石化巨人:撐起生活食衣住行的煉油產業
石化產業像是一棵枝條繁生的凡間樹,從桶裝瓦斯、天然氣、清洗劑、人造絲,支撐起生活裡尋常的食衣住行們。來認識石油和它所提煉出的產品,貼近消費世界裡的小資訊們吧。
 
 
煉油廠(種子發提供)
煉油廠(種子發提供)
從天然氣、石油提煉的油品及石化原料與人類生活息息相關。天然氣是低汙染的燃料,可作為家庭與工廠(plant)的燃料,石油提煉的液化石油氣作為家庭與餐廳的燃料,石油提煉的汽油、柴油、燃料油、潤滑油作為汽車、機車、飛機、船舶的燃料與潤滑用。

 

石化原料(乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯)可以製造各種塑膠、橡膠、纖維、化學品等材料,再把這些材料加工成為日常用品,如服飾、鞋子、3C產品外殼、背包、沙發、床舖、壓克力板、汽機車零件、光碟片、電子零件、黏著劑、輪胎、油漆、溶劑等。從天然氣、石油提煉的油品與石化產品讓人類生活更便捷、舒適、多采多姿。

 

天然氣的生產流程

天然氣主要存在於油田及天然氣田,天然氣和石油常常並存於同樣的岩石層中,也有少量存在於煤礦岩石層。台灣的天然氣主要從卡達或印尼進口,在卡達或印尼把天然氣冷凍成液化天然氣(liquefied natural gas,縮寫為LNG),裝入液化天然氣船送至台中與永安天然氣處理廠。把船上的液化天然氣泵送至液化天然氣儲槽,再把液化天然氣經汽化與減壓成氣態以管線輸送至用戶處。

 

天然氣主要是由甲烷組成的氣態化石燃料,含有80%以上的甲烷,與較少量的乙烷、微量丙烷和丁烷。天然氣除了作為家庭燃料外,還用來作為工廠與發電廠的燃料。天然氣是較乾淨的燃料,燃燒天然氣產生的二氧化碳比燃燒燃料油少30%,比煤少45%。

 

石油(原油)的提煉流程

「石油」的英文名稱是petroleum,多呈液體狀,通常把尚未提煉前的液態石油泛稱為「原油」。石油含有各種不同碳數的碳氫化合物(簡稱烴),這些碳氫化合物必須按不同碳數以蒸餾分離才能製造所需要的油品。從中東進口的石油先脫去鹽分後,經加熱爐升溫至攝氏320~340度,送入原油分餾塔,蒸餾過後分出許多初級產品如煤油、柴油、常壓製氣油、殘渣油(又稱重油)等。

石油(原油)蒸餾工場
石油(原油)蒸餾工場
從原油分餾塔頂部取出的油品送至穩定塔,蒸餾過後從穩定塔頂部取出初級產品丙烷與丁烷。穩定塔底部取出的初級油品送至輕油分離塔,蒸餾過後從輕油分離塔頂部取出初級產品戊烷,輕油分離塔中段取出初級產品輕石油腦,輕油分離塔底部取出初級產品重石油腦,初級產品再經由不同製程精製成為最終產品。
石油(原油)蒸餾流程與蒸餾盤的示意圖
石油(原油)蒸餾流程與蒸餾盤的示意圖
原油分餾塔、穩定塔、輕油分離塔都是蒸餾塔,蒸餾塔是一種蒸餾裝置,內部有數十個蒸餾盤,液體在蒸餾盤上,蒸氣由蒸餾盤上的閥向上流,蒸氣與液體在蒸餾盤上互相接觸,液體中低沸點成分揮發至蒸氣中,蒸氣中高沸點成分凝結成液體。如此蒸餾塔內部的蒸氣隨著蒸餾盤愈往上移,其中的低沸點成分濃度愈來愈高。同樣地,蒸餾塔內部的液體隨著蒸餾盤愈往下移,液體中的高沸點成分濃度愈來愈高。因此蒸餾塔頂部取出純度很高的低沸點油品,蒸餾塔底部取出純度很高的高沸點油品。

 

