95%~99% ，含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。不同产地 的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油；以环烷烃、芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者 之间的称中间基石油。我国主要原油的特点是含蜡较多，凝固点高，硫含量低，镍、氮含量 中等，钒含量极少。除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占 1/3。组成不同类的石油， 加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。大庆原油的主要特点是含蜡量高，凝 点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。 2 ．油炼制工业的发展 石油的发现、开采和直接利用由来已久，加工利用且逐渐形成石油炼制（简称炼制）工业始 于 19世纪 30 年代，到 20 世纪 40~50 年代形成的现代炼油工业，是最大的加工工业之壹。 19 世纪 30 年代起，陆续建立了石油蒸馏工厂，产品主要是灯用煤油，汽油没有用途当废料 抛弃。 19 世纪 70 年代建造了润滑油厂，且开始把蒸馏得到的高沸点油做锅炉燃料。 19 世纪 末内燃机的问世使汽油和柴油的需求猛增，仅靠原油的蒸馏（即原油的壹次加工）不能满足 需求，于是诞生了以增产汽、柴油为目的，综合利用原由各种成分的原油二次加工工艺。如 1913 年实现了热裂化， 1930 年实现了焦化， 1930 年实现了催化裂化， 1940 年实现了催化重 整，此后加氢技术也迅速发展，这就形成了现代的石油炼制工业。 20 世纪 50 年代以后，石 油炼制为化工产品的发展提供了大量原料， 形成了现代的石油化学工业。 1996 年全世界的石 油加工能力为 38 亿吨，我国为 1.4 亿吨。大型炼油厂的年加工能力已超过 1000 万吨。 石油产品 石油产品可分为：石油燃料、石油溶剂和化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等 6 类。其中，各种燃料产量最大，约占总产量的 90% ；各种润滑剂品种最多，产量约占 5%。 各国都制定了产品标准，以适应生产和使用的需要。 汽油 是消耗量最大的品种。汽油的沸点范围（又称储程）为 30~205° C,密度为0.70~0.78克/厘米 3 ，商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分，标记为辛烷值 70、 80 、 90 或更高。号俞大，性能俞好，汽油主要用作汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林用飞机的 燃料。 商品汽油中添加有添加剂 （如抗爆剂四乙基铅） 以改善使用和储存性能。 受环保要求， 今后将限制芳烃和铅的含量。 喷气燃料 主要供喷气式飞机使用。沸点范围为 60~280℃或 150~315 ℃（俗称航空汽油） 。为适应高空 低温高速飞行需要，这类油要求发热量大，在 -50C 不出现固体结晶。煤油沸点范围为 180~310 ℃主要供照明、生活炊事用。要求火焰平稳、光亮而不冒黑烟。目前产量不大。 柴油 沸点范围有 180~370℃和 350~410℃俩类。对石油及其加工产品，习惯上对沸点或沸点范围 低的称为轻，相反成为重。故上述前者称为轻柴油，后者称为重柴油。商品柴油按凝固点分 级，如 10、 -20 等，表示低使用温度，柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机（汽 车用）比汽油机省油，柴油需求量增长速度大于汽油，壹些小型汽车也改用柴油。对柴油质 量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好，大庆原油制成的柴油十 六烷值可达 68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为 42~55，低速的在 35 以下。 燃料油 用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。 石油溶剂用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、仪表、机械零 件。 