‘壹’ 石油裂化和裂解有规律吗
共同点是,都是大的烃分子发生断裂,得到2个小的烃分子,类似于分解反应,当然也遵循质量守恒规律,所以书写方程式只要注意前后C、H原子数守恒就可以了。
可以是均裂,即得到的2个烃中的C原子数相等。
C8H18--C4H10+C4H8
C4H10--C2H6+C2H4
也可以是不均裂,即得到的2个烃中的C原子数不等。
C4H10--CH4+C3H6
注意:
1、均裂或不均裂难以进行控制,所以对1种烃进行加热裂化或裂解,得到是混合物。
2、裂解的温度往往比裂化更高,所以裂解又称为深度裂化。
裂化,在工业上是为了得到C原子数在5~8的轻质燃料油,如汽油。
裂解,是为了得到C原子数更小的气态不饱和烃,如乙烯、丙烯等等。
3、实际上,不仅烷烃能裂化,烯烃受热,也会裂化的,也遵循质量守恒规律,只是高中对这一点不太讨论。
‘贰’ 热解和焚烧的概念和它们的区别
热解:这是一种物质在受热作用下发生分解的化学反应过程。无论是无机物还是有机物,在达到一定温度时,都可能发生分解。传统上,热解过程不使用催化剂,也不涉及紫外线辐射等其他能量形式。
焚烧:焚烧是一个涉及化学、热传递、物质传递、流体力学、化学热力学和化学动力学等多个复杂过程的组合。
热解与焚烧的区别:
1. 特点:
- 热解:通常,无机物的热解反应较为简单;而有机物在热解时,由于可能产生副反应,其产物组成通常较为复杂。
- 焚烧:通过焚烧处理,垃圾可以实现减量化和节省用地,同时还能消灭各种病原体,并将有毒有害物质转化为相对无害的物质。
2. 应用:
- 热解:为了提高热解效率、增加产物产率以及制备常规热解难以获得的产物,研究者们越来越多地探索在热解过程中加入催化剂的方法。例如,在塑料热解中,添加CaO、MgO等催化剂已有一些工业应用。
- 焚烧:常见的焚烧包括秸秆焚烧、冥房焚烧和纸钱焚烧等。现代垃圾焚烧炉配备了先进的烟尘净化系统,以减轻对大气环境的污染。然而,近年来,垃圾焚烧法在全球范围内已经开始衰退。目前,已有超过15个国家和地区实施了部分禁止焚烧垃圾的禁令。
(2)石油烃多少度分解扩展阅读:
- 热解实例:石油烃类在热解时,除了产生低分子量的烯烃,还可能因聚合、缩合等副反应生成分子量更大的产物,如焦油等。热解过程需要大量热能。
- 工业供热方式:工业上的供热可以分为自热过程和外热过程。例如,石灰石在高温下热解生成石灰,即使是在有氧条件下,反应过程也不会受到影响,因此可以采用直接煅烧的工业窑炉进行外供热。
参考资料来源:网络-热解
参考资料来源:网络-焚烧
‘叁’ 石油和天然气怎么生成的
随着科学的发展,大量的证据表明,石油和天然气是由分散在沉积岩中的沉积有机质在成岩作用期间经微生物分解或热解作用而形成。
一、油气生成的原始物质
石油和天然气来源于有机质。早在古生代以前,地球上就出现了生物,随着地史的发展,生物广泛地发育起来。地球上的动植物种类繁多,数量很大,化学成分也异常复杂,但就生成油气的主要原始物质而言,仍然是以沉积岩中分散的有机质为主。那么有机物质的哪些组分可以生成油气呢?
