接下来是石油当中最丰富的中质石油加工工艺,姒启打算从里面获取润滑油、腈纶、锦纶、丙纶、氨纶、维纶,氯纶、芳纶、乙纶等塑料用品。
(接下来讲述的硬核石油工业,不喜欢的可以直接跳过以下流程。喜欢理工科的,可以看看。本章字数4200字,以弥补只看剧情的朋友。)
姒启从馏分塔中部,将中质石油底部剩下的常压油渣取出来,打算先用来制作润滑油,以替代蒸汽机和内燃机的润滑剂使用。
他将中质石油底部的常压渣油送入特制的另一个蒸汽机减压蒸馏塔,通过降低塔内压力,使渣油在较低温度下进一步汽化。在减压条件下,可蒸出减压馏分油,这些馏分油是生产润滑油的重要原料,塔底得到减压渣油。
姒启用化学溶剂糠醛、苯酚将减压馏分油与选定的溶剂按一定比例混合,在一定温度和压力下,使溶剂与油充分接触,非理想组分溶解于溶剂中,形成萃取相,而理想组分则大部分留在萃余相中。
然后通过分离萃取塔,将萃取相和萃余相分离,萃余相经过溶剂回收等处理后得到精制的润滑油基础油。
再将基础油中加入溶剂甲基乙基酮、甲苯等化学试剂,将混合物冷却至较低温度,将温度控制在-20c至-40c左右,使蜡结晶形成固体颗粒。接着通过过滤设备转鼓真空过滤机将蜡与油分离,滤液经过溶剂回收等处理后得到脱蜡后的润滑油基础油。
接下还有一个加氢精制工艺,这个工艺需要将脱蜡油的基础油与氢气混合后,进入加氢反应器,在300c-400c的温度下进行、姒启将压力设定在为14pa左右,在催化剂的作用下进行加氢反应。
反应后的产物经过分离,除去未反应的氢气和生成的水等杂质,得到加氢精制后的润滑油基础油。
但是姒启只有少量的试验氢气,还是俘虏了一个雷电系的修仙者,通过电解水的方式获得了少量的实验用氢。而润滑油使用量大,为了节省氢气,所以可以暂时忽略这个工艺。在发电机制造出来后可以通过电解水的方式得到氢气,那时候再完善这个工艺。但是不加氢的润滑油的后果是缩短润滑油的使用寿命、低温流动性不佳,性能差一些,不过只需要增加加油频率,就足够现在的机械使用了。
最后是通过搅拌等方式使添加抗氧化剂、抗磨损剂、清净分散剂、防锈剂等,最后经过质量检测合格后,即可得到成品润滑油。
接下来是石油中的八大塑料中的其余七个。
前面姒启已经将聚酯纤维交给玛丽,那么就只剩下剩余七大塑料。
塑料在现代工业中是可塑性最强的材料之一,虽然在二十一世纪初期就根据使用场景,人类研究制作了近百种不同的塑料。但是都基于这八种塑料的工艺基础上进行改进调整的。
在未来二十一世纪中期,食品级别的塑料大多采用树脂或者生物可降解塑料,随着塑料工艺的发展,原料也不仅仅局限于石油。从树脂再到玉米木薯淀粉淀粉,华夏的材料科学家们将塑料玩到了世界的巅峰,不仅如此,在二十一世纪二十年代初期就经过发酵聚合工艺技术,研究出制成的可降解环保pLA塑料,这种塑料纤维用于手术缝合线,可以被人体吸收,减少患者拆线的痛苦。
总的来说,不是吹牛,塑料的伟大作用,无论是在民用军工还是航天探险建材装修医疗,都离不开塑造性极强的塑料。
姒启认为人类的科技树一共有两颗,一颗是更先进的能源,另一颗是更优质的材料。
光有清洁的能源是远远不够的,没有合适的材料,科学的梦想永远只是梦想。而塑料就是一棵巨大的科技树的一根分支,超强的多变性让它的存在成为人类工业发展不可替代的枝干。
因为篇幅问题,作者就大致讲解姒启如何在一战的工艺水平下,将丙纶、乙纶以及最简单的腈纶和锦纶四种塑料的制作出来。
丙纶的主要原料和聚酯纤维一样,也是石脑油;
首先在裂解炉中将石脑油的温度加热到800度左右,通过高温将石脑油“打碎成”乙烯和丙烯两种物质。
丙烯是用来制作丙纶的,而乙烯是用来制作乙纶的。
此刻乙烯和丙烯是混合在一起的,这时候需要将两者分离。姒启采用温差分离法,所知乙烯沸点是-103.7度,而丙烯的沸点是-47.6度,姒启通过冷却塔在冷却中控制温度,以此分离出乙烯和丙烯。
这时候丙烯和乙烯都是处于小分子状态,需要加入催化剂进行反应,使这些小分子能够“粘”在一起。
这个过程需要将丙烯加入再聚合反应器中,再加入催化剂四氯化钛和三乙基铝,在催化剂的作用下,丙烯分子会连接起来,形成聚丙烯颗粒。
当然如果没有催化剂,可以在1-10pa的低压和60-100c的温度下使小分子排列粘合,只不过这种方式产生的丙纶的性能有所不同。
接着把催化剂从聚丙烯中分离出来。
聚丙烯颗粒是塑料丙纶的成品,我们需要把它加热到300度融化,然后像挤面条一样挤成细丝,这就是丙纶纤维。
而乙纶和丙纶的生产过程差不多,只不过两者是分开进行的。乙纶用的是乙烯作为原料进行粘合催化,而丙纶用的是丙烯。
最后是较为复杂的腈纶和腈纶,但是实际上原理和工艺流程是差不多的。
它们都是从石油中获取原料,然后处理后进行粘合催化反应后得到不同性能的塑料。