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1、三大化石能源化工化石能源主要是由碳氢化合物或其衍生物组成的一种混合物，它由古代生 物的化石沉积而来，是不可再生的一次能源。化石能源所包含的天然资源有煤 炭、石油和天然气。如果直接利用会造成资源的浪费以及产生大量的污染物， 因此需要我们通过化工手段进行精加工，实现资源利用的最大化和减少对环境 的危害。在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主。随着石 油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位 还会逐渐提升。根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，以 煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。我国能源资源的基本特 点（富煤、贫油、少气）
2、决定了煤炭在一次能源中的重要地位。我国煤炭资源 总量为5. 6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的13%，石油 占2.4%，天然气占1.2%。一、煤化工煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以 及化学品的过程。煤化工主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电 石乙炔化工等。在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且 是化学工业的重要组成部分。（一）煤及其分布煤是由大量有机物和少量无机物组成的混合物，主要由碳、氢、氧、氮、 硫、磷等元素组成，其中碳、氢、氧三者约占有机质的95%。煤中有机质的基 本结构单元是以芳香族稠环为核心，周围连有杂环及各种
3、官能团的大分子。这 种特定的分子结构使它在隔绝空气的条件下，通过热加工和催化加工，能获得固 体产品，如焦炭或半焦。同时，还可得到大量的煤气（包括合成气），以及具有 经济价值的化学品和液体燃料（如烃类、醇类、氨、苯、甲苯、二甲苯、萘、 酚、毗啶、蒽、菲、咔唑等）。全球煤的储量十分巨大，但煤的分布极不均匀， 主要集中在美国、俄罗斯、中国和澳大利亚等几个国家。世界煤储量分布16.35美国27.6俄罗斯3.95中国4.7澳大利亚印度7德国8.9，18.2乌克兰其他13.3（二）煤化工的发展历史早期的煤都是直接燃烧，煤作为化学工业的原料加以利用并逐步形成工业 体系，则是在近代工业革命之后。随着工业革命的
4、进程和冶金工业的发展，煤 化工得到了较快的发展，煤化工在两次世界大战将期间扮演着提供能源和化学 原料的角色，其发展由此走向了顶峰。煤化工的发展包含着能源和化学品生产两个重要方面，两者相辅相成，促 进煤炭综合利用技术的发展。战后，由于大量廉价石油和天然气的开采，除炼 焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外，工业上大规模由煤制取液体燃料的生 产暂时中止，不少工业化国家用天然气代替了民用煤气。以石油和天然气为原 料的石油化工飞速发展，主要原因是它们成本更低，技术难度相对更低，致使 煤化工进入萧条期。（三）煤化工技术的意义由于煤是固体燃料，它与空气接触比液体和气体少，容易产生CO等有毒气 体，不利于煤的充
5、分利用。另外，由于煤中含有部分硫、硝等元素，这部分元 素与空气的反应所生成的气体大都有毒，对环境有很强的破坏性。对煤化工的 研究能提高煤的利用率，降低对环境的破坏，同时也能利用煤中的硫硝等化学 元素，做到煤资源的充分利用。使煤成为清洁、高效的能源。对煤化工产品的 发展也能更低成本地生产化学化工原料，进而推动经济发展。（四）煤利用流程图利用率低将煤隔绝空气加强热使之分解的过程_ 焦炉煤气：氢气、甲烷、乙烯等可燃气体/ 煤焦油：苯、甲苯、二甲苯等有机物:焦炭：可燃烧的黑色固体物煤的气化q将煤转化成可燃性气体的过程（水煤气）厂一1r |直接液化：煤与氢气生成液体燃料煤的液化k S间接液化：CO+H2
6、CH3OH （甲醇）其生产过程中会排放大量的废气（CO、CO2、SO2、NO等）、废水、废渣，同 时生产过程中需要消耗大量的能量和水。V）（五）煤化工的发展趋势煤化工技术紧随世界经济发展而发展，推动着世界经济的进步，煤化工技 术由简入难，由单一到复杂。在未来一段时间内，煤化工技术主要集中在以下 几个方面：（1）继续开发煤炭洁净气化技术，为煤化工发展提供基础原料，煤化工技术在 现代煤化工技术中占有核心地位，世界各国也将主要研究煤气化技术。（2）能源安全与环境保护将成为影响煤化工产业的重点。随着世界各国环境问 题的日益严重，世界对经济发展中影响环境的因素也将重点关注，煤化工技术 对环境的影响尤为大
7、，社会将重点关注煤化工产业在环境中的影响。（3）煤化工将向以煤化学为产业链的化工产业深度发展。新世纪由于石油的枯 竭，煤势必将取得石油在化学方面的地位。煤化工产业在我国经济发展中占有重要比重，在我国建设社会主义和谐社 会，坚持科学发展观的口号下，煤化工将进行一次新的蜕变。将在我国的经济 发展中起到更重要的作用。煤化工将朝着效益、环保方向发展。二、石油化工石油化工是以石油为原料生产化学品的领域。大到国家的工业、农业、交 通、国防，小到每个人的衣食住行，全都离不开石油，可以说石油已成为当今 世界上举足轻重的战略物资。别看石油的外表黑乎乎的，其貌不扬，但被人称 之为“黑色的金子”、“工业的血液”。石
8、油化工已成为化学工业中的基干工 业，在国民经济中占有重要地位。（一）石油及其分布石油是从地层深处开采出来的可燃性粘稠液体矿物，常与天然气并存。在 常温下，大多数石油是可以流动的液体，但也有的是固体或半固体。石油以碳 与氢构成的烃类为主要成分，具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体，还有 胶质（一种粘性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳 质等物质。组成石油的化学元素主要是碳（83%-87%）、氢（11%-14%），其余 为硫（0.06%-0.8%）、氮（0.02%-1.7%）、氧（0.08%-1.82%）及微量金属元素 （镍、钒、铁、锑等）。石油到底能加工出多少种产品，实在很难
