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石油化工的基石:乙烯
許多熱帶樹木的葉子可以產生乙烯,乙烯可促使樹木老葉脫落、新葉生長。乙烯還可以催熟已摘下的未成熟果子。
乙烯的分子式是C2H4。它是一種無色、稍甜而微有芳香的氣體,分子中含有一個不飽和的雙鍵結構,這使它的化學性質相當活潑,能與多種化學物質反應生成重要的有機化工產品。乙烯是現代石油化工的重要基礎原料,人們經常用乙烯的產量和裝置規模來標誌一個國家石油化工發展的水平。
現代制乙烯的主要生產方法是石油烴高溫蒸汽裂解。石油中含有多種長碳鏈的碳氫化合物,要把這些化合物變成重要的化工原料,必須把過長的碳—碳(C—C)鍵“砍斷”,減少分子中的碳原子數並脫掉部分氫原子,這個過程就叫“裂解”。通常將石油加熱到750~850℃甚至1000℃以上,就會發生複雜的裂解反應,生成烯烴、炔烴和芳香烴。
高溫裂解的氣體產物是很複雜的,通常含有甲烷、氫氣、乙烯、丙烯、丁烯等和相應的烷烴,如果不進行分離是難以直接利用的。特別在合成聚合物時,要求乙烯、丙烯純度高於99.9%以上,產品中雜質的含量低到百萬分之幾,甚至更少。可以利用裂解氣中各碳氫化合物的沸點不同,用低溫蒸餾的方法把它們一一分開。從裂解氣中分離得到的主要產物是乙烯、丙烯和丁二烯。
製取乙烯的裝置通常分為熱區和冷區。熱區是指裂解部分,它包括若干臺裂解爐以及急冷鍋爐、油洗塔等;冷區是指分離部分,其中有高聳入雲的塔林和眾多的冷卻設備。由於裂解氣在常溫、常壓下是氣體,必須把裂解氣加壓到30~40大氣壓(3~4兆帕)並冷卻到零下100℃,使部分裂解氣變成液體後才能進行蒸餾分離,這就是在乙烯工業中用得最多的深冷分離法。
在乙烯生產裝置中,裂解需要高溫,分離需要低溫,還要有相應的壓縮和冷凍設備,所以乙烯裝置的建設費用較高。
乙烯的同族近親:丙烯
1851年英華人雷諾首先發現,用戊醇蒸汽通過赤熱的玻璃管時,生成的氣體中約有一半是丙烯,後來又有人將60~90℃的石油餾分通過赤熱的管子時,也得到含有丙烯的烯烴混合物。這些發現使丙烯成為來自石油而用於化工生產的第一個碳氫化合物。
丙烯是乙烯的同系物,分子式為C3H6,在常溫常壓下是略帶芳香味的無色氣體,比空氣稍重,加壓可液化。
與其他許多基本有機原料不同,丙烯大多以聯產物或副產物的形式出現。它的一部分來自煉油廠,是石油催化裂化生產汽油時的副產物;另一部分來自天然氣或石油餾分蒸汽裂解制乙烯時的聯產物。
在石油煉製中,無論是催化裂化、熱裂化還是焦化過程都會產生含有丙烯的氣體,其中以催化裂化過程產生的丙烯最多。假如把這些氣體作為燃料燒掉就太可惜了,如果把其中有價值的組分回收,作為有機化工原料,其經濟效益就會大大提高。由於煉廠氣中的丙烯濃度遠遠低於蒸汽裂解裝置所產氣體中丙烯的含量,一般是採用油吸收方法來進行回收,即用吸收油將丙烯等組分從煉廠氣中吸收下來,然後再將丙烯等從吸收油中解析出來。
在高溫蒸汽裂解裝置中,丙烯的產率受原料影響較大。美國及一些天然氣儲藏豐富的國家採用乙烷為原料,其丙烯產率較低;而西歐、日本及中國多以石腦油為原料,丙烯產率則較高。1968年以前,蒸汽裂解裝置皆著眼於獲得盡可能多的乙烯,而副產丙烯多數作為燃料燒掉;1968年以後,由於丙烯衍生物需求量增加,特別是丙烯高聚物和共聚物的需求量急劇增長,使丙烯受到重視,成為乙烯的重要聯產物。中國近期開發的催化裂解(DCC)等工藝的氣體產物中丙烯含量較高,為丙烯的化工利用創造了十分有利的條件。
由於丙烯的後續加工過程對丙烯的純度和其中各種雜質的含量要求越來越嚴格,所以在裂解產物的分離系統中,要用塔板數很多的丙烯精餾塔來進行分離,還要用催化劑除去精丙烯中的炔烴雜質。一般要求在丙烯精餾塔塔頂得到純度大於99.6%的聚合級丙烯或純度大於95%的化學級丙烯。由於丙烯與丙烷的沸點非常接近,分離起來相當困難,所以常用的丙烯分離塔高達數十米,是廠區聳立最高的塔。
丙烯的用途很多,其中聚丙烯是產量最大的品種。由於聚丙烯產量的快速增長,丙烯產量的增長速度已超過乙烯的增長速度。
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丙烯來源於石油,是通過煉油廠提煉石油過程中蒸餾分離出來的烯烴,通過再提煉而得,還有一部分是通過對石油提煉出來的重油等物質進過催化劑的裂解而得來的。
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4 # 日出朝霞
丙烯由石油的催化裂化而來的產品,形象地說,就是將石油中長鏈條的碳基分子,“剪切”成一個個較短的丙烯分子。
這一路線的局限在於對石油的依賴,丙烯不但可以從石油中獲得,還可以“向丙烷要丙烯”——丙烷脫氫制丙烯的技術路線正在崛起。“這項技術直接讓丙烷‘脫’去兩個氫後變成丙烯,是一條擺脫石油依賴的技術路線。”
丙烷在自然界中大量存在,它是頁岩氣的主要成分。在沒有更好的利用技術之前,丙烷的“宿命”曾是燃燒。直至丙烷脫氫制丙烯技術的出現,讓丙烷有了發揮更大價值的可能。
回覆列表
聚丙烯和聚乙烯同來自於石油,而且乙烯和丙烯屬於共生關系,兩者價格走勢基本一致。丙烯是全球產量最高的基礎有機化工原料之一。工業上,傳統的製備方法是“向石油要丙烯”。丙烯由石油的催化裂化而來,形象地說,就是將石油中長鏈條的碳基分子,“剪切”成一個個較短的丙烯分子。