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第一章石油的化学第1页，本讲稿共59页行课时间：共40学时考试方式：闭卷 平时成绩20%，卷面成绩80%参考书目：石油商品学主要授课内容：石油和天然气的化学组成 和石油产品，主要讲石油第2页，本讲稿共59页绪论绪论第一节第一节 石油概述石油概述一、石油化工的含义一、石油化工的含义 石油化工又称石油化学工业，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。石油化工的范畴：石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气合成气，进而生产合成氨、合成甲醇等。从烯烃出发，可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。第3页，本讲稿共59页二、石油化工的发展石油化工的发展 石油炼制起源于19 世纪20年代。20世纪20年代汽车工业飞速发展，带动了汽油生产。为扩大汽油产量，以生产汽油为目的热裂化工艺开发成功，随后，40年代催化裂化工艺开发成功，加上其他加工工艺的开发，形成了现代石油炼制工艺。石油化工高速发展的原因是：有大量廉价的原料供应（5060年代，原油每吨约15美元）；有可靠的、有发展潜力的生产技术；产品应用广泛，开拓了新的应用领域。原料、技术、应用三个因素的综合，实现了由煤化工向石油化工的转换，完成了化学工业发展史上的一次飞跃。20世纪70年代以后，原油价格上涨（1996年每吨约170美元），石油化工发展速度下降，新工艺开发趋缓，并向着采用新技术、节能、优化生产操作、综合利用原料、向下游产品延伸等方向发展。第4页，本讲稿共59页四、石油化工在国民经济中的地位四、石油化工在国民经济中的地位 80年代，在工业发达国家中，化学工业的产值，一般占国民生产总值年代，在工业发达国家中，化学工业的产值，一般占国民生产总值 6%7%，占工业总产值，占工业总产值7%10%；而石油化工产品销售额约占全部化；而石油化工产品销售额约占全部化工产品的工产品的45%，其比例是很大的。，其比例是很大的。1.石油化工是材料工业的支柱之一石油化工是材料工业的支柱之一 金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界金属、无机非金属材料和高分子合成材料，被称为三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前产量约石油化工提供的高分子合成材料目前产量约1.45亿吨，亿吨，1996年，我国超年，我国超过过800万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原万吨。除合成材料外，石油化工还提供了绝大多数的有机化工原料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化料，在属于化工领域的范畴内，除化学矿物提供的化工产品外，石油化工生产的原料，在各个部门大显身手。（化妆品，食品糖纸等）工生产的原料，在各个部门大显身手。（化妆品，食品糖纸等）2.石油化工促进了农业的发展石油化工促进了农业的发展农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的农业是我国国民经济的基础产业。石化工业提供的氮肥占化肥总量的80%，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机，农用塑料薄膜的推广使用，加上农药的合理使用以及大量农业机械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。械所需各类燃料，形成了石化工业支援农业的主力军。第5页，本讲稿共59页五、我国石油化工发展的特点五、我国石油化工发展的特点 我国的石油化学工业是在十分薄弱的基础上起步，1949年底全国有机化工原料的总产量仅900t。为了加速发展石油化学工业，50年代开始从国外引进石油化工装置和较为先进的炼油设备。60年代大庆油田开发以后，我国石油炼制工业有了很大规模的发展：70年代，北京燕山和上海金山两个石化企业的建设，使我国形成了初具规模的石化工业；特别是1983年成立中国石化总公司之后对全国重要的炼油、石化、化纤和部分化肥企业集中领导，统筹规划。十几年来，石化工业有了很大的发展，生产能力和产品质量持续稳定增长，基本形成了一个完整的具有相当规模的工业体系。