石油中,碳、氢是主要的组成元素。碳一般占83%~87%,氢占11%~14%,原子比介于57~85之间。其他元素,如氧、氮、硫元素约占1%,很少达到2%~3%。还有磷、钒等微量元素和矿物质。这些元素或以游离状或组成化合物的形式存在于重的组分中。
自然界中,碳氢化合物种类繁多,已知的有数百种。但构成石油的碳氢化合物,从其对石油性质的影响和存在的广泛性来看,烷烃、环烷烃、芳香烃这三大系列的结构最为重要,也最为普遍。从溶有天然气的石油平均成分看,大体上烷烃占53%,环烷烃占31%,芳香烃占16%。
烷烃分子通式为CnH2n+2,是由碳原子以单键链状与氢原子结合构成的一类饱和、稳定的烃类化合物。没有支链的称为正构烷烃,按其碳原子数的增加分别定名为甲烷、乙烷……癸烷等;碳原子数超过十的即用数字直接表示,如十一烷、十二烷……二十烷等。有支链者,为异构烷烃。
环烷烃是碳原子以单键呈环状相连并与四周的氢原子结合构成。只含有一个环的环烷烃,通式是CnH2n。与烷烃相比,氢原子数目减少。但仍是一种饱和、稳定的化合物。环己烷和环戊烷是石油中最主要的环烷烃。环烷烃与烷烃在化学性质上比较接近,但构成的石油反映出的物理性质则有所差异。环烷烃比例大的石油比烷烃比例大的石油往往密度大、熔点和沸点高。
芳香烃分子通式为CnH2n-6(n≥6),碳原子以单键和双键呈环状与氢原子结合。主要特点是分子中至少有一个苯环,苯(C6H6)是最简单和典型的代表。这类烃多具有芳香气味。在石油中,常集中于重馏分内。
烷烃、环烷烃都属于比较稳定的饱和烃类,芳香烃属不饱和烃。但在链状烷烃的化合物中,有不饱和烃类化合物存在。这类化合物的碳原子呈链状以双键相连与氢原子结合,缺少两个氢原子的称为烯烃,分子通式为CnH2n,例如乙烯(C2H4)。碳原子间仍呈链状排列但以三键相连的结构,称为炔烃,其分子通式为CnH2n-2,如乙炔(C2H2)。这类不饱和烃在化学性质上比较不稳定。当较纯时,点火燃烧尚显平静,而一旦混有空气,就易发生猛烈爆炸。
古代动、植物的遗体,由于地壳的运动被压在地层深处,在缺氧、高温和高压的条件下,逐渐变成石油。经过勘探、开采未经炼制前的石油叫做原油。在常温下,原油大都呈流体或半流体状态,颜色多是黑色或深棕色,少数为暗绿色、赤褐或**,并且有特殊的气味。原油经过炼制后的成品叫做石油产品。 石油的主要成分是由碳和氢两种元素(约占组成石油的元素的96%~99%)组成的碳氢化合物。碳氢化合物简称烃,它是石油加工和利用的主要对象。石油中还含有硫、氮、氧等元素,其含量约占1%~3%,它们与碳、氢形成的硫化物、氮化物、氧化物和胶质、沥青质等非烃化合物的含量常达10%~20%,这些非烃类化合物大都对原油加工和产品质量带来不利影响,在炼制过程中应尽可能将它们除去。此外,石油中还含有微量的氯、碘、砷、磷、钾、钠、铁、镍等元素,它们也是以化合物的形式存在。虽对石油产品的影响不大,但其中的砷会使铂重整的催化剂中毒(使催化剂丧失活性),铁、镍、钒会使催化裂化的催化剂中毒,故在这类加工时,对原料要有所选择或进行预处理。 石油中的烃类按其结构不同,大体上可分为烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃等类。不同烃类对各种石油产品性质的影响各不相同。
石油中碳氢两种元素所组成的化合物,成分很复杂,并且随产地不同而异。按其结构又分为烷烃(包括直链和支链烷烃)、环烷烃(多数是烷基环戊烷、烷基环己烷)和芳香烃(多数是烷基苯),一般石油中不含有烯烃。
石油中含硫化合物主要有硫醇(RSH)、硫醚(RSR)、二硫化物(RSSR)和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢(H2S)。
