第6讲能源化学 在世界能源消费结构中,石油跃居首位。石油产品的种类已超过几千种。石 油是国家现代化建设的战略物资,许多国际争端往往与石油资源有关。现代 生活中的衣、食、住、行直接地或间接地与石油产品有关。 石油是由远古时代沉积在海底和湖泊中的动植物遗体,经千百万年的漫 长转化过程而形成的碳氢化合物的混合物。直接从地壳开采出来的石油称之 为原油,原油及其加工所得的液体产品总称为石油。 石油是碳氢化合物的混合物,含有1~50个左右碳原子的化合物,按质量 计,其碳和氢分别占84%87%和12%14%,主要成分为直链烷烃、支链烷烃 环烷烃和芳香烃。石油中的固态烃类称为蜡。此外,石油中还含有少量由C、 H、O、N和S组成的杂环化合物。原油中硫含量变化很大,大约在0%7% 之间,主要以硫醚、硫酚、二硫化物、硫醇、噻吩、噻唑及其衍生物的形式 存在。氮含量远低于硫,约为0%08%,以杂环系统的衍生物形式存在,如 噻唑类、喹啉类等。此外,石油中还含有其它的微量元素 石油的成分十分复杂,在炼油厂,原油经过蒸馏和分馏,得到不同沸点 范围的油品,包括石油气,轻油(溶剂油、汽油、煤油和柴油等)及重油(润 滑油、凡士林、石蜡、沥青和渣油等)。将重油经过催化裂化、热裂化或加氢 裂化等方法,可生产出轻质油。燃料油在氢气和催化剂(铂系和钯系贵金属) 存在下,环烷烃甚至链烃组分进一步转化为辛烷值较高的芳香烃(称之为重 整)。轻质油品经加氢精制使含有的杂环化合物脱除硫和氮,可提高油品质量 原油经过一系列炼制和精制,获得了各种半成品和组分,然后再按照用 途和质量要求调配得到品种繁多的石油产品。这些产品按用途可分为两类 燃料〔如液化石油气、汽油、喷气燃料、煤油和柴油等)和化工原料等。 天然气是蕴藏在地层中的可燃性碳氢化合物气体,其成因和形成历史与 石油相同,二者可能伴生,但一般埋藏部位较深。据国际经验,每吨石油大 概伴有1000m3的天然气,所以能源工作机构及能源结构统计往往把石油和天 然气归并在一起。天然气主要成分是甲烷,但也含有相对分子质量较大的烷 烃,如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等,碳原子数超过5的组分在地下高温环境 中,以气态开采出来,但在标准态下是液体。天然气中各组分的含量常随相 对分子质量的增大而下降,其中还含有SO2、H2S及微量稀有气体第 6 讲 能源化学 ·357· 在世界能源消费结构中，石油跃居首位。石油产品的种类已超过几千种。石 油是国家现代化建设的战略物资，许多国际争端往往与石油资源有关。现代 生活中的衣、食、住、行直接地或间接地与石油产品有关。 石油是由远古时代沉积在海底和湖泊中的动植物遗体，经千百万年的漫 长转化过程而形成的碳氢化合物的混合物。直接从地壳开采出来的石油称之 为原油，原油及其加工所得的液体产品总称为石油。 石油是碳氢化合物的混合物，含有 1~50 个左右碳原子的化合物，按质量 计，其碳和氢分别占 84%~87%和 12%~14%，主要成分为直链烷烃、支链烷烃、 环烷烃和芳香烃。石油中的固态烃类称为蜡。此外，石油中还含有少量由 C、 H、O、N 和 S 组成的杂环化合物。原油中硫含量变化很大，大约在 0%~7% 之间，主要以硫醚、硫酚、二硫化物、硫醇、噻吩、噻唑及其衍生物的形式 存在。氮含量远低于硫，约为 0%~0.8%，以杂环系统的衍生物形式存在，如 噻唑类、喹啉类等。此外，石油中还含有其它的微量元素。 石油的成分十分复杂，在炼油厂，原油经过蒸馏和分馏，得到不同沸点 范围的油品，包括石油气，轻油（溶剂油、汽油、煤油和柴油等）及重油（润 滑油、凡士林、石蜡、沥青和渣油等）。将重油经过催化裂化、热裂化或加氢 裂化等方法，可生产出轻质油。燃料油在氢气和催化剂（铂系和钯系贵金属） 存在下，环烷烃甚至链烃组分进一步转化为辛烷值较高的芳香烃（称之为重 整）。轻质油品经加氢精制使含有的杂环化合物脱除硫和氮，可提高油品质量。 原油经过一系列炼制和精制，获得了各种半成品和组分，然后再按照用 途和质量要求调配得到品种繁多的石油产品。这些产品按用途可分为两类： 燃料（如液化石油气、汽油、喷气燃料、煤油和柴油等）和化工原料等。 天然气是蕴藏在地层中的可燃性碳氢化合物气体，其成因和形成历史与 石油相同，二者可能伴生，但一般埋藏部位较深。据国际经验，每吨石油大 概伴有 1000m3 的天然气，所以能源工作机构及能源结构统计往往把石油和天 然气归并在一起。天然气主要成分是甲烷，但也含有相对分子质量较大的烷 烃，如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，碳原子数超过 5 的组分在地下高温环境 中，以气态开采出来，但在标准态下是液体。天然气中各组分的含量常随相 对分子质量的增大而下降，其中还含有 SO2、H2S 及微量稀有气体