逐步形成了自己的发展特点：（1）总体实力明显增强，主要产品能力产量跃居世界前列。（2）市场需求旺盛，进口增幅减缓，但仍产不足需。（3）增长方式由速度型向集约型推进。（4）技术创新和重大装备自制供应能力大幅度提高。（5）重视节能、安全、环保，实现可持续发展。第6页，本讲稿共59页第二节第二节 天然气天然气一、天然气是重要的优质能源一、天然气是重要的优质能源 天然气作为燃料和化工原料的优越性早已被人们所认识，在以气代煤、以气代油、改变能源消费结构、减轻环境污染、减轻对石油的依赖程度、缓解石油危机等方面，正发挥着越来越重要的作用。1、天然气在一次能源中占的比例 一次能源：自然界中以原有形式存在的、未经任何加工转换的能量资源，所以又称天然能源。一次能源又可细分为再生能源和非再生能源。再生能源是指能够重复产生的天然能源，如太阳能、水能、风能、海洋能、生物质能、潮汐能等。非再生能源指不能重复产生的天然能源，如煤、石油、天然气、油页岩等。天然气生产量占总量的比例已经从1950年的9.7%上升到1990年的22.9%。据世界权威机构预测，到2015年，世界天然气在总能源构成中所占比例将达到29%30%，超过煤炭和石油而成为世界第一大能源。第7页，本讲稿共59页第8页，本讲稿共59页9用于香精、油脂、涂料工业做溶剂，或用于香精、油脂、涂料工业做溶剂，或清洗仪器、机械零件清洗仪器、机械零件。用作汽车、摩托车、直升飞机的燃料用作汽车、摩托车、直升飞机的燃料。主要供喷气式飞机使用。主要供喷气式飞机使用。用于大型车辆、船舰。用于大型车辆、船舰。润滑、冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传润滑、冷却、密封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。递能量的作用。做包装材料、化妆品原料及蜡制品做包装材料、化妆品原料及蜡制品。做石油化工的基础原料。做石油化工的基础原料。主要供道路、建筑、电气用。主要供道路、建筑、电气用。第9页，本讲稿共59页10第10页，本讲稿共59页2-1 石油一般性质和化学组成一、石油一般性状的特点一、石油一般性状的特点流动状态流动状态(Fluidity)(Fluidity)颜色颜色 气味气味 密度或相对密度密度或相对密度(Relative Density)(Relative Density)第11页，本讲稿共59页二、石油的元素组成二、石油的元素组成 主要元素有主要元素有5 5种：种：C C、H H、O O、N N、S S C C和和H H：一般占：一般占95%95%以上以上S S、N N、O O：含量一般为：含量一般为1 14%4%微量元素：微量元素：(百万分级百万分级ppmppm十亿分级十亿分级ppbppb，即即1010-6-61010-9-9)第12页，本讲稿共59页三、石油的馏分组成三、石油的馏分组成1 1、相关名词：、相关名词：石油馏分石油馏分 petroleum fraction or distillate petroleum fraction or distillate在一定温度范围内蒸馏出的石油组分，称为石油馏分。在一定温度范围内蒸馏出的石油组分，称为石油馏分。温度范围较宽称为宽馏分温度范围较宽称为宽馏分wide cut/long distillatewide cut/long distillate温度范围较窄（温度范围较窄（3030）narrow cutnarrow cut馏程或沸程馏程或沸程distillate range/boiling rangedistillate range/boiling range石油馏分的沸点范围称为馏程。石油馏分的沸点范围称为馏程。直馏分直馏分straight run fractionstraight run fraction原油经过直接分馏得到的产物，称为直馏分。原油经过直接分馏得到的产物，称为直馏分。第13页，本讲稿共59页2 2、馏分的划分范围：、馏分的划分范围：馏分划分范围馏分划分范围 沸点范沸点范围围/馏馏分名称分名称200(180)200(180)汽油汽油馏馏分（低沸点分（低沸点馏馏分），分），轻轻油或石油或石脑脑油油200(180)200(180)350350煤、柴油煤、柴油馏馏分分(中中间馏间馏分分)，常常压压瓦斯油瓦斯油350350500500减减压馏压馏分分(润润滑油滑油馏馏分分)，减减压压瓦斯油瓦斯油500500减减压压渣油渣油第14页，本讲稿共59页3、说明、说明(1)各馏分仍然是混合物各馏分仍然是混合物只不过包含的组分数目比原油少而已。只不过包含的组分数目比原油少而已。