润滑油从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的 95% 之上。除润滑性能外，仍具有冷却、密 封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油（占 40% ） ，其余为齿轮 油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油，合计占 40% 。商品润滑油按粘度分级，负 荷大，速度低的机械用高粘度油，否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制 成的基础油，再加多种添加剂，因此具有专用功能，附加产值高。 润滑脂 俗称黄油， 是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体， 用于不宜使用润滑油的轴承、 齿轮部位。 石蜡油 包括石蜡（占总消耗量的 10% ） 、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡 制品，也可做为化工原料产脂肪酸（肥皂原料） 。 石油沥青 主要供道路、建筑用。 石油焦 用于冶金（钢、铝） 、化工（电石）行业做电极。 除上述石油商品外，各个炼油装置仍得到壹些在常温下是气体的产物，总称炼厂气，可直接 做燃料或加压液化分出液化石油气， 可做原料或化工原料。 炼油厂提供的化工原料品种很多， 是有机化工产品的原料基地，各种油、炼厂气都可按不同生产目的、生产工艺选用。常压下 的气态原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氢气、乙炔、碳黑。液态原料（液化石油气、轻汽 油、轻柴油、重柴油）经裂解可制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料（乙炔除外） ， 是发展石油化工的基础。目前，原油因高温结焦严重，仍不能直接生产基本有机原料。炼油 厂仍是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烃的提供者。最后应当指出，汽油、航空煤油、柴油中或 多或少加有添加剂以改进使用、储存性能。各个炼油装置生产的产物都需按商品标准加入添 加剂和不同装置的油进行调和方能作为商品使用。石油添加剂用量少，功效大，属化学合成 的精细化工产品，是发展高档产品所必需的，应大力发展。 主要炼油工艺简介 常压蒸馏和减压蒸馏 常压蒸馏和减压蒸馏习惯上合称常减压蒸馏，常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔 里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分） ，这些油有的经调合、加添加剂后以产 品形式出厂，相当大的部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的壹次 加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。 原油的脱盐、脱水 又称预处理。从油田送往炼油厂的原油往往含盐（主要是氯化物） 、带水（溶于油或呈乳化 状态） ，可导致设备的腐蚀，在设备内壁结垢和影响成品油的组成，需在加工前脱除。常用 的办法是加破乳剂和水，使油中的水集聚，且从油中分出，而盐份溶于水中，再加以高压电 场配合，使形成的较大水滴顺利除去。 催化裂化 催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的。是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要 的工艺操作。原料范主要是原油蒸馏或其他炼油装置的 350~540 ℃馏分的重质油，催化裂化 工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏 后可得到气体、汽油、柴油和重质馏分油。有部分油返回反应器继续加工称为回炼油。催化 裂化操作条件的改变或原料波动，可使产品组成波动。 催化重整 催化重整（简称重整）是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较 高的重整汽油的过程。 