丙烷與丁烷的應用

從穩定塔頂部取出的初級產品丙烷與丁烷帶有酸性,必須送入脫硫工場(unit),以鹼性溶液吸收丙烷與丁烷中所含的酸性成分(如硫化氫)後,成為可以作為燃料的液化石油氣,就是日常生活使用的桶裝瓦斯。

 

戊烷的應用

從輕油分離塔頂部取出初級產品戊烷(主成分:五碳烴),送入異戊烷分離工場的異戊烷分離蒸餾塔,因異戊烷沸點比正戊烷低,異戊烷由蒸餾塔塔頂取出,正戊烷由蒸餾塔塔底取出。異戊烷的辛烷值高,送入輕油摻配工場作為摻配車用汽油、航空汽油、4號航空燃油(JP-4)的原料。正戊烷辛烷值較低,送入輕油裂解工場經裂解後生產石化原料、石化產品。

 

輕石油腦的應用

從輕油分離塔中段取出的初級產品是帶酸性的輕石油腦(主成分:六碳烴~八碳烴)有3個用途:

(1)送去脫硫工場,脫硫後送入輕油摻配工場作為摻配車用汽油、航空汽油、JP-4航空燃油的原料。

 

(2)送去重組工場,重組反應是把烷烴、環烷烴轉成芳香烴的重組油,重組油作為摻配車用汽油、航空汽油、JP-4航空燃油的原料。重組油也可送去芳香烴萃取工場萃取出芳香烴,稱為萃取油。萃取油包含苯、甲苯、二甲苯。苯送入加氫脫烷烴工場與環己烷工場產出環己烷;二甲苯送入二甲苯分離工場,以吸附方法分離出對二甲苯、鄰二甲苯。芳香烴萃取工場不含芳香烴的油品稱為萃餘油,萃餘油送入溶劑工場以蒸餾方法生產正己烷、乾洗油、油漆溶劑、去漬油。

 

(3)送去輕油裂解工場,經裂解後產出裂解汽油、芳香烴、乙烯、丙烯、四碳烴等。裂解汽油送入輕油摻配工場,作為摻配車用汽油、航空汽油、JP-4航空燃油的原料。芳香烴送入芳香烴萃取工場萃取出苯、甲苯、二甲苯;四碳烴送入丁二烯萃取工場以蒸餾方法分出丁烯、丁二烯與少量的液化石油氣。

 

重石油腦的應用

從輕油分離塔底部取出的初級產品是帶酸性的重石油腦 (主成分:九碳烴~十碳烴),有兩個用途:送去輕油裂解工場,經裂解後產出芳香烴(苯、甲苯、二甲苯)、乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等石化原料,裂解後也會產出裂解汽油,摻配為車用汽油;送去輕油處理工場,再送入輕油摻配工場作為摻配車用汽油、航空汽油、JP-4航空燃油的原料。

 

煤油的應用

從原油分餾塔上段取出的是帶酸性的煤油(主成分:十一碳烴~十四碳烴),經加氫脫硫工場處理後分出煤油與硫化合物。煤油可生產5號航空燃油(JP-5)、8號航空燃油(JP-8)與A1號航空燃油(JP-A1),硫化合物送入硫磺回收工場產出硫磺。

 

柴油的應用

從原油分餾塔中段取出的是帶酸性的柴油(主成分:十五碳烴~二十二碳烴),經加氫脫硫工場處理後分出柴油與硫化合物。柴油可直接作為車用柴油與船用柴油,硫化合物送入硫磺回收工場產出硫磺。

 

殘渣油的應用

從原油分餾塔底部取出的帶酸性殘渣油,有3個用途:

 

(1)直接作為燃料油。

 

(2)送至殘渣油加氫脫硫工場,經處理後分出低硫燃油與硫化合物。低硫燃油經重油轉化工場裂解產出丙烯、液化石油氣、車用汽油,硫化合物送入硫磺回收工場產出硫磺。

 

(3)經真空蒸餾工場蒸餾,產出沸點較低的真空製氣油與沸點較高的真空殘渣油。真空製氣油經潤滑油工場、潤滑油摻配工場產出潤滑油;真空製氣油可經觸媒裂解工場裂解產出丙烯、液化石油氣、車用汽油;真空製氣油也可經真空製氣油加氫脫硫工場產出低硫燃料油,產出的硫化合物送入硫磺回收工場產出硫磺。真空殘渣油有3個用途:送入柏油工場產出柏油;送入石油焦工場產出石油腦、石油氣、石油焦;送入殘渣油汽化工場產出氫氣、一氧化碳、合成氣。

