原油炼制过程与烷烃类化合物的稳定性

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-1 石油的精制过程烷烃类烷烃类是以分子式CnH2n+2表示的碳氢化合物燃料，在所有碳氢化合物中最为稳定。这些化合物通过加氢反应破坏双键结合，处于可以与氢原子或其他化合物结合的不饱和状态，称为不饱和碳氢化合物。芳烃类的辛烷值最高。

在内燃机中使用的汽油、煤油、柴油、重油为石油类液体燃料，这些燃料是将集聚在地下油田中的天然原油（或石油）分馏或通过化学工业分解和合成所制造的。这些燃料由数十种碳氢化合物分子混合组成，各种燃料的特性值如沸点、冰点等不是固定不变的。因此，燃料的品质不是由燃料的固有值决定的，应以基准条件来判定其品质。

1.产品和分馏比率

产地不同，即使在同一地区，原油也根据油层的不同，具有不同的物理、化学性质。原油的精制过程为，把原油装入蒸馏塔中，在常压状态下进行蒸馏，从沸点低的轻质组分开始依次气化，并冷却液化获得石脑油、煤油、柴油、常压残留等馏分，把这些馏分通过加氢精制、减压蒸馏、催化重整、催化分解等，制成汽油、航空燃料、煤油、柴油、重油、润滑油等各种石油产品。把此工作称为分馏，如图4-1所示。

2.碳氢化合物燃料成分

从石油中提炼的液体燃料都是由碳和氢原子构成的碳氢燃料的混合物。碳氢化合物燃料的分子过多，通常根据分子的结构分类为烷烃类、烯烃类、炔烃类和芳烃类四种。

图4-1 石油的精制过程

（1）烷烃类烷烃类是以分子式C_nH_2n+2表示的碳氢化合物燃料，在所有碳氢化合物中最为稳定。烷烃类有很多种类，如CH₄（甲烷）、C₂H₆（乙烷）、C₃H₈（丙烷）、C₄H₁₀（丁烷）、C₅H₁₂（戊烷）、C₆H₁₄（己烷）、C₇H₁₆（庚烷）、C₈H₁₈（辛烷）等，在常温下碳原子数在4以下时处于气体状态，5以上时处于液体状态。

在这些系列中，碳元素的结合为单一结合，处于饱和状态，所以称为饱和碳氢化合物。饱和碳氢化合物有线性链接的结构和树枝状链接的结构。直链结构称为“正构体”；侧链结构称为“异构体”。正构体和异构体具有相同的化学分子式，但碳原子和氢原子的结合结构不同，其化学性质也不同。一般情况下，异构体比正构体辛烷值高。正戊烷与异戊烷（C₅H₁₂）的结合结构见表4-1。

（2）烯烃类烯烃类为一个双键结合和线性结合结构的化合物，其化学分子式为C_nH_2n。烯烃类也有很多种类，如C₃H₆（丙烯）、C₄H₈（丁烯）等。这些化合物通过加氢反应破坏双键结合，处于可以与氢原子或其他化合物结合的不饱和状态，称为不饱和碳氢化合物。正构体戊烯和异构体戊烯（C₅H₁₀）的结构见表4-1。(https://www.chuimin.cn)

表4-1 碳氢化合物的种类和结构

（续）

烯烃类大部分通过催化裂化提取。烯烃类燃料易与空气结合氧化，氧化物会降低燃料的品质，并易在发动机内产生胶状沉淀物，堵塞发动机供油系统。因此，需要添加防氧化剂防止燃料的氧化。

（3）环烷环烷虽具有与烯烃C_nH_2n相同的化学分子式，但其结构为环状结构，没有双键结构，处于饱和状态，比较稳定。环戊烯（C₅H₁₀）的结构见表4-1。

（4）芳烃类芳烃类的化学分子式为C_nH_2n-6，3个双键结合结构，以六角形不饱和环状结构的苯为基本。因为是不饱和状态，可以直接氧化或与其他元素、化合物结合。芳烃类的辛烷值最高。苯（C₆H₆）的结构见表4-1。

3.碳氢化合物燃料的特征

通常，饱和碳氢化合物分子（烷烃、环烷）的辛烷值较低，但其不良影响小，与此相反，不饱和碳氢化合物（烯烃类、芳烃类）的辛烷值较高，但其化学性质不稳定，与氧气反应生成活性氧、有机酸、沉积物等。另外，不饱和碳氢化合物的研究法辛烷值（RON）和马达法辛烷值（MON）之间具有很大的差异，因此喜欢高速、高负荷驾驶的欧洲对此相当重视。石油类液体燃料不同于单一分子结构的水，它由数百种碳氢化合物分子混合而成，因此各种燃料组成成分均不同，其挥发性、沸点、凝固点等特性各不相同。

原油炼制过程与烷烃类化合物的稳定性

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