如果以 80~180 ℃馏分为原料， 产品为高辛烷值汽油； 如果以 60~165℃ 馏分为原料油，产品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烃，重整过程副产氢气，可作为炼油厂加 氢操作的氢源。重整的反应条件是：反应温度为 490~525 ℃，反应压力为 1~2 兆帕。重整的 工艺过程可分为原料预处理和重整俩部分。 加氢裂化 是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。 加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵 活，可按产品需求调整。产品收率较高，而且质量好。 延迟焦化 它是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体 和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。延迟焦化的主要操作条件是：原料加 热后温度约 500℃，焦炭塔在稍许正压下操作。改变原料和操作条件能够调整汽油、柴油、 裂化原料油、焦炭的比例。 炼厂气加工 原油壹次加工和二次加工的各生产装置都有气体产出，总称为炼厂气，就组成而言，主要有 氢、甲烷、由 2 个碳原子组成的乙烷和乙烯、由 3 个碳原子组成的丙烷和丙烯、由 4 个碳原 子组成的丁烷和丁烯等。它们的主要用途是作为生产汽油的原料和石油化工原料以及生产氢 气和氨。发展炼油厂气加工的前提是要对炼厂气先分离后利用。炼厂气经分离作化工原料的 比重增加，如分出较纯的乙烯可作乙苯；分出较纯的丙烯可作聚丙烯等。 石油产品精制 前述各装置生产的油品壹般仍不能直接作为商品，为满足商品要求，除需进行调合、添加添 加剂外， 往往仍需要进壹步精制， 除去杂质， 改善性能以满足实际要求。 常见的杂质有含硫、 氮、氧的化合物，以及混在油中的蜡和胶质等不理想成分。它们可使油品有臭味，色泽深， 腐蚀机械设备，不易保存。除去杂质常用的方法有酸碱精制、脱臭、加氢、溶剂精制、白土 精制、脱蜡等。酸精制是用硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。碱 精制是用烧碱水溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫化物，且可 除去酸精制时残留的硫酸。酸精制和碱精制常联合应用，故称酸碱精制。脱臭是针对含硫高 的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭。硫醇含量高时会引起油品生胶质，不易 保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用空气氧化。加氢是在催化剂存在下，于 300~425℃ ,1.5 兆帕压力下加氢，可除去含硫、氮、氧的化合物和金属杂质，改进油品的储存 性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品。脱蜡主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡， 在低温下形成蜡的结晶，影响流动性能，且易于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡 可用分子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精制脱除不理想成分，以改善组成和颜色。有时 需要脱蜡。 白土精制壹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铝组成） 吸附有害的物质。 酸精制 是用硫酸处理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和胶质。 碱精制 是用烧碱水溶液处理油品，如汽油、柴油、润滑油，可除去含氧化合物和硫化物，且可除去 酸精制时残留的硫酸。酸精制和碱精制常联合应用，故称酸碱精制。 脱臭 是针对含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而产生恶臭，硫醇含量高时会引起油品 生胶质，不易保存。可采用催化剂存在下，先用碱液处理，再用空气氧化。 加氢 是在催化剂存在下于 300~425℃ ,1.5 兆帕压力下加氢，可除去含硫、氮、氧的化合物和金属 杂质，改进油品的储存性能和腐蚀性、燃烧性，可用于各种油品。 