 

石油提煉的產品與其衍生物

石油提煉的產品與其衍生物
石油提煉的產品與其衍生物
液化石油氣 液化石油氣(liquefied petroleum gas,簡稱LPG)是丙烷和丁烷的混合物,其中含戊烷以上的成分低於2%,液化石油氣在室溫、6個大氣壓的條件下液化,再裝入壓力鋼瓶。液化石油氣除了作為家庭、餐廳與工廠的燃料外,另外有汽車用的液化石油氣。液化石油氣中會加入一種強烈的氣味劑─乙硫醇,使其洩漏很容易發覺。

 

車用汽油

車用汽油是無色液體,具特殊臭味,易揮發,易燃,主要成分是烷烴和環烴類,並含少量芳香烴。為了在儲藏、輸送過程能夠清楚了解儲藏、輸送的油品,煉油廠會在不同級別的油品中加入不同的顏料以易識別,92無鉛汽油是淡藍色,95無鉛汽油是淡黃色,98無鉛汽油是淡紅色。

 

汽油在引擎內必須保持在壓縮過程中不自動燃燒,直到壓縮到汽缸最小體積時,以火星塞點火才開始燃燒。汽油在引擎內被壓縮的過程中有時會自動燃燒造成爆震,抗爆震的能力以辛烷值量度,分為92無鉛汽油、95無鉛汽油、98無鉛汽油。汽油辛烷值愈高,抗爆震能力愈佳,也就是汽油在引擎內被壓縮的過程中愈不會自動燃燒。92無鉛汽油適用於引擎壓縮比較低的車子,98無鉛汽油適用於高引擎壓縮比的車子。

 

航空燃油

航空燃油是指專門為飛行器而設的燃油品種,用於具噴射發動機的飛機。四號航空燃油(JP-4)是噴射軍機燃料,主成分是50%汽油與50%煤油;五號航空燃油(JP-5)與八號航空燃油(JP-8)是噴射軍機燃料,主成分是煤油;JP-A1航空燃油是噴射客機燃料,主成分是煤油。


車用超級柴油

超級柴油可以作為汽車、坦克、飛機、拖拉機、鐵路車輛等運載工具或其他機械設備的燃料,也可用做移動式發電機的燃料。柴油主要成分是含15到22個碳原子的直鏈烷烴、環烷烴或芳香烴。超級柴油是含硫量低於10 ppm的柴油,柴油燃燒性能用十六烷值表示,十六烷值愈高愈好,超級柴油的十六烷值規範要48以上。

 

船用柴油

船用柴油分為海運輕柴油、海運重柴油、漁船用油,中速與高速柴油引擎船舶使用海運輕柴油,低速與中速柴油引擎船舶使用海運重柴油,海運輕柴油與海運重柴油含硫量低於0.5%。甲種漁船用油適用於中速與高速柴油引擎漁船,含硫量低於1%;乙種與丙種漁船用油適用於低速柴油引擎漁船,含硫量低於3.5%。

 

燃料油

燃料油有低硫燃料油、特級燃料油、船用燃油。低硫燃料油適用於電力、化學、紙漿等工業的鍋爐用燃料,含硫量有低於0.5%與1%兩種。特級燃料油適用於船舶鍋爐用燃料,含硫量可低於3.5%。船用燃油含硫量低於3.5%。

 

柏油

柏油又稱為瀝青,是一種含碳多而含氫少的黑色固體或半固體的石油產品,主要用於鋪路、屋頂與防水用。另外,柏油可用於水利工程與垃圾處理工程中的密封。

 

潤滑油

從石油製得的潤滑油約占總潤滑劑產量的95%以上,除潤滑性能外,還具有冷卻、密封、防腐、絕緣、清洗、傳遞能量的作用。潤滑油產品有國光牌車用機油、自動變速箱油、透平機油、高級循環機油、冷凍機油、液壓油、汽缸油、軸承油、切削油、橡膠軟化油等。

