煤与石油的利用¶
烃的自然界主要来源是石油和天然气、
天然气的主要成分是甲烷，通常甲烷体积分数可达 \(80\%\sim98\%\)，通常还含有乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气等。天然气是一种优良的气体燃料。
石油是当今主要的能源，也是主要的化工原料。通过石油炼制，可以得到汽油、煤油、柴油等各种烃。用石油产品和石油气作为原料来生产化工产品的工业简称石油化工。
利用石油产品作为原料，通过化工过程可以制造合成纤维、合成橡胶、塑料以及农药化肥等，石油称为工业的血液。
煤的利用¶
煤在工业上曾经是获得芳香烃的重要来源，不同的煤含碳量不同，通常可以分为无烟煤（\(95\%\)）、烟煤（\(70\sim80\%\)）、褐煤（\(50\sim70\%\)）、泥煤（\(50\sim60\%\)）。煤除了碳以外，还含有少量的硫、磷、氢、氮、氧、硅、铝、钙、铁等元素。
煤的气化¶
生成水煤气的反应：
通常认为煤气的主要成分就是一氧化碳和氢气，这里假定煤气就是水煤气。
煤的液化¶
直接液化：煤与氢气在一定条件下生成液体染料。
间接液化：先转化为水煤气，然后再催化剂的作用下合成烃、醇等产品。
煤的干馏¶
高温干馏：把烟煤放在容器里隔绝空气加强热（\(\pu{1000^oC}\) 以上），会有气体放出，这些气体经过冷却：
-
凝结出水，水中溶解有氨气，称为粗氨水。
-
还有一种黑褐色粘稠油状物（煤焦油），含有多种芳香族化合物（有数百种物质），可以通过分馏进行分离。
分馏温度（\(\pu{^oC}\)） 主要物质 用途 \(<170\) 苯、甲苯等苯的同系物 炸药、燃料、农药 \(170\sim230\) 酚类和萘 燃料、农药、医药 \(>230\) 复杂的芳香族化合物 合成材料 剩下的粘稠黑色物质 沥青 铺路、建筑材料 -
向外溢出的气体很溶液燃烧，称为焦炉（煤）气，主要成分是氢气和甲烷，还有少量一氧化碳、二氧化碳、乙烯、氮气等。
高温干馏得到的煤焦油较少，把温度降到 \(500\sim600^\circC\) 称为低温干馏，低温干馏得到的煤焦油中还含有烷烃、烯烃和环烷烃，低温干馏适用于褐煤。
石油的利用¶
石油中绝大部分元素为碳和氢，同时含有少量的硫、氧、氮等。石油的大部分是液态烃，其中溶有气态烃和固态烃。
从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，原油成分复杂，含有水、氯化钙、氯化镁等盐类。原油需要先经过脱水、脱盐等处理过程，才能进行炼制。
| 石油炼制方法 | 目的 | 原理 | 原料 |
|---|---|---|---|
| 常压分馏（物理） | 获得以燃料油为常压主的不同石油分馏产品 | 用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分 | 原油 |
| 减压分馏（物理） | 获得以润滑油为主的不同石油产品 | 通过减压降低重油的沸点，从重油中分离出不同沸点范围的馏分 | 重油 |
| 催化裂化（化学） | 提高汽油的产量和质量 | 在加热、加压和催化剂存在的条件下，将相对分子质量大、沸点高的烃裂解成相对分子质量小、沸点低的烃 | 重油、凡士林、石蜡 |
| 裂解（化学） | 获得有机化工原料 | 又称深度裂化，在更高温度下，深度裂化，使长链烃断裂成相对分子质量小的气态烃或液态烃 | 煤油和柴油 |
| 催化重整（化学） | 获得芳香烃和提高汽油的质量 | 在催化剂作用下，把汽油中的直链烷烃转化为芳香烃和具有支链的异构烷烃 | 汽油 |
石油的分馏¶
石油的分馏：根据沸点不同分离得到汽油、煤油、柴油等轻质油。
经过脱水、脱盐的石油主要是烃类的混合物，没有固定的沸点。在烃分子里，一般含碳数越少沸点越低，含碳数越多沸点越高，不断加热和冷凝就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，称为石油的分馏，分馏出来的各个成分叫做馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
经过常压加热炉、常压分馏炉后，从分馏塔底部流出的称为重油，可以再加以分馏，但是在高温下，烃受热会分解，同时还会产生碳化结晶损坏设备，因此通常采用减压蒸馏的方法。外界压强越小，物质的沸点越低，仍然在减压分馏塔底部流出的称为渣油。润滑油馏分还要进行加工，脱去凡士林、石蜡等，经精制才能得到各种润滑油。渣油经过处理，可以制造沥青，或者焦化制取石油焦。
| 分馏产品 | 碳原子数 | 沸点范围（\(\pu{^oC}\)） | 用途 |
|---|---|---|---|
| 溶剂油 | \(5\sim6\) | \(30\sim150\) | 作有机溶剂 |
| 汽油 | \(5\sim11\) | \(<220\) | 汽车等汽油机燃料 |
| 航空煤油 | \(10\sim15\) | \(150\sim250\) | 喷气式飞机燃料 |
| 煤油 | \(11\sim16\) | \(180\sim310\) | 照明灯燃料 |
| 柴油 | \(15\sim18\) | \(200\sim360\) | 重型汽车、轮船、拖拉机等柴油机染料 |
| 润滑油 | \(16\sim20\) | \(>360\) | 润滑剂、防锈剂 |
| 凡士林 | 液态烃和固态烃的混合物 | \(>360\) | 润滑剂、防锈剂、制药膏 |
| 石蜡 | \(20\sim30\) | \(>360\) | 绝缘材料 |
| 沥青 | \(30\sim40\) | \(>360\) | 铺路、建筑材料 |
| 石油焦 | 主要成分是碳 | \(>360\) | 制电极、生成碳化硅等 |
石油的裂化¶
裂化是将分子量大的烃断裂成分子量相对较小的烃的过程，例如：
可以将重油转化为类似汽油的饱和烃和不饱和烃的混合物。
石油的裂解¶
有些裂化产物还会继续分解，生成饱和或不饱和气态烃，得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的化工原料，称为裂解即深度裂化。
实际生产过程中，热裂化过程如果温度过高，会发生结焦现象，影响生成的进行，因此通常使用催化剂，成为催化裂化。
石油的重整¶
石油的分馏与裂化不能得到苯和甲苯的芳香烃，这些曾经是从煤的干馏得到的，现在工业用石油的催化重整来大量生产。
重整就是把汽油里直链烃类的分子结构重新进行调整，使他们转化为芳香烃或具有支链的烷烃异构体，通常是在催化剂加热的条件下进行，根据催化剂的种类称为铂重整、铼重整等。
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