脱蜡 主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蜡，在低温下形成蜡的结晶，影响流动性能，且易 于堵塞管道。脱蜡对航空用油十分重要。脱蜡可用分子筛吸附。润滑油的精制常采用溶剂精 制脱除不理想成分，以改善组成和颜色。有时需要脱蜡。 白土精制 壹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铝组成）吸附有害的物质。 润滑油 原料主要来自原油的蒸馏，润滑油最主要的性能是粘度、安定性和润滑性。生产润滑油的基 本过程实质上是除去原料油中的不理想组分，主要是胶质、沥青质和含硫、氮、氧的化合物 以及蜡、多环芳香烃，这些组分主要影响粘度、安定性、色泽。方法有溶剂精制、脱蜡和脱 沥青、加氢和白土精制。 溶剂精制 是利用溶剂对不同组分的溶解度不同达到精制的目的，为绝大多数的润滑油生产过程所采 用。常用溶剂有糠醛和苯酚。生产过程和重整装置的芳香烃抽提相似。 溶剂脱蜡 是除去润滑油原料中易在低温下产生结晶的组分，主要指石蜡，脱蜡采用冷结晶法，为克服 低温下粘度过大，石蜡结晶太小不便过滤，常加入对蜡无溶解作用的混合溶剂，如甲苯－甲 基乙基酮，故脱蜡常称为酮苯脱蜡。 化工 基本有机原料 乙烯 乙烯在常温下为无色、易燃烧、易爆炸气体，以它的生产为核心带动了基本有机化工原料的 生产，是用途最广泛的基本有机原料，可用于生产塑料、合成橡胶，也是乙烯多种衍生物的 起始原料， 其中生产聚乙烯、 环氧乙烷、 氯乙烯、 苯乙烯是最主要的消费， 约占总产量的 85％ 裂解的原料烃有气态和液态之分， 气态的有炼厂气、 天然气的凝析液， 液态的有汽油、 煤油、 柴油。原油在高温的裂解炉管内生成焦炭，不能长期运转，自今未能在工业应用。气态原料 裂解温度高，乙烯收率高（可达 85％） ，操作方便（裂解管不易结焦） ，但原料资源少，副产 少。液态原料来源广泛，裂解温度低，收率较低（乙烯收率为 25％ ~30 ％） ，但副产物多，便 于综合利用，生产中需定时清除炉管内的焦炭。我国以轻柴油为主要原料，美国以天然气为 主，西欧、日本以轻汽油为主。为减少在炉管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸气。裂解炉 有多种型式，核心是放在炉膛内成排的炉管，采用专门的燃烧器向炉管供热。物料离开裂解 炉的温度为 850~900 ℃。炉管采用耐热合金钢制成。乙烯可由煤焦炉所产煤气中分离，也可 由乙醇（酒精）脱水制取。自 1923 年开始采用裂解法后，上述俩种方法不断减少，目前只 有少量生产。烃类裂解也有多种具体实施方法，至今只有管式炉法独领风骚，占生产能力的 99％之上，各 X 公司开发的技术都有自己的特点。同是管式炉，也有不同的结构，总体上见 是大同小异。乙烯的生产示意流程图见图 3－ 1。原料经加热后进入裂解炉，产生的高温裂解 气先入急冷锅炉快速降温（产生的高压水蒸气可带动压缩机） ，然后再用冷油和水降温，冷 却后的气体进分离工序。以柴油原料获得的裂解气组成十分复杂，主要是乙烯，丙烯（合计 占 45％） ，其余为氢和甲烷（约 10％） ，乙烷和丙烷（约 10％） ，碳四馏分（约 10 ％）以及 碳五和之上馏分（约 20％） 。少量有害杂质为水、硫化氢、二氧化碳、乙炔等。通常采用加 压低温精馏的方法分离乙烯及各种有用产物，具体工艺流程的安排和裂解气组成及产品纯度 要求有关。分离提纯中安排有压缩（加压） 、脱水、脱硫、脱炔等工序和多个精馏塔，分离 后获得乙烯、丙烯（产量和原料有关，以柴油为原料时，产量约为乙烯的 40 ％） ，其余为氢 －甲烷，乙烷、丙烷（重新裂解） 、碳四馏分（另设装置加以回收利用） 、裂解汽油（另设装 置生产芳烃） 。整个裂解分离过程需要材料、设备多，尤其是炉管、废热锅炉、大型压缩机、 制冷设备、低温换热设备、大型精馏塔都需大量资金投入，而且技术密集，加上生产流程复 杂，物料处理最大，整个生产装置形成了庞大的集群。 芳烃 芳烃指结构上含有苯环的烃。作为基本有机原料应用最多的是苯、乙苯、对二甲苯，此外仍 有甲苯和邻二甲苯。芳烃的来源有：炼油厂重整装置；乙烯生产厂的裂解汽油；煤炼焦时副 产。目前通过煤炼焦获得的芳烃已不占重要地位。不同来源获得的芳烃其组成不同，因此获 得的芳烃数量也不相同。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。乙苯在这俩种油中都少。这种资源和需求的矛盾促进了芳烃生产技术的发展。