阅读材料 石油及其加工产品

烷烃和环烷烃的天然来源主要是石油。石油是现代社会最重要的能源之一,也是有机合成工业的基本原料之一。石油的主要成分是烷烃,另外含有少量的芳烃和环烷烃、微量的含氧、含硫、含氮化合物。石油因产地不同而成分各异,我国及美国的原油主要成分是烷烃,俄罗斯产的原油中含有大量的环烷烃,罗马尼亚的原油成分介于两者之间,大洋洲产的原油中含有大量的芳香烃。

从油田开采出来的原油是棕褐色或暗绿色的黏稠液体,有臭味。原油须经过炼制才能作为燃料或化工原料使用。最简单的炼制方法一般是对原油进行分馏,根据产品的用途和组成不同而收集不同的馏分。

石油经过加工提炼,可得到下列四大类产品:石油燃料,润滑油和润滑脂,蜡、沥青和石油焦,溶剂和石油化工产品。

石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种:

①点燃式发动机燃料,有航空汽油,车用汽油等;

②喷气式发动机燃料,有喷气燃料;

③压燃式发动机燃料(柴油机燃料),有高速、中速、低速柴油;

④液化石油气燃料,即液态烃;

⑤锅炉燃料,有炉用燃料油和船舶用燃料油。

润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦,保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右,但其品种繁多。蜡、沥青和石油焦是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的,其产率较少。溶剂和石油化工产品是有机合成工业的重要基本原料和中间体。

石油初步分馏(炼油)的主要馏分及其用途见表3-5。

表3-5 石油产品的组分及用途

但是,仅仅通过石油分馏是无法满足市场需要的,市场上需要大量的低分子汽油、煤油和其他相对低分子量烃类。目前,通过高温加热方法把石油的长链组分切断,使之变成小分子的烷烃,即裂化。通过裂化和铂重整工艺,可以从石油中获得更多的高辛烷值汽油。还可得到重要的化工原料,如乙烯、丙烯、丁烯等。

辛烷值较低的汽油馏分,在高温下经过贵金属催化剂(如铂、铼、铱)将其中所含的环烷烃及烷烃经过六元环烷脱氢反应、五元环烷或直链烷烃的异构化反应、烷烃的脱氢环化反应,以及芳烃脱烷基等反应,转化为苯、甲苯、二甲苯类、乙苯类等芳烃,以提供芳烃等化工原料或生产高辛烷值汽油。这种在重整反应过程中生成的汽油就叫重整汽油,由于其中芳烃含量高,可以作为高辛烷值汽油的调和组分。

辛烷值是汽油抗爆性的表示单位。将抗爆震能力很差的直链烷烃正庚烷的辛烷值规定为0.0,将基本无爆震的多支链烷烃异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的辛烷值规定为100。在规定条件下,将汽油样品与标准燃料(异辛烷与正庚烷)相比较,若两者抗爆性相同,则标准燃料中异辛烷的体积分数即是汽油的辛烷值。

一般,带支链的烷烃其辛烷值较大,抗爆震能力较好,即汽油的质量较优。烷烃通过裂化、异构化、铂重整后提高了产物的支链程度,从而提高了汽油质量。表3-6列出了一些常见烃的辛烷值。

表3-6 一些常见烷烃的辛烷值

为了提高汽油的辛烷值,过去常采用在汽油中添加四乙基铅[Pb(C2H54]的方法。由于铅有毒性,现在常采用甲基叔丁基醚[CH3OC(CH33]来提高辛烷值。