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浅谈石油化工
时间:2018-06-08 15:05:39 来源:化学工程学院 作者: 编辑: 浏览次数:0

一、石化化工简介

所谓石油化工就是石油化学工业,指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域,广义上也包括天然气化工。它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。

二、石油化工应用

石油化工可以说是与人们的生活密切相关,大到天上的飞机、地上的汽车、海里的轮船,小到我们日常使用的电脑、穿着的服饰、各式各样的装潢与建材用品等等都跟石油化工有密切的关系。可以说,我们日常生活中的衣食住行都离不开石油化工。

(1)衣

石化产品对人类“衣”方面的影响主要是合成纤维与人造革带来的衣料革命。  

纤维衣料:我国1959年开始发展合成纤维工业以来,加工制成各类价廉物美的腈纶、涤纶、维纶、锦纶等合成纤维衣料,解决了人们的穿衣问题。一座足球场大占地仅约4000平方米的合成纤维厂便可年产纤维90000吨,而要收成90000吨的棉花则需土地1600平方公里,产出同样数量的羊毛则需牧地40000平方公里。

人造革:天然皮革因受资源、动物保护和加工工艺的限制,使用成本高。人造革是最早发明用于皮质面料的代用品,它是用聚氯乙烯PVC加增塑剂和其他的助剂压延复合在布上制成,具有价格便宜、色彩丰富、花纹繁多等优点。聚氨酯PU人造革和复合人造革是较PVC人造革新一代产品,更接近皮质面料。PU人造革适宜制作皮鞋、提包、夹克、沙发座垫等。

(2)食

石化工业提高了农产品及畜产品的生产效率。化学肥料及农业化学品的施用,增加了粮食产量,农民的食物生产能力至少增加了四成。此外我们日常生活中所用的保鲜膜以及各种各样的食品包装盒都是合成树脂加工成的,这些食品保鲜包装材料延长了食品的保质期,使我们的生活更加方便、丰富。

(3)住

建筑业是仅次于包装业的最大塑胶用户,如塑胶地砖、地毯、塑料管、墙板、油漆等也都是石化产品,环保的木塑、铝塑等复合材料已大量取代木材和金属。除房屋建材外,家具及家居用品更是石化产品的天下。而燃气的使用更是让人们摆脱了烟熏火燎的烧煤、烧柴的日子。

(4)行

行万里路在当今可以说已不再是什么难事,然而不论是汽车、火车亦或是飞机、轮船,他们都是依靠石油化工来提供燃料。并且塑料、橡胶、涂料及粘合剂等石油化工产品也已广泛用于交通工具,降低了制造成本,提高了使用性能。一部汽车的塑料件约占其重量的7%~20%。汽车的自重每减少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。

总而言之,是石油化工为我们的生活提供了种种便利,让我们得以享受高水平的舒适生活。

三、石油化工发展

关于石化行业的发展,需要分成两个方面来讨论,一个是世界石化产业发展及趋势,一个是中国石化产业发展现状。

先说世界石化产业发展趋势,主要分成八个方面。

(1)我们必须要是意识到化石能源在今后的三十年仍占据主导地位。

目前,全球能源年消费量超过 110 亿吨油当量,石油和天然气合计占58.5%。到 2030 年,即使考虑到能效的大幅提高,世界能源需求年均增长率仍会达到 1.2% ,石油和天然气仍然是主要能源,合计占比约 55%。而目前,石油和天然气的储采比分别达46 年和63 年。至少可以保证今后 30年的石油和天然气消费。然而话虽如此,随着石油的不断开采,石油勘探的难度也越变越大。

(2)天然气将进入快速发展时期。

世界天然气产量与消费量将持续增长,发达国家的能源结构调整和新兴发展中国家的经济发展是增长的主要原因。

(3)资源国加强资源控制和加速下游产业发展。

资源国通过石油资源国有化、提高油气合作开发领域进入门槛合作方式由产量分成合同( PSC)向服务合同转变等手段大幅削减国外石油公司的溢价收益 。国外合作者更加趋于成为服务的提供者,以获取和占有资源为主要目标的合作难度越来越大。

(4)全球石化发展向亚太和中东转移。炼化发展模式也将趋向大型化、基地化、一体化。

(5)国际油价将长期维持高位震荡。

未来世界石油需求小幅增加,资源将趋于紧平衡状态,而且投资、油价、地缘政治等因素将使供应存在较大不确定性。同时,非常规资源占比上升,常规资源开采成本增加。而资源国经济发展对高油价日益依赖,为了保证其财政预算平衡,这些资源国的“目标”油价也越来越高,随着经济发展和通胀预期,未来这一价格将不断上升。且石油的金融属性日益增强,越来越多的基金从股票、黄金等金融和商品交易市场大量转入油市,未来国际油价的震荡将继续加大。

