[拼音]：shiyou huaxue

[外文]：petroleum chemistry

研究石油的组成、性质以及在加工成为燃料、润滑剂和石油化学品过程中的化学问题的一门学科。它和有机化学、物理化学及分析化学有密切的联系。其领域大体包括：石油及其产品的化学组成与性质；石油中烃类和非烃类的反应，尤其是催化转化反应；石油加工过程的化学理论基础；以及合成燃料、合成润滑油、石油产品添加剂、石油化学品合成的化学原理等。有时，将石油油田化学也包括在本学科之内。在日本，石油化学一词则相当于中国的石油化工。

沿革

石油化学的研究始于20世纪初期，以美国和苏联为发源地。美国化学学会于1922年成立石油化学分会一事，可认为是石油化学学科形成的标志。美国石油学会(API)的第6号课题组自1928年开始进行的石油组成研究工作是具有开创性的。此研究工作的结果由F.D.罗西尼等整理汇编为专著《石油中的烃类》。20世纪中叶起，石油加工技术发展迅速，随之石油化学在深度和广度上均有很大进展。研究的对象从汽油、煤油、柴油、润滑油馏分进而至减压渣油；研究的手段从一般的常规方法，更新为以现代物理分析测试为主的方法；研究的领域也从化学组成和转化反应扩展到石油化学品的合成。

石油的组成

石油是一种多组分的复杂混合物，包括烃类及非烃类。

石油中包括：

（1）烷烃，含量随馏分沸点升高而逐渐减少。正构烷烃和异构烷烃都存在。后者主要是单取代基异构物，支链较短且大多靠近链端。

（2）环烷烃，主要是五元和六元环烷烃的衍生物。低沸点馏分中以单环为主，中沸和高沸点馏分中还有双环和多环环烷烃。

（3）芳烃，含量随馏分沸点升高而增多，环数也增多。大多带有烷基侧链，链的长度不一。在高沸点馏分中还常并连有环烷环（环烷-芳烃）。

存在于石油中的有：

（1）含硫化合物，是石油中主要的非烃化合物。各种原油的含硫量差异很大，少的只有万分之几，多的可达百分之几。在同一石油中硫化物含量随沸点升高而增多。硫的存在形态已确定的有：元素硫、硫醚、硫醇、噻吩及其同系物等。

（2）含氮化合物，一般在万分之几至千分之几，主要集中在高沸点馏分及渣油中。有碱性含氮化合物（吡啶、喹啉的同系物）和非碱性含氮化合物（吡咯、吲哚、咔唑类）。含氮化合物在石油贮存过程中易生成胶质，在加工过程中能引起催化剂中毒。

（3）含氧化合物，含量很少，存在形态以环烷酸为主，脂肪酸和酚的含量很少。低分子环烷酸能腐蚀金属设备。

（4）胶状、沥青状物质，存在于高沸点馏分和渣油中，是以稠合芳环为核心，连有环烷环和烷基侧链、并有各种杂原子基团的复杂大分子化合物。其中不溶于低分子正构烷烃而溶于苯的组分称为沥青质。

（5）金属化合物，以油溶性金属有机化合物或络合物形态存在，集中在渣油中。金属元素有镍、钒、铁、铜等，镍和钒的含量从几个ppm到几百ppm，相当部分以卟啉络合物形式存在。

烃类的化学反应

分为热反应和催化反应两类。

烃类在约450℃开始即有明显的热反应(包括裂解和缩合)。在加热条件下，烷烃主要发生碳链断裂，生成碳数较少的烷烃和烯烃；环烷烃主要发生侧链断裂和环烷环开裂反应；芳烃除侧链断裂外还发生缩合反应生成稠环芳烃直至焦炭（见石油焦），芳香环本身则很难开裂。

烃类在各种不同催化剂作用下发生下列反应：

（1）催化裂化反应，以硅酸铝为催化剂，主要发生裂化反应。

（2）加氢和脱氢反应，以铂、镍等金属为催化剂可使芳烃和烯烃加氢成为相应的饱和烃，也可使烷烃脱氢为烯烃或使环烷烃脱氢生成芳烃。

（3）异构化反应，在三氯化铝等催化剂（见固体酸催化剂）作用下，可使正构烷烃转化为异构烷烃。

（4）烷基化反应，用硫酸、氢氟酸为催化剂，可使异构烷烃与烯烃或芳烃与烯烃进行加成反应，生成较大分子的异构烷烃或烷基芳烃。

（5）烯烃叠合反应，各种低分子烯烃可用磷酸等催化剂（见酸碱催化剂）转化为较大分子的烯烃。

（6）氧化反应，在催化剂作用下可使烷烃氧化为醇类、醛类、酮类或羧酸类等化合物。