石油化工的发展简史石油化工的发展一、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一。
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一步化学加工获得。
生产石油化工产品的第一步是对原料油和气（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）。
这两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与石油炼制工业、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，这被认为是第一个石油化工产品。
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，一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一次飞跃。
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，并向着采用新技术，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。
一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%。
世界石油化工发展趋势1 世界矿物能源的5% 用于生产基本石化产品三烯(乙烯、丙烯和丁二烯)、三苯(苯、甲苯和二甲苯)和甲醇经常被称为基本有机原料, 它们的上游是石油、天然气和煤, 下游产品主要是合成材料及表面活性剂、溶剂和涂料等。
世界乙烯产量的80%左右、丙烯产量的65%左右用于生产合成树脂。
2004 年全世界消费的493.7 ×1018J 矿物能源中, 95%用作基本能源, 只有5%用作化工原料生产上述三烯、三苯和甲醇。
在这5%用作化工原料的矿物燃料中, 石油约占81.6%, 其次是天然气液体和炼厂气(约占17.7%), 天然气和煤所占的比例分别为0.4%和0.3%。
7 种基本化工产品中2004 年生产能力(不包括用于汽油中的丙烯、苯、甲苯和二甲苯)分别为: 乙烯1.129×108t[1], 其次是丙烯约7500×104t、苯约4500×104t、甲醇约4000×104t、二甲苯约4000×104t、甲苯约2500×104t 和丁二烯约1000×104t。
2 当前世界石油化工发展的几个重要特点2.1 进入周期性发展的上升阶段世界石化工业上一个高峰期大约在1995 年,低谷期大约在2001～2002 年。
从2003～2004 起, 世界石化工业再次进入周期性发展的上升期。
目前种种迹象表明, 石化工业下降期可能后延, 原来预测2008～2009 年利润下降的全方位影响有可能推迟到下一个10 年, 由于建设成本上扬, 人力资源紧张, 一些新的裂解项目不能按预定的时间完成。
原来预测2008 年由于大量新增能力投产而造成的供过于求的局面可能会再延迟一、二年出现。
2.2 重心向东方转移石油化工受世界经济全球化影响, 各地区生产能力比例变化明显, 美国、西欧、日本支配世界石化工业的格局已不复存在。
20 世纪80 年代以前这三个地区占世界基本石化产品产量的80%, 但2005年已下降到50%。
这是亚洲和中东石化工业崛起的结果, 贸易方式也相应发生变化。
今后5 年乙烯能力增长的1/2 将在中东, 1/3 在亚洲。
到2010 年伊朗和海湾合作组织国家估计约占全球乙烯生产能力的20%。
沙特基础工业公司(Sabic)将在中东地区石化工业未来的发展中起到重要作用。
伊朗、阿布扎比、沙特和阿曼等地的中东地方公司积极寻找西方的投资伙伴建设新的乙烯/聚乙烯装置, 也有一些公司寻找收购的目标, 例如Sabic 收购了欧洲的DSM公司, 阿拉伯酋长国投资公司投资北欧Borealis公司。
近来的高油价使中东公司产生了更高的现金储备, 进一步刺激了收购的胃口。
亚洲的一些公司也在探索在沙特和伊朗等低成本中东地区的投资机会。
2.3 装置大型化, 实现经济规模近几年世界级石化装置规模明显大于20 年前建的装置。
规模小、设备陈旧、效率低的装置有的停产, 有的进行扩能改造, 有些装置被改造用来生产不同的化工产品。