 

溶劑油

溶劑油依用途分為以下幾種:

乾洗溶劑油─溶解度適中,是機件的清洗劑,廣用於航空、工業等精密機件的清洗。

 

去漬油─清除紡織品油漬、洗機件皮革脫脂黏著劑及紡織品油漬、洗機件皮革脫脂黏著劑及油漆的稀釋劑;去漬油成分是六碳和七碳烷烴、環烷烴(97%以上)與芳香烴(3%以下)。

 

環保去漬油─清除紡織品油漬、清洗機件、皮革脫脂、黏著劑及油墨、油漆的稀釋劑,環保去漬油成分是六碳、七碳烷烴(97%)與環烷烴(3%),不含芳香烴。

 

乾洗溶劑油─溶解度適中,是機件的清洗劑,廣用於航空、工業等精密機件的清洗;乾洗溶劑油主要成分是烷烴與環烷烴、芳香烴(0.25%以下)。

 

通用溶劑─除用於酒精變性劑外,其用途是油漆稀釋劑、油墨溶劑、膠合溶劑、一般工業用溶劑等,主要成分是烷烴與環烷烴、芳香烴(3%以下)。

 

橡膠溶劑─橡膠工業用溶劑、黏著劑、洋乾劑、亮光漆、油墨等的溶劑、稀釋劑、稀薄劑及皮革脫脂劑;主要成分是烷烴與環烷烴、芳香烴(3%以下)。

 

油漆溶劑-100與油漆溶劑-150─都是高溶解力的溶劑,廣用於烤漆、油漆、凡立水的塗料調製,工業上多用於人造樹脂、紡織品印染劑等的溶劑,也用做殺蟲劑、木材防腐劑;主要成分是芳香烴(95%以上)。

 

油漆溶劑-170─是高溶解力的溶劑,工業上多用做農藥稀釋調劑成乳劑、木材防腐劑、人造樹脂、紡織品印染劑等;主要成分是芳香烴(98%以上)。

 

油漆溶劑-200─是油漆、瓷漆、透明漆、凡立水、油墨、人造皮革、紡織品防水劑、木材防腐劑、人造樹脂等的溶劑、稀薄劑、稀釋劑;主要成分是芳香烴(85%以上)。

 

石油焦─用於鋼、鋁冶金、水泥行業、化工(電極)行業做電極。

 

硫磺─主要用於製造染料、農藥、火柴、火藥、橡膠、人造絲等。

 

石化產品與其衍生物

乙烯─供應下游公司生產聚乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、環氧乙烷、1, 2-二氯乙烷、氯乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烷、2-氯乙醇等化學品。聚乙烯可做成塑膠袋、塑膠殼;乙二醇可做成抗凍劑、聚酯纖維衣服、寶特瓶。

 

丙烯─供應下游公司生產聚丙烯、環氧丙烷、異丙醇、合成甘油、丙烯腈、氧化丙烯、庚烯、丙二醇、丙烯酸、丙烯樹脂等化學品。聚丙烯可做成塑膠袋、塑膠殼;環氧丙烷主要用於生產聚醚多元醇做成床墊、沙發、家具、冰箱、跑道、塗料、黏合劑、密封劑等。

 

丁二烯─供應下游公司生產合成橡膠(丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異戊橡膠)、ABS塑膠(丙烯腈─丁二烯─苯乙烯塑膠)、耐隆66等化學品。

 

環己烷─供應下游公司生產環己酮、己內醯胺,己內醯胺,可生產尼龍6做成絲襪、球拍網、魚網等。

 

苯─供應下游公司生產烷基苯(又稱十二烷基苯)、苯乙烯、酚等化學品。烷基苯是製造洗衣粉、清潔劑的原料。苯乙烯生成聚苯乙烯可做成塑膠袋、保麗龍、玩具、水壺、杯、浴缸。酚生成聚碳酸酯可做成手機外殼、筆電外殼、電動工具外殼、電氣儀錶零件、照相機機體。

 

對二甲苯─供應下游公司生產純對苯二甲酸,主要用於生產聚酯纖維製品如降落傘、服飾、安全帶等。

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