第二章石油的化學(xué)組成

1、第二章第二章 石油的化學(xué)組成石油的化學(xué)組成 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 石油的一般性狀、元素組成、餾分組成石油的一般性狀、元素組成、餾分組成 石油餾分的烴類組成石油餾分的烴類組成 石油中的非烴化合物石油中的非烴化合物 石油中的微量元素石油中的微量元素 渣油以及渣油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)渣油以及渣油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 原油通常是黑色、褐色或黃色原油通常是黑色、褐色或黃色的流的流 動(dòng)或半流動(dòng)粘稠液體，相對(duì)密度一動(dòng)或半流動(dòng)粘稠液體，相對(duì)密度一 般在般在0.800.800.980.98之間。之間。 我國主要原油的凝點(diǎn)及蠟含量較高，我國主要原油的凝點(diǎn)及蠟含量較高， 瀝青質(zhì)含量較低，相對(duì)密度大多在瀝青質(zhì)含量較低，相對(duì)密度大

2、多在 0.850.850.950.95間，屬偏重原油。間，屬偏重原油。 一、原油的一般性狀一、原油的一般性狀 二、二、石油的元素組成石油的元素組成 石油的元素組成石油的元素組成 基本元素基本元素: : 5種種；微量元素微量元素: : 59種種 主要元素：主要元素： C、 H、 O、 N、S C C、H H 占占 95%95%99% (C 83%99% (C 83%87%, H 11%87%, H 11%14%) 14%) S S、O O、N N 及微量元素及微量元素 總共總共 1% 1% 4%, 4%, 微量元素：微量元素： 金屬元素金屬元素：V V、NiNi、FeFe、CuCu、PbPb、C

3、aCa、TiTi、MgMg、 NaNa、CoCo、Zn Zn 等等 非金屬元素非金屬元素：ClCl、SiSi、 P P 、As As 等等 微量元素微量元素 總共總共 0.02% 0.02% 0 0.03%.03%。 n我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn)我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn) 低硫、高氮，低鎳、高釩低硫、高氮，低鎳、高釩 某些原油的元素組成某些原油的元素組成 原油產(chǎn)地原油產(chǎn)地CHOSN 大慶原油大慶原油85.7413.310.110.15 勝利原油勝利原油86.2612.200.800.41 大港原油大港原油85.6713.400.120.23 克拉瑪依原油克拉瑪依原油86.1013.30

4、0.280.040.25 孤島原油孤島原油84.2411.742.200.47 蘇聯(lián)杜依瑪茲原油蘇聯(lián)杜依瑪茲原油83.9012.300.742.670.33 墨西哥原油墨西哥原油84.2011.400.803.60 伊朗原油伊朗原油85.4012.800.741.06 美國賓夕法尼亞原油美國賓夕法尼亞原油84.9013.700.900.50 2、元素組成、元素組成 基本上由五種元素碳、氫、硫、氮、氧所組成?；旧嫌晌宸N元素碳、氫、硫、氮、氧所組成。 （還有一些微量元素）（還有一些微量元素） 原油中原油中: 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為83%87% 氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%14

5、% 硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%8% 氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%2% 氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05% 2% 3、碳?xì)浜亢蜌涮急?、碳?xì)浜亢蜌涮急?碳?xì)鋬煞N元素的一般占碳?xì)鋬煞N元素的一般占95%以上，以上， 用原油的氫碳原子比來反映原油的屬性，用原油的氫碳原子比來反映原油的屬性， 一般輕質(zhì)原油或石蠟基原油的氫碳原子一般輕質(zhì)原油或石蠟基原油的氫碳原子 比比較高，重質(zhì)原油或環(huán)烷基原油的氫比比較高，重質(zhì)原油或環(huán)烷基原油的氫 碳原子比比較低。碳原子比比較低。 氫碳原子比還包含著一個(gè)重要的結(jié)氫碳原子比還包含著一個(gè)重要的結(jié) 構(gòu)信息，它是一個(gè)與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參構(gòu)信息，它是一個(gè)與

