(一)、石油
1、石油的成分
(1)从元素种类看:石油所含的主要元素是碳和氢,同时含有少量的S、O、N等元素。
(2)从化合物的种类看:石油是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物。
(3)从状态看:大部分是液态烃,同时液态烃里溶有少量气态烃和固态烃。
2、石油的炼制
(1)石油的分馏
对石油进行不断地加热和冷凝,把石油分离成不同沸点范围的蒸馏产物,这种方法就是石油的分馏。石油分馏的变化类型属于物理变化。
(2)石油的裂化和裂解
裂化是在一定的条件下,将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。
裂解是一种更深度的裂化,是将长链分子断裂成短链的气态烃和少量液态烃的过程。二者都是化学变化。
3、石油的炼制及产品
(2)石油分馏的原理
石油是烃的混合物,因此没有固定的沸点。含碳原子数越少的烃,沸点越低。因此,在给石油加热时,低沸点的烃先汽化,经过冷凝后分离出来。随着温度的升高,较高沸点的烃再汽化,经过冷凝后又分离出来。这样不断地加热和冷凝,就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。这种方法就是石油的分馏。
(3)操作步骤及注意事项
①实验室分馏石油的实验装置应如何检验气密性?
对实验室中分馏石油的实验装置检查气密性是否合格的方法是:从冷凝管的尾端取下牛角管,换上带玻璃尖嘴管的导气管。将导气管插入水中,微微加热烧瓶,观察现象,作出判断。
②实验室分馏石油实验操作的详细步骤应如何设计?
实验室中分馏石油实验的操作步骤:按图连接装置→检查并使装置气密性合格→向蒸馏烧瓶中加入原油和碎瓷片→接通冷却水→给烧瓶加热→收集馏分→停止对烧瓶加热并整理仪器。
(4)注意事项
①石油及其分馏产品都易燃烧,实验中最好用隔火板将酒精灯和锥形瓶隔开,在锥形瓶的口部塞一团疏松的棉花,以防发生火灾。
②一定要垫石棉网对烧瓶加热,防止烧瓶炸裂引起火灾。
③烧瓶中的原油量不要超过烧瓶球部容积的。
④冷凝管内的冷却水要从下口入、从上口出,这样会使馏分冷却效果最好。
⑤汽油、柴油等对橡胶有较强的腐蚀性,实验中所用的橡胶塞要用锡箔包起来,防止它被腐蚀。
⑥温度计的最大量程要不低于 300℃。温度计的水银球要置于蒸馏烧瓶的支管处。
2、减压分馏
减压分馏的原理是利用外界压强对物质沸点的影响。外界压强越大,物质的沸点就越高;外界压强越小,物质的沸点就越低。用降低分馏塔内压强的办法,能使重油的沸点随压强降低而降低。也就是说,在低于常压下的沸点就可以使重油沸腾,这种过程就是减压分馏。为了区别起见,人们把在通常压强下的分馏叫做常压分馏。
3、石油的裂化和裂解
(1)裂化
石油的热裂化,就是在一定条件下使相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。例如,在加热、加压和催化剂存在的条件下,十六烷裂化为辛烷和辛烯。
说明:
①这里所举的是最简单的例子,实际上石油裂化的反应过程是很复杂的,同一种烃在裂化过程里可以起不同的分解反应。
②在催化作用下进行的裂化,又叫做催化裂化。现在的石油裂化主要是催化裂化。
③石油的裂化是继石油的分馏之后的又一种石油炼制方法。在石油裂化的过程中,物质发生的变化主要是化学变化,这种变化也是链烃的断链分解反应。
④石油分馏、裂化所生产的汽油分别叫做直馏汽油和裂化汽油。由石油分馏和裂化的原理可知,裂化汽油当中含有较多的不饱和烃,这与石油分馏所得的汽油是大不相同的。若用汽油作卤素的萃取剂,要用石油分馏的汽油(叫做直馏汽油),而不可用裂化汽油。
(2)裂解
裂解是石油化工生产过程中,以比裂化更高的温度( 700℃~800℃,有时甚至高达1000℃以上),使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。可见,裂解是一种更深度的裂化。石油裂解的化学过程比较复杂,生成的裂解气是成分复杂的混合气体,除主要产品乙烯外,还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氢化物等。裂解气经净化和分离,就可以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本有机化工原料。目前,石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。
注意:在大力发展石油工业的过程里,我们还必须高度重视石油炼制、石油化工等工业里的“废水”、“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输等对大气、地面和江河湖海的污染。这对于合理利用“三废”,水产资源的保护,特别是对保护人民的健康和改善人民的生活等方面都是十分重要的。
4、煤的成分
由有机物和无机物组成的复杂的混合物,可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤。
5、煤的综合利用