博鱼:石油化工发展过程四阶段
发布日期:2022-09-05 浏览次数:0

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博鱼:石油化工发展过程四阶段

博鱼石油化工是20世纪20年代兴起的以石油为原料的化学工业,起源于美国。初期依附于石油炼制工业,对炼制过程中产生的副产物进行综合利用,生产化学品。第二次世界大战后,石油化工迅速发展,逐步形成一个庞大的工业体系。50年代,欧洲化学工业迅速掀起石油化工厂的建设热潮,60年代又进一步扩大到日本及世界其他国家,使世界化学工业的生产结构和原料体系发生了重大变化。很多化学品的生产从以煤为原料转移到以石油和天然气为原料,石油化学工业的新工艺、新产品不断出现。到70年代初,石油和天然气成为工业化国家化学工业的主要原料,石油化工生产的各种石油化学产品多达数千种。当前石油化工已成为各工业国家的重要骨干工业。

1.初创时期

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博鱼随着石油炼制工业的兴起,产生了越来越多的炼厂气。1917年美国C. 埃利斯用炼厂气中的丙烯合成了异丙醇。1920年,美国新泽西标准油公司采用此法进行工业生产。这是第一个石油化学品,它标志着石油化工发展的开始。1919年联合碳化物公司研究了乙烷、丙烷裂解制乙烯的方法,随后林德空气产品公司实现了从裂解气中分离乙烯,并用乙烯加工成化学产品。1923年,联合碳化物公司在西弗吉尼亚州的查尔斯顿建立了第一个以裂解乙烯为原料的石油化工厂。在20世纪二三十年代,美国石油化学工业主要利用单烯烃生产化学品。如丙烯水合制异丙醇、再脱氢制丙酮,次氯酸法乙烯制环氧乙烷,丙烯制环氧丙烷等。20年代,H.施陶丁格创立了高分子化合物概念;W. H. 卡罗瑟斯发现了缩聚法制聚酰胺后,杜邦公司1940年开始将聚酰胺纤维(尼龙)投入市场;表面活性剂烷基硫酸伯醇酯出现。这些原来由煤和农副产品生产的新产品石油发展历程,大大刺激了石油化工的发展,同时为这些领域转向石油原料创造了新的技术条件。这时,石油炼制工业也有新的发展。1936年催化裂化技术的开发,为石油化工提供了更多低分子烯烃原料。这些发展使美国的乙烯消费量由1930年的,1.4万吨增加到1940年的12万吨。

2.第二次世界大战的推动

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第二次世界大战前夕至20世纪40年代末石油发展历程,美国石油化工在芳烃产品生产及合成橡胶等高分子材料方面取得了很大进展。战争对橡胶的需要,促使丁苯、丁腈等合成橡胶生产技术的迅速发展。1941年陶氏化学公司从烃类裂解产物中分离出丁二烯作为合成橡胶的单体;1943年石油发展历程,又建立了丁烯催化脱氢制丁二烯的大型生产装置。1945年美国合成橡胶的产量达到67万吨。为了满足战时对梯恩梯炸药(即TNT)原料(甲苯)的大量需求,1941年美国研究成功由石油轻质馏分催化重整制取芳烃的新工艺,开辟了苯、甲苯和二甲苯等重要芳烃的新来源(在此之前,芳烃主要来自煤的焦化过程)。当时,由催化重整生产的甲苯占全美国所需甲苯总量的一半以上。1943年石油发展历程,美国杜邦公司和联合碳化物公司应用英国卜内门化学工业公司的技术建设成聚乙烯厂;1946年美国壳牌化学公司开始用高温氧化法生产氯丙烯系列产品;1948年,美国标准油公司移植德国技术用氢甲酰化法(羰基合成)生产八碳醇;1949年,乙烯直接法合成酒精投产。石油化工的不断发展,使美国在1950年的乙烯产量增至68万吨,重要产品品种超过100种,石油化工产品占有机化工产品的60%(1940年仅占5%)。