(2)馏分还不是石油产品馏分还不是石油产品馏分不是石油产品，还必须进一步加工以满足油品规格要求，馏分不是石油产品，还必须进一步加工以满足油品规格要求，才能变成石油产品。才能变成石油产品。(3)同一馏分可加工成不同产品同一馏分可加工成不同产品同一沸点范围的馏分可加工成不同产品。同一沸点范围的馏分可加工成不同产品。如航空煤油如航空煤油(150280)、灯用煤油、灯用煤油(200300)、轻柴油、轻柴油(200350)都含有都含有(200280)的馏分。的馏分。15首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第15页，本讲稿共59页4 4、我国原油的特点、我国原油的特点单从相对密度看，我国原油属于较重原油单从相对密度看，我国原油属于较重原油,石蜡基原油多。石蜡基原油多。我国原油的凝点以及蜡含量均较高，庚烷我国原油的凝点以及蜡含量均较高，庚烷沥青质沥青质含量较低含量较低我国大部分原油的我国大部分原油的S S含量都很低，但是含含量都很低，但是含N N都偏高都偏高我国原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高我国原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高第16页，本讲稿共59页补充、原油的分类：原油的组成及性质随产地不同而有所区别，有些含烷烃多，原油的组成及性质随产地不同而有所区别，有些含烷烃多，有些含环烷烃多；有些含硫高，有些含蜡高。有些含环烷烃多；有些含硫高，有些含蜡高。为了合理利用资源，有必要对原油进行评价和分类。为了合理利用资源，有必要对原油进行评价和分类。一、特性因数分类一、特性因数分类1、特性因数的定义、特性因数的定义表示原油的相对密度、平均沸点与其化学组成之间之间存在一定表示原油的相对密度、平均沸点与其化学组成之间之间存在一定关系的数值。关系的数值。17首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第17页，本讲稿共59页2、特性因数分类、特性因数分类(1)石蜡基原油石蜡基原油 特性因数特性因数K12.1一般含烷烃量超过一般含烷烃量超过50%，含蜡量较高，密度小，凝点高，含硫、，含蜡量较高，密度小，凝点高，含硫、含胶质量低。含胶质量低。汽油辛烷值较低，柴油十六烷值较高，并可制得粘温性质汽油辛烷值较低，柴油十六烷值较高，并可制得粘温性质好的润滑油，大庆原油是典型的石蜡基原油。好的润滑油，大庆原油是典型的石蜡基原油。(2)环烷基原油环烷基原油 特性因数特性因数K10.511.5密度较大，凝点低，所产汽油含有较多的环烷烃，辛烷值较高，密度较大，凝点低，所产汽油含有较多的环烷烃，辛烷值较高，柴油的十六烷值较低，润滑油的粘温性质差。柴油的十六烷值较低，润滑油的粘温性质差。18首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第18页，本讲稿共59页环烷基原油中的重质原油，含有大量胶质和沥青质，可生产高环烷基原油中的重质原油，含有大量胶质和沥青质，可生产高质量沥青，孤岛原油就是属于环烷基原油。质量沥青，孤岛原油就是属于环烷基原油。(3)中间基原油中间基原油 特性因数特性因数K 11.512.1性质介于二者之间。性质介于二者之间。二、关键馏分特性分类二、关键馏分特性分类1、切割关键馏分、切割关键馏分第一关键馏分：将原油在分馏装置上进行常压蒸馏得第一关键馏分：将原油在分馏装置上进行常压蒸馏得250275馏出物；馏出物；第二关键馏分：第二关键馏分：残余的油用不带填料的蒸馏瓶，在减压残余的油用不带填料的蒸馏瓶，在减压(5.3kPa)进行减压蒸馏，取得进行减压蒸馏，取得275300馏分。馏分。19首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第19页，本讲稿共59页2、确定关键馏分的属性、确定关键馏分的属性测定以上两个关键馏分的相对密度，根据下表中的相对密度分类测定以上两个关键馏分的相对密度，根据下表中的相对密度分类标准，决定两个关键馏分的属性。标准，决定两个关键馏分的属性。