看一看
坐车的途中,偶尔会在路的两侧看到一些有高高低低烟囱的工厂,它们生产什么?还会看到一些俗称“磕头虫”的装置,那是做什么用的?
图6-30 石油化工厂
图6-31 提油机
1.传统能源——石油
石油是黑色或棕色黏稠液体,有特殊气味,主要是由若干种不同的碳氢化合物混合组成的,密度比水的小。组成石油的化学元素主要是碳(83%~87%)、氢(11%~14%),其余为硫(0.06%~0.8%)、氮(0.02%~1.7%)、氧(0.08%~1.82%)及微量金属元素(镍、钒、铁、锑等)。由碳和氢组成的各种烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类的混合物构成石油的主要组成部分,约占95%~99%,其余是非烃类。含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害,在石油加工中应尽量除去。
想一想
日常生活中汽车烧的燃料是什么?飞机靠什么燃料在天上飞?齿轮之间靠什么润滑?柏油路上铺的沥青又是怎么来的?
2.石油的炼制
燃料油是通过石油炼制生产出来,经过添加剂调和以后而成的成品油,有汽油、煤油、柴油等。石油炼制还可以生产润滑油基础油,然后通过添加不同类型的添加剂调和为不同用途的润滑油成品油。石油加工还可以生产石蜡、沥青等产品。
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图6-32 石油炼制产品:汽油、柴油、润滑油、石蜡、沥青
从矿井里开采出来的石油,经过脱水、脱盐后所得到的烃类混合物的各种成分的沸点不同,可以利用这一特点来分离它们。
加热液态烃类混合物时,沸点低的烃(分子中所含碳原子数较少)先汽化,其蒸气经冷凝后变为液体首先从混合物里分离出来。随着温度升高,沸点较高的烃(分子中所含碳原子数较多)再汽化,同样经过冷凝分离出来。这样,通过加热和冷凝,可以把石油分离成不同沸点范围的产物,这种方法叫作石油的分馏(fractional distilation),分馏装置称为分馏塔。
石油经过分馏以后得到的产物仍然是一些混合物,主要有石油气、汽油、煤油、柴油等,它们被广泛应用于人类生产和生活的许多领域。
石油经过分馏只有一小部分成分被分离出来,为了获得更多轻质液体燃料产量,工业上在一定条件下(高温加热、使用催化剂等)把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃,这种方法称为石油的裂化(cracking)。例如,十六烷的裂化:
图6-33 石油分馏塔
在石油化工生产中,常用石油分馏产品做原料,采用比裂化更高的温度(700~800℃,有时甚至高达1 000℃以上),使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃,工业上把这种加工过程叫作石油的裂解(splitting)。石油的裂解气里乙烯的含量比较高,所以说裂解就是深度裂化,以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程,是化学变化。
图6-34 石油分馏产物及其主要用途
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