前几期我们已经探讨过石油加工的不同工艺,从常减压蒸馏到催化裂化,再到加氢裂化,它们的共同目标都是为了获取油品。这些工艺其实是炼油工业的重要组成部分,尚未涉足石油化工的深层次领域。在20世纪30年代之前,石油在化学工业中的应用范围相当有限。这主要是因为石油中富含的烷烃分子,其饱和键缺乏化学反应活性。
石油化工的新纪元由乙烯的发现开启。特别是不饱和烃类物质,如我们所熟知的三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)和三苯(苯、甲苯、二甲苯),在化工领域扮演了关键角色。不饱和烃由于含有双键,具有较高的化学活性,因此常被用作合成的原材料。其中,乙烯的地位尤为重要,其产量甚至被视为衡量一个化工发展水平的重要指标。
乙烯在工业领域具有举足轻重的地位。它是当前最重要的工业产品之一,可以用于制造聚乙烯和乙丙共聚物。通过不同的化学反应,如卤化、氧化或水化,乙烯可以转化为各种重要的工业原料,如聚氯乙烯、醋酸、乙醛和乙醇等。这些原料在制造染料、物和香料等方面有着广泛应用。
乙烯的发现历史可追溯至18世纪末。1779年,荷兰化学家卡斯贝特森通过乙醇与硫酸共热的方法成功制备了乙烯。在这一过程中,他还发现了乙烯易燃、密度接近空气等特性,以及与反应生成油状液体的能力。尽管当时人们对乙烯的化学结构了解有限,但它的发现为后来的化学研究和应用奠定了基础。
乙烯不仅在工业上有广泛应用,它还是一种植物激素,具有催熟果实的功效。最初人们观察到煤气管道周围的树木落叶较早,后来才发现在煤气中含有的微量乙烯具有催熟作用。这一发现进一步证明了乙烯在自然界中的重要作用。
虽然乙烯是气体,使用上稍有不便,但目前已有替代品——乙烯利被广泛用于催熟剂中。乙烯利在碱性条件下可以缓慢水解释放出乙烯,从而满足催熟的需求。
另外一种乙烯的合成工艺是乙炔加氢法。乙炔可以通过电石与水反应得到。虽然这种工艺在20世纪初曾风靡一时,但如今主要用于去除乙烯中残留的乙炔成分,提升其纯度。在甲烷制烯烃的过程中,乙炔加氢也发挥着重要作用。
在炼油过程中产生的炼厂气是一种重要的资源。它主要由C4以下的烃类组成,包括烷烃、烯烃、氢气以及少量的氮气和二氧化碳等成分。实际上,炼厂气中就含有少量的乙烯成分。为了有效利用这部分资源,必须对炼厂气进行气体分离操作。1919年,林德公司采用深冷技术将炼厂气冷却为液体状态,然后利用不同组分的沸点差异实现了各成分的有效分离,从而提取出了其中的乙烯成分。