1.2.2　石油产品的提炼方法

原油必须经过提炼才能成为可以使用的、符合质量要求的各种石油产品。使用不同的提炼方法所得到的产品性质也有所不同。

1.蒸馏法

利用石油中不同分子量和不同结构的烃具有不同沸点的性质，对石油进行一次加热，将一定沸点范围的烃分别收集，从而获得各种燃料和润滑油的加工方法称为蒸馏法。

蒸馏法分常压蒸馏和减压蒸馏两种。

常压蒸馏可直接从石油中得到汽油、煤油和柴油等。其蒸馏流程（见图1-1）：首先将石油在管式炉中加热使之变成油蒸汽，然后送入分馏塔中。分馏塔在不同的位置上安装着隔板，这些隔板称为塔盘，油蒸汽在塔盘中冷凝结成液体。在分馏塔的上层塔盘中可获得汽油馏分，在中部塔盘中可获得喷气燃料和煤油馏分，在下部塔盘中可获得柴油馏分。塔顶上获得的石油气体，是良好的化工原料。塔底部残留的不能蒸发的残油，称为塔底油。常压蒸馏的石油产品，主要由烷烃和环烷烃组成，由于蒸馏过程所发生的是物理变化，所以一般不含不饱和烃，产品性质安定，不易氧化变质，但抗爆性差。

减压蒸馏的目的是从常压蒸馏剩下的塔底油中，提取润滑油和裂化原料油的原料。减压蒸馏是炼制润滑油的重要方法。如果将重油采用常压蒸馏，势必要提高加热温度，这将导致重油分子发生裂解（重油分子量大，高温下易分解），影响制取润滑油的馏分组成。因此必须适当采用减压降沸的蒸馏方法，润滑油型减压蒸馏流程如图1-2所示。塔底油在管式炉中加热至400℃以上，送入减压蒸馏塔中，塔内保持l0mmHg（1mmHg=133.3224Pa）的压力，使重油蒸发成气体，并在各层塔盘中冷凝，则在减压塔上下不同高度的塔盘中，即可分别获得轻质润滑油馏分、中质润滑油馏分和重质润滑油馏分，这些油统称为馏分油。再经脱蜡和精制得到的各种油品称为馏分型润滑油；塔底残留的油料，经丙烷脱沥青、脱蜡和精制后制得的各种油品称为渣油型润滑油。

利用蒸馏法获得的汽油、轻柴油产率一般为25％～30％，同时质量还受到原油化学组成的限制，因此这种工艺远不能满足燃料日益增长的需求。

近代炼制工艺是采用各种二次加工，以获得更多更好的燃料油。二次加工法有热裂化法、催化裂化法、加氢裂化法、催化重整法、烷基化法和延迟焦化法等方法。

2.热裂化法

热裂化法是利用重质烃类（分子量较大的烃）在高温下可发生裂解的性质，将它们裂解为一些小分子烃类，从而获得更多的汽油、柴油等轻质燃料油的一种加工方法。由此种方法提炼得到的产品，其抗爆性较直馏的好，但含不饱和烃较多，所以安定性差，易氧化变质，不能长时间储存。此种方法在国外已被淘汰。

3.催化裂化法

催化裂化法与热裂化法的区别是，重质烃类的裂解是在催化剂的作用下进行的。由于有催化剂的作用，使得大分子烃易变成小分子烃，并且能改变分子的结构，使不饱和烃含量大大减少，异构物、芳香烃含量增加，所以通过此种提炼方法得到的产品性能稳定，燃烧性好。

催化裂化法是目前普遍采用的炼制方法。

4.加氢裂化法

加氢裂化法是在有催化剂和氢气存在的条件下，使重质油受热后裂化成轻质油的一种炼制方法。加氢裂化产品不饱和烃含量少，非烃类杂质含量少，油品化学安定性好，无腐蚀。加氢裂化汽油产品因其异构烷含量多及含有少量的芳香烃，所以抗爆性能较好，轻柴油的十六烷值也较高。

5.催化重整法

催化重整法在催化剂的作用下，使直馏汽油馏分中的烃类分子重新排列成新的分子结构，从而获得高辛烷值和安定性好的汽油组分的工艺。

6.烷基化法

在催化剂作用下，烷烃与烯烃的化学加成反应称为烷基化。

烷基化主要产物是工业异辛烷（轻烷基化油），它具有高抗爆性，可作为汽油的组分使用，国外高级汽油中，烷基化汽油加入量达28％。重烷基化油可作为轻柴油组分使用。

7.延迟焦化法

延迟焦化法是使原料油受热后的生焦现象不在加热炉管内而延迟到焦炭塔内出现。其产品主要是轻质燃料、裂化原料油和石油焦等。

8.石油产品的精制

原油经蒸馏或裂化、焦化等二次加工得到的燃料和润滑油产品大都是半成品，除含有少量杂质外，还含有极不安定的不饱和烃。为了保证油品质量，须经精制工艺除去这些不良成分。

石油产品的精制分为燃料的精制和润滑油的精制。

（1）燃料的精制

①电化学精制：在电场作用下，进行酸碱精制的过程称为电化学精制。电化学精制原料可以是直馏或二次加工的各种汽油、煤油、柴油等馏分，也可以是含硫原油的各种馏分。同时，产物所含杂质少，化学安定性好。

