为什么说烯烃重要？你可能没听过这个词，但它充满了你的生活

出品：科普中国

作者：Denovo

监制：中国科普博览

一提到化工产品，就会想到“科技与狠活”？其实，化工产品在人类的日常生活中发挥着举足轻重的作用。

从先进食品的包装，到洗手液等一系列洗护用品，以及清洁所用的消毒水，人们的生活已经离不开化工产品。作为“国民生活的基石”，每一次化工技术进步，都在无形中推动社会向前发展。

说起传统的化工行业，我们首先会想到石油化工，而石油化工中必不可少的是什么呢？

答案是烯烃。

石油化工厂

（图片来源：Wikipedia）

概念梳理——石油、乙烯和烯烃

提到烯烃，很多人可能会一头雾水，但是对于乙烯，大部分人就会熟悉得多。众所周知，石油化工与能源、纺织、印染、橡胶、塑料、药物生产等等密切相关，乙烯作为石油工业的副产品，其产量的多少反映了石油化工是否繁荣，因此乙烯也被认为是衡量一个国家化工水平的重要标志。

而乙烯和今天的主角——烯烃之间又存在什么关系呢？

在有机化学中,“烃”指的是只由碳氢两种元素组成的有机化合物。而烯烃由于含有C=C双键（碳碳双键）的碳氢化合物，属于不饱和烃。同时，最简单的烯烃只有一个C=C双键,没有其他官能团，故而被国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）命名为乙烯。因此，烯烃又被称作乙烯基化合物。

乙烯的模型图

图片来源：Wikipedia

摸清特点——特有双键赋予的特殊性质

烯烃特有的双键（即C=C双键，也称碳碳双键）赋予了其很多特殊的性质。尽管烯烃是一种相对稳定的化合物，但由于C=C双键的存在，其反应性较烷烃（单键烃类）更强。

烯烃的大多数反应都与C=C双键有关。双键由一个δ键和一个π键组成，π键因能量较高所以处于不稳定的状态，当双键被其他试剂进攻时，π键就会断裂，从而形成新的化合建。

烯烃的亲核加成反应示意图

图片来源：Wikipedia

探索“前身”——烯烃从何而来？

大多数烯烃都来源于原油，并不是因为它们本身在原油中大量存在，而是由原油中的烷烃经过裂解后所产生的。

裂解是利用热量和催化剂分解烷烃的过程。裂解过程很重要，它将用处较少的长链烷烃转化为更小、更有用的烷烃，接着产生更有价值的烯烃，如乙烯和丙烯。目前，全球乙烯工业的主要生产工艺是蒸汽裂解和甲醇制烯烃(MTO)。

裂解成烯烃和烷烃的示意图

（图片来源：作者绘制）

从玩具到化妆品——堪比百科的多元用途

乙烯是是最重要的石油化学衍生单体之一，具有最大的烯烃市场。研究表明，世界范围内所生产的最重要和最丰富的有机化学品中，两种简单的烯烃——乙烯和丙烯便位列其中，它们作为起始材料被用于合成许多有价值化合物。

表1 乙烯作为原料制备的化工产品

表2 丙烯作为原料制备的化工产品

根据《全球乙烯市场研究报告》，2021年全球乙烯产能估值为2.1635亿吨/年。预计从2021年到2026年，该市场年平均增长率将超过7%。美国、中国、沙特阿拉伯、韩国和伊朗是世界上占乙烯总产量50%以上的关键国家。

从全球乙烯工业区域层面展望，全球乙烯工业的关键地区是亚洲、北美、中东、欧洲、前苏联、南美洲和非洲，而亚洲是全球乙烯产能贡献最大的地区。

一个假设——没有烯烃，世界将会如何？

烯烃作为经济和生产社会的重要原料之一，横跨高分子材料和精细化工，其乙烯、丙烯等上游产能直接决定下游化工品产能，方方面面影响着我们的生活。

全球石油化工市场的主要商品是氨、尿素、乙烯、甲醇、丙烯、聚乙烯、纯化对苯二甲酸(PTA)、聚丙烯和二甲苯。其中氨的容量最高，其次是丙烯、聚乙烯、PTA，其次是聚丙烯，最后是二甲苯。

不难看出，在全球石油化工市场中，烯烃扮演着举足轻重的地位，乙烯也发挥着不可替代的作用。烯烃的产能减少，对于我们来说，可能会面临诸多生活资源短缺的问题。更进一步地说，假如没有烯烃，我们可能会过着在毛坯房里用清水洗澡的日子。

参考文献：

【1】Masih M, Algahtani I, De Mello L. Price dynamics of crude oil and the regional ethylene markets[J]. Energy Economics, 2010, 32(6): 1435-1444.

【2】Alshammari A, Kalevaru V N, Bagabas A, et al. Production of ethylene and its commercial importance in the global market[M]//Petrochemical catalyst materials, processes, and emerging technologies. IGI Global, 2016: 82-115.

【3】Eramo M. Shale energy resources driving resurgence for ethylene industry[J]. Hydrocarbon Processing, 2013.