概述
石油化工（英文：Petrochemical ）又称石油化学工业，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。中国石油化工股份有限公司石油化工作为一个新兴工业，是20世纪20年代随石油炼制工业的发展而形成，于第二次世界大战期间成长起来的（见石油化工发展史）。战后，石油化工的高速发展，使大量化学品的生产从传统的以煤及农林产品为原料，转移到以石油及天然气为原料的基础上来。石油化工已成为化学工业中的基干工业，在国民经济中占有极重要的地位。
石油化工的范畴
以石油及天然气生产的化学品品种极多、范围极广。石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。石油化工生产，一般与石油炼制或天然气加工结合，相互提供原料、副产品或半成品，以提高经济效益（见石油化工联合企业）。
石油化工的作用
1.石油化工是能源的主要供应者
石油化工，主要指石油炼制生产的汽油、煤油、柴油、重油以及天然气是当前主要能源的主要供应石油者。我国1995年生产了燃料油为8千万吨。目前，全世界石油和天然气消费量约占总能耗量60%；我国因煤炭使用量大，石油的消费量不到20%。石油化工提供的能源主要作汽车、拖拉机、飞机、轮船、锅炉的燃料，少量用作民用燃料。能源是制约我国国民经济发展的一个因素，石油化工约消耗总能源的8.5%，应不断降低能源消费量。
2.石油化工是材料工业的支柱之一
金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，1996年，我国已超过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。
3.石油化工促进了农业的发展
农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。
4.各工业部门离不开石化产品
现代交通工业的发展与燃料供应息息相关，可以毫不夸张地说，没有燃料，就没有现代交通工业。金属加工、各类机械毫无例外需要各类润滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化产品。全世界润滑油脂产量约2千万吨，我国约180万吨。建材工业是石化产品的新领域，如塑料关材、门窗、铺地材料、涂料被称为化学建材。轻工、纺织工业是石化产品的传统用户，新材料、新工艺、新产品的开发与推广，无不有石化产品的身影。当前，高速发展的电子工业以及诸多的高新技术产业，对石化产品，尤其是以石化产品为原料生产的精细化工产品提出了新要求，这对发展石化工业是个巨大的促进。
5.石化工业的建设和发展离不开各行的支持
国内外的石化企业都是集中建设一批生产装置，形成大型石化工业区。在区内，炼油装置为“龙头”，为石化装置提供裂解原料，如轻油、柴油，并生产石化产品；裂解装置生产乙烯、丙烯、苯、二甲苯等石化基本原料；根据需求建设以上述原料为主生产合成材料和有机原料的系列生产装置，其产品、原料有一定比例关系。如要求年产30万吨乙烯，粗略计算，约需裂解原料120万吨，对应炼油厂加工能力约250万吨，可配套生产合成材料和基本有机原料80 ~ 90万吨。由此可见，建设石化工业区要投入大量资金，厂区选址适当，不但要保证原料和产品的运输，而且要有充分的电力、水供应及其他配套的基础工程设施。各生产装置需要大量标准、定性的机械、设备、仪表、管道和非定型专用设备。制造机械设备涉及材料品种多，要求各异，有些重点设备高速超过50米，单件重几百吨；有的要求耐热1000°C，有的要求耐冷 - 150°C。有些关键设备需在国际市场采购。所有这些都需要冶金、电力、机械、仪表、建筑、环保各行业支持。石化行业是个技术密集型产业。生产方法和生产工艺的确定，关键设备的选型、选用、制造等一系列技术，都要求由专有或独特的技术标准所规定，如从国外引进，要支付专利或技术诀窍使用费。因此，只有加强基础学科，尤其是有机化学、高分子化学、催化、化学工程、电子计算机、自动化等方面的研究工作，加强相关专业技术人员的培养，使之掌握和采用先进科研成果，再配合相关的工程技术，石化工业才有可能不断发展，登上新台阶。
