煉油廠 (2, 3)

2.3. 煉油廠 (The Refinery)
在我們知道石油被運用的領域後，現在，讓我們來看看這是如何做到的。煉油廠是石油工業的第一站，它將石油分解成石油的基本成分。煉油廠是具有多項功能的巨大生產場所。由於本書的重點是在聚丙烯，所以我們將花大部分的時間討論生產製作聚丙烯的相關過程。

2.3.1. 蒸餾塔 (The Distillation Tower)
石油公司將新發現的石油透過管線，傳送到石油加工廠去精煉。煉油廠利用蒸餾塔(distillation towers)，依據石油碳鏈的長度，使其分離。將原油加熱至極高的溫度，以利用蒸餾塔將其分解為常見的石油產物，如液化石油氣(LPG)，石腦油(naphtha)，煤油(kerosene)，以及重油(heavy oil)、輕油(light oil)等。其中，由蒸餾塔產生的長鏈產物部分，可再裂解成較有用的短鏈產物，並將其製成以上的石油產物。

基本上，蒸餾時，碳鏈越長，其沸點越高。原油經加熱變成氣體，該氣體(油氣)在蒸餾塔中，氣體的溫度將會隨著塔中的高度上升而下降。當一個氣態化合物的溫度冷卻至該化合物的沸點以下時，其狀態將由氣體轉變成液體，此液體產物將由蒸餾塔中餾出來，不同的高度分餾出不同的化合物。
雖然石油蒸餾的產物各有不同的用途，但其中需求量最大的是汽油，一桶原油大約可產生30-40%的汽油；基於交通運輸的需求，超過50%的原油都被製成汽油，其製作的方法可分為：(1)裂解(cracking) - 將加熱後的大分子重油分解；(2)結構重組(reforming) - 改變低品質汽油分子的分子結構；(3) 聚合(polymerization) - 由小分子聚合形成較大的分子。

2.3.2. 蒸餾的產物 (Products of Distillation)
蒸餾塔產出的完整清單如下：
石油氣(Petroleum gas) – 可用於加熱，烹調，製作塑膠
_ 低碳數烷類(alkane) (碳數1~4)
_ 甲烷，乙烷，丙烷，丁烷
_ 沸點範圍:低於104°F/40°C
_ 在壓力下液化成LPG (液化石油氣)

石腦油或輕油(Naphtha or Ligroin)) – 是中間產物，可進一步製成石油
_ 含 5~9 個碳原子烷類
_ 沸點範圍:140~212°F/60~100°C

石油(Gasoline) - 車用燃料
_ 液體
_ 烷類與環烷類 (5~12 個碳原子) 混合而成
_ 沸點範圍:104~401°F/40~205°C

煤油(Kerosene) – 用於噴射機和牽引機引擎；可作為製造其他產品的起始原
料
_ 液體
_ 烷類 (碳數10~18) 與芳香烴混合而成
_ 沸點範圍:350~617°F/175~325°C

汽油(Gas oil)與柴油(Diesel)的分餾 - 用於柴油燃料與熱燃油；可作為製
造其他產品的起始原料
_ 液體
_ 碳數12 以上的烷類
_ 沸點範圍:482~662°F/250~350°C

潤滑油(Lubricating oil) - 用於機油，油脂及其他潤滑劑
_ 液體
_ 長鏈 (20~50 個碳原子) 烷類，環烷類，芳香烴
_ 沸點範圍:572~700°F/300~370°C

重油或燃料油(Heavy gas or Fuel oil)) - 用於工業燃料；可作為製造其
他產品的起始原料
_ 液體
_ 長鏈 (20~50 個碳原子) 烷類，環烷類，芳香烃
_ 沸點範圍:700~1112°F/370~600°C

殘留物(Residuals) – 包括焦炭(coke)，瀝青(asphalt)，焦油(tar)，
蠟(waxes); 可作為製造其他產品的起始原料
_ 固體
_ 碳數在70 以上的多環化合物
_ 沸點範圍:大於1112°F/600°C

Source of Image: Petroleum Communication Foundation. Canada's Crude Oil Resources, 2001. ©Canadian Centre for Energy Information.

世界前五大原油生產國家，包括
(1) 沙烏地阿拉伯(Saudi Arabia)
(2) 俄羅斯(Russia)
(3) 美國(United States)
(4) 伊朗(Iran)
(5) 中國(China)

平均來說，原油(crude oil)是由以下幾種元素或化合物所組成
_ 碳 - 84%
_ 氫 - 14%
_ 硫 - 1~3%(硫化氫，硫化物，二硫化物，硫元素)
_ 氮 - 少於1%(氨基化合物)
_ 氧 - 少於1%(二氧化碳，酚，酮，羧酸)
_ 金屬 - 少於1%(鎳，鐵，釩，銅，砷)
_ 鹽 - 少於1%(氯化鈉，氯化鎂，氯化鈣)