什么是燃料化工?

[拼音]：ranliao huagong

[外文]：chemical processing of fossil fuel

以煤、石油、天然气、油页岩等化石燃料（矿物燃料）为原料的化学加工工业，加工过程（包括热加工、催化加工）中化石燃料发生物理和化学变化，获得的产品主要有两大类：一为油品类，包括汽油、喷气燃料、柴油、燃料油、润滑油等，为交通运输和机械动力部门提供各类液体燃料和润滑剂；一为化学品类，包括乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘、煤气、合成气等各种产品，为基本有机化工、高分子化工、精细化工以及合成氨工业等提供原料，也包括用于冶金工业的大量焦炭。燃料化工主要包括石油炼制工业、石油化工、煤化工、天然气化工、页岩油工业等几个方面。

燃料化工萌芽于18世纪，到19世纪有了初步基础；20世纪有了较大的变迁和发展。

人类利用煤、天然气和石油等作为热源和其他用途已有较长的历史，但化石燃料的加工形成工业则始于产业革命时期，燃料化学工业的形成和发展包含着能源和化学品生产两个方面。18世纪蒸汽机的发明，使人类从依靠人力、畜力和以木柴为主要能源，逐步转向以煤为主要能源，燃煤产生蒸汽作为交通运输、机械加工的主要动力，而后又以蒸汽发电，促进了各类工业的发展。至19世纪末，世界进入了“煤炭时代”，随着冶金工业的形成和发展，需要大量的焦炭用于炼铁，在欧洲产生了炼焦工业，随后并从副产煤焦油中制取染料。欧美还先后建立起煤干馏的工厂，生产煤气用于城市和家庭照明，世界有机化学工业原先以木材、粮食、农副产品为基本原料，至19世纪末，这些原料大部分为煤的热加工产物所代替，从而形成了以煤的焦化、干馏、气化为主的煤化学工业。19世纪上半叶，欧洲建立起若干油页岩干馏制取页岩油的工厂，生产照明用煤油和石蜡。在此期间，俄国和美国先后从原油生产照明用煤油，而后将重油用作锅炉燃料，并开始生产润滑油，这成为石油炼制工业的开端（见石油炼制工业发展史）。

第一次世界大战期间，钢铁工业需要大量焦碳、火炸药工业需要大量的氨、甲苯等作为原料，促使煤的炼焦化学工业的发展。第二次世界大战前，德国开发了煤低温干馏、煤直接液化和煤间接液化等技术（见煤化工发展史），建设了自煤制取人造石油的工厂，大战期间年产汽油等轻质油品数百万吨。由于自煤生产液体燃料的技术复杂，投资和成本都较高，在经济上不能与廉价的石油产品相竞争，所以德国战败后，人造石油的生产趋于停顿。在此期间，苏联和美国则大量开采廉价的石油，并采用热裂化和催化裂化等炼油工艺。特别是40年代，流态化技术用于催化裂化，人们可从原油中提炼出更多的、质量更高的汽油等轻质油品。另一方面，随着石油炼制工业的大规模发展，美国利用裂化工艺副产的气态烯烃制取有机化工产品。例如20年代由丙烯合成异丙醇，是第一个石油化学品（见石油化工发展史）。40年代，开发了催化重整技术，自石油轻质馏分生产甲苯作为三硝基甲苯炸药的原料，以满足战争的需要。与此同时，美国发展了自天然气生产合成氨等技术，从而建立起天然气为原料的化学工业（见天然气化工发展史）。

第二次世界大战以后，特别是在50～60年代期间，世界发达国家进入了“动力革命”阶段，内燃机广泛用于交通运输及国民经济各部门，甚至很多电站锅炉和工业锅炉，也以油代煤作为燃料，石油和油品较煤炭运输方便、可燃性好，单位热值高，越来越多地成为工农业、交通运输业的能源，其消费量增长速度远远超过其他能源，而以中东为代表的亚非拉产油国家的崛起，使世界石油的探明储量和原油产量大幅度提高，从而满足了世界石油消费量的巨大增长。当时，国际石油市场价格很低，甚至比煤便宜，这就更加速了以油代煤的进程，至1965年石油在世界能源消费结构中的比例超过了煤而居第一位，世界进入了“石油时代”。在此期间，石油已不仅是主要能源，而且逐步代替煤成为各类化学工业的重要原料来源，特别是自从以石油中的轻质馏分油（石脑油等）和天然气中的乙烷、丙烷等为原料，采用管式炉裂解工艺，生产出大量的乙烯、丙烯、丁烯以及苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃，使得石油化工不再依附于石油炼制工业而形成了大规模的独立体系。甚至建立了石油化工联合企业，从石油化工和天然气化工所提供的产品，生产大量的有机化学品（见基本有机化工），以及合成氨、合成纤维、塑料和合成橡胶等。石油化工和天然气化工的兴起，使煤化工的发展受到很大的影响，只有煤的焦化工业仍然在世界范围占有一定的位置。