技术原理
1. 原油梯级蒸馏节能技术
目前原油的常减压蒸馏流程比较成熟，流程的变化很小，存在的主要问题是原油加工过程的能耗高。其中一个重要原因是蒸馏过程的不可逆加热和冷却造成的。即：将原油加热到很高的温度进行汽化，然后在不同温度下冷凝获得相关产品。
为解决以上问题，可以将原油加热到接近冷凝的温度下进行汽化，就可以大幅度降低加热和冷却的不可逆性，从而实现节能的目的。本文的梯级蒸馏节能理论和技术就是在这样的情况下提出的，该技术包含两方面的内容：梯级加热和梯级减压。一是采用梯级加热技术：采用梯级加热的方法汽化原油，减少不可逆性，及时将汽化后的物料分离出去；二是采用梯级减压技术：由于逐步将轻组分拔出，剩余物料就可以在更低的压力下实现汽化，以降低原料的加热温度。采用梯级加热技术汽化原油，可以减少不可逆性，及时将汽化后的物料分离出去；同时采用梯级减压技术，逐步将轻组分拔出，通过流程模拟与分析进行合理的匹配与重构，实现压力与温度的耦合，大幅度降低原油加工过程的能耗。
针对某炼厂 350 万吨/年常减压蒸馏装置，采用原油梯级蒸馏技术的原理进行流程匹配与重构，经过详细的流程分析与模拟计算，该技术可实现原油常减压蒸馏过程节能20%左右，使常减压蒸馏技术的能耗水平达到国际领先水平。如果按1000 万吨/年大型常减压蒸馏计算，每年节约加热炉能耗折合1.17 万吨标准油，节约资金4680 万元，同时减排温室气体3.68 万吨。按全国加工3.4 亿吨原油计算，每年可节省397,800 吨标准油，节约资金15.9亿元，减排温室气体124 万吨。
2. 催化裂化吸收稳定系统节能技术
目前国内吸收稳定工艺存在干气不干、汽油切割不清晰、稳定塔分离能力不够、稳定汽油烯烃含量高以及能耗高等缺点[3,4]。本技术采用流程重构和热耦合优化，开发出催化裂化吸收稳定系统新的分离流程，可以实现大幅度节约能耗，使热资源得以充分利用，减少系统外能耗，提高汽油质量。
本技术的关键是：（1）流程重构技术：采用流程分析与重构理论，进行能量与流量的合理匹配和耦合，减少循环流股、最大限度地减少不可逆过程、降低能量消耗，开发低能耗催化裂化吸收稳定新的工艺流程技术；（2）余热回收技术：通过梯级热泵技术，回收和利用催化裂化吸收稳定系统中大量的余热资源，实现工艺制冷制热的目标，同时降低补充吸收剂的循环量，节约能耗。（3）低能耗轻汽油切割技术：采用多级分步冷凝以及轻、重汽油高压与低压耦合匹配解吸技术，将汽油组分中富含烯烃的轻汽油切割出来，降低汽油组分中的烯烃，达到清洁燃料油品的要求，同时将富含烯烃的轻汽油进行回炼以实现多产丙烯技术；（4）关键技术和设备的工程放大技术。
3. 精细高耗能分离过程差压耦合节能关键技术
目前我国石化产品市场需求旺盛，石油和化工行业生产继续保持增长态势。与此同时，市场需求旺盛使得固定资产继续保持过快的增长态势，部分行业投资已经出现过热，节能与环保压力加大，完成节能降耗指标任务十分艰巨。
精馏过程是化学工业中能耗最大的单元过程，针对精密精馏高能耗的特点，通过对新型热耦合过程进行模拟、优化与工业化开发，采用新型差压低能耗精馏技术，在同一个塔内或者多个塔中实现热量的匹配与集成。精馏系统热集成的方法有四种：一是塔顶冷凝器与塔底再沸器之间的热集成；二是冷凝器、再沸器与系统外的可用热源之间的热集成；三是某一精馏塔塔顶冷凝器与另一精馏塔中再沸器之间的热集成；四是具有中间再沸器和中间冷凝器的多组分精馏系统的热集成。本文主要介绍差压热耦合精馏和差压低能耗精馏两种新型的热耦合节能关键技术。
差压热耦合精馏技术
