文化活動
石油化工起源于美國,其開創者西·埃力斯經過十年的潛心鉆研,終于于1917年以石油煉氣場中的丙烯為原料制成了世界上最早的石油化工產品-異丙烯,并于1920年由美孚石油公司實現工業化生產,從此掀開了現代石油化工發展的序幕。
丙烯,作為石油碳三餾分的代表組分,幾乎存在于所有的裂解氣體(石油在很高的溫度下碳鏈斷裂分解成復雜的混合氣體)中。奇怪的是,它的含量不受裂解條件的影響,一般都在10%-30%。目前,在乙烯生產中作為副產物提煉而得的丙烯,占丙烯總產量的64%,是丙烯的主要來源。
丙烯是碳三系列深加工化工產品的源頭原料,何以至此呢?因為丙烯分子中含有一個碳碳雙鍵,碳碳雙鍵是一種不飽和鍵,不飽和鍵比較活潑,容易發生多種化學反應,從而得到不同的化學產物,根據產物的物理化學性質,進一步設計深加工路線,最終得到形形色色的化工產品。
由圖一可知,通過改變化學反應條件,丙烯可以發生不同的化學反應,經過一步或多步轉化后,可自備得到許多種合成樹脂及塑料、合成橡膠、合成纖維等各種被人們熟知的材料和產品。
圖一:以丙烯為原料深加工可得到的化工產品
由許多丙烯分子通過聚合反應可生成高分子聚合物(即各種合成樹脂),合成樹脂為可塑物質,一般在常溫常壓下是固體,也有些是粘稠液體。往合成樹脂中加入添加劑后,在經過成型加工,即可制成各種各樣的塑料制品。有的合成樹脂既可加工成合成纖維又可制成塑料,合成樹脂與塑料之間的概念劃分并沒有明顯的界限。
塑料主要由合成樹脂組成,合成樹脂在塑料中的含量約為40%-100%,因此,塑料的基本性能主要取決于所含樹脂的性質。除此之外,添加劑也起到了非常重要的作用,添加劑可大幅度提高塑料的性能。塑料由于其價格便宜、攜帶方便、輕巧耐用、能耐酸堿等優點,塑料制品在人們的日常生活中很受歡迎,例如塑料杯子、塑料涼鞋、燈頭及開關、電話外殼、塑料水壺、塑料雨衣和薄膜等。當然,塑料不限于制作生活用品,在工農業生產和國防工業方面還有著極為廣泛的用途,機械、電器、汽車、建筑、家具等工業部門中使用塑料可以節約大量鋼材、有色金屬和木材。
在日常生活中我們可能還聽說過“有機玻璃”這個詞,這種玻璃不同于一般的玻璃,它不是用硅酸鹽材料制成的,而是用塑料制成的。噴氣式飛機的座艙蓋以及擋風玻璃就是用有機玻璃做成的,有機玻璃的化學名為聚甲基丙烯酸甲酯,在丙烯酸類塑料中,它的年產量最大,用途也最廣泛,可以做成板材、管、棒、煙嘴、汽車尾燈罩、假牙等等,都是用這種塑料制造的。
由丙烯經過反應還能得到合成纖維,即腈綸、錦綸和丙綸。腈綸是我國聚丙烯腈纖維的商品名稱,腈綸的特點是輕、有彈性、保暖、耐氣候、耐日光,外觀和手感都很像羊毛,主要用途也是替代羊毛做成針織品原料。腈綸的單體是丙烯腈,一般通過丙烯氨氧化法生產而得。錦綸,是我國聚酰胺纖維的商品名稱,在國外,則叫做“尼龍”、“耐倫”或“卡普隆”,市場上最早出現的“玻璃絲襪”和“玻璃牙刷”就是錦綸做的。丙綸,是我國聚丙烯纖維的商品名稱,國外叫“梅克麗綸”或“帕倫”,丙綸是合成纖維中最輕的,相對密度只有0.91相當于棉花的3/5,丙綸的強度大,浸在水中時,其強度幾乎沒有變化,所以比較適合作漁網。
丙烯和其衍生物丙烯腈也是合成橡膠的主要原料之一。丙烯腈能發生聚合反應生成腈綸;丙烯腈與其他原料(單體)發生共聚反應(兩種或多種單體共同參與反應)可生成丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS(一種樹脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物AS(也是樹脂)和丁腈橡膠。丙烯和乙烯發生共聚反應生成乙丙橡膠,它有某些合成橡膠所不具備的優異性能,如卓越的耐臭氧、耐候性、優異的彈性和電絕緣性,這些優異的性能使其廣泛應用于各行各業。此外,丙烯還廣泛應用于合成有機溶劑、醫藥品、化妝品、調味品、洗滌劑等行業。
除了丙烯,碳三家族中還有丙烷和丙炔兩兄弟,丙烷沒有前面所說的丙烯的“雙鍵”,表現不及丙烯“活潑”,比較安靜;而丙炔則比丙烯更“活潑”和“鬧騰”,因為丙烯分子中含有一個碳碳三鍵,它是一種比丙烯分子中所含的碳碳雙鍵更活潑的化學鍵。丙烷和丙炔在“碳三家族”中的含量不如丙烯高,用途不及丙烯廣泛,但它們具有各自獨特的結構和性質,因此也用于很多方面。比如,丙烷可以作為燃料直接燃燒,也可以和氧氣形成切割用燃氣,還可以脫氫為丙烯加以利用;丙炔可以用于制造丙酮,然后進一步深加工成我們日常生活中的許多產品。
惠州大亞灣石化區落戶企業-中海石油能源發展股份有限公司(五廠、六廠)生產的每年20萬噸丙烯酸及酯和每年5萬噸的丙烯酸樹脂系列產品就是以丙烯為原料生產的,總投資額達到了32.78億元;日本三菱麗陽株式會社全額投資的惠州惠菱化成有限公司,每年9萬噸甲基丙烯酸甲酯(MMA)也是以丙烯為主要原料來生產的,總投資額1.321億美元;惠州聯宏化工有限公司生產的丙烯酸聚合物也是以丙烯為主要原料生產的;中海石油煉化有限責任公司和韓國LG化學共同出資成立的中海油樂金化工有限公司每年生產30萬噸的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物),其原料之一-丙烯腈也是以由丙烯轉化而來。由此可見,大亞灣石化區從事碳三石油化工行業的落戶企業相對較多,是大亞灣石化區形成完整石油化工產業鏈中的重要一環。
供稿人:宋波