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第6章 人类至宝——能源(6)

3.能源“混血儿”——石油产品

石油是一种混合物,它们的沸点各不一样。石油在不同温度的加热过程中,就有不同的成分蒸发出来,这样人们就能从中加工提炼出许多石油产品,大致可分为四大类:

(1)石油燃料

这些石油燃料就是人们生活中用得最多的油品,它大致可以分为以下5类:

①飞机和汽车用的点燃式发动机燃料,有航空汽油、车用汽油等。

②喷气式飞机用的喷气式发动机燃料(喷气燃料),有航空煤油。

③柴油机用的压燃式发动机燃料,有高速、中速、低速柴油。

④液化气,就是液化石油气的简称,其主要成分是丙烷和少量丁烷。石油气燃料,即液态烃。

⑤锅炉燃料,有炉用燃料油和船舶用燃料油。

(2)润滑油和润滑脂

润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦,保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右,但其品种繁多。

(3)蜡、沥青和石油焦

它们是从生产燃料和润滑油进一步加工得来的,其产量约为所加工原油的百分之几。

(4)溶剂和石油化工产品

4.“孪生兄弟”——汽油、柴油

(1)易燃易爆——汽油

在日常生活中,汽油和柴油是人们常用的燃料石油产品,它们为人们的生产劳动带来了强劲的动能和诸多便利。

汽油是一种从石油里分馏或裂化、裂解出来的成分,是许多烃类混合物组成的液体。它在空气中很容易挥发,并能燃烧放出大量热量,可用作飞机和汽车发动机燃料。

汽油是没有颜色的液体,具有特殊的难闻味道。它的主要化学成分是脂肪烃和环烃,而且还含有少量的芳香烃和硫化物。

汽油可分为有铅汽油和无铅汽油。汽车发动机用的汽油,必须保持在压缩过程不自动燃烧。有铅汽油对人体有害,且会损坏排气零件。因此,现在人们大多会用无铅汽油取代有铅汽油。

在加工过程中,人们给汽油加入多种颜色的颜料。颜色不同的汽油,它的用途也不一样,这是为了方便人们在储藏和输送过程中,能够清楚了解储藏和输送的汽油产品,以便来区分不同级别的油品。

汽油还可以根据制造过程不同分为直馏汽油、热裂化汽油、催化裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、裂解汽油和烷基化汽油、合成汽油等。

还可以根据汽油的不同划分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。

汽油的用途很广泛。在生活中,人们用得最多的也是汽油,这种轻质石油产品,一般被用在汽车引擎上,是一种重要引擎燃料。

现在,汽油已被广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等领域。另外,溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业方面。

(2)动力十足——柴油

柴油是另一种是轻质石油产品,也是由许多复杂烃类构成的混合物。它是柴油机用的燃料。

柴油主要由原油经过加热到一定温度,蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化,从这个过程生产的柴油馏分提炼出来,进行调配而成的;柴油也可以从页岩油中加工和煤液化提取。

柴油分为轻柴油(沸点范围约180℃~370℃)和重柴油(沸点范围约350℃~410℃)两大类。柴油的热值为3.3×107焦/升,黏度介于煤油与润滑油之间。

柴油最重要的性能是着火性和流动性。①着火性。高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后迅速与空气形成均匀的混合气,并立即自动着火燃烧,因此要求燃料易于自燃。从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火落后期。燃料自燃点低,则滞燃期短,即着火性能好。一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标。

②流动性。凝点是评定柴油流动性的重要指标,它表示燃料不经加热而能输送的最低温度。柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的最高温度。柴油中正构烷烃含量多且沸点高时,凝点也高。

柴油的用途很广,主要用于大型车辆、铁路机车、船舰。

根据原油性质的不同,有石蜡基柴油、环烷基柴油、环烷-芳烃基柴油等。

商品柴油按凝固点分级,轻柴油有10#,0,-10#,-20#,-35#五个牌号,重柴油有10#、20#、30#三个牌号。这些数字表示使用温度。

5.家用能源——煤气

煤气是我们常用的一种二次能源,主要用作燃料。

煤气是液化石油气的俗称,它是以煤或焦炭等固体原料为原料,加工制得的含有可燃组分的气体。这种气体能够燃烧,释放出大量的热。

煤气的主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此,煤气有毒,易与空气形成爆炸性混合物。在使用时,人们应当高度注意。

生活中的燃烧气源大致分为液化石油气、人工煤气、天然气三大类。

液化石油气(简称液化气)是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气。人们通过一定程序,对石油尾气加以回收利用,采取加压的措施变成液体,装在受压容器内,液化气由此而得名。

液化气的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等。在气瓶内,液化气呈液态状,一旦流出会汽化成比原体积大约250倍的可燃气体,并极易扩散,遇到明火就会燃烧或爆炸。据测算,1立方米的液化气燃烧热值是天然气的3倍。

天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气田,也有少量出于煤层。当非化石的有机物质经过厌氧腐烂时,会产生富含甲烷的气体,这种气体就被称作生物气体。

生物气的来源地包括森林和草地间的沼泽、垃圾填埋场、下水道中的淤泥、粪肥,它是由细菌厌氧分解而产生的。

煤气有好多种类,它的加工方法不同,煤气的性质也就不同,各自用途也就不一样。综合概括,煤气大致可分为:水煤气、半水煤气和空气煤气。由于这些煤气的发热值较低,所以又统称为低热值煤气;煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气,属于中热值煤气,可用作民用燃料。

煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料,可用于合成氨、合成甲醇等。人们将用作化工原料的煤气称为合成气,它也可用天然气、轻质油和重质油制得。

(1)水煤气

水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体,主要成分是一氧化碳和氢气,燃烧后排放出水和二氧化碳。燃烧速度是汽油的7.5倍,抗爆性好,有毒,工业上用作燃料,又是化工原料。

将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气(主要成分是一氧化碳和氢气),现象为火焰腾起高,而且变为淡蓝色(燃烧的颜色)。这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因。

氢气和一氧化碳为无色无味气体,煤气厂常在家用水煤气中特意掺入少量难闻气味的气体,目的是为了当煤气泄漏时能闻到并及时发现。

(2)焦炉煤气

焦炉煤气是指炼焦用煤,在炼焦炉中经高温干馏后,在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体,是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成,并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类。

6.生态能源——沼气

顾名思义,沼气就是沼泽里的气体。人们经常看到,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来,如果我们划着火柴,可把它点燃,这就是自然界天然产生的沼气。

沼气,是加工生物质而得到的可燃性气体,就是把粪肥、污水、都市固体废物及其他生物可降解的有机物质,放在缺氧的环境里,让它发酵或无氧消化,最后产生出气体,这些气体就是沼气了。

沼气中的主要成分是甲烷,又称为“沼气”或“堆填气体”,还有大量的二氧化碳和少量的氮气、氢气、氧气、硫化氢等气体,但视环境而定。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。按照体积计算,空气中如含有8.6%~20.8%的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。

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