以精馏过程各塔压力为主要调节变量，寻找热量匹配合理的压力条件，从而大幅降低能耗。采用操作压力作为调节手段，使每座精馏塔的操作压力改变，在组成一定的情况下，压力高则温度高、压力低则温度低，从而可以利用高压塔顶蒸汽作为低压塔的热源，实现热能的耦合匹配，达到节能降耗的目的。
差压热耦合精馏技术的方法之一是是将原流程中的单塔精馏改为两个精馏塔并联操作，同时进料和同时产品采出。其中，第一个塔压力降低，第二个塔压力升高，两塔塔压的不同可以使得第二个塔塔顶蒸汽能够作为第一个塔的重沸器热源，实现两塔的热耦合，达到节能的目的。
差压低能耗精馏技术
通过对各种热偶精馏过程的深入研究，为了使得能耗最小，提出了一种新型的精馏过程。这一技术是将普通的精馏塔分割为常规分离和降压分离两个塔段，其中常规分离塔段的操作压力与单塔精馏操作压力相同或者略高于单塔操作压力，而降压分离塔段采用降压操作，降低塔底温度，从而能够利用常规精馏塔段塔顶冷凝的潜热来实现降压分离塔段塔底物料的再沸加热。降压分离塔段塔顶蒸汽经过压缩机压缩进入常规分离塔段，常规分离塔段塔底液体由压差推动进入降压分离塔段。降压分离塔段降压操作可以使得其塔釜再沸物料的温度低于常规分离塔段塔顶物料的温度，利用该两股物料的匹配换热从而实现两塔的热耦合，并利用辅助冷凝器和辅助再沸器实现整个精馏过程能耗的完全匹配，实现节能的目标。
与现有技术相比，本技术有以下优点：
（1）常规分离塔段塔顶冷凝的负荷可以与降压下降压分离塔段底再沸器的负荷相匹配，实现热偶精馏，匹配换热。
（2）与常规精馏不同，常规分离塔顶上升蒸汽可以直接用于加热降压分离塔底物料，满足塔底再沸的要求。
（3）热消耗是精馏操作中的主要能耗所在，与现有技术相比，基本用差压降温手段实现了最小的热消耗，甚至冷热负荷可以完全匹配，消耗为零。而实现该目的的手段仅仅是在设备中增加一台压缩机，该动力消耗相对于原有的热消耗小很多。
国内发展和应用现状
我国乙烯工业起步于20世纪60年代初，经过近50年的发展，已取得显著进步，生产能力跃居世界第二，开发出CBL 炉裂解技术、基于CBL炉技术的SL - Ⅰ大型裂解炉合作技术、低能耗乙烯分离技术、C2 和C3 加氢技术等。但同时还存在布局不合理，部分装置规模偏小，技术水平较低，原料不优、不足等问题。
石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产品和三大合成材料的发展有关。石油炼制起源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。为了利用石油炼制副产品的气体，1920年开始以丙烯生产异丙醇，这被认为是第一个石油化工产品。20世纪50年代，在裂化技术基础上开发了以制取乙烯为主要目的的烃类水蒸汽高温裂解简称裂解）技术，裂解工艺的发展为发展石油化工提供了大量原料。同时，一些原来以煤为基本原料（通过电石、煤焦油）生产的产品陆续改由石油为基本原料，如氯乙烯等。在20世纪30年代，高分子合成材料大量问世。按工业生产时间排序为：1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯，1933年为高压法聚乙烯，1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯，1937年为丁苯橡胶，1939年为尼龙66。第二次世界大战后石油化工技术继续快速发展，1950年开发了腈纶， 1953年开发了涤纶，1957年开发了聚丙烯。
始于50年代，70年代以后发展较快，建立了一系列大型石油化工厂及一批大型氮肥厂等，乙烯及三大合成材料有了较大增长。
中国石油化工行业占工业经济总量的20%，因而对国民经济非常重要。石油化工行业包括石油石化和化工两个大部分，这两大部分在2006年都保持了较快地增长。如果把这两个部分作为一个整体来看，2006年石油化工累计实现的利润达到了4345亿，增长达到了17.9%，增量达到了658亿元，在整个规模以上工业新增利润中占到17%左右。
