真空在原油蒸餾中的作用
從地下開採時,原油是許多不同液態碳氫化合物的混合物。然而,為確保沒有多餘的副產物和降解,該油必須保持在特定溫度以下。
在真空下,液體的沸點會降低。因此,真空蒸餾確保在較低溫度下分離原油混合物中所含的不同類型油。
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真空蒸餾確保在較低溫度下分離原油混合物中所含的不同類型油。
原油蒸餾的製程步驟
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原油透過分馏分離。這是利用不同沸點將油混合物分離成單獨成分的製程。
首先在大氣壓力下進行。在這些條件下,這種蒸餾形式稱為常壓蒸餾。然而,在常壓蒸餾後,仍會留下一種化合物混合物,即常壓殘留物,也必須予以分解。
為此,下一步是真空蒸餾。重複分馏製程,這次是在真空下進行。由於常壓蒸餾的殘留物在大氣壓力下具有極高沸點,因此將其置於真空下意味著可以在較低溫度下分解。這可避免化合物降解,也稱為裂解。
原油以其原始形態從地下儲層抽取時可用作燃料,但當它被分解成各種餾分時,可用性更強且更有價值。原油蒸餾便是關鍵步驟。
蒸餾會分離不同的化合物,使其可以單獨使用。這些可以是燃料,如煤油、柴油和石油,或是用於其他化學工藝的原材料,如石腦油。
為提高效率並防止產生多餘的副產物,蒸餾分為兩個步驟:先是大氣壓力,然後在真空條件下。
原油是各種不同碳氫化合物(所有碳氫化合物都有不同的沸點)的混合物。因此,我們應當探討沸點範圍,而不是特定沸點。
該範圍是從獲得第一滴成品的最低沸點開始計算,到沸點最高的化合物蒸發時的最終沸點為止。這意味著溫度範圍可能在 20°C 到 500°C 之間。
在大氣壓力下,液化石油氣在 25°C 下率先蒸發。最後是沥青,在高於 350°C 的溫度時。這通常與其他常壓殘留物一起抽取,這些殘留物的沸點更高,需要真空蒸餾來分離。
所有其他常見燃料和潤滑油的沸點介於這兩個極限值之間。
正如其名,真空蒸餾是在低於大氣壓力的真空條件下進行的蒸餾。這使高沸點的重質油可在較低溫度下蒸發,同時確保輕質油不會降解或裂解。
原油主要是不同碳氫化合物的混合物——由氫和碳分子組成的化學物質。
一般來說,這約佔原油總重量的 98%。其餘 2% 包含其他元素,包括氮氣、氧氣、硫及各種金屬。
為分離這些碳氫化合物並提取有用的油,原油要經過分餾,其中部分製程在真空條件下進行。
在石油精煉過程結束時,會留下許多重質燃料油。雖然這些產物可以使用,但經濟效益不高。因此,石油行業採用裂解製程。
最重的油含有長鏈碳氫化合物分子,裂解將其斷為短鏈。這會產生更輕的餾分,即更具經濟效益的碳氫化合物,例如噴氣燃料或柴油/汽油等汽車燃料。
在蒸餾塔中,作為副作用也會發生裂解。如果溫度過高,沸點最低的碳氫化合物會開始分解。然而,與精煉製程不同,該製程不受控制,可能不會產生實際需要或有用的碳氫化合物。為防止這種情況,使用真空蒸餾。它降低餾分沸點,這意味著可在較低溫度下分離。
為降低殘餘原油混合物的沸點,將其置於真空條件下。壓力處於 10 到 50 hPa (mbar) 的粗真空範圍。因此,蒸餾塔中的溫度只需要達到最高約 370°C。
原油的主要用途是作為原材料,從中可提取各種類型的燃料,例如取暖油、汽油和噴氣燃料。
不過,原油也是我們身邊許多日常用品背後的原材料。從窗框到食品包裝、智慧型手機到圓珠筆,原油是所有塑膠的基礎成分。
然而,為從這種原材料生成可用的油,必須透過蒸餾分離原油,其中部分需在真空條件下進行。
原油蒸餾的溫度與不同餾分的沸點直接相關。沸點範圍介於 25°C 到 500°C 之間。
然而,碳氫化合物可能在高於 370°C 的溫度下降解或裂解。因此,原油不得加熱到超過此溫度。故而,大氣壓力下的分餾約在 350°C 的溫度下進行。
為分離沸點最高的最後化合物,將剩餘混合物在真空條件下蒸餾。這可將沸點降至 370°C 以下,防止餾分降解。
石油這個名稱有兩種含義。它可以指未經提煉和加工的原油,也可以指在提煉過程中可以轉化成的石油製品。這個名稱經常被混用指代兩者。