炼油行业发展报告：百年发展成就炼化辉煌（26页）

行业报告下载 2022年11月29日 07:22 管理员

炼油技术起源于欧美，初期对于石油经过加热后，提取出来的部分产物可以作为照明燃料，早期的炼油技术也是采用釜式蒸馏批量生产照明煤油。1861 年美国爆发南北战争，增加了对灯油和润滑油的需求，推动了美国早期石油工业的发展。在 19 世纪 60 年代相继出现了常压蒸馏和减压蒸馏技术，分别用来生产煤油和军需设备润滑油。20 世纪 50 年代随着世界各国使用石油的演变，将原油加工成燃料（如汽油和航空汽油）对于经济运转势在必行。随着汽车工业、航空工业以及衣食住行相关的化工品需求的发展，石油炼制也形成了运输燃料、润滑油、沥青、石化原料等为主的产品结构。其中，为代表性的炼油技术主要有： 1、热裂解：最早的热裂解工艺是 1891 年由俄罗斯的 Vladimir Shukhov 获得专利。 Shukhov 裂解工艺使用高压将较重的碳氢化合物链“裂解”成更轻，更短的链。然而当时，Shukhov 的工艺很少被采用，因为当时不存在较轻的馏分燃料（例如汽油）市场。1910 年，美国人 William Burton 和 Robert Humphreys 在印第安纳州 Whiting 炼油厂的标准石油公司工作时开发了自己的热裂解工艺，该炼油厂最初是为了生产用于灯的煤油而建立的。该工艺主要生产汽油、柴油、残余燃料油和石油焦。1913 年 1 月提交给美国专利局，并向许多其他炼油公司发放了许可。Burton 工艺被广泛使用了 20 多年，直到催化裂化技术的产生。随着第一次世界大战的结束，全球汽油需求大幅增长。虽然热裂解汽油是内燃机的主要选择，但其过于容易燃烧而导致爆震，这可能导致发动机运行发生问题。C. P. Dubbs 创建了一种改进的热裂解工艺（即 Dubbs 工艺），在 400°C–460°C（750°F–860°F）下运行，从而减少了系统中的积碳，使得裂解设施可以运行更长时间，减少了维护次数。在 20 年的时间里 Dubbs 通过 National Hydrocarbon Co.来向合作企业授权他的专利，后来这个公司更名为 Universal Oil Products（UOP）。 2、催化裂化：催化裂化最早的先驱之一是美国人 Almer M. McAfee，他创造了一种使用无水氯化铝基催化剂的工艺，能够在蒸馏过程中产生更多的汽油。McAfee 的雇主海湾炼油公司于 1915 年在德克萨斯州亚瑟港推出第一台无水氯化铝催化裂化装置。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，而汽车工业发展油品质量提出了更高的要求，还需要汽油能够长期储存，催化裂化便逐渐取而代之。催化裂化技术是继热裂化之后，炼油技术出现第二次颠覆性突破的代表技术。首先由热加工转化为催化加工，利用催化反应的优越性，将原油的轻油收率进一步提高，达到 70%以上。

产物中富含异构化产物，有效提高了汽油的辛烷值和柴油的安定性。炼厂气中也包含大量低碳烯烃，可以提供化工原料，实现了对原油更加有效的利用。1936 年，第一台 Houdry 装置在宾夕法尼亚州 Sun Oil 公司的 Marcus Hook 炼厂开始商业运营，这是第一个固定床催化裂化装置。催化裂化工艺后来由 Warren Lewis 和 Edwin Gilliland 在为新泽西州标准石油公司（美国）工作时进行了改进。Houdry 的固定床装置吸引了其他公司的研究和开发，致使 20 世纪 40 年代流化床催化裂化工艺的发明。在 20 世纪 50 年代，FCC 加工技术开始在反应中掺入沸石催化剂。 3、烷基化：由于高辛烷值航空汽油需求，俄罗斯出生的化学家 Herman Pines 和 Vladimir Ipatieff 因极大地提高了 Houdry 工艺的辛烷值而备受关注。Ipatieff 是 UOP 公司的化学研究主任，也是芝加哥西北大学的教授，负责固体磷酸的开发——一种通过用磷酸处理二氧化硅而制成的高活性催化剂，有助于提高汽油的辛烷值。 Ipatieff 在 20 世纪 30 年代与 UOP 同事 Herman Pines 密切合作。他们在开发新的聚合物、芳香族的烷基化等方面发挥了重要作用。菲利普斯（后来称为康菲石油）在 20 世纪 40 年代初发明了氢氟酸（HF）烷基化工艺以生产高辛烷值的航空汽油，以及石蜡的异构化工艺将航空汽油中的辛烷值提高到 100。这些新工艺使美国炼油业能够生产价格合理的高辛烷值航空汽油，在第二次世界大战中发挥决定性作用。 4、催化重整：汽车发动机压缩比的提高和石油化工的发展需要大量芳烃产品。催化重整技术是以提高油品辛烷值和生产芳烃为目的而开发的炼油技术。1937 年 V Haensel 尝试用铂作为催化重整催化剂，经过一系列的实验，如临氢加压运转、改变担体、降低铂含量，最后发现了一种含氯氧化铝担体的铂催化剂，可以大幅度提高汽油辛烷值，又能长期运转，这为重整工艺的开发奠定了基础。经过大量研究开发，1949 年 UOP 公司宣布开发成功了铂重整技术，利用环烷烃脱氢异构生产优质汽油的方法，为提高汽油辛烷值开创了新的途径。在 20 世纪 60 年代 UOP 公司将铂重整工艺发展为连续再生式催化重整工艺。此外，该催化剂还可以催化生产苯等芳香族化合物，对化学工业和发展中的塑料工业很有价值。1981 年，Haensel 获得了第一届美国国家科学院化学奖。