关键馏分关键馏分石蜡基石蜡基中间基中间基环烷基环烷基第一关键馏分第一关键馏分(轻油部分轻油部分)d4200.8210API度度40(K11.9)d4200.82100.8562API度度3340(K11.511.9)d4200.8562API度度33(K11.5)第二关键馏分第二关键馏分(重油部分重油部分)d4200.8723API度度30(K12.2)d4200.87230.9305API度度2030(K11.512.2)d4200.9305API度度20(K11.5)20首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第20页，本讲稿共59页3、划分原油的类别、划分原油的类别(美国矿务局分类法美国矿务局分类法)原油类别原油类别第一关键馏分第一关键馏分(轻馏分轻馏分)第二关键馏分第二关键馏分(重油部分重油部分)API度度馏分类别馏分类别API度度馏分类别馏分类别石蜡基石蜡基40.0石蜡基石蜡基30.0石蜡基石蜡基石蜡石蜡-中间基中间基40.4石蜡基石蜡基20.129.9中间基中间基中间中间-石蜡基石蜡基33.139.9中间基中间基30.0石蜡基石蜡基中间基中间基33.139.9中间基中间基20.129.9中间基中间基中间中间-环烷基环烷基33.139.9中间基中间基20.0环烷基环烷基环烷环烷-中间基中间基33.0环烷基环烷基20.129.9中间基中间基环烷基环烷基33.0环烷基环烷基20.0环烷基环烷基石蜡石蜡-环烷基环烷基40.0石蜡基石蜡基20.0环烷基环烷基环烷环烷-石蜡基石蜡基33.0环烷基环烷基30.0石蜡基石蜡基21首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第21页，本讲稿共59页三、按含硫量分类三、按含硫量分类(1)低低S原油原油 含含S量量0.5%(2)含含S原油原油 含含S量量0.52.0%(3)高高S原油原油 含含S量量2.0%在我国胜利、孤岛原油属含硫原油，其余属低硫原油。在我国胜利、孤岛原油属含硫原油，其余属低硫原油。四、按原油相对密度分类四、按原油相对密度分类(1)轻质原油轻质原油 相对密度相对密度d4200.878含汽油、煤油、柴油等轻质馏分高，含硫、胶质较少。含汽油、煤油、柴油等轻质馏分高，含硫、胶质较少。(2)中质原油中质原油 相对密度相对密度d4200.8780.88422首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第22页，本讲稿共59页(3)重质原油重质原油 相对密度相对密度d4200.884含轻馏分和蜡都较少，而含硫、氮、氧及胶质较多。含轻馏分和蜡都较少，而含硫、氮、氧及胶质较多。胜利、孤岛原油属重质原油，大港原油为中质原油，其他均胜利、孤岛原油属重质原油，大港原油为中质原油，其他均属轻质原油。属轻质原油。五、按原油的含蜡量分类五、按原油的含蜡量分类(1)低蜡原油低蜡原油 含蜡含蜡0.52.5%(2)含蜡原油含蜡原油 含蜡含蜡2.510%(3)高蜡原油高蜡原油 含蜡含蜡10%如我国大庆、南阳、任丘原油含蜡多。如我国大庆、南阳、任丘原油含蜡多。23首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第23页，本讲稿共59页一、大庆原油一、大庆原油1、大庆原油的归类、大庆原油的归类按关键馏分特性分类法分类，属于低硫石蜡基原油。按关键馏分特性分类法分类，属于低硫石蜡基原油。2、大庆原油的特点、大庆原油的特点含蜡多，凝点高，含硫少，汽油馏分较少。胶质沥青质含量低，含蜡多，凝点高，含硫少，汽油馏分较少。胶质沥青质含量低，不能直接生产沥青产品。不能直接生产沥青产品。3、其产品的特点、其产品的特点(1)汽油的抗爆性能差，辛烷值低。汽油的抗爆性能差，辛烷值低。(2)柴油的燃烧性能好，十六烷值高，但凝点较高，低温流动性差。柴油的燃烧性能好，十六烷值高，但凝点较高，低温流动性差。24首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第24页，本讲稿共59页(3)润滑油的粘温性能好。润滑油的粘温性能好。二、胜利原油二、胜利原油1、胜利原油的归类、胜利原油的归类按关键馏分特性分类法分类，属于含硫中间基原油。按关键馏分特性分类法分类，属于含硫中间基原油。2、胜利原油的特点、胜利原油的特点密度大，粘度高，含硫量较高，含胶质、沥青质较多，可生密度大，粘度高，含硫量较高，含胶质、沥青质较多，可生产道路沥青。产道路沥青。3、其产品的特点、其产品的特点(1)汽油、煤油、柴油的性质不如大庆原油，需精制。汽油、煤油、柴油的性质不如大庆原油，需精制。(2)油品的储存安定性差，容易氧化变质。油品的储存安定性差，容易氧化变质。25首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第25页，本讲稿共59页(3)润滑油的粘温性差，难以生产高粘度的柴油机油。