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    石油是一種天然礦產(chǎn),它是工業(yè)上制取各種烴的重要來源.由于近代有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,石油除作為內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力燃料、機(jī)器的潤(rùn)滑劑以及有機(jī)物的溶劑外,還用用作塑料、合成橡膠、合成纖維等等的工業(yè)原料.所以,石油資源和石油工業(yè),對(duì)一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,具有十分重大的意義。

    石油石油是一種粘稠而帶著暗綠色或褐黑色的油狀液體,有特殊氣味.它比水稍輕些,不溶于水。

    石油礦床儲(chǔ)集在地下的各種多孔性巖層里,因此稱為“石”油.它蘊(yùn)的深度,從幾十米到幾千米不等般都是埋較深,接近地面的往往會(huì)滲透到附近的河流里或從巖石的隙縫中,逐漸揮發(fā)而散失掉.所以,世界上的石油資源比煤少得多,也寶貴得多。

    石油的成因和來源,現(xiàn)在還沒有得到定論,一般認(rèn)為是動(dòng)植物體被長(zhǎng)期埋藏在地下而形成.世界上的石油礦,大多數(shù)產(chǎn)生在1200~6000萬年以前的巖層里.采取石油油需要鑿井石油礦里如果含有大量氣態(tài)烴的話,當(dāng)油井鑿成時(shí),石油因受到礦內(nèi)氣體的壓力,會(huì)自動(dòng)噴出地面.如果由于礦內(nèi)氣體的壓力不夠,或者自噴一段時(shí)間后壓力減小,那就需要采取人工方法,向油層里壓入氣體或水,使石油流出地面。

    石油工業(yè) 石油的組分非常復(fù)雜,主要是烴類的混和物,不同產(chǎn)地的石油所含烴的種類不盡相同,我國(guó)較多數(shù)的石油

礦床所含的主要是烷屬烴和環(huán)烷烴.

    開采出來的石油,叫做原油.要經(jīng)過一系列的加工處理后才能得到適合不同需要的各種成品.石油工業(yè)是基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)之一,可以分為:石油的分餾、裂化和人造石油三個(gè)部門。

    1.石油的分餾石油所含的各種烴,有氣態(tài)、液態(tài),也有固態(tài)的,它們的沸點(diǎn)各各不同.在工業(yè)上,采取分餾法把石油分成幾個(gè)部分來適應(yīng)各種需要.通過下面的實(shí)驗(yàn),可以認(rèn)識(shí)石油分餾的原理。

    取蒸餾燒瓶配單孔塞,孔內(nèi)插入860°C溫度計(jì)一支,使水銀球適在燒瓶的支管處。在燒瓶的支管上連接冷凝管，用錐形瓶承接餾液，裝置如圖1.15。

    在燒瓶中放原油約為瓶容積的1/8,加碎瓷數(shù)片(防止突然沸),置沙?、偕霞訜?調(diào)節(jié)燈焰.收集沸點(diǎn)在150°C左右的蒸餾液,是為汽油.等到餾液很少時(shí),換一個(gè)承受餾液的瓶子,升高溫度到300C左右,再集取餾液,是為煤油.留在燒瓶里的是石油高沸點(diǎn)成分的混和物.

    拿兩只蒸發(fā)皿,分別倒一些從實(shí)驗(yàn)得到的汽油油和煤油,用點(diǎn)著的紙捻去引[燃,見汽油立即發(fā)生燃燒,煤油就比較因準(zhǔn).可見汽油比煤油客易揮發(fā)成蒸汽,因此汽油的著火點(diǎn)比煤油要低,容易燃燒。

    業(yè)上分餾石油的原理,基本上和上述的實(shí)驗(yàn)原理一樣不過工業(yè)上的操作是連續(xù)的,不間斷地加入原料和制出產(chǎn)品至于劃分成哪些餾分,則是根據(jù)各自的需要和石油的成分來決定的.一般的石油分餾,大致如表1·9所示。

