化学自习室移动版

石油和煤是当今世界最基本的两大矿物能源。石油是远古时代的海洋、湖泊中的动植物在地下经过漫长复杂的变化形成的粘稠状液体，煤也由远古时代的植物在地下演变而成，它们都是太阳能在地球上的长期的恢宏储蓄。

作为燃料，人类利用了石油和煤的热值。作为化工原料，石油和煤渗透了人类生活的方方面面，飞速地改变了现代人类的生活质量。比如合成塑料，合成纤维。低头看看，我们身上可能就穿着石油或煤呢。

一．成分

石油主要是二百多种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物，这些成分的分子量几十到几百不等，如果将它们分离，常温下表现为气态、液态和固态，但以液态为主，所以石油的物理性状是粘稠状液体。

煤的主要成分则是大分子，分子量动辄数以万计，所以煤是硬的固体。

既然是烃，组成石油的元素主要是碳和氢。如果石油的平均成分按CH₂计，它的含碳量大约是86%，含氢14%。

煤化程度最高的优质煤的含碳量在90%以上。煤的含氢量很低，其它杂质的含量却不比石油低，比如它的平均含硫量就数倍于石油。

石油是液体，在油田地面钻井，石油可被抽取，或在天然气等气体高压下喷出。而煤是固体，这就需要进入矿井去采挖了。

石油除陆运水运外还可通过管道由产地输送到各地，煤就只能车拉船载了。

二．作为燃料

十八世纪以煤为燃料的蒸汽机的发明推动了英国的第一次工业革命。现代汽车、飞机的油箱内装的却都是可以流动的油，有听说烧煤的飞机吗？

由于相同质量的氢的热值远高于碳，标准石油的热值(44KJ/g)大约是标准煤热值(29KJ/g)的1.5倍。这种热值是在完全燃烧的理想状况下测得的，实际上由于固体的分散程度不如液体和气体，煤的燃烧热折扣更大。

由于含硫量较高，煤燃烧造成的SO₂污染可能比石油更显著。我国是以煤为主要燃料的国家，大气污染的最大威胁就来自SO₂和煤烟。一种方法是在燃烧前在煤中混入生石灰，尽可能将SO₂吸收。

煤常常被“气化”或“液化”后燃烧，比如将煤与水反应，先制成水煤气。制气过程可以同时脱硫，制成的煤气便于输送，用户燃气比燃煤更清洁，完全燃烧程度更高。

汽车内燃机燃烧的不是石油(原油)，汽油是石油中轻质的一部分，便于在汽缸内气化，是以石油为原料的炼制品。

三．作为原料

石油和煤更大的利用价值是作为化工生产的基本原料(资源)。

石油的主要成分是小分子烃，将原油脱水脱盐后，炼油的首先步骤是物理分离。一般分子中含碳原子越少分子量越低的烃沸点越低。分段升温，不同沸点范围的烃就分段气化，分段收集冷凝，就此可将石油分段分离。这种物理方法叫做分馏。得到的各种馏份仍是混合物，但相对石油要简单得多，可能是十几种或几十种烃的混合物。

实验室蒸馏石油示意图	工厂石油分馏示意图

比如含碳原子C₅—C₁₁的馏分就是汽油，其成分的沸点范围大约在150—220℃间；含碳原子C₁₅—C₁₈的馏分就是柴油，其成分的沸点范围大约在200—360℃间。大量石油成分(C₂₀以上)的沸点在360℃以上，统称重油，常压条件下不能将它们分离。

物理分馏得到的自然馏分未必能满足人类对资源的需求。比如需求量最大的汽油和苯的同系物在石油的自然成分中含量很不理想，这就需要采取多种化学方法对多种馏分(尤其是重油部分)进行炼制了。

煤作为资源，煤化工则主要采用化学手段，因为它的成分主要是大分子，首先要将它们“割裂”成大量需要的小分子化合物(比如芳香族化合物)。其基本方法叫做干馏，即在隔绝空气的条件下加强热将它分解。取得化工原料后，干馏留下的焦炭仍用作燃料。