进入70年代，发生了中东战争以后，亚非拉等产油国提高了原先过低的国际石油价格，结束了廉价石油的时代，西方石油炼制和石油化工面临着成本的提高和原油的供应问题，主要发达国家的经济普遍进入“低增长”时期。进入80年代，尽管原油价格有了相当幅度的降低，西方石油化工仍停滞不前，开工率仅56％～65％左右。苏联和中国的石油化学工业则继续增长，一些发展中国家，特别是产油国的石油炼制和石油化工则正在崛起。在煤化工和油页岩加工方面，当前只有南非有自煤间接液化生产液体燃料的工厂，中国和苏联仍存在有页岩油工业（见页岩油工业发展史）。

燃料化工作为能源和化学品的生产，在世界经济中占有十分重要的地位，甚至对世界政治和军事也有很大的影响。

1984年世界化石燃料作为能源约占整个能源消费的90％左右，水电、核电等非化石燃料约10％，石油的百分比从1965年起超过了煤，至1978年达整个能源的50％，进入1984年，降为39.5％，仍高于煤（后者为30.3％）。世界天然气的比率则逐年有所增长，1984年约20％。对于中国来说，煤仍为主要能源，占70％以上，石油20％以上。化石燃料总计占95％以上，水电低于5％（1985）。在油品的消费方面，西方主要国家主要是汽油、喷气燃料和柴油等轻质油品，1984年美国轻质油品约占原油消费的77.8％，日本约58％。作为锅炉燃料的重油，比例不大，美国约10.6％，日本28.2％。中国燃料油的消费则高达原油产量的三分之一左右。为得到更多的轻质油品，更好地利用石油资源，原油深度加工（见石油炼制过程）已成为全球性炼油技术的发展方向。

燃料化工特别是石油化工，还为国民经济各部门提供大量的化工原料。世界化工产品中有85％是有机化工产品，原料绝大部分来自化石燃料，而发达国家的有机化工产品中，以石油、天然气为来源的产品占90％。按销售额计，以石油和天然气为来源的化工产品约占全部化工产品的45％以上。乙烯主要来自石油，也有相当一部分来自天然气中的乙烷和丙烷裂解；苯主要来自石油馏分的催化重整和烃类裂解，煤焦化所生产的苯，在苯的总产量中，美国和日本都只占9％左右;甲苯、二甲苯绝大部分来自石油；此外，世界甲醇产量约有70％来自天然气，其余来自石油，煤制甲醇只占不到 1％(1981)。应该指出的是，合成氨是以化石燃料为来源的产量很大的重要化工产品，1980年世界合成氨总产量约96Mt，其中以天然气为原料的占80％，以煤为原料的占10％，后者的一半生产能力在中国。总之，在当前世界上，化工产品主要来自石油和天然气，煤化工在整个化工生产中所占的地位不大，用于炼焦的比例也不大，煤主要用于发电和工业锅炉。1980年，中国的煤用于炼焦约 9.8％，用于制合成氨约5.6％，两者约15.4％，这是煤化工的主要用量。由焦化所得煤焦油中制取的萘、蒽等稠环化合物是有机化工重要原料。当前，世界上从煤焦油中分离出来的化工产品，约有200余种，主要用于制防腐剂、塑料助剂、染料、溶剂、香料及橡胶助剂等。

各国燃料化学工业，尽管其资源储量和开采速度不成比例，石油日益减少，但据世界各种估计，今后半个世纪内，石油及天然气，特别是后者，仍将在世界能源和化工产品的生产构成中占据主要地位，然而在消费结构的比例上可能会相对地逐渐下降。因此，石油炼制将趋向深度加工，以充分利用资源。石油化工也有同样的趋势，其中重质油的催化加工（包括催化裂化和加氢裂化）和重质馏分油的裂解就是具有代表性的例子。

天然气的利用，主要仍沿着作为高质量的燃料气方向发展，以天然气为基础的化工产品也会相应地增加。

燃料化工的发展实质上是能源工业的重要组成部分。化石燃料的使用虽然会带来自然环境的污染和生态平衡的破坏，但具有长远意义的太阳能和热核聚变能仍非近期可以依靠的能源，因此人们寻找石油和天然气的替代能源时，自然会看到潜在而资源丰富的各种煤炭、油页岩和油砂，从数量上远远超过石油和天然气。

冶金工业所用的焦炭，迄今仍依赖于煤炼焦这一有悠久历史的工业，炼焦的方法有多种炉型，其原料也从焦煤扩展到其他煤种从而扩大其来源。随着炼焦工业的发展，炼焦化学品为化学工业提供上百种原料，今后仍将是石油及天然气难于代替的主要领域。

把固体燃料，包括所有各种类型的煤、含油率不等的油页岩和油砂，变成液体燃料的可能性取决于社会的经济和政治的因素。关于煤的气化，仍将是煤炭加工的一个主要方面。主要根据资源条件、煤种性质和煤气的主要用途（城市煤气、工业煤气或合成原料气）决定生产方法。