10篇必看的石油冷知识（石油整形记之一文了解石油的前世今生）

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在上一期的生活中的化学里，我们揭开了隐藏在我们身边无处不在的石油的真面目。它们形态各异，却都与石油有着千丝万缕的联系。但其实啊，石油刚刚从大地深处提取出来时，只是一些黑乎乎又粘稠的液体。那么究竟是人性的泯灭还是道德的沦丧，让石油变成了这副模样？请走进今天的节目——石油整型记。

石油的组成

我们通常把刚提取出来且未经过处理的石油称为原油，是一种黑褐色并带有绿色荧光的粘稠液体，同时也伴随着着特殊的气味。有个成语说得好，那就是对症下药。在了解石油怎么整形前，我们先要来探寻石油组成的奥秘。

看石油那个长相，我们也就知道这不可能是一种纯净物，必然是多种成分的混合物。从元素组成上来说，碳和氢几乎占据了总质量百分之九十以上，其中碳更是达到了百分之八十以上。这两种元素几乎是一切生命的基础，因此也有假说认为石油是动植物残骸埋在地下形成的，不过至今仍未定论。剩余的那百分之几，硫、氮、氧则占据了主要位置。剩余的就是及其微量的金属元素，这个也与石油的产地密切相关。我们常常听说氮氧化物和硫化物污染空气破坏大气环境，不仅如此，在石油中这些元素也都是有害的，所以在生产中我们会将它们分离。

元素是组成物质的基础，那么石油中主要是有哪些物质呢？石油中最主要的有机物称为烷烃，其它含量较高的还有环烷烃和芳香烃。这些物质同学们可能不太熟悉，但其实它们都是有机化学中非常基础的物质，在高一高二的时候我们就会跟它们亲密接触了。举一个生活中简单的例子，同学们可能听说过甲烷，分子式为CH4，甲代表数字一，也就是这个烷烃中含有一个碳原子。石油中的烷烃大部分都是十几烷，碳原子变多了，体积庞大，同时也使得它更不容易燃烧完全。如果我们的汽油里面都是这么大的烷烃分子，那么汽车后面可能就都是黑烟滚滚了。所以在使用石油的工程中，我们会进行一番“整容”。

石油的工业提炼

石油的提炼步骤大致可以分为三步，第一步是预处理，第二步是蒸馏，第三步则是裂化和裂解。看起来名字挺高端，其实运用的都是简单的物理或者化学原理。

第一步预处理是为了除去石油中所含的杂质，比如水和各种盐类。这里我们提到的盐可不是我们吃的食盐，而是一种金属的化合物，不过我们吃的氯化钠本身也可以归在盐类中。由于工业设备每天需要处理大量原油，里面含有的少量盐会不可避免会产生盐垢，同时盐会少量水解产生腐蚀设备的物质，所以源头上降低盐的含量是有必要的。这一步通常是由物理沉淀法或者电化学方法实现的。

第二步则是非常关键的一步，经过了蒸馏的石油才可以说是有了自己的生命。蒸馏本身也分为两种，常压蒸馏和减压蒸馏。首先我们来说一说什么是蒸馏，这个也是我们高中化学里会学习到的一种混合物的分离方法。我们常常听说蒸馏水，却很少知道蒸馏到底是什么。它的原理是，在液体体系中不同组分的沸点不同，我们加热使不同沸点的物质分步蒸出，这样就能达到分离的效果。

但是，由于石油内部组分过多且沸点连续，我们很难通过常规蒸馏方法得到我们需要的物质。这时候我们就引入了一个新玩意，它叫做常压蒸馏塔。这是一个非常高的朋友，内部大约有四十几层，整体高度可以达到几十米。理论上只要每一层足够高，那么物质就可以分离完全，但事实上我们很难有那个经济成本去做到，所以物质的分离不会那么完全。但是对这些工业原料而言，我们的纯度要求不会太高。经过常压蒸馏后，汽油、柴油、煤油等各种东西大多已经分门别类。

接下来就是减压蒸馏。为什么要减压呢？这就要提到一个高深的物理知识了，不过有一定高中物理知识基础的同学会知道：物质的沸点会随着压力改变，通常压力越低沸点也越低。降低压力，物质沸点降低，我们所需要加热到的温度也就变低了，这就防止了一些有效成分在高温下被破坏。减压蒸馏的操作存在一定危险性，这也提醒同学们实验的时候一定要规范操作，提前检查仪器，防止危险发生。

第三步为裂化和裂解，裂化顾名思义把东西分裂。这一步的本质也就是把较长的烷烃分解为较短的烃类化合物，不过经历了这一步仍然还是有一些较长的分子。裂化的条件相对较为严格，可能需要高温高压催化剂。裂解就是更强烈的裂化，需要700度到1000度高温。在裂解气中，我们就可以得到较为纯净的工业原料，比如聚丙烯塑料的单体丙烯。当然，其中最著名的产物就是乙烯，这个物质的产量通常也作为衡量一个国家的工业水平的标准。我们用的塑料聚乙烯，它的原料大部分就来自于此。

而很多其他的产品，就存在于残渣中和反应釜中留下的渣油中。由于它们的含量较低，分离手段也更为复杂。很多药物的合成原料也就从这里面提取出来，没错，就是从残渣里面出来的。看着身边的各种东西，你怕了吗？但作为一个化学人我们知道，我们不在乎它的过去，重要的是现在的性质，安全无毒就没问题。

在石油的每一步处理中，都浓缩了人类百年的智慧。从乌黑一坨到各式各样的精品，石油也是经历了多重考验。那么在石油工业中，我们学习到了什么呢？ 石油主要碳和氢，组成物质是烷烃；一步原油预处理，杂质盐类都清洗；二步蒸馏分混沌，所有物质都理顺；三步裂化和裂解，长链烷烃都分解。

接下来又到了激动人心的问答环节！

1. 什么是炔烃、烷烃、烯烃呢？它们又有什么区别？

2. 蒸馏是分离混合溶液的一种常用手段，那么普通的蒸馏能够在两者沸点差别多少度的情况下达到良好的效果呢？

在对石油的研究中，人类从未停下脚步。那么在最前沿的研究中，石油又扮演一个什么样的角色呢？请收看下期节目——化学前沿。

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