润滑油的粘温性差，难以生产高粘度的柴油机油。一般不用胜利原油制备润滑油。一般不用胜利原油制备润滑油。三、孤岛原油三、孤岛原油1、孤岛原油的归类、孤岛原油的归类按关键馏分特性分类法分类，属于含硫环烷基原油。按关键馏分特性分类法分类，属于含硫环烷基原油。2、孤岛原油的特点、孤岛原油的特点密度大，粘度高，含硫多，含胶质、沥青质多，可生产优质沥密度大，粘度高，含硫多，含胶质、沥青质多，可生产优质沥青。青。3、其产品的特点、其产品的特点汽油、煤油、柴油的安定性差，必须精制。汽油、煤油、柴油的安定性差，必须精制。26首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第26页，本讲稿共59页四、克拉玛依原油四、克拉玛依原油克拉玛依原油分低凝原油和混合原油两大类。克拉玛依原油分低凝原油和混合原油两大类。1、克拉玛依低凝原油、克拉玛依低凝原油(1)低凝原油的特点低凝原油的特点凝点极低、含蜡很少、含硫极少，酸值较高，属于低硫中间基原凝点极低、含蜡很少、含硫极少，酸值较高，属于低硫中间基原油。油。(2)相应产品的特征相应产品的特征汽油的抗爆性好；汽油的抗爆性好；能生产低凝点的喷气燃料、煤油、柴油；能生产低凝点的喷气燃料、煤油、柴油；润滑油可不经脱蜡直接使用。润滑油可不经脱蜡直接使用。27首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第27页，本讲稿共59页2、克拉玛依混合原油、克拉玛依混合原油混合原油的特点与低凝原油有相似之处，只是含蜡量较高，混合原油的特点与低凝原油有相似之处，只是含蜡量较高，凝点较高，属于低硫中间凝点较高，属于低硫中间-石蜡基原油。石蜡基原油。五、青海冷湖原油五、青海冷湖原油少见的特殊轻质原油。少见的特殊轻质原油。1、青海冷湖原油特点、青海冷湖原油特点密度、粘度很小，含硫量极低，轻油含量极高。密度、粘度很小，含硫量极低，轻油含量极高。2、其产品的特点、其产品的特点生产的汽油、煤油和柴油的安定性好，质量高，不经精制可直生产的汽油、煤油和柴油的安定性好，质量高，不经精制可直接使用。接使用。28首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第28页，本讲稿共59页六、乌尔禾稠油六、乌尔禾稠油密度、粘度都很高，轻质油含量极少，胶质、沥青质含量较多。密度、粘度都很高，轻质油含量极少，胶质、沥青质含量较多。乌尔禾稠油的粘度是大庆原油的乌尔禾稠油的粘度是大庆原油的1000多倍，胶质、沥青质是大庆多倍，胶质、沥青质是大庆原油的原油的4倍，没有汽油馏分。倍，没有汽油馏分。七、我国原油的特点七、我国原油的特点1、石蜡基原油多。、石蜡基原油多。2、多数原油含蜡量多，凝点高。、多数原油含蜡量多，凝点高。3、除孤岛、胜利原油外，其它原油含硫量较低。、除孤岛、胜利原油外，其它原油含硫量较低。4、多数原油轻质油含量均较少。、多数原油轻质油含量均较少。29首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第29页，本讲稿共59页在原油和直馏产品中发现有：在原油和直馏产品中发现有：烷烃烷烃(Alkane)(Alkane)、环烷烃环烷烃(naphthene)(naphthene)、芳香烃芳香烃(aromatic hydrocarbon)(aromatic hydrocarbon)在原油二次加工产品中含有不饱和烃：烯烃(olefins)、二烯烃(di-olefins)、环烯烃(cyclic olefins)。第30页，本讲稿共59页非烃化合物：非烃化合物：含含S S、O O、N N化合物以及胶质化合物以及胶质(resin)(resin)、沥青质、沥青质(asphaltene)(asphaltene)。注意：石油中的烃类和非烃类存在于石油的全馏分中，对任注意：石油中的烃类和非烃类存在于石油的全馏分中，对任 何一种原油而言，随其沸程（或馏程）何一种原油而言，随其沸程（或馏程），烃类含量，烃类含量 将逐渐将逐渐，而非烃类含量将逐渐，而非烃类含量将逐渐 。第31页，本讲稿共59页一、烃类组成的表示方法一、烃类组成的表示方法1 1、主要方法、主要方法:单体烃组成单体烃组成(monomer hydrocarbon composition)(monomer hydrocarbon composition)：表明石油馏分中每一种烃(单体化合物)的含量。由于目前分析和分离手段有限，单体烃组成表示法一般还只限于阐述石油气体和汽油馏分。