(6)绿色低碳化发展成为趋势。未来石化产业需要做到生产过程清洁化、产品清洁化,防止绿色贸易壁垒的产生。

(7)石油石化市场开放不贸易保护相互交织。

石油石化业还会受到各种形式贸易保护主义的干扰与阻碍,但全球市场仍将日趋开放,消费国与资源国、跨国公司与国家石油公司之间的合作也将日益扩大和深入。

(8)能源的替代技术加速发展。

可再生能源增长迅速,生物燃料、风能、太阳能等替代能源将快速发展,比例将由2010年的8%左右逐步提高到2030年的13%左右,全球仍将保持以化石能源为主导、可再生能源为补充的能源格局。

再说中国石化产业现状,主要分为五个方面。

(1)已进入世界石油石化大国行列。

我国石油石化产业已经形成完整体系,成为国民经济发展的基础型支柱产业,在促进国民经济和社会发展中发挥着重要作用,产业规模也已跻身于世界石油石化大国行列。国有石油公司现代企业制度建设基本完备,在国内外成功上市,企业规模迅速扩大,资产结构趋于合理,竞争能力显著提高。中国石化、中国石油两大集团公司已位居世界500强的第5位和第6位。我国石化产业增加值约占全球石化产业的12%,仅次于美国的约20%和欧盟的30%,居第三位。国内炼化企业也基本实现了大型化、基地化、一体化发展。

(2)国内市场需求增长迅速,资源供需矛盾突出。

2010年中国原油产量达到 2.03亿吨,到 2020年有可能稳定在2.0亿吨左右,更长远看,产量有逐步下降的风险。而石油消费迅速增长,国内增产潜力很小,石油进口依存度越来越大,2010年已超过55%,2020年可能会超过65%,2030年将超过70%。

(3)企业“走出去”取得初步成效,但国际化程度仍较低。

我国石化产业海外投资已扩展到油气勘探开发、生产销售、管道运输、炼油化工等多个领域,工程技术服务业务市场规模不断扩大,自主开发市场能力不断增强。油气资源“走出去”,目前已在海外形成五个油气产区,权益油产量增长迅速,2010年达到 5937万吨,2005-2010年间年均增速达 22%,占中国石油产量的比例从12%提高到30%。然而与国际一流石油公司相比,我国企业国际化经营的比重仍然较低,国际化管理水平有待提高。

(4)环保与产品质量差距较大。

产品质量主要是成品油在较短时间内实现了产品质量大幅度提高,但与发达国家相比仍有很大差距。中国的油品质量比欧、美、日等发达国家还落后2个档次以上,差距明显。在全球100多个国家的柴油硫含量排名中,中国排在 72位。

(5)企业劳动生产率较低,社会负担仍较重。

受历史原因和中国国情因素影响,中国石油石化企业从业人员相对较多,远高于国外大石油公司,导致劳动效率相对较低,人均石油产量与人均原油加工量指标远低于国外水平。与国外同类企业相比,中国大型石油石化央企仍承担着较重的社会负担,尤其以上游企业最为明显。

四、石油化工前沿

现在,石化产业绿色化可以说已经成为了一个不可逆转的潮流,尤其是石油产品的纯度问题如硫化物、氮化物的脱除。氮化物与硫化物是石化工业所产生的主要污染物,人们一直在绞尽脑汁的用较低的成本来除去它们降低污染。一般情况下,人们对这两种污染物都是分别除去,这样不仅耗时耗力,所用的成本也较高,因此有研究人员提出了联合脱硫脱氮技术治理石油化工烟气。目前为止,该技术可分为两大类,一是炉内燃烧过程中同时脱硫脱氮技术;二是燃烧后烟气中联合脱硫脱氮技术。

炉内燃烧脱硫脱氮主要有PEBC-CC(增压流化床燃烧/蒸汽联合循环发电)、CFBC(循环流化床燃烧)、LIMB(石灰石注入炉内分化燃烧)等。

烟气联合脱硫脱氢主要是在FGD技术上发展而来,分为湿法、半干法、干法,这将是我国烟气治理的主要发展方向。湿法较有前途和研究价值,但国内研究较少。半干法脱氮效果不是很好,主要有LIFAC工艺、尿素法等。干法怎主要包括活性焦吸附法、氧化铜法、等离子体法。

其中被认为具有实际应用价值的方法如下:活性炭法(BF工艺)、SNOX(WSA-SNOX)工艺、SNRB(SOx-NOx-ROx-BOx)工艺、NOXSO工艺、电子束脱硫(EBA)工艺、湿式FGD加金属螯合物工艺、氯酸氧化工艺、naclo2氧化法、双氧水(h2o2)法、氧化铜法、尿素法。