石油中含氧化合物主要有环烷酸和酚类(以苯酚为主),此外还含有少量脂肪酸。环烷酸是指含有11~30个碳原子的羧酸,分子中含有一个或多个骈合脂环,羧基可以在脂环上或在侧链上。如:
在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。
石油中含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类(RNH2)等。因吡咯在空气中易氧化,颜色逐渐变深,这踉汽油久存颜色变深有关。
石油的化学组成是没有一定的,随产地不同而异。根据含烃的成分不同一般将石油分为烷烃基石油、环烷基石油、混合基石油和芳烃基石油等几大类。但许多产油国家常根据本国的资源情况而有不同的分类。
液化石油气是在炼油厂内,由天然气或者石油进行加压降温液化所得到的一种无色挥发性液体。它极易自燃,当其在空气中的含量达到了一定的浓度范围后,它遇到明火就能爆炸。
经由炼油厂所得到的液化石油气主要组成成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯中的一种或者两种,而且其还掺杂着少量戊烷、戊烯和微量的硫化物杂质。
如果要对液化石油气进行进一步的纯化,可以使用醇胺吸收塔将其中的氧硫化碳进行吸收脱除,最后再用碱洗去多余的硫化物。
石油的主要成分有烷烃、环烷烃、芳香烃等,是一种粘稠的、深褐色的液体。
石油被称为“工业的血液”,地壳上层部分地区有石油储存,是地质勘探的主要对象之一。石油主要被用来作为燃油和汽油,也是许多化学工业产品,如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。2012年开采的石油88%被用作燃料,其它的12%作为化工业的原料,实际上,石油是一种不可再生原料。
原油泄露的危害:
石油中所含苯和甲苯等有毒化合物泄漏入海洋后,这些有毒化合物也迅速进入了食物链,从低等的藻类、到高等哺乳动物,无一能幸免。成批的海鸟被困在油污中,它们的羽毛,一旦沾上油污,就因无法飞翔离开大海,而沉入海底溺毙,或者因中毒而死亡。同时被油污污染的海豹,海豚,一次又一次跃出水面,试图把皮毛上的油污甩掉,但最后终于精疲力竭,挣扎着沉入海底。
海象和鲸等大型海洋动物,也面临同样厄运。此外潜在的损害更进一步扩展到事件发生地的生态系统中,存活下来的生物在受到冲击后的数年中,受毒物的影响也将遗传至数种生物的后代,这种影响是深远的,因为人类也同样在食用海产品。还有更多的靠海为生的人,将会在一时间丧失所有。
原油泄漏有很多种,主要有陆地泄露和海上油轮泄露。陆地泄露危害性较大,简单处理方法是直接烧掉。海上油轮泄露则需要打捞。原油泄露后漂浮在海面上,需将泄露的原油圈起来,然后聚拢,用水泵抽到运输船上,上岸后再行处理。原油泄漏后造成的环境问题非常严重且难以处理,预防原油泄漏才是最重要的。
液化石油气是在炼油厂内,由天然气或者石油进行加压降温液化所得到的一种无色挥发性液体。它极易自燃,当其在空气中的含量达到了一定的浓度范围后,它遇到明火就能爆炸。
经由炼油厂所得到的液化石油气主要组成成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯中的一种或者两种,而且其还掺杂着少量戊烷、戊烯和微量的硫化物杂质。
如果要对液化石油气进行进一步的纯化,可以使用醇胺吸收塔将其中的氧硫化碳进行吸收脱除,最后再用碱洗去多余的硫化物。
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