为什么说乙烯是衡量国家石油化工水平的标志?工业上怎么制备乙烯?

乙烯是石油化工最基本的原料之一,可由天然气、液化石油气、轻油(石脑油)、轻柴油、重油、原油、乙烷和丙烷等为原料裂解产生的裂解气分离而得。主要用于制造合成橡胶、合成树脂、合成纤维、塑料以及多种基本有机原料,如乙醇、乙醛、醋酸、环氧乙烷、乙二醇、乙苯、氯乙烯、苯乙烯、二氯乙烷、醋酸乙烯等,并可代替乙炔用以切断和焊接金属,还可作为人工水果成熟的促进剂。

乙烯为何如此重要,是因为从乙烯这种原材料出发,可以制备出多种其它的原材料与物质。下表是我国乙烯目前的用途结构。其中超过一半的乙烯都用来制备聚乙烯,生活中常见的塑料瓶、保鲜膜、塑料袋等就是聚乙烯做的,用量巨大。其余的用途也基本和生活中的合成高分子材料息息相关,这是化学发展给生活带来的好处。

为什么说乙烯是衡量国家石油化工水平的标志?工业上怎么制备乙烯?


为什么说乙烯是衡量国家石油化工水平的标志?工业上怎么制备乙烯?

2022年底,我国的乙烯产量首次超越美国,排名世界第一,在渤海湾、杭州湾、大亚湾占了约一半的产量。我国的石化工业总体状况是大而不强,乙烯工业也是如此。

我国的乙烯生产虽然巨量,但是国内需求也大,所以自身供不应求,还需从国外进口,并且做的产品附加值不高,导致乙烯行业利润并不高。由于疫情与国际原因,我国乙烯生产近年处于亏损的状态。产业升级是我国近期发展的目标。

工业上制备乙烯的方法很多,采用什么方法,与国家所拥有的原材料资源相关。大多数国家以石脑油工艺为主

为什么说乙烯是衡量国家石油化工水平的标志?工业上怎么制备乙烯?

石脑油制备乙烯的大体流程是将石脑油等轻质油放入裂化炉高温裂解,期间发生很多的反应,可以生成乙烯、丙烯、丁二烯、甲烷、氢气等产物,通过控制高温温度、停留时间、压强等条件,实现生产的选择性。

催化裂化与催化裂解也是重要的工艺,原材料是各种重质油,即密度粘度都比较大的油,裂化与裂解是不一样的,裂解的温度通常比裂化温度更高,得到的产物碳链更短。催化剂方面,裂化一般用分子筛催化剂和硅酸铝催化剂,裂解是为沸石分子筛和金属氧化物催化剂。

甲醇制乙烯也是一种重要的方法,适用于少油多煤的国家。甲醇的来源可以是煤或者天然气。所以甲醇制乙烯有时候又称为煤制乙烯。目前我国虽然石脑油制备乙烯的比例还较高,但是正在逐年降低,煤制乙烯的比例逐年提高,目的是为了缓解单一能源的依赖问题。甲醇制备乙烯的过程大概是,先讲甲醇转化为二甲醚,二甲醚在生成乙烯,在化学原理中经常考察此类反应。

乙烷制乙烯是部分国家的主流制备方法。自上世纪九十年代的页岩气革命后,美国更加重视页岩气开采,技术也更加成熟。美国的页岩气中乙烷含量较高,所以乙烷制乙烯这一工艺方法是其主流方法。

乙烷成本低廉,乙烷制备乙烯的选择性高,对于部分国家来说,成本优势明显,例如中东与美国的制烯工艺已经超过一半是用乙烷制备乙烯的工艺。我国的乙烷资源不多,需从国外进口,所以虽然该工艺在国内也有所发展,但相比之下,占比不高。乙烷制备乙烯一般有如下方法,乙烷直接脱氢,乙烷氧化后再脱氢、乙烷二氧化碳脱氢等。

其余的制备乙烯的方法还有合成气(CO&H₂)制备、乙醇制备、生物制备等。

总体而言,乙烯制备工艺越来越朝着轻质、气制的方向发展,相比重油制备,选择性高、成本低且更加环保。而且一般石油化工工厂不会是单一工厂,因为有机反应的产物很复杂,如果只制备单一物质,其余物质会浪费掉,所以石油化工工厂一般占地面积大,生产线复杂,生产产品多,相互之间配合度高,一体化、综合化、规模化是我国的目标。

我国虽地大物博,但在石化资源方面,多煤贫油少气,相比资源富饶的国家处于不利地位。经过技术攻坚和几代人的努力,我国的乙烯制备工艺逐步发展,多点开花,摆脱单一能源与材料的依赖,虽然没有诸如美国和中东得天独厚的能源条件,但是也因此培养了我们人定胜天的坚毅品质。

为什么说乙烯是衡量国家石油化工水平的标志?工业上怎么制备乙烯?


《石化工业发展概况与展望》  袁晴棠

《我国乙烯行业发展现状分析》  赵文明
《乙烯技术发展现状及展望》  夏春晖
《中国石化2022年乙烯业务述评》  曾淼洋
《重石脑油催化裂解制烯烃的研究》  王培
《重石脑油催化裂解制烯烃的研究》  刘利利
《钼基催化剂催化乙烷氧化脱氢制乙烯的反应机理研究以及反应活性调控》  姚睿
《甲醇高选择性转化制乙烯SAPO-34催化剂研究》  黄慧文



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