石油如何被“吃干榨净”(1)

石油的形成,本质上是将太阳能转化为化学能并封存的过程,可谓是地球用数亿年时间为人类预先封装好的高密度能量包和化工原料宝库。

而人类对石油的利用,也是一个步步为营的“释能”过程,纵观整个炼油环节,简直是将石油的价值“吃干榨净”,完美体现了“石油全身都是宝”。

原油是成千上万种不同大小碳氢分子的混合物。分子越小、越轻,沸点就越低。炼油厂利用这个特性,像酿酒一样,通过加热让不同成分在不同温度下变成蒸汽,再冷凝收集。

首先是提炼煤油和汽油。原油被加热到约360-400℃后,以蒸汽形式送入一个高达几十米的分馏塔。随着蒸汽上升冷却,不同沸点的成分在不同高度凝结并被收集,就像人们爬楼梯时在不同楼层停下休息:

· 塔顶 (<150℃):汽油(部分)和更轻的气体。

· 中上部 (150-240℃):煤油和航空燃油。

· 中下部 (240-375℃):柴油等。

· 塔底 (>375℃):重油/渣油,是需要进一步加工的浓稠残余物。

19世纪50年代,正是利用这种“蒸馏釜”成功炼出了煤油!煤油灯点亮了黑夜,也宣告了石油时代的来临。

然而,如此得到的“粗汽油”和“粗煤油”,不仅质量很一般,而且量也不够多。 为了得到更多、更好的产品,就需要第二个步骤——催化裂化,目的是把没用的重油“切”成轻质油;以及提升汽油品质。

重油分子像一串很长的碳原子链,分子量很大,无法直接当燃料。催化裂化即利用一种叫做沸石的催化剂,在约500-550°C的高温下,把这些长链分子剪成几段,成为短链分子,这正是汽油和柴油的主要成分。

所以说催化裂化是现代炼油厂“化腐朽为神奇”的核心技术。其具体过程是:

1. 原料准备:将常压蒸馏塔底的重油进行减压蒸馏,变成更易处理的减压馏分油,再混入少量更重的减压渣油。

2.将上述原料油预热到约300°C,在反应器底部与700°C的高温再生催化剂相遇,瞬间气化并裂化,温度快速升至500°C左右,反应2-4秒后离开反应器。

3. 裂化后的油气和催化剂进入沉降器,通过旋风分离器,分离出催化剂和油气。

4. 油气进入分馏塔,像原油蒸馏一样,再被层层分离,生出不同价值和能量的产物,比如:

液化石油气:含丙烯、丁烯等,是化工原料;

汽油:主要产品,辛烷值高,占产品总量的40%-60%;

轻循环油:部分可作柴油,部分可进一步加工……

综上可见,催化裂化的具体贡献是:

1.大幅提高轻质油收率:没有它,一桶原油可能只能产20%-30%的汽油和煤油;有了它,总收率可达70%-80%以上。

2·生产高辛烷值汽油:它产的汽油分子结构抗爆性好,是高品质汽油的基石。

3.生成重要化工原料:副产品中的丙烯、丁烯是塑料、化纤(如涤纶)的关键原料。

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