原油提炼出油分层图(原油提炼是化学变化)

原油，又称石油，是深埋在地下的复杂混合物，是现代工业的血液。它由各种各样的碳氢化合物组成，这些碳氢化合物的分子大小和结构各不相同。由于原油的直接用途有限，且不同应用场景对油品的需求各异，因此必须通过一系列复杂的化学变化，将其提炼分离成各种有用的油品，如汽油、柴油、煤油、润滑油等。这个过程被称为原油提炼，其核心目标是根据不同沸点将原油中的各种组分分离出来，形成一个清晰的油分层图，以便进一步加工和利用。原油提炼是一个典型的化学变化过程，涉及裂解、异构化、重整等多种化学反应，改变了原油中碳氢化合物的分子结构，从而得到我们需要的各种油品。

原油的组成及特性

原油的组成非常复杂，主要成分是碳氢化合物，包括烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃等。这些碳氢化合物的分子大小和结构各不相同，导致它们具有不同的沸点、密度和粘度等物理化学性质。原油中还含有少量的硫、氮、氧等杂质以及金属元素。原油的颜色也因产地和组成的不同而异，从浅黄色到深棕色甚至黑色都有。原油的特性直接影响其提炼过程和最终产品的质量。例如，含硫量高的原油需要进行脱硫处理，以减少环境污染。

原油提炼的基本原理：分馏

原油提炼中最基本也是最关键的步骤是分馏。分馏的原理是利用不同碳氢化合物沸点的差异，通过加热将原油中的各种组分汽化，然后将蒸汽引入分馏塔中。分馏塔是一个高大的塔状设备，塔内温度自下而上逐渐降低。当蒸汽上升时，随着温度的降低，不同沸点的组分依次冷凝成液体，并在塔的不同高度被收集起来。沸点较低的组分，如汽油和液化石油气，会在塔的上部冷凝；沸点较高的组分，如重油和沥青，则在塔的下部冷凝。通过分馏，原油被初步分离成不同沸点范围的馏分，这些馏分再经过进一步的加工处理，才能得到最终的产品。

主要的油品及其用途

原油提炼后可以得到多种不同的油品，每种油品都有其特定的用途。以下列举几种主要的油品：

• 液化石油气（LPG）： 主要成分是丙烷和丁烷，沸点低，易于液化和储存，主要用作燃料，例如家庭燃气和汽车燃料。

• 汽油： 主要成分是C5-C12的碳氢化合物，沸点范围在30-200℃之间，是内燃机汽车的主要燃料。汽油的辛烷值是衡量其抗爆性能的重要指标。

• 煤油： 主要成分是C12-C15的碳氢化合物，沸点范围在180-250℃之间，主要用作航空煤油和照明燃料。

• 柴油： 主要成分是C15-C18的碳氢化合物，沸点范围在250-350℃之间，是柴油发动机的主要燃料。柴油的十六烷值是衡量其燃烧性能的重要指标。

• 重油： 沸点较高，主要成分是C20以上的碳氢化合物，用途广泛，可以进一步加工成润滑油、石蜡、沥青等。

• 润滑油： 具有润滑、冷却、密封和防锈等功能，广泛应用于各种机械设备中。

• 沥青： 是一种粘稠的黑色物质，主要用作道路铺设材料和防水材料。

原油提炼中的化学变化

仅仅通过分馏，我们得到的油品往往不能完全满足市场需求。例如，汽油的产量可能不足，而重油的产量可能过剩。为了提高轻质油品的产量和改善油品的质量，需要进行更深层次的加工，这些加工过程涉及到许多化学变化，包括：

• 催化裂化： 将重油在催化剂的作用下裂解成较小的分子，从而增加汽油和液化石油气的产量。这个过程会断裂碳-碳键，将大分子变成小分子。

• 异构化： 将直链烷烃转化为支链烷烃，以提高汽油的辛烷值，改善其抗爆性能。这个过程会改变分子的结构，但不会改变其分子式。

• 催化重整： 将低辛烷值的汽油馏分转化为高辛烷值的芳香烃，从而提高汽油的质量。这个过程会改变分子的结构，并生成芳香烃。

• 加氢处理： 将油品中的硫、氮、氧等杂质转化为硫化氢、氨和水等，从而提高油品的纯度，减少环境污染。这个过程会通过化学反应去除杂质。

油分层图及其意义

油分层图是原油提炼过程的一个重要可视化工具，它清晰地展示了原油经过提炼后得到的各种油品及其比例。这张图通常以柱状图的形式呈现，每一层代表一种油品，其高度代表该油品在原油中所占的比例。油分层图的意义在于：

• 直观地了解原油的组成： 通过油分层图，我们可以清楚地了解原油中各种油品的含量，从而评估原油的价值和利用潜力。

• 指导提炼工艺： 油分层图可以帮助炼油厂根据市场需求和原油的组成，优化提炼工艺，提高轻质油品的产量。

• 评估提炼效果： 通过比较提炼前后油分层图的变化，可以评估提炼工艺的效果，并进行改进。

• 环保意义： 了解原油中硫等有害物质的含量，可以为环保措施的制定提供依据。

总而言之，原油提炼是一个复杂的化学变化过程，它将原油转化为各种有用的油品，满足了人类社会对能源和化工产品的需求。油分层图作为原油提炼的重要组成部分，不仅直观地展示了原油的组成和提炼效果，也为提炼工艺的优化和环保措施的制定提供了重要的参考依据。