9、准确地回答。大体说来，包括燃 料、润滑油、沥青、石蜡等各类油品约有五百来种；合成树脂、合成纤维和合 成橡胶等石油化工产品的种类就更多了，至少有一千五百多种；至于以石油为 原料制成的表面活性剂、添加剂、粘合剂、染料、涂料、香料、医药、农药和 助剂等各类精细化工产品那就更是数不胜数了。世界石油资源集中在中东、中南美洲、北美洲等地，且近十年除中南 美洲探明储量有较大增长外，其他地区变化不大。截至2016年底，全球探明储量为1.7万亿桶，中东储量占据近半壁江山（47.7%）。中东以外 探明储量排序为：中南美洲（19.2%）、北美洲（13.3%）、欧洲及欧亚大 陆（9.5%）、非洲（7.5%）、亚太地区
10、（2.8%）。中国是一个石油资源匮乏的国家（占世界1.5%），建国初期几乎都是依靠 进口，但在50年代到70年代随着勘探技术的提高和国家的大力支持，逐渐形 成了东北地区的大庆油田、辽河油田；新疆的克拉玛依油田、吐哈油田；天津 的大港油田；山东的胜利油田等等。在一段时间内我们实现了自给自足，但随 着中国经济的腾飞，我国石油用量一直处于大量进口的局面。10.0%世界各国石油储量14.8%17.6%2.8%2.8%15.6%6.0%6.4%俄罗斯科威特阿联酋利比亚美国其他委内瑞拉沙特加拿大伊朗伊拉克9.0%9.3%(二) 石油的炼制石油炼制过程是指石油炼制工业中采用的各种加工过程。习惯上将石油炼 制
11、过程不很严格地分为一次加工、二次加工、三次加工三类过程。1. 一次加工过程是将原油用蒸馏的方法分离成轻重不同馏分的过程，常称为原油蒸馏，它 包括原油预处理、常压蒸馏和减压蒸馏。一次加工产品可以粗略地分为：(1) 轻质馏分油，指沸点在约370C以下的馏出油，如粗汽油、粗煤油、粗柴 油等。(2) 重质馏分油，指沸点在370540C左右的重质馏出油，如重柴油、各种润 滑油馏分、裂化原料等。(3) 渣油(又称残油)。习惯上将原油经常压蒸馏所得的塔底油称为重油(也 称常压渣油、半残油、拔头油等)。2. 二次加工过程一次加工过程产物的再加工。主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化 生产轻质油的过程，包括催
12、化裂化、热裂化、石油焦化、加氢裂化等。其中石 油焦化本质上也是热裂化，但它是一种完全转化的热裂化，产品除轻质油外还 有石油焦。二次加工过程有时还包括催化重整和石油产品精制。前者是使汽油 分子结构发生改变，用于提高汽油辛烷值或制取轻质芳烃（苯、甲苯、二甲 苯）；后者是对各种汽油、柴油等轻质油品进行精制，或从重质馏分油制取馏 分润滑油，或从渣油制取残渣润滑油等。3. 三次加工过程主要指将二次加工产生的各种气体进一步加工（即炼厂气加工）以生产高辛 烷值汽油组分和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异 构化等。（三）石油化工的发展历史石油化工起源于19世纪20年代，在20世纪20年代随
13、石油炼制工业的发 展而形成的，并于第二次世界大战期间成长起来，战后由于大量廉价石油的开 采和发展工业的需要，石油化工逐渐取代了煤化工的地位。20世纪初汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产 汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上 其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的 气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世 纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温 裂解，简称裂解技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。石油化工高速发展的原因是：有大量廉价的
14、原料供应；有可靠的、有发展 潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三 个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上 的一次飞跃。（四）石油化工发展趋势目前产业存在的主要问题体现在三个方面。一是基础石化原料保障能力优 化度不够，乙烯、芳烃原料成本高。二是结构性矛盾突出，基础产业产能过剩， 高端化学品大量进口。三是资源、环境和安全问题。推进我国石油化工供给侧结构性改革，要解决好四个矛盾，包括行业存量 与增量的矛盾，产能过剩与市场选择性短缺的矛盾，高端化发展需求迫切与技术创新不足的矛盾，产业发展与社会和自然环境的矛盾。化解这些矛盾是长期 任务，只有
15、不断改进和修正，行业才能健康可持续发展。三、天然气化工天然气化工是化学工业分支之一。是以天然气为原料生产化工产品的工业， 是燃料化工的组成部分，也可将天然气化工归属于石油化工。天然气化工一般 包括天然气的净化分离、化学加工等。（一）天然气及其分布1. 天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气 田，也有少量出于煤层。天然气也同原油一样埋藏在地下封闭的地质构造之中， 有些和原油储藏在同一层位，有些单独存在。对于和原油储藏在同一层位的天 然气，会伴随原油一起开采出来。天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化 学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。世界天然气储量排名5.62. 分布情况伊朗：34万亿方俄罗斯：32.3万亿方卡塔尔：24.5万亿方土库曼斯坦：17.5万亿方美国：10.4万亿方沙特:8.3万亿方阿联酋：6.1万亿方委内瑞拉：5.6万亿方其他国家（二）天然气化工流程1. 净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后， 根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。富
