石油炼制工业发展史history of petroleum refining industry

1876年,俄国根据化学家Д.И.门捷列夫的提议,建造了一座从重质油大规模炼制润滑油的工厂。不久,石油润滑油开始在各个应用领域取代动植物油脂。随后,发明了燃烧重质油的喷嘴(燃烧器),重质油开始用作锅炉燃料,并逐渐成了各工业部门以至铁路和水运部门不可缺少的燃料。特别是将这种液体燃料用于军事以后,石油的作用更加扩大了。
近代炼油工业 19世纪80年代初,煤油灯因电灯的发明而相形见绌,并逐渐被淘汰。特别当19世纪末叶,汽车发动机和柴油发动机相继问世以后,汽油和柴油很快取代灯用煤油的地位。由于汽车工业的突飞猛进,以及第一次世界大战的刺激,汽油需要量激增,仅从原油蒸馏(即一次加工)中得到的汽油已远不能满足需要,人们进行了把大分子烃类裂化成小分子烃类的试验。1913年W.M.伯顿液相裂化工艺首先实现了工业化,在一定的压力和温度下进行石油馏分的热裂解,获得了更多的汽油。1930年,美国建成延迟焦化装置,对减压渣油进行焦化,生产轻质油品和石油焦。自20世纪20年代初,杜布斯裂化装置等一系列热裂化装置先后投产时,炼油技术就开始从一次加工发展到二次加工(见石油炼制过程)。
1925年后,化学工程的发展和实际应用,管式炉、泡罩塔、汽提塔等设备的采用,促进了炼油技术的发展。
1930年,汽油在全世界油品需要量中所占的体积百分比,已从1920年的26.1%上升到42.0%,其中裂化汽油已从0.5%激增到17.7%,而同期煤油的比例却从12.7%骤降到 5.3%。此外,30年代前后炼油工业的另一重要的进展是润滑油生产技术日臻成熟,为了分馏出粘温性能好的润滑油料和获得更多的轻质油品,发展了减压蒸馏(见原油蒸馏)。为了脱除润滑油料中的石蜡和其他杂质,开发了离心脱蜡、溶剂脱蜡、溶剂精制、丙烷脱沥青等工艺。与此同时,润滑油添加剂的使用,大大改善了润滑油的质量,延长了使用寿命。因此,润滑油在全世界油品需要量中所占体积百分比,从1930年的3.7%下降到1940年的2.8%,而不是与原油加工量成比例增加。
现代炼油工业 开始于第二次世界大战前后。
40年代 是炼油工业由热加工转向催化加工的时期。转变的原因是为了增产汽油和提高辛烷值,以满足第二次世界大战的需要。由于热裂化汽油中含有大量烯烃和二烯烃,在贮存过程中容易生成胶质。为此,E.J.胡德利发明了用活性白土作催化剂(见固体酸催化剂)的固定床催化裂化工艺,并于1936年实现工业化。这是炼油工业发展中的一项重大突破。以后相继出现的流化床催化裂化装置(1942)和移动床催化裂化装置(1943),掀起了建设催化裂化装置的高潮。其中流化床催化裂化在发展中居于优势地位,该工艺所采用的流态化反应、再生烧焦以及粉体物料输送等技术促进了工程设计技术的发展,并广泛应用到炼油工业及其他工业过程。从30年代炼厂气加工开始工业化,至40年代叠合装置和烷基化装置套数也有所增加,还出现了异构化装置。
在此期间,石油化工因战争刺激而兴起,提供大量生产硝酸铵炸药所需的氨、生产梯恩梯(三硝基甲苯)炸药所需的甲苯、生产合成橡胶所需的丁二烯和苯乙烯等。
50年代 是炼油工业催化加工全面发展的时期。各炼油公司继续开发出各种形式的流化床催化裂化工艺。为了把质量差的直馏汽油转化成高辛烷值汽油,以满足市场需要,美国环球油品公司于1949年开发了固定床铂重整工艺;此后又出现了流化床催化重整(1952)和移动床催化重整(1955)工艺,其中以固定床催化重整占主导地位(见催化重整)。重整装置副产大量廉价氢气,又促进了加氢技术的发展,于是汽油、柴油和润滑油的加氢精制装置相继投产。此外,开始使用电化学精制和分子筛精制工艺(见石油产品精制),并出现了流化焦化装置,同时开始大量生产合成润滑油。