②加氢精制：加氢精制与加氢裂化的工艺相近，同样是在一定温度、压力以及催化剂、氢气的条件下进行的。加氢精制的原料可以是直馏或二次加工的各种汽油、煤油、柴油等馏分，加氢精制与其他方法相比，其产品质量高，效率也高；但投资较大，技术条件要求较严格。

（2）润滑油的精制

①硫酸精制：用浓硫酸与油中的不良成分反应，生成酸渣，经沉淀后分离出来。一般可除去油中的硫、氧的化合物、不饱和烃、沥青、胶质等。

酸洗后的润滑油，残留有酸性物质，还需要用碱或白土进一步精制。

②溶剂精制：溶剂精制是用溶剂除去油中的某些非理想组分来改变油品的性质，经过溶剂精制后的润滑油料，其黏温特性、抗氧化性等性能都有很大改善。

工业上采用的溶剂有酸、碱、酚、糠醛和甲酚等。

③润滑油脱蜡：蜡就是在常温下（15℃）成固体的烃类化合物，其中主体是正构烷烃和带有长侧链的环状烃，C16以上的正构烷烃在常温下都是固体。为使润滑油在低温条件下保持良好的流动性，必须将其中易于凝固的蜡除去，这一工艺称为脱蜡。脱蜡工艺不仅可以降低润滑油的凝点，同时也可以得到蜡。

脱蜡的方法很多，目前常用的办法是冷榨脱蜡、溶剂脱蜡、微生物脱蜡和尿素脱蜡。

拓展阅读：石油添加剂

使用添加剂是提高油品质量和增加油品品种的重要方法之一。值得提出的是添加剂也不是万能的，它不能使劣质油品变成优质油品，添加剂只是提高油品质量的主要因素之一。

石油添加剂是一个大的范围，按石油添加剂的应用场合可分为：润滑油添加剂、燃料油添加剂、复合添加剂以及其他产品添加剂四大类。其他添加剂中包括：石蜡添加剂、沥青添加剂、废油和原油添加剂。我国有800多种石油添加剂，而主要石油添加剂约180种，其中主要润滑油添加剂有10类，约120个品种。

石油使用的添加剂主要有：

①清净剂（Detergent），加到燃料或润滑剂中能使发动机部件得到清洗并保持发动机部件干净的化学品称为清静剂。在发动机油配方中，清净剂大多是用碱性金属皂来中和氧化或燃烧中生成的酸。

②分散剂（Dispersant）。能使固体污染物以胶体状态悬浮于油中的化学品，可防止油泥、漆膜和淤渣等物质沉积在发动机部件上的化学品称为分散剂。分散剂通常是非金属（无灰），一般与清净剂复合使用。

③抗氧剂（Antioxidant）。能提高油品的抗氧化性能并延长其使用或储存寿命的化学品称为抗氧剂。抗氧剂也称氧化抑制剂（Oxidation Inhibitor）。

④抗磨剂（Antiwear Agent）。能在较高负荷的部件上生成薄的韧性很强的膜来防止金属与金属接触的化学品称为抗磨剂。

⑤防锈剂（Rust Preventive或Antirust Additive）。在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀的化学品称为防锈剂。

⑥防腐剂（Anticorrosive Additive或Corrosion Inhibitor）。能抑制油品本身氧化变质生成的酸和某些添加剂分解的活性物对金属的化学侵蚀的化学品称为防腐剂。

⑦抗泡剂（Antifoam Agent或Antifoaming Additive）。能抑制油品在应用中的起泡倾向的化学品称为抗泡剂。

⑧极压剂（Extreme Pressure Agent或EP Additive）。在极压条件下防止滑动的金属表面烧结和擦伤的化学品称为极压剂。

⑨油性剂（Oiliness Additive）。在边界润滑条件下起增强润滑油的润滑性和防止磨损及擦伤的化学品称为油性剂。油性剂通常是动植物油或在烃链末端有极性基团的化合物，这些化合物对金属有很强的亲和力，其作用是通过极性基团吸附在摩擦面上，形成分子定向吸附膜，阻止金属互相间的接触，从而减少摩擦和磨损。

黏度指数改进剂（Viscosity Index Improver，VII）。能增加油品的黏度和提高油品的黏度指数，改善润滑油的黏温性能的化学品称为黏度指数改进剂。

摩擦改进剂（Friction Modifier，FM）。能降低两个接触的金属表面之间的摩擦因数的化学品称为摩擦改进剂。FM一般不与金属反应，而是吸附在金属表面上。吸附膜能降低油或金属界面的摩擦热，便于改进一定条件下的效率。FM通常是含磷或氮的衍生物。

金属钝化剂（Metal Deactivator），能使金属钝化失去催化活性的化学品称为金属钝化剂，又称抗催化剂添加剂（Anti-catalytic Additives）。烃的自动氧化是以自由基为介质进行的连锁反应，由中间体经过氧化物分解成自由基的过程中，金属离子特别是铜离子起着很强的催化作用。

降凝剂或倾点下降剂（Pour Point Depressant）。能降低石油产品的倾点和改善低温流动性的化学品称为降凝剂。