(1)类脂化合物。常见的类脂化合物是脂肪,脂肪水解后生成脂肪酸,在还原条件下,脂肪酸发生去羧基和加氢作用,生成类似石油的液态烃类,是生油最主要的物质。类脂化合物主要来自于低等的生物和微生物体,如低等的藻类、细菌、低等水生物。
(2)蛋白质。蛋白质是生物体的基本组成物质之一,其性质不稳定,与酸、碱共热或遇酶水解可生成氨基酸的混合物。氨基酸去羧基和氨基可生成不同的低分子碳氢化合物。蛋白质主要来自于低等的生物(细菌、藻类等)。
(3)碳水化合物。碳水化合物即糖类,是高等植物的主要组分,易被水解、氧化及生物化学分解。碳水化合物在碱性条件下,发生糖化作用生成脂肪酸,再向烃类转化。碳水化合物较稳定的部分,如几丁质、纤维素等,可以被降解形成腐殖类物质向煤转化,同时,纤维素经微生物分解也可生成天然气。
(4)木质素。木质素来自于高等植物,它是由对甲基烯丙基苯为基本结构单元的高分子化合物,是形成腐殖质的原始物质,故人们认为它可能是石油中芳香烃的母质之一,也是成煤生气的主要物质。
可见,低等生物(如藻类和低等水生动物)和微生物是生成油气的主要物质。
二、油气生成的外界条件
有机质为石油和天然气的生成提供了物质基础,但要使有机质保存下来,并向油气转化,必须有适当的外界条件。
(一)古地理环境和大地构造条件
根据对现代沉积相和古代沉积岩的调查研究,浅海区、海湾、潟湖以及内陆湖泊的深湖—半深湖、前三角洲地区,是有利的生油气地理环境。这些地方适宜于生物生活和繁殖,有丰富的有机质,且水体宁静,含氧量少,具有生成油气的还原环境;沉积物来源充足,沉积速度快,有机物能迅速被掩埋起来,利于有机质的保存。
从大地构造角度来说,沉积盆地中各类坳陷具有长时期的沉降作用,且沉降的幅度不断被沉积物所补偿,始终保持有利于生物繁殖的水深环境,保证沉积有机物不断被新的沉积物所覆盖,保持还原环境,减少有机物被氧化消耗。随着有机物埋深加大,地层温度升高,有利于沉积有机质向油气转化。我国松辽盆地中、新生代沉积层厚约5500m,华北、四川、准噶尔盆地沉积岩厚达上万米,这些盆地都找到了丰富的油气藏。
(二)物理化学条件
有机质向油气转化的物理化学条件主要有细菌、温度、压力、催化剂。
细菌是地球上分布最广、繁殖最快的微生物。细菌能引起多种生物化学作用,尤其是厌氧细菌可以把沉积有机质分解成各种单体化合物和沥青质。在成岩作用初期阶段,细菌分解作用是主导作用。
温度可以加速化学反应进行。沉积有机质在埋藏深度不断加大,地层温度不断上升的情况下,有机质发生热解形成烃类。高温下,有机质变质作用增强,裂解成气态物质(甲烷)和石墨。在油气形成过程中,温度起主导作用。随着沉积有机质埋藏深度加大,压力升高,在中等温度(50℃)下,增加压力到30~70MPa时,类脂化合物室内模拟试验时产生烃。
压力可以促进加氢作用,使高分子烃变成低分子烃,使不饱和烃变为饱和烃,对形成石油的质量有影响。
催化剂是指能够加速有机质向油气转化的物质,但它本身在反应前后并不发生变化。室内研究表明,在150~200℃时硅酸铝能催化脂肪、氨基酸以及其他类脂化合物生成烃类化合物,膨润土也有催化作用。
三、油气生成阶段
有机质向油气转化,依据其作用因素和产物的不同,大致可以划分为三个阶段。
(一)生物化学生气阶段
有机质自沉积埋藏开始至1500m深度范围,压力增大,温度小于60℃,以细菌活动为主。有机质在细菌作用下发生分解,产生大量气态物质,如CH4、CO2、N2等。同时,阶段后期有极少量的碳数较高的液态烃形成。因此,此阶段只能形成气藏,而不能形成像样的油藏。
(二)热催化生油阶段
