23.石油炼制过程及产物
石油由多种特性不一的碳氢化合物混合而成，其直接利用的途径很少。为了使石油中的各种组分都能发挥效能，必须通过炼制过程生产出理想的石油产品，如汽油、柴油、煤油、润滑油及沥青等，这种加工过程，叫做石油的炼制，简称炼油。如现在广泛使用在飞机、汽车、内燃机车、坦克、船舶和舰艇上的各种燃料油，主要是石油炼制工业提供的石油产品。处在运动中的机械，都需要一定数量的各种润滑剂（润滑油、润滑脂），以减少机件的摩擦和延长使用寿命。当前，润滑剂的品种达数百种，绝大多数也是由石油炼制工业生产的。石油的加工炼制是石油利用中非常重要的一环。
石油产品又称油品，主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦炭、石蜡、沥青等。这些油品又是怎么炼制出来的呢？前面已提到石油主要是烃类的混合物，沸点范围很广。一般来说，烃分子含碳原子数越少，沸点越低；含碳原子数越多，沸点越高。因此，在给石油加热时，低沸点的烃先气化，经冷凝先分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再气化，经过冷凝再分离出来。这样继续加热和冷凝，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，这种方法叫作石油的分馏，分馏出来的各种成分叫馏分。当然，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。如石油分馏出的馏分首先是石油气、汽油，然后是中间组分，如煤油、柴油，然后是重质组分，如燃料油、沥青质等。炼油厂的组成单元及产品如图2-20。
图2-20 炼油厂的组成单元及产品示意图
炼油的方法主要有3种，分别是常压蒸馏法、减压蒸馏法和裂化法。常压蒸馏是根据组成原油的各类烃分子沸点的不同，利用加热炉、分馏塔等设备将原油进行多次的部分汽化和部分冷凝，使汽液两相进行充分的热量与质量交换，以达到分离的目的，从而制得汽油、煤油、柴油等馏分。减压蒸馏法是利用降低压力从而降低沸点的原理，将常压重油在减压塔内进行分馏，从重油中分出柴油、润滑油、石蜡、沥青等产品。裂化法是将石油中的重组分分裂为轻组分，是提高汽油、柴油产出率，增加汽油、柴油产量的一种方法。
习惯上将石油炼制过程不很严格地分为一次加工、二次加工、三次加工三类过程。
以生产燃料和润滑油为目的的炼油厂里，通常是先将原油进行常压、减压蒸馏，依次分离为汽油、煤油、柴油、重柴油，轻质、中质和重质润滑油等各种沸点不同的馏分。上述过程属于物理过程，原油中烃类化合物在结构上没有发生变化称为一次加工。原油的蒸馏是炼制的第一道工序，这个工序使石油“大家庭”成员第一次“分家”。主要过程是：把经过脱盐脱水后的原油送入加热装置中，使油温达到200～250℃，这时原油中极少的水全部汽化，沸点较低的油也部分汽化。然后把这些水蒸气、油气和没有汽化的油送入第一个蒸馏塔中进行蒸馏，从塔顶把水蒸气、油气分离出来，经过冷凝冷却后，就可以得到汽油。把剩下的油送入加热炉继续加温，使油温达到350℃后，送入另一座蒸馏塔中进行蒸馏。这座塔由于是在正常压力下工作，所以叫常压塔。在这个过程中，从塔顶出来的是汽油，从塔侧面由高到低依次出来的是煤油、轻柴油、重柴油等。塔底没有汽化的油含有价值极高的润滑油、石蜡、焦炭及很多化工原料，从中仍可提炼出汽油、煤油等。但这些油沸点高于350℃，在常压下蒸馏就不行了。于是就设计了一种新的蒸馏塔—减压塔。通过减压塔，使油的沸点降低，把不易变成蒸气的油也变成蒸气。
一次加工产品可以粗略地分为：① 轻质馏分油，指沸点在约370℃以下的馏出油，如粗汽油、粗煤油、粗柴油等；② 重质馏分油，指沸点在370～540℃左右的重质馏出油，如重柴油、各种润滑油馏分、裂化原料等；③ 渣油（又称残油）。习惯上将原油经常压蒸馏所得的塔底油称为重油（也称常压渣油、半残油、拔头油等）。
通过炼制加工，可以把石油分成几种不同沸点范围的组分：① 40～205℃的组分作为汽油；② 180～300℃的组分作为煤油；③ 250～350℃的组分作为柴油；④ 350～520℃的组分作为润滑油（或重柴油）；⑤ 高于520℃的渣油作为重质燃料油。
在一次加工中，一般蒸馏出的汽油、煤油、柴油等轻质油只占原油总含量的三分之一左右，而且质量不高。在蒸馏后剩余的油中还可以提炼出更多的价值极高的产品。因此，还需要对剩余的油进一步加工，也就是原油的二次加工。
二次加工过程是一次加工过程产物的再加工。主要是指将重质馏分油和渣油经过各种裂化生产轻质油的过程，包括催化裂化、热裂化、石油焦化、加氢裂化等。裂化是能把大分子变小、使重质的原料变轻的过程。通过裂化可把原油中的较重成分变成轻质汽油、柴油等液体燃料，同时还生成以丙烷、丙烯、丁烷、丁烯为主要成分的气体产物，它们在不太高的压力下就可以变成液体，这就是常用作民用燃料的液化气。二次加工过程有时还包括催化重整和石油产品精制。精制是对各种汽油、柴油等轻质油品进行精制，或从重质馏分油制取馏分润滑油，或从渣油制取残渣润滑油等。二次加工是较为复杂的化学反应过程，原料中的烃类化合物在结构上会发生变化，通过二次加工能生产出上千种石油化工产品，使石油利用价值更高。
三次加工过程主要指将二次加工产生的各种气体进一步加工（即炼厂气加工）以生产高辛烷值汽油组分和各种化学品的过程，包括石油烃烷基化、烯烃叠合、石油烃异构化等。
按石油产品的用途和特性，可将石油产品分成14大类，即溶剂油、燃料油、润滑油、电器用油、液压油、真空油脂、防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油化学品。