还只限于阐述石油气体和汽油馏分。族组成族组成(group composition)(group composition)：族组成表示法是以石油馏分中各族烃相对含量的组成数据来表示。族组成法介于元素组成法和单体烃组成法之间。适用于中间馏分及高沸点馏分适用于中间馏分及高沸点馏分。具体分成哪些族则取决于分析方法及分析上的要求。第32页，本讲稿共59页结构族组成结构族组成(structural group composition)(structural group composition)主要用于分析结构复杂的化合物，不能准确定是哪一族。不论石油烃类的结构多复杂，都是由烷基、环烷基、芳香基的结构单元组成。结构族组成法，就是确定复分子混合物中，这些结构单元的含量，而不考虑在分子中结构单元的结合方式。适合于中间馏分、高沸点馏分，尤其是渣油和沥青。2 2、结构族组成结构族组成 （1 1）结构族组成概念的理解及其测定方法）结构族组成概念的理解及其测定方法 理解结构族组成的概念主要抓住3点：将整个石油馏分视为一个平均分子；该平均分子是由烷基侧链、环烷环、芳香环3种结构单元组成；该平均分子结构可用%CA、%CN、%CP、RT、RA、RN六个结构参数表示。（记各结构参数的含义）第33页，本讲稿共59页第34页，本讲稿共59页第35页，本讲稿共59页 结构族组成仅仅是确定了各结构单元的数量关系，并没有考虑它们的结合方式。而且石油馏分这些参数难以测定，结构族组成方法苛刻，不能日常用，要描述石油馏分结构族组成必须要另辟蹊径。（2）中间及高沸点馏分结构族组成的测定 n-d-Mn-d-M法（折射率-密度-相对分子质量法）1、按公式计算2、按图标查询注意适合条件：P13 第36页，本讲稿共59页第37页，本讲稿共59页第38页，本讲稿共59页密度法求定结构参数步骤：求MC/d，MC=M/C；校正MC/d；计算芳香碳率（芳香碳原子占总碳原子数的分率）求其结构参数CI密度法一般适用于fA在0.230.34之间的油样。综上：由M、%C、%H可计算：d420、H/C、MC/d、(MC/d)c、fA CI、CT、CA、CN、CP、RT、RA、RN等结构参数。第39页，本讲稿共59页二、石油气体和石油馏分的烃类组成二、石油气体和石油馏分的烃类组成1 1、石油气体、石油气体：组成特点根据其来源不同而不同。天然气：来源于纯气田或与原油同时采出(伴生石油气体 气)，以CH4为主 炼厂气：来源于炼油厂，其组成由生产工艺过 程、原料、加工条件决定。第40页，本讲稿共59页2 2、石油馏分中烃类的分布特点、石油馏分中烃类的分布特点汽油馏分汽油馏分：含C5C11(以正构烷烃计)的正、异构烷烃，单环、双环环烷烃和苯系芳香烃。以饱和烃（烷烃和环烷烃的统称）为主，芳烃含量一般不超过20%。煤柴油中间馏分煤柴油中间馏分：C11C20正构烷烃，单、双、三环环烷烃，单、双、三环芳烃。直链烷烃含量减少，环状烃含量增加，尤其是多环的烷烃和芳烃。高沸点馏分高沸点馏分：C20C36正、异构烷烃，单、双、三及以上(稠环)环烷烃及芳烃。环烷为主，其中多环占大多数。渣油渣油：C36胶质和沥青质含量较高。石油中90%以上的金属元素都存在于胶质和沥青质中。因此，石油中S、N、及金属元素主要富集在渣油中，这是渣油的组成特点之一。第41页，本讲稿共59页4 4、石油固态烃的组成、石油固态烃的组成 石油固态烃：常温下为固态的烃类，即C16以上的正构烷烃和M较大的 异构烷烃、环烷烃及芳烃。分类：依来源和结晶形状不同 石蜡 微晶蜡(地蜡)用途：用途：蜡是很重要的石油产品，广泛应用于电气工业、化学工业、医药和日用品工业等。蜡是很重要的石油产品，广泛应用于电气工业、化学工业、医药和日用品工业等。负面作用：存在于石油及石油馏分中的蜡，严重影响油的低温流动性，对石负面作用：存在于石油及石油馏分中的蜡，严重影响油的低温流动性，对石油的运输和加工及产品质量都有影响。油的运输和加工及产品质量都有影响。第42页，本讲稿共59页1 1、石油中的非烃化合物、石油中的非烃化合物石油中的非烃化合物重要指含石油中的非烃化合物重要指含S S、N N、O O的化合物和胶状沥青状物质。这的化合物和胶状沥青状物质。这些元素含量些元素含量1 14%4%，但是非烃化合物含量可达，但是非烃化合物含量可达20%20%以上。非烃化合物主要以上。非烃化合物主要集中在重质馏分和残渣油中。集中在重质馏分和残渣油中。