随着有机质埋深加大,地层温度、压力不断升高,细菌作用逐渐减弱,地热及无机催化作用起着主导作用。此阶段深度大约在1500~6000m,温度在60~210℃之间。其中在60~120℃、深度在1500~3000m范围内,有机质发生催化降解、加氢作用,大量的液态烃和气态烃形成,称之为“生油主带”。我们把有机质开始热解成为大量石油烃和气态烃的温度(约60℃)称为“生油门限温度”。在埋深3000~6000m、温度120~210℃阶段,温度的作用更为显着,有机质热解产生少量的气态物,先形成的液态烃部分裂解,形成湿气或凝析气。
(三)热裂解生气阶段
当埋深超过6000m、温度超过210℃时,有机质和已生成的石油发生降解,早期尚有少量的液态烃,但最终它们均裂解成为气态烃(CH4)和石墨,称之为“干气阶段”。
四、生油(气)层
能够生成工业数量的石油和天然气的岩石,称为生油(气)岩,也称为生油(气)母岩。由生油(气)岩组成的岩层称为生油(气)层,它是自然界生成石油和天然气的场所。
生油(气)层是由颗粒较细的沉积岩层组成。常有两类岩石:一是黏土岩,包括泥岩和页岩;二是碳酸盐岩,如泥晶灰岩、介壳灰岩、白云岩、礁灰岩等。生油(气)层的共同特征是:颜色较深,多为灰褐、黑色;颗粒较细;含有较多的分散状有机质(如微体古生物化石)和黄铁矿。
生油(气)层常形成于水体较为安静、有机质丰富的深湖相、半深湖相、前三角洲相、浅海相、潟湖相等相带。
生油岩的鉴别,目前已由定性的判断向定量的方法分析转变。定量确定生油岩是分析岩石中的各种地球化学指标,包括有机质丰度指标、有机质类型指标、有机质成熟度指标和有机质转化指标四类。
‘肆’ 石油是怎么来的
石油的形成有几个基本的步骤和条件:
1. 有机物的积累:石油的原料是植物和浮游生物的遗体及沉积物,它们在浅海或湖泊环境下进行积累和埋藏。这需要有大量的植物生长,并且死后被埋藏起来。
2. 缺氧环境:有机物埋藏后需要处于无氧或缺带穗氧的环境,否则会被氧化分解,无法形成石油。这需要速度较快的沉积过程将其掩埋。
3. 压实作用:有机物被埋藏后,需要经受较高的温度和压力,这会使其发生化学变化,脱氧产生石油烃。常见的造油过程需要3千米到5千米深的埋藏和50°C到150°C的竖耐温度,以及数千个大余行春气压的压力。
4. 迁移聚集:石油形成和腐蚀作用会使其从萌源岩(有机物烃源岩)中迁移出来,并在密度较低的盛油岩层中聚集,这需要有容器岩层来 storing 石油。
5. 封存作用:石油最终需要被封存在地层中,不与大气接触。盖层对于石油的保存至关重要。如果没有足够的盖层,石油会随着时间的推移而挥发和氧化消失。
综上,石油的形成是一个漫长而复杂的地质过程,需要多个条件配合,才可能最终形成和保存下来成为我们今天使用的重要能源产品。所以石油属于不可再生的战略资源。
‘伍’ 什么样的反应属于裂解反应
裂解是石油化工生产过程中,以比裂化更高的温度(700℃~800℃,有时甚至高达1000℃以上),使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程。
裂解是一种更深度的裂化。
石油裂解的化学过程比较复杂,生成的裂解气是成分复杂的混合气体,除主要产品乙烯外,还有丙烯、异丁烯及甲烷、乙烷、丁烷、炔烃、硫化氢和碳的氧化物等。 裂解气经净化和分离,就可灶答以得到所需纯度的乙烯、丙烯等基本隐弊慧有机化工原料。
石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。
烷烃的热稳定性较强,在特定条件下才能发生裂解反应。卜誉
例如:CH4在温度高于1200摄氏度,无氧环境下,可生成碳单质和氢气。C16H34在催化剂,高温高压条件下可裂解为C8H18(辛烷)和C8H16(辛烯)。