乙苯是 制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡胶（在合成橡胶中产量最大）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。甲苯资源较多，但应用 较少，为弥补苯的不足，可由甲苯制苯。目前这壹工艺应用很少，壹是苯供应充足；二是技 术上困难较多；三是经济上不够合理。仍应指出，二甲苯有三种异构体：邻二甲苯、间二甲 苯、对二甲苯。对二甲苯需求量最大，邻二甲苯居中，间二甲苯最小；供应量却是间二甲苯 最大，邻二甲苯和对二甲苯相近。为满足要求（主要是生产涤纶） ，首先把对二甲苯分离出 来（采用吸附法和低温结晶法） ，通过异构化反应，把间二甲苯转化成对二甲苯。此外把资 源较多的甲苯 （由 7 个碳原子组成） 和应用较少的碳九芳烃 （由 9 个碳原子组成） 进行反应， 可制成碳八芳烃（二甲苯的混合物） 。芳烃的制取方法说明：只有深入开展科学研究，掌握 和利用规律，才能充分利用已有资源，满足人们日益增长的需求。 环氧乙烷和乙二醇的生产及应用 环氧乙烷是以乙烯为原料生产的产品，产量仅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸点 （ 10.4℃）的易燃易爆气体（在空气中含 3％~100％均可爆炸） 。乙二醇是环氧乙烷和水的反 应物，是最重的环氧乙烷衍生物。它是粘稠液体，沸点 197.6℃ ,有毒。除乙二醇外，环氧乙 烷产量的 10 ％ ~20 ％用于生产表面活性剂及其它多种化工原料。乙二醇的主要应用是制取涤 纶纤维和聚酯树脂，其次是用于汽车冷却系统的抗冻剂（和水混合后，结冰温度能够降至－ 700 以及溶剂、润滑剂、增湿剂、炸药等。环氧乙烷和乙二醇通常安排在壹个装置生产。 环氧乙烷的生产几经变化，目前广泛采用的是在银催化剂存在下，用氧气直接氧化，反应温 度为 250~290℃，反应压力为 2 兆帕。乙二醇的生产方法变化较小，都是采用环氧乙烷和大 量水在 150~200℃， 2~2.5 兆帕的条件下直接水合。 乙苯、苯乙烯的生产及应用 乙苯是具有芳香味的可燃液体，沸点为 136.2℃。炼油厂的重整装置和烃类裂解制乙烯是都 有乙苯生成，但产量低，分离提纯困难。通常都采用乙烯和苯反应合成乙苯。乙苯绝大部分 用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液体，沸点 145.2℃。苯乙烯极易聚合，除非立 刻使用，否则需加入阻聚剂（如对苯二酚） 。苯乙烯是重要的聚合物单体，主要用于生产聚 苯乙烯塑料、丁苯橡胶，仍可制造泡沫塑料，可和多种单体共同聚合，生产多种工程塑料以 及热塑性弹性体，产品用途极为广泛。乙烯和苯合成乙苯时，催化剂能够用三氯化铝（液相 法） 、磷酸、硅藻土、三氟化硼－三氧化二铝或分子筛（牌号为 ZSM-5 ） 。使用 ZSM-5 分子 筛催化剂时，反应温度为 370~425℃， 1.4~2.8 兆帕，过程无腐蚀，也无污染。为维持连续生 产，采用俩个反应器交替使用，以便催化剂除焦再生时不停产。乙苯脱氢制苯乙烯是当前的 主要生产方法 （产量占 90 ％） 。 在催化剂 （主要是铁的氧化物） 存在下， 反应温度为 610~660 ℃。 采用蒸馏法分离未反应乙苯和少量副产物 . 丙烯腈的生产和应用 丙烯腈是无色有毒液体，沸点 77.3℃。丙烯腈是合成纤维（腈纶） 、合成橡胶（丁腈橡胶） 、 合成塑料（ ABS ）主要的单体，地位十分重要，仍是生产多种有机化工原料的原料。由丙烯 腈生产的丁腈橡胶可耐冷油和壹些有机溶剂的侵泡。在第二次世界大战以前采用环氧乙烷 法。为满足战争需求，开发了乙炔法，原料费用下降。 1960 年，开发了丙烯法，现已淘汰了 乙炔法。采用丙烯、氨、空气壹步合成，合成丙烯腈被认为是基本有机原料合成方法的重大 变革之壹。该法具有原料来源丰富，不使用剧毒物（氢氰酸） ，反而生产氢氰酸（可就近加 工成有机玻璃的原料） 。生产丙烯腈时使用的催化剂由含磷、钼、铋、铁的氧化物组成，反 应温度约为 450 ℃ . 合成树脂和塑料 1 . 塑料的发展史 天然树脂的使用能够追溯到古代，但现代塑料工业形成于 1930 年，近 40 年来获得了飞速的 发展。树脂这壹名称是由树木分泌出的脂质而得的。人类最早使用的天然树脂是松香、虫胶 等。天然树脂的生产受到地区的限制而产量不大，质量也不高，使用受到限制。人们为了寻 求天然树脂的代用品， 1846 年用纤维素（棉花）和硝酸制得硝酸纤维素，将潮湿的硝酸纤维 素和樟脑混合，制成虫胶的代用品，于 1872 年建厂生产。