含硫化合物含硫化合物（1 1）石油及其馏分中硫的分布）石油及其馏分中硫的分布 硫是石油中常见的元素之一，不同的原油含硫量相差很大，从万分之一硫是石油中常见的元素之一，不同的原油含硫量相差很大，从万分之一（例如我国克拉玛依石油含硫量只有（例如我国克拉玛依石油含硫量只有0.040.040.090.09）到百分之一（例如委）到百分之一（例如委内瑞拉原油含硫量高达内瑞拉原油含硫量高达5.5%5.5%）。）。第43页，本讲稿共59页 硫在石油分馏中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增硫在石油分馏中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加。大部分硫均集中在重馏分和渣油中。数据表明加。大部分硫均集中在重馏分和渣油中。数据表明(参看教材参看教材表表2-25)2-25)，由表，由表2-252-25的数据的数据 我们可以看出，汽油馏分的硫含我们可以看出，汽油馏分的硫含量最低，减压渣油中的硫含量最高，除新疆吐哈和轮一联原油量最低，减压渣油中的硫含量最高，除新疆吐哈和轮一联原油外，外，我国大多数原油中约有我国大多数原油中约有70%70%的硫集中在减压渣油中。的硫集中在减压渣油中。第44页，本讲稿共59页（2 2）硫在石油及其馏分中的存在形态）硫在石油及其馏分中的存在形态含硫化合物 活性硫：单质S、H2S、RSH(硫醇)非活性硫：R-S-R(硫醚)、R-S-S-R(二硫化物)、(噻吩)原油：硫醚类和噻吩类的形式为主，原油中元素硫含量很少，硫化氢含量极少；硫化氢一般是由原油中的硫化物受热分解后产生的，而硫化氢又能被氧化成元素硫，所以原油中的元素硫和硫化氢并不一定都是原油本来就有的。硫醇主要存在于轻馏分中；硫醇RSH含量不多，多存在于轻馏分中。轻馏分中的硫醇硫含量往往占其总硫含量的4050%。随着沸程升高，硫醇含量急剧降低，在350以上的高沸点馏分中硫醇的含量极少。第45页，本讲稿共59页第46页，本讲稿共59页硫醚主要集中于轻馏分和中间馏分硫醚主要集中于轻馏分和中间馏分 硫醚RSR是石油中含量较高的硫化物，石油的轻馏分和中间馏分中的硫有5070%为RSR。硫醚属于中性液态物质，因此不能用碱将它除去，它不溶于水，也不与金属发生反应。二硫化物二硫化物RSSRRSSR在石油馏分中含量很少，一般不超过该馏分的含硫量的10%（W），而且较多集中于石油的低沸点馏分中。二硫化物也是中性，不与金属作用，但它的热安定性较差，受热后分解成硫醚和元素硫，也可以分解成硫醇、烯烃和元素硫。噻吩 及其同系物是一种芳香性质的杂环化合物。它们是石油中主要的一类含硫化合物。噻吩没有难闻的气味，对热稳定性很高，故在热分解产物中噻吩含量相当高。第47页，本讲稿共59页第48页，本讲稿共59页b.b.使催化剂（使催化剂（Cat.Cat.）中毒）中毒c.c.影响产品质量影响产品质量 d.d.污染环境污染环境含氮化合物含氮化合物(1)(1)石油中的氮含量及分布石油中的氮含量及分布 石石油油馏馏分分中中的的含含氮氮化化合合物物的的含含量量一一般般在在0.5%0.5%以以下下，随随着着其其沸沸点点的的升升高高而而迅迅速速增增大大，绝绝大大部部分分是是以以胶胶状状、沥沥青青状状物物质质存存在在于于渣渣油油中中，约约有有80%80%的的氮氮集集中中与与400400以以上的重油中上的重油中。(2)(2)石油中含氮化合物的类型石油中含氮化合物的类型含氮化合物含氮化合物 碱性含氮化合物：吡啶、喹啉及其同系物碱性含氮化合物：吡啶、喹啉及其同系物 非碱性含氮化合物：吡咯、吲哚及其同系物非碱性含氮化合物：吡咯、吲哚及其同系物 第49页，本讲稿共59页(3)(3)含氮化合物对石油加工的影响含氮化合物对石油加工的影响 原油中含氮，影响石油加工、油品储存和使用使油品颜色变深，气味变臭。原油中含氮，影响石油加工、油品储存和使用使油品颜色变深，气味变臭。第50页，本讲稿共59页含氧化合物含氧化合物 石油中氧含量一般很少（约千分之几），只有个别石油中高达23%石油中的氧元素是以有机含氧化合物的形式存在。含氧化合物 酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸、酚类等 中性氧化物：醛、酮、酯、醚等(含量极少)石油中酸性含氧化合物的含量一般借助酸度(或酸值)来间接表示酸度是指中和100ml油样所需的KOH毫克数，该值一般使用于轻质油品。酸值是指中和1g油样所需的KOH毫克数，该值一般使用于重质油品。第51页，本讲稿共59页 酸度（或酸值）相同，则相对分子量，酸含量；相对分子量相同，则酸度（或酸值），酸含量 环烷基原油的酸值较高，石蜡基原油的酸值较低 环烷酸环烷酸 石油中小于8个C原子的羧基酸多为脂肪酸 石油中的脂肪酸含量很少，主要是环烷酸，环烷酸约占石油酸性 含氧化合物的90%左右，石蜡基石油的环烷酸含量较少，中间基和环烷基石油的环烷酸含量较多。