50年代也是世界石油化工的重要发展时期。战后,催化裂化和催化重整装置的大量建设,以及石油、天然气的广泛利用,为石油化工提供了含有大量烯烃的炼厂气和充足的芳烃(苯、甲苯、二甲苯)原料,促进了石油化学工业的全面发展(见石油化工发展史)。
60年代 初期,全世界原油年加工能力已达到1.046Gt,催化裂化加工能力约占原油加工能力的21.45%(质量),催化重整加工能力约占9.9%(质量),加氢精制加工能力约占10.6%(质量)。催化重整副产大量氢气以及喷气式飞机的发展,促进了加氢裂化工艺的开发。1959年,第一套加氢裂化装置在美国投产以后,其发展愈来愈快,大有取代催化裂化的趋势。面对这一挑战,催化裂化工艺不断革新;60年代出现的含分子筛的催化裂化催化剂(见分子筛催化剂),以及采用极短反应接触时间的提升管裂化技术,大大提高了产品产率、油品质量,并降低了催化剂的损耗,使催化裂化工艺经住了冲击。
70年代 1973年中东战争开始后,随之而来的两次石油价格上涨给炼油工业带来了冲击,迫使一些炼油公司停建新炼油厂,并关闭一部分炼油厂,而致力于增加二次加工能力,以便充分利用原油,提高石油产品的产率。因此,全世界的原油加工总能力上升速度明显减慢,并从1982年起,出现了逐年下降的情况。另一方面,催化裂化、催化重整、延迟焦化等加工能力却继续增加。这使得炼油工业的装置结构发生了变化,加工深度增加了。
随着供应的原油日益变重变差,它的密度和含硫量增加,各炼油公司都大力改进催化剂、革新工艺流程、改变操作条件、采用高效节能设备,以适应原料变劣、操作变苛、产品方案要求灵活、环保要求日益严格的需要。出现了更多的含硫重质油转化新工艺,各种产品的加氢精制和重质油加氢脱硫工艺的应用更加普遍,同时也研制出不少新型催化剂。这使炼油装置的能耗明显下降,并且使世界炼油工业在节能和环保方面都取得了大进展。
中国炼油工业 中国虽然很早就发现了石油,但现代炼油工业的起步却比较晚。1905年,陕西地方当局兴办了延长石油官厂,1907年开钻出油,并生产了煤油。1937年该厂改名为延长石油厂。到1942年,年加工原油量达到16000余桶,用釜式蒸馏法生产了汽油、煤油、柴油、机油(即润滑油)和石蜡等产品。
1939年,甘肃玉门老君庙油田开始钻井采油,1941年成立甘肃油矿局,建设了以釜式蒸馏为主的炼油厂,1942年原油加工量达64kt。
1949年,中国原油产量只有120kt,原油加工能力约170kt,只拥有蒸馏、热裂化、叠合、离心脱蜡等少数炼油装置,而且规模都很小。50年代除了恢复已有石油炼厂和页岩油厂外,还利用苏联的技术建设了以兰州炼油厂为代表的年加工原油量1Mt级的现代化炼油厂,掌握了移动床催化裂化和润滑油生产等技术。进入60年代以后,随着原油产量的迅速增加,依靠自己的力量建设了以大庆炼油厂为代表的年加工原油量1.5Mt级的炼油厂,掌握了延迟焦化、流化床催化裂化、铂重整、尿素脱蜡等技术和相应的催化剂制造工艺,以及加氢裂化、天然气蒸汽转化制氢、烷基化等工艺,如1965年中国自行开发的铂重整装置在大庆炼油厂投产,流化床催化裂化装置在抚顺石油二厂投产,缩短了与世界炼油技术先进水平的差距。70年代起,建成了多座年加工原油量2.5Mt级的炼油厂,以及多金属催化重整、分子筛脱蜡、喷雾蜡脱油、软蜡裂解、加氢精制、提升管催化裂化、同轴式流化床催化裂化等新型装置,如1974年使用分子筛催化剂的提升管催化裂化装置在玉门炼油厂投产。在炼油厂节能和环保技术方面已达到了一定的水平。1984年中国原油产量达到114.53Mt,居世界第六位。原油年加工能力超过103Mt,名列世界第七位(见图)。

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