石油化工3
2007年前三季度全行业实现现价工业总产值38211亿元，同比增长20.2%。重点跟踪的65种大宗石油和化工产品中，产量较2006年同期增长的有62种，占95.4%，其中增幅在10%以上的有47种，占72.3%，天然气、电石、纯苯、甲醇、轮胎外胎等产品产量呈较快增长态势。
原油及加工制品平稳增长。2007年前三季度，全国原油生产较为平缓，天然气产量则增长较快。2007年1～9月累计生产原油13992.6万吨，同比增长1.4%；天然气累计产量为501.4亿立方米，同比增长19.8%。原油加工量24289.1万吨，同比增长7.0%。汽、煤、柴油产量继续保持稳定增长，累计生产汽油4475.9万吨，同比增长8.5%；生产煤油867万吨，同比增长17.4%；生产柴油9175.1万吨，同比增长6.1%。
农化产品生产供应正常。由于农业生产的季节性特征，农用化学品生产也呈现比较强的季节性。化肥（折纯）2007年1～9月累计产量为4310.5万吨，同比增长13.8%，其中氮肥3144.7万吨，同比增长12.2%。2007年前三季度，农药原药累计产量为127.4万吨，同比增长20.6%，杀虫剂、除草剂产量增幅分别为10.7%和33.3%，农药产品结构进一步改善，杀虫剂占农药的比例已下降到37.1%。
展望以石油和天然气原料为基础的石油化学工业，虽然在70年代经历两次价格上涨的冲击，但由于石油化工已建立起整套技术体系，产品应用已深入国防、国民经济和人民生活各领域,市场需要尤其在发展中国家,正在迅速扩大，所以今后石油化工仍将得到继续发展。80年代，世界石油化工所耗石油量仅为世界原油总产量的8.4％，所耗天然气为天然气总产量10％,更由于从石油和天然气生产化工品可取得很大的经济效益，故石油化工的发展有着良好的前景。为了适应近年原料价格波动，石油化工企业正在采取多种措施。例如，生产乙烯的原料多样化，使烃类裂解装置具有适应多种原料的灵活性；石油化工和炼油的整体化结合更为密切，以便于利用各种原料；工艺技术的改进和新催化剂的采用，提高产品收率，降低生产过程的能耗及原料消耗；调整产品结构，发展精细化工，开发具有特殊性能、技术密集型新产品、新材料，以提高经济效益，并对石油化工生产环境污染进行防治等
国外发展和应用现状
1970年,美国石油化学工业产品,已有约3000种。资本主义国家所建生产厂已约1000个。国际上常用乙烯和几种重要产品的产量来衡量石油化工发展水平。乙烯的生产，大多采用烃类高温裂解方法。一套典型乙烯装置，年产乙烯一般为300～450kt，并联产丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等。乙烯及联产品收率因裂解原料而异。目前，这类装置已是石油化工联合企业的核心。
70年代以前，世界石油化工的生产基地主要分布在美国、日本及欧洲等国。1973年后世界原油价格不断上涨，1983年以来又趋下跌，价格大起大落，使石油化工企业者对原料稳定、持久供应产生忧虑。发达国家改革生产结构，调整设备开工率，以适应新的经济形势。发展中国家尤其是产油国近年则在大力发展石油化工。80年代，世界乙烯生产能力的分布已发生变化，亚非拉等发展中国家所占比例有所提高。如将东欧国家的乙烯生产能力计算在内，则这些新兴石油化工生产地区的乙烯生产能力，约占世界乙烯总生产能力的四分之一。
1958年，世界乙烯生产能力达到49Mt（不包括社会主义国家），其中新增乙烯生产能力约3.3Mt，约1/3建在非洲和中东地区,1/3建在拉美和东欧；传统石油化工生产地区，只新增生产能力800kt，且今后五年内,计划也很少新建乙烯装置，主要是进行现有装置的技术改造。
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经典案例
参考文献
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