石脑油（Naphtha），CAS号64741-66-8，是一种从原油蒸馏过程中获得的石油馏分，主要成分包括C5-C12范围内的烃类化合物，如直链烷烃、支链烷烃、环烷烃以及少量不饱和烃和芳烃。其沸点范围通常在30-200°C之间，密度约为0.7-0.8 g/cm³，具有良好的溶解性和挥发性。作为一种重要的化工中间体，石脑油在工业应用中扮演着关键角色，尤其在石油化工领域。下面从化学专业视角，探讨其主要用途，涵盖从原料到终端产品的多方面应用。
作为石化原料的主要用途
石脑油是最重要的石化基础原料之一，常用于蒸汽裂解工艺中生产基础化学品。这得益于其分子结构相对简单，易于在高温下裂解生成小分子烯烃。
烯烃生产：通过蒸汽裂解装置（Steam Cracking Unit），石脑油在800-900°C高温和蒸汽存在下裂解，生成乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）和丁二烯（C4H6）等重要单体。这些产物是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和合成橡胶等高分子材料的单体基础。例如，在全球石化产业中，石脑油裂解可贡献约70%的乙烯产量。根据化学反应原理，裂解过程涉及自由基链反应：R-CH2-CH2-R → 2·CH2-CH2· + 小分子气体（如H2、CH4）。这一用途使得石脑油成为现代塑料工业的支柱。
芳烃提取：石脑油中含有10-30%的芳烃组分（如苯、甲苯、二甲苯，简称BTX），可通过萃取或吸附工艺分离纯化。这些芳烃用于生产苯酚、苯胺、聚酯纤维（如PET）和染料等化工品。从热力学角度，芳烃的稳定性高于脂肪烃，这使得分离过程高效且经济。工业上，溶剂萃取法常用极性溶剂如N-甲基吡咯烷酮（NMP）来选择性提取BTX。
氢化改革原料：在催化改革装置中，石脑油经铂基催化剂（如Pt/Al2O3）氢化改革，提高辛烷值并生产高纯度芳烃。这不仅用于汽油调和，还为下游芳烃衍生品提供原料。反应方程简化为：环烷烃 → 芳烃 + H2，产物中芳烃含量可达60%以上。
这些用途凸显了石脑油在价值链中的上游地位，年全球需求量超过2亿吨，主要集中在亚洲和中东的石化基地。
作为溶剂和辅助材料的用途
石脑油的低极性和高挥发性使其成为理想的有机溶剂，尤其在涂料、胶粘剂和清洗领域。
涂料和油墨溶剂：在醇酸树脂或丙烯酸树脂涂料中，石脑油作为稀释剂，帮助颜料分散并调节粘度。其蒸发速率适中（蒸气压约10-50 kPa at 20°C），确保涂层快速干燥而不产生气泡。化学上，石脑油的非极性烃类能溶解非极性树脂，促进分子间氢键破坏。工业涂料中，石脑油占比可达20-40%，广泛用于建筑、汽车和包装行业。
胶粘剂和密封剂：作为溶剂型胶粘剂的载体，石脑油溶解聚氨酯或氯丁橡胶等聚合物，提高胶体流动性和渗透性。在建筑密封剂中，它还能作为增塑剂，改善材料对基材的附着力。从溶解度参数（Solubility Parameter）来看，石脑油的δ值约7-8 (cal/cm³)^0.5，与许多有机聚合物匹配良好。
清洗和提取剂：在金属加工和电子工业中，石脑油用于去除油污和蜡质残留。其低毒性和易燃性需注意安全操作，但相比苯类溶剂，更环保。石油化工中，石脑油还作为萃取剂分离润滑油馏分，利用其对极性化合物的选择性溶解。
这些应用依赖于石脑油的纯度，通常要求芳烃含量<5%以避免颜色变化或异味。
作为燃料和添加剂的用途
尽管石脑油本身热值较高（约42 MJ/kg），但其主要作为燃料掺料而非独立燃料。
汽油调和组分：轻石脑油（沸点<140°C）常与催化裂化汽油混合，提高汽油的挥发性和辛烷值（RON 40-70）。这符合欧V或国VI标准，减少硫含量以保护发动机。从燃烧化学看，石脑油的烷烃链在点火时产生稳定火焰，降低爆震倾向。
航空燃料和特种燃料：重石脑油用于生产煤油型喷气燃料（Jet A-1），其馏分特性确保在高空低温下的稳定性。添加剂形式下，石脑油改善柴油的冷流性能，防止蜡晶析出。
能源转换：在煤化工或生物质转化中，石脑油可作为氢化原料，与合成气反应生成液体燃料。这体现了其在可持续能源转型中的潜力，如Fischer-Tropsch合成工艺。
其他新兴和辅助用途
随着绿色化学的发展，石脑油用途也在扩展。
制药和精细化工中间体：纯化后的石脑油用于提取天然产物或作为反应介质。在药物合成中，其惰性避免副反应。
环保应用：改性石脑油可作为生物降解溶剂，替代传统挥发性有机化合物（VOCs），减少空气污染。欧盟REACH法规鼓励此类低芳烃石脑油的使用。
需要注意的是，石脑油易燃（闪点< -20°C）和有毒（TLV 100-300 ppm），操作需遵守OSHA标准，避免皮肤接触和吸入。未来，随着碳中和目标，其用途可能向循环经济倾斜，如回收利用废塑料裂解产物。
总之，石脑油的多功能性源于其独特的烃类组成，使其在石化、材料和能源领域不可或缺。通过优化裂解和分离技术，其效率将进一步提升，推动化学工业可持续发展。