①在鐵盤里放沙子,使燒瓶埋在沙里加熱,以便受熱均勻。

     從上表所列的各種成品來看,每種餾分里都包含著若干種不同的烴,某些烴同時(shí)存在在相鄰近的餾分中,餾分冷冷凝的溫度范圍,也是交又的.因?yàn)榉悬c(diǎn)比較近的烴,不容易絕對(duì)分開.在實(shí)際應(yīng)用上,只要成品的沸點(diǎn)大致有一定的范圍,就符合工業(yè)需要了,由于高沸點(diǎn)的重油,在常壓下蒸餾,溫度需要超過360Cオ能氣化,結(jié)果部分烴要發(fā)生分解,所以應(yīng)采用減壓分餾法(在壓強(qiáng)低于一個(gè)大氣壓之下進(jìn)行),把重油進(jìn)一步分餾成多種成品,上表列出了石油成品的用途,由此亦可以看出石油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)上的重要性。

    2.石油的裂化隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,石油越來越顯示了它的重要性,特別是對(duì)汽油的需要量,更日益增加,但從原油里提取到的汽油,只占15~20%.因此,人們就著手研究提高汽油的出產(chǎn)率.根據(jù)重油里所含鏈烴的分子量大、碳鏈長(zhǎng)和沸點(diǎn)高的特點(diǎn),增產(chǎn)汽油的關(guān)鍵,應(yīng)當(dāng)是把長(zhǎng)鏈“截?cái)嗍钩蔀檩^小的分子.這種使石油里分子量大的烴,變?yōu)榉肿恿啃〉臒N的處理方法,叫做石油的裂化法.通過裂化,可以從原油里取得50%左右的汽油.下面是說明裂化原理的實(shí)驗(yàn)。

    用一支配有單孔塞的硬質(zhì)試管(A)和另兩支配有雙孔塞的大試管(B、C),分別用直角形導(dǎo)管串聯(lián)起來,裝置如圖1:16。

    在硬質(zhì)試管(A)里放入洗凈烘干的沙子,并滴入經(jīng)過處理的煤油(要不含雜質(zhì);對(duì)酸化的高錳酸鉀溶液不褪色)使沙子全被媒油所浸濕在沙子上面,填一層除去了鐵銹的干燥鐵屑,把試管橫過來水平地夾在鐵架合上.試管(B)的下半部,浸在冷水瓶里,作為承接冷凝液體的受器.試管(C)裝酸化的高錳酸鉀溶液,使液面恰好浸沒導(dǎo)管的末端,便于未液化的氣體能夠在接觸高錳酸鉀溶液后,從尖嘴管逸出.

    將三個(gè)試管的塞子分別塞緊,然后加熱(A)管的鐵屑部分,不久便見到(D管里有液體凝集下來,同時(shí)(Cの)管的高錳酸鉀的溶液中,不斷有氣泡通過,紫紅色逐漸消褪.再在尖嘴管上點(diǎn)火,放出的氣體能在管口燃燒,發(fā)出明亮的火焰.停止加熱后,再取(B)管里的液體引燃,比原來的煤油容易著火.這些現(xiàn)象都說明了煤油里的各種烴,在受熱過程中發(fā)生了分解。

    如以十六烷為例，它的裂化過程是：

‍C16H34(十六烷）=加熱=C8H18（辛烷）+C8H16（辛烯）‍

     這些生成的分子量較小的產(chǎn)物，還能繼續(xù)分解，如：

     C8H18（辛烷）=加熱=C4H10(丁烷）+C4H8（丁烯）

     C4H10(丁烷）=加熱=CH4（甲烷）+C3H6(丙烯）

所以煤煤油裂化后所得到的是:沸點(diǎn)較低的類似汽油的飽和烴和不飽和烴的液態(tài)混和物,以及飽和烴和不飽和和烴的可燃性氣體。

     至于分子量更大的重油的裂化過程,也和煤油一樣,不過多了一步,如：

                   C18H38(十八烷）=加熱=C9H20(壬烷）+C9H18（壬烯）

到了一定的時(shí)候,就有較多的象汽油一般的烷烴、烯烴烴以及低級(jí)氣態(tài)烴等等生成,這些低級(jí)氣態(tài)烴是合成橡膠、塑料和人

造石油的重要原料。

    工業(yè)上就是根據(jù)上述原理來進(jìn)行石油加工的.一般采用400~700C的溫度和幾個(gè)到十幾個(gè)大氣壓的壓力,使重油在氣態(tài)或液態(tài)下進(jìn)行分裂,再通過分餾,得到汽油等成品.這種方法稱為熱裂化法.