过去40 年, 典型的乙烯生产装置的生产能力已经增加了10 倍, 由20 世纪60 年代的10×104～14×104t/a 增加到100×104～140×104t/a (如建在伊朗Assaluyeh 的Jam 石化厂)。
卡塔尔的QAPCO 和Atofina 的合资聚乙烯装置生产能力达年产61.5×104t/a。
道化学公司在Taft、LA 建设的环氧乙烷装置的年产能力达66.5×104t/a , 预计2006年下半年投产[6]。
中国石化和BP 公司均能提供建设单线能力为100×104t/a 的精对苯二甲酸(PTA)装置技术。
2.4 更多地实现一体化运营主要石化公司都实现与上游原料或下游衍生物生产的一体化经营, 以改进经营, 确保原料来源。
例如, 链烷烃含量高的石脑油是很好的乙烯原料,而环烷烃含量高的石脑油更适宜作重整制芳烃的原料。
一体化的石化联合体可以向化工装置提供最适宜的原料, 做到宜烯则烯, 易芳则芳。
2.5 石化公司并购继续重要石化公司的继续并购、合资和其他形式的合作导致在很广的地理区域只有较少的通用石化产品生产公司。
一些石化公司剥离非一体化业务,或者与其他公司形成合作伙伴, 提高运营效率, 或者停掉某些业务。
2005 年世界最大的聚丙烯生产公司———巴塞尔已被巴斯夫和壳牌化工公司以44×108 欧元的价格出售给位于纽约的Access 工业公司的子公司———Nell 收购公司(位于卢森堡)。
BP 公司一个独立的烯烃及其衍生物子公司———伊诺公司(Innovene, 总部位于芝加哥)2005 年末也在纽约股票交易所首次募股。
2.6 能源和原料价格上涨2003 年以后的高油价对石化产品市场有重要的影响, 预计在世界主要消费地区原油价格不会恢复到20 美元/桶的传统价格。
高油价对各地区市场和各种终端应用市场的影响不同。
3 乙烯技术进展乙烯是石油化工的龙头, 是各种石化产品最重要的原料, 2005 年1 月1 日统计的全世界乙烯生产能力为1.129×108t, 2005 年全世界乙烯的消费量估计为1.07×108t, 2005～2010 年全世界乙烯年均需求增速约为4.3%, 到2010 年全球乙烯供应量将达到1.33×108t, 需求量达到1.32×108t[9]。
近几年乙烯技术进展主要体现在大型化、裂解炉设计和材质改进、产品分离效率进一步提高及乙烯原料的优化和多样化等方面。
3.1 对未来乙烯装置的设想目前世界乙烯装置的专利商主要是斯通韦伯斯特公司、凯洛格布朗和路特公司、林德公司和ABB 鲁姆斯公司。
咨询公司莱森特化学系统公司采访这些专利商, 得出如下关于未来设计思路的一致意见:①乙烯生产将继续以蒸汽裂解为主, 发展趋势是设计更大的装置, 以充分利用投资规模的经济性。
单线能力有可能达到100×104～200×104t/a, 裂解炉以气体为原料时, 能力可达30×104t/a, 以液体为原料时为23×104t/a。
② 180×104t/a 的激冷塔比现在炼油厂和石化装置使用的塔罐体积更小、更轻巧。
冷冻系统、热泵和裂解气压缩机可以是能力为140×104～180×104t/a的单系列。
③为优化特大型乙烯装置的设计, 工艺温度、压力和浓度分布可能需要作某些调整。
3.2 裂解炉向高温、短停留时间和低烃分压发展使用柱塞流反应器在低分压、短停留时间和高温下操作可以提高生成乙烯的选择性。
为降低停留时间, 这些年来炉管的长度不断缩短。
典型的长度已从45m 以上降低到20～27m, 近来已降低到9～12m。
随着炉管长度减短, 炉管直径也需要降低, 以提高热流量, 降低炉管金属的温度, 倾向于用内径为25.4～38.1mm(1～1.5in)的平行小炉管, 也使用内翅和其他气体混合元件来提高管的表面积, 以提高热传导效率。
同时每家专利商都设计了具有不同特点构形的炉管。
3.3 开发大功率、底烧式、低氧化氮放出烧嘴低氧化氮放出、高功率的底部烧嘴的灵活性高于侧壁烧嘴, 而且对于给定的能力烧嘴数目较少。
侧壁烧嘴有非常均匀的热分布, 但最大能力只有158～211kJ/h, 而底式烧嘴可达1580～2110kJ/h。
此外, 侧壁式烧嘴的开、停车时间比不大于3∶1, 维修费用较高。
而大型的底部烧嘴比侧壁烧嘴稳定, 开、停车时间比为10∶1。
一个典型的裂解炉中, 裂解轻质原料需要8～10 个底部烧嘴, 对于重质原料需要18～20 个烧嘴。
近来, 美国休斯顿地区提议的一项法规要求能力为106GJ/h 的乙烯裂解炉的NOx 放出量要小于4.30g/GJ(约7～8$L/L 的NOx)。