虽然从发现至今已有壹百余年， 但目前仍在广泛使用，常用名称为赛璐珞，如乒乓球、玩具、梳子、钮扣等。随着人类对塑 料材料需求的增长和科学技术水平的提高，人们开发出了比天然树脂用途广泛得多的合成树 脂。合成树脂是由低分子量的化合物经过化学反应制得的高分子量的树脂状物质，在常温常 压下壹般是固体， 也有为粘稠状液体的。 第壹个合成树脂品种为热固性酚醛树脂 （俗名电木） ， 它是由苯酚和甲醛在催化剂作用下制得的。从 1907 年建立了第壹个酚醛树脂厂算起，便开 始进入合成高分子时期， 1931 年开始了第壹个热塑性树脂聚氯乙稀树脂的工业生产， 此后合 成高分子工业发展迅速，聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯等陆续工业化生产。 目前有工业生产的约 30 大类树脂。在三大合成材料（合成树脂和塑料、合成橡胶、合成纤 维）中，以合成树脂生产最早、产量最大、应用最广。据统计， 1995 年世界合成树脂产量约 1.2 亿吨，我国大陆合成树脂产量约 440万吨。 2 .塑料的定义、性能特点和组成 塑料是可塑性的简称。其科学定义为：以合成树脂或天然树脂（或天然高分子物质）为基本 成分，在成型加工过程中的某壹阶段能流动成型或借就地聚合或固化而定型，其成品状态为 柔韧性或刚性固体，但又非弹性体。塑料的特点是质轻，具有耐磨、耐腐蚀、绝缘性好等性 能。 塑料的主要成分是树脂， 占总质量的 40％~100％。 生产合成树脂的基本原料常称为单体， 单体的性质决定了大分子物质的基本特性，所以在命名和区分塑料时，在单体名称前面加个 " 聚 " 字，就形成某种树脂或塑料的名称，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等。有时直接在单 体简称的后面加树脂或塑料即可，如：酚醛树脂，脲醛树脂、环氧树脂等。虽然塑料的基体 是树脂，但大多数情况下三塑料中加有添加剂（也称助剂） ，这些添加剂常具有特定功能， 能够改进加工或使用性能，有时仅仅作为增量剂使用，以降低制造成本。常用的添加剂有： （ 1 ）增塑剂绝大部分合成树脂具有可塑性，但可塑性的大小却不相同，为了使树脂易于塑 化和赋予制品柔软性，壹般在树脂中加入壹些低分子物质，这些低分子物称为增塑剂。增塑 剂是液体或低熔点物质，和树脂应有较好的混溶性。常用的增塑剂由邻苯二甲酸酯类、脂肪 族二元酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。 （ 2 ）润滑剂在塑料成型加工过程中，为了改善熔融物料的流动性，且使之不粘附在金属设 备或模具上，同时使 脱模容易所加入的添加剂称为润滑剂。常用的润滑剂由硬脂酸及其盐类等 （ 3 ）稳定剂为防止或抑制塑料制品的性能劣化而加入的添加剂称为稳定剂。具有代表性的 有热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂。 （ 4 ）着色剂为了美化和装饰塑料而在物料中加入的含色料的添加剂称为着色剂。 （ 5 ）填料加于塑料的配合料中以降低成本，有时也可增进塑料的物理性能，如硬度、刚度 及冲击强度的相对惰性的物质称为填料。最常用的填料由粘土、硅酸盐、滑石、碳酸盐等。 3 .塑料的分类 塑料可按制造过程所采用的合成树脂的性质来分类。壹般可分为热塑性塑料和热固性塑料俩 大类。热塑性塑料是由能够多次反复加热而仍保持可塑性的合成树脂所制得的塑料。热塑料 性塑料加热即软化，且能成型加工，冷却即固化，能够多次成型，如聚乙烯、聚氯乙稀等。 和热塑性塑料不同，热固性塑料加热即软化，且能成型加工，但继续加热则固化成型。固化 后的产品再进行加热，也不能使其熔化。即热固性塑料在成型前是可熔、可熔的，即是可塑 的，而壹经成型固化后，就变成不熔不溶的了，不能进行多次成型，如酚醛塑料。塑料也可 按用途分为通用塑料、 工程塑料和特种塑料。 痛用塑料是大宗生产的壹类塑料， 其价格低廉， 可用于壹般用途。工程塑料能作为工程材料使用，具有相对密度小、化学稳定性好、电绝缘 性能优越、成型加工容易、机械性能优良等特点。特种塑料具有通用塑料所不具有的特性， 通常认为是用于能发挥其特性场合的塑料。壹般认为聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯及聚奔乙烯 属于通用料。 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、聚亚苯基氧、聚砜和聚酰亚胺等，广泛用于化工、电子、机械、汽车制造、航空、建 筑、交通等工业。 