3.蓬勃发展阶段

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20世纪50年代起石油发展历程,世界经济由战后恢复转入发展时期。合成橡胶、塑料、合成纤维等材料的迅速发展,使石油化工在欧洲、日本及世界其他地区受到广泛的重视。在发展高分子化工方面,欧洲在50年代开发成功一些关键性的新技术,如1953年联邦德国化学家K.齐格勒研究成功了低压法生产聚乙烯的新型催化剂体系,并迅速投入了工业生产;1955年卜内门化学工业公司建成了大型聚酯纤维生产厂;1954年意大利化学家G. 纳塔进一步发展了齐格勒催化剂,合成了立体等规聚丙烯,并于1957年投入工业生产。其他方面也有很大的发展,1957年美国俄亥俄标准油公司成功开发了丙烯氨化氧化生产丙烯腈的催化剂,并于1960年投入生产;1957年乙烯直接氧化制乙醛的方法取得成功,并于1960年建成大型生产厂。进入60年代,先后投入生产的还有乙烯氧化制醋酸乙烯,乙烯氧氯化制氯乙烯等重要化工产品。石油化工新工艺技术的不断开发成功,使传统上以电石乙炔为起始原料的大宗产品,先后转到石油化工的原料路线上。在此期间,日本、前苏联也都开始建设石油化学工业。日本发展较快,仅十多年时间,其石油化工生产技术已达到国际先进水平。前苏联在合成橡胶、合成氨、石油蛋白等生产上,有突出成就。

石油化工新技术特别是在合成材料方面的成就,使生产上对原料的需求量猛增,推动了烃类裂解和裂解气分离技术的迅速发展。在此期间,围绕各种类型的裂解方法开展了广泛的探索工作,开发了多种管式裂解炉和多种裂解气分离流程,使产品乙烯收率大大提高、能耗下降。西欧各国与日本,由于石油和天然气资源贫乏,裂解原料采用了价格低廉并易于运输的中东石脑油,以此为基础,建立了大型乙烯生产装置,大踏步地走上发展石油化工的道路。至此,石油化工的生产规模大幅度扩大。作为石油化工代表产品的乙烯,1980年全世界产量达到3580万吨,创历史最高水平。1960年以后,有机合成原料自煤转向石油和天然气的速度加快(见下表)。

年份

石油、天然气在有机合成原料中所占的比例/%

美国

联邦德国

法国

日本

1960

88

50

50

55

1975

98

90

90

90

全世界大约有1000个石油化工联合企业,所用原料油约占原油总产量的8.4%,用气约占天然气总量的10%。全世界90%以上的合成树脂、合成纤维、合成橡胶等合成材料是用石油原料生产的。全世界84%的氨和90%的甲醇都是以天然气为原料生产的。

4.成熟阶段

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20世纪七八十年代,石油化工经历高速发展后,技术进入成熟阶段。从产品角度看,各大品种石化产品拥有的市场份额基本定型,新型产品的涌现和市场影响力迅速下降。与此同时,与这些大品种相对应的生产技术得到充分发展,工厂建设达到规模经济,巩固了市场竞争地位。例如,采用管式炉方法生产乙烯越来越普遍,以至世界总生产量95%以上的乙烯都是管式炉裂解装置生产的。乙烯装置规模不断扩大,乙烯裂解单炉生产能力不断提高,由原单台规模1万吨/年提高到17.5万吨/年。乙烯生产装置规模年生产能力已由原几万吨提高到100万吨以上。20世纪70年代以来,合成材料的主要产品聚乙烯、聚丙烯,它们在催化体系、聚合方式、工艺过程以及产品应用等方面相互借鉴,相互补充,形成了多种成熟技术路线。成套技术日臻完善,流程缩短,装备水平不断提高。例如,1994年同1960年相比,聚丙烯规模由5000吨/年增加到220000吨/年;催化剂活性由1×103克聚合物/克Ti提高到1.5×106克聚合物/克Ti;1980年到1998年,相对生产成本降低50%以上。

在实现工程放大的过程中,每一类大宗产品只有少数几种工艺得到了充分的发展。初期开发的许多工艺技术在竞争中被淘汰。同时为适应生产大型化的要求,工程技术迅速发展并带动了相关技术的发展。在工艺技术发展的同时,解决了诸如大型压缩机组、大型反应器、挤压机组、高效传质传热设备等大型石油化工专用设备的设计及制造技术;依据各种工艺提出的严格要求,解决了耐高温、耐低温、防腐蚀及自动控制技术等等。有大批量的石油化工合成材料作基础,塑料、纤维纺织、橡胶加工等种类浩繁的加工技术也得到迅速发展。

选自《中国化工通史》

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