石油的分馏
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第六节 石油的分馏 一、石油的炼制
石油是若干万年前湖海中的动植物有机体在高温高压的地层下经过分解及复杂的化学反应而生成的。石油是复杂的烃的混合物，主要是链烃，还包含有一些分子结构呈环状的烃。石油主要由碳、氢两种元素组成，其中碳的含量占84％～87％，氢的含量占12％～14％，除此之外，还有少量的氮、氧、硫以及微量的磷、钾、硅、钙、铁、镁等元素。石油的化学成分随产地不同而不同。
石油所含的元素主要成分是碳和氢（碳、氢在石油中的质量分数平均为97％～98％），它主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。 1．石油的分馏
石油是成分复杂的混合物，从油田开采出来没有经过加工处理的石油叫原油。原油中除了含有多种烃类混合物外，还含有水和其他盐类。原油不能直接使用，必须经过适当的提炼过程，制得各种石油产品后才能使用。工业上需要的汽油、煤油、柴油、润滑油以及许多气态烃等物质，都是从石油中得到的。
原油通过脱水、脱盐外理后，主要是烃类的混合物，它没有固定的沸点。我们已经知道，在烃分子里，含碳原子个数越少，沸点越低；含碳原子数越多的，沸点越高。在石油加热时，分子中碳原子数少的低沸点烃受热而先气化，经过冷凝先分离出来。随着加热温度的升高，分子中碳原子数多的较高沸点的烃再气化，再经过冷凝，也分离出来。经过多次加热和冷凝，就可在不同温度的范围把石油分成不同的蒸馏产物。这种方法叫做石油的分馏。分馏出来的各种成分叫馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
在实验室里，控制馏出的温度，可以从原油中分离出沸点范围不同的馏分。
【实验1】如右图所示，将100mL石油注入到蒸馏烧瓶中，再加入几片碎瓷片以防石油暴沸。然后加热，分别收集60℃～150℃和150℃～300℃时的馏分，就可以得到汽油和煤油。
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。分馏出来的各种成分叫做馏分。每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
工业上分馏石油是在分馏塔内进行的。 石油的分馏是石油炼制的第一阶段，仅仅使原油中各物质在不同温度下分离出来。各馏分的成分在分馏过程中并没有改变。随着工业的发展，对用作液体燃料的汽油、煤油和柴油等轻质油的需求量越来越
大，而分馏后得到的轻质油一般仅占石油总量的25％左右。为了提高轻质油特别是汽油的产量，工业上采用了裂化的方法。 2．石油的裂化
裂化就是在一定的条件下，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。裂化有热裂化和催化裂化，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：
在催化作用下进行的裂化，又叫做催化裂化。
【实验2】按右图的实验装置，在试管Ⅰ中放入4g石蜡（可用蜡烛的蜡代替）和3g粉末状的氧化铝（或无水氯化铝），加热试管Ⅰ。观察石蜡熔化后反应进行的情况。持续加热5min～10min后，观察试管Ⅱ中收集到的液体的颜色，闻它的气味；同时观察试管Ⅲ里KMnO4酸性溶液颜色的变化。
取少量试管Ⅱ中的液体，分别滴入盛有KMnO4 酸性溶液和溴水的2个试管中。 可以看到：石蜡加热一段时间后，试管Ⅱ中有无色带有汽油气味的液体生成。同时，试管Ⅲ中的KMnO4溶液的颜色逐渐褪去。这些
实验现象说明，在催化剂的作用下，石蜡受热裂化生成相对分子质量较低的烃，其中有烯烃。
热裂化产生汽油的质量不高，而且还会因温度过高而发生结焦现象。因此常使石油在催化剂的作用下进行裂化，这就是催化裂化。经过催化裂化，可以得到质量较高的汽油。
乙烯、丙烯、1，3-丁二烯的分子中都有活泼的碳碳双键。它们能跟很多物质发生加成反应，还能发生聚合反应。因此，它们是合成如聚乙烯、聚丙烯、有机玻璃、合成橡胶等许多有机化合物的基本原料。
苯和甲苯（）是两种最简单的芳香烃。它们是合成多种芳香化合物的基本原料。以苯为原料，可以合成涤纶、锦纶、聚苯乙烯、丁苯橡胶等。
这些有机合成的基本原料，几乎没有天然产物。既然石油和煤含有大量的碳元素，它们又是贮量丰富的自然资源，这就启示我们去思索，能不能把煤和石油经过化学加工，有指向地去改变它们的化学组成，从而制得乙烯、丙烯、1，3——丁二烯、苯等重要的基本原料呢？ 3． 石油的裂解
我们已经学过，石油经过裂化，可以使重油变成人们需求更广泛的轻质汽油。这是烷烃中的碳碳键和碳氢键在加热条件下发生断裂的结果。在石油化工生产中，为了能得到更多的乙烯、丙烯等宝贵的化工原料，可以在反应温度更高（700～900℃）的条件下发生键的断裂反应。例如，丁烷会发生以下三种形式的反应。
这类反应常称为裂解反应，实质上是一种深度的裂化。它以取得低碳原子数的烯烃为主要目的。
石油裂解的产物通常是含有乙烯、丙烯和1 