    為了采用較低的溫度和壓力,并提高產(chǎn)品的質(zhì)量起見,工業(yè)上常使用硅酸鋁和三氯化鋁等作為催化劑,這種方法叫做

催化裂化法,下面的實(shí)驗(yàn)可以說明催化裂化的原理。

     把石油熱裂化實(shí)驗(yàn)裝置里的硬質(zhì)試管一個(gè)圓底燒瓶,如圖1·17。

     在燒瓶里盛石蠟油,加熱,不見有什么變化發(fā)生,向石蠟油里加入無水三氯化鋁,略加熱即有氣體發(fā)生,同同時(shí)在空試管中,有部分液體冷凝下來,一部分氣體通過高錳酸鉀溶液,使溶液的顏色逐漸褪去.在尖嘴管口點(diǎn)火,放出的氣體也能燃燒。

    以上說明由于催化劑的存在,在較熱裂化為低的溫度下,含有分子量大的烴的石蠟?zāi)芰鸦癁榉肿恿啃〉臒N。

    3.人造造石油雖然用裂化法可以大大提高汽油的產(chǎn)量,但還是不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和國(guó)防上的多方面的需要.因此不得不利用其他資源來合成汽油.目前世界各國(guó)所采用的合成法,有下列幾種：

   (1)用煤作為原料,使煤粉懸浮在重油里,在400500°C的溫度,200~700大氣壓和催化劑存在的條件下,跟氫氣直接反應(yīng),生成人造石油.同時(shí)重油也發(fā)生裂化成為汽油。

   (2)用煤制成水煤氣(CO、H2),在溫度200~300°C,壓力1~200大氣壓下,通過催化劑得到人造石油制成的人造石油經(jīng)過分餾,就能得到各種石油產(chǎn)品。

   (3)用煤低溫干餾(450~600°C),或干餾油母頁巖①,得到類似重油的產(chǎn)物,再進(jìn)行裂化加工而成汽油。

   石油工業(yè)的發(fā)展是和工業(yè)革命分不開的.十九世紀(jì)初期,煤油是石油工業(yè)的最重要的產(chǎn)品.石油的主要用途是點(diǎn)燈,其他部分,甚至和以前的煤焦油一樣樣,被認(rèn)為是討厭的的“廢物”,只能把它放在原野里燒掉.等到內(nèi)燃機(jī)和電氣工業(yè)發(fā)達(dá)以后,煤油的經(jīng)濟(jì)價(jià)值便日益低落,而汽油的需要量則目見增加.同時(shí)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn),亦需要大量的潤(rùn)滑油.近代有機(jī)合成工業(yè)的發(fā)展,更使石油成為寶貴的化工原料.因此,目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門、國(guó)防和人民日常生活上,都需要用到石油,石油工業(yè)的發(fā)展亦在突飛猛進(jìn)。

    我國(guó)是一個(gè)石油資源豐富的國(guó)家,西北地區(qū)的勞動(dòng)人民,在二千多年前就知道了石油并且簡(jiǎn)單地加以利用了.只是由于反動(dòng)政權(quán)的統(tǒng)治和帝國(guó)主義的侵略,才使我國(guó)的石油工業(yè)處于非常落后的狀態(tài).解放以來,在黨的領(lǐng)導(dǎo)下,我國(guó)人民奮①油母頁巖是一種黑禍色的巖石,成層片狀結(jié)集在煤層上面畫,距地面較近它的含油率為616%發(fā)圖強(qiáng),自力更生,對(duì)石油的資源勘探、生產(chǎn)設(shè)備和和技術(shù)力量都取得了驚人的發(fā)展.大慶油田就是我國(guó)最著名的世界第流的大油田和現(xiàn)代化大型石油企業(yè).我國(guó)石油產(chǎn)品已經(jīng)由進(jìn)口轉(zhuǎn)為可以出口.在本世紀(jì)內(nèi)我國(guó)石油工業(yè)還會(huì)取得更輝煌的成就。