第52页，本讲稿共59页环烷酸在石油馏分石油馏分中的分布规律比较特殊在中间馏分（沸点范围约为250400左右）中含量最高，而在低沸馏分及高沸馏分中环烷酸含量都比较低。危害：能腐蚀设备，生成环烷酸盐在油品中促进油品氧化；较多时易使原油于乳化；会使灯芯堵塞。作用：石油酸可用作木材防腐剂；石油酸的钠盐可作植物生长剂；环烷酸的钠、钙盐是杀虫剂的成分；环烷酸的锰、钙、锌盐可作为油品的添加剂。第53页，本讲稿共59页一、石油中微量元素的类型一、石油中微量元素的类型目前在石油中发现的微量元素超过目前在石油中发现的微量元素超过59种，可分为三类：种，可分为三类：1、过渡元素：、过渡元素：如如V、Ni、Fe、Cr、Mo、Cu、Co、Mn、Ti等；等；2、碱金属和碱土金属：、碱金属和碱土金属：如如Na、K、Ca、Ba、Mg等；等；3、其它元素：、其它元素：如如Al、Si、As、Br等。等。二、微量元素在石油中的分布二、微量元素在石油中的分布与石油中硫、氧、氮等元素的分布规律相似。与石油中硫、氧、氮等元素的分布规律相似。微量元素的含量通常也是微量元素的含量通常也是随沸点的随沸点的 而而，主要集中在，主要集中在500的渣油中。的渣油中。54首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第54页，本讲稿共59页三、微量元素的存在形态三、微量元素的存在形态微量元素在石油中主要有两种存在形态：微量元素在石油中主要有两种存在形态：1、无机盐、无机盐部分金属以无机的水溶性盐类形式存在。部分金属以无机的水溶性盐类形式存在。如如K、Na、Ca等氯化物。存在于原油的乳化水相里。等氯化物。存在于原油的乳化水相里。2、有机金属化合物、有机金属化合物另一部分金属是以油溶性的有机金属化合物形式存在。另一部分金属是以油溶性的有机金属化合物形式存在。例如例如Ni、Fe、Cu等，经过分馏后，浓集于渣油中。等，经过分馏后，浓集于渣油中。四、对石油产品的危害四、对石油产品的危害使润滑油粘度变差，产生积炭，造成机件表面的磨损。使润滑油粘度变差，产生积炭，造成机件表面的磨损。55首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第55页，本讲稿共59页 我国大多数油田的原油中500渣油的产率一般都在4050%，必须要充分利用以及合理加工渣油。一、渣油（Residuum）的组成 渣油是石油中组分最复杂的部分，为了更好地了解渣油的组成和结构，目前仍采用族组成和结构组成。渣油的族组成SARA法 在我国渣油中，正庚烷沥青质一般含量很少，但胶质含量较高，而芳香含量不高渣油的结构族组成 n-d-M法不适用于减压渣油组分 借助核磁共振波谱、红外光谱等，可得到类似于n-d-M法中的结构参数 第56页，本讲稿共59页二、胶状沥青状物质 分子量很高，在石油中分子结构最复杂 由于结构复杂，组成不明，人们只能根据其外观形状称之为胶状沥青状物质 硫、氧、氮以及一些金属元素大部分都存在于胶状沥青状物质中胶状沥青状物质的基本成分(resin and asphaltene)沥沥青青质质：石油中不溶于低分子正构烷烃（C5C7），但溶于苯的物质，是分子量最大，分子结构最复杂，极性最强的非烃组分。胶胶质质：分子量和极性仅次于沥青质的组分。胶质既溶于低分子正构烷烃，又溶于苯，与沥青质和芳烃之间没有截然的界线。第57页，本讲稿共59页研究胶质、沥青质（和蜡含量）的意义影响原油输送影响原油输送：原油的流动性；胶质、沥青质高，粘度高；蜡含量高，凝点高影响原油加工方案的制定影响原油加工方案的制定：深加工难易程度、是否适合生产石油沥青产品、是否适合生产润滑油产品第58页，本讲稿共59页1、原油中的非烃化合物有哪些？它们对石油产品的使用有哪些危害、原油中的非烃化合物有哪些？它们对石油产品的使用有哪些危害？2、天然原油中有哪几种烃？含量最多的烃是什么？、天然原油中有哪几种烃？含量最多的烃是什么？3、原油中含有哪些元素？最多的两种元素是什么？、原油中含有哪些元素？最多的两种元素是什么？4、原油中含有哪些微量元素？是以什么形态存在原油之中？、原油中含有哪些微量元素？是以什么形态存在原油之中？对原油的加工和产品的使用是否有影响？对原油的加工和产品的使用是否有影响？5、分馏和馏分的区别是什么？、分馏和馏分的区别是什么？6、胶质和沥青质各有哪些性质？、胶质和沥青质各有哪些性质？59首首首首 页页页页主菜单主菜单主菜单主菜单目目目目 录录录录第59页，本讲稿共59页