4 .塑料的制造过程 绝大多数塑料制造的第壹步是合成树脂的生产（由单体聚合而得） ，然后根据需要，将树脂 （有时加入壹定量的添加剂）进壹步加工成塑料制品。有少数品种（如有机玻璃）其树脂的 合成和塑料的成型是同时进行的。 合成树脂 合成树脂为高分子化合物，是由低分子原料 ―― 单体（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通过聚合 反应结合成大分子而生产的。工业上常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶 液合 4 种。 本体聚合法 本体聚合是单体在引发剂或热、光、辐射的作用下，不加其他介质进行的聚合过程。特点是 产品纯洁，不需复杂的分离、提纯，操作较简单，生产设备利用率高。能够直接生产管材、 板材等质品，故又称块状聚合。缺点是物料粘度随着聚和反应的进行而不断增加，混合和传 热困难，反应器温度不易控制。本体聚合法常用于聚加基丙烯酸甲酯（俗称有机玻璃） 、聚 苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等树酯的生产。 悬浮聚合法 悬浮聚合是指单体在机械搅拌或振荡和分散剂的作用下，单体分散成液滴，通常悬浮于水中 进行的聚合过程，故又称珠状聚合。特点是：反应器内有大量水，物料粘度低，容易传热和 控制；聚合后只需经过简单的分离、洗涤、干燥等工序，即得树脂产品，可直接用于成型加 工；产品较纯净、均匀。缺点是反应器生产能力和产品纯度不及本体聚合法，而且，不能采 用连续法进行生产。悬浮聚合在工业上应用很广。 75％的聚氯乙稀树脂采用悬浮聚合法，聚 苯乙烯也主要采用悬浮聚合法生产。反应器也逐渐大型化。 乳液聚合法 乳液聚合是指借助乳化剂的作用， 在机械搅拌或振荡下， 单体在水中形成乳液而进行的聚合 乳液聚合反应产物为胶乳，可直接应用，也能够把胶乳破坏，经洗涤、干燥等后处理工序， 得粉状或针状聚合物。乳液聚合能够在较高的反应速度下，获得较高分子量的聚合物，物料 的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，残留单体容易除去。乳液聚合的缺点是聚合过 程中加入的乳化剂等影响制品性能。为得到固体聚合物，耗用经过凝聚、分离、洗涤等工艺 过程。反应器的生产能力比本体聚合法低。 溶液聚合法 溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。形成的聚合物有时溶于溶剂，属于典型的 溶液聚合，产品可做涂料或胶粘剂。如果聚合物不溶于溶剂，称为沉淀聚合或淤浆聚合，如 生产固体聚合物需经沉淀、过滤、洗涤、干燥才成为成品。在溶液聚合中，生产操作和反应 温度都易于控制，但都需要回收溶剂。工业溶液聚合可采用连续法合间歇法，大规模生产常 采用连续法，如聚丙烯等。 塑料的成型加工 塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法 （通常称为塑料的壹次加工）包括压塑（模压成型） 、挤塑（挤出成型） 、注塑（注射成型） 吹塑（中空成型） 、压延等。 压塑 压塑也称模压成型或压制成型，压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固 性塑料的成型。 挤塑 挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机（挤出机）将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的 制品的方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型，且可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是 可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产；缺点是热固性塑料不能广泛 采用此法加工，制品尺寸容易产生偏差。 注塑 注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机（或称注射机）将热塑性塑料熔体在高压下注入到模 具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优 点是生产速