6、化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參 數(shù)。數(shù)。 烷烴烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳香烴芳香烴 H/C原子比反映原油屬性：原子比反映原油屬性： 輕質(zhì)原油輕質(zhì)原油1.9 重質(zhì)原油重質(zhì)原油 1.5 4 4、硫、硫、氮氮、氧的含量氧的含量 石油中的硫石油中的硫、氮氮、氧不是以元素形態(tài)，氧不是以元素形態(tài)， 而是以化合物形態(tài)存在（碳?xì)浠衔锏难芏且曰衔镄螒B(tài)存在（碳?xì)浠衔锏难?生物）。對(duì)石油的加工工藝以及石油產(chǎn)品生物）。對(duì)石油的加工工藝以及石油產(chǎn)品 的使用性能都有很大影響。例：催化劑中的使用性能都有很大影響。例：催化劑中 毒問題和環(huán)境污染問題等。毒問題和環(huán)境污染問題等。 我國原油低硫我國原油低硫、高氮。大多數(shù)原油硫高氮。大多數(shù)原油硫

7、 含量低于含量低于1%1%，氮含量在，氮含量在3 3以上。以上。 含硫量高于含硫量高于2%的石油稱為高硫石油，低于的石油稱為高硫石油，低于 0.5%的稱為低硫石油，介于之間的稱為含的稱為低硫石油，介于之間的稱為含 硫石油。我國原油大多數(shù)屬于低硫原油和硫石油。我國原油大多數(shù)屬于低硫原油和 含硫原油。大部分硫集中在重餾分和渣油含硫原油。大部分硫集中在重餾分和渣油 中。中。 石油中的微量元素石油中的微量元素 石油中所含的微量元素與石油中石油中石油中所含的微量元素與石油中石油中 碳、氫、氧、氮、硫這五種元素相比，碳、氫、氧、氮、硫這五種元素相比， 其含量要少得多，一般都處在百萬分級(jí)其含量要少得多，一般

8、都處在百萬分級(jí) 至十億分級(jí)范圍，其中有些元素對(duì)石油至十億分級(jí)范圍，其中有些元素對(duì)石油 的加工過程，特別是對(duì)所用催化劑的活的加工過程，特別是對(duì)所用催化劑的活 性有很大影響。研究資料表明，石油中性有很大影響。研究資料表明，石油中 有幾十種微量元素存在，目前為止已從有幾十種微量元素存在，目前為止已從 石油中檢測(cè)到石油中檢測(cè)到59種微量元素，其中金屬種微量元素，其中金屬 元素元素45種。種。 石油中的微量元素按其化學(xué)屬性可分石油中的微量元素按其化學(xué)屬性可分 為如下三類：為如下三類： 變價(jià)金屬：變價(jià)金屬：V, Ni，F(xiàn)e，Mo，Co，W， Cr，Cu，Mn，Pb，Hg，Ti等等 堿金屬和堿土金屬：堿金屬

9、和堿土金屬：Na，K，Ba，Ca， Mg等等 鹵素和其他元素：鹵素和其他元素：Cl，Br，I，Al等等 含鎳高，含礬低，是我國原油的一大含鎳高，含礬低，是我國原油的一大 特點(diǎn)。特點(diǎn)。 石油中微量元素的含量也是隨著石油中微量元素的含量也是隨著 沸程的升高而增加，主要集中在大于沸程的升高而增加，主要集中在大于 500的渣油中。其中一部分微量元素的渣油中。其中一部分微量元素 以無機(jī)的水溶性鹽類形式存在，例如鉀、以無機(jī)的水溶性鹽類形式存在，例如鉀、 鈉的氯化物鹽類，主要存在于原油乳化鈉的氯化物鹽類，主要存在于原油乳化 的水相里，這些鹽類可以通過水洗或加的水相里，這些鹽類可以通過水洗或加 破乳劑而除去。

10、另一些金屬是以油溶性破乳劑而除去。另一些金屬是以油溶性 的有機(jī)化合物或絡(luò)合物形式存在，經(jīng)過的有機(jī)化合物或絡(luò)合物形式存在，經(jīng)過 蒸餾后，大部分集中在渣油中。還有一蒸餾后，大部分集中在渣油中。還有一 些可能以極細(xì)的礦物質(zhì)的微粒懸浮與原些可能以極細(xì)的礦物質(zhì)的微粒懸浮與原 油中。油中。 (2)微量元素 ppm級(jí)：Ni V Fe Pb Ca Cu PPb級(jí)：Cl Si P As C C+H+H9595 雜原子（硫、氮、氧雜原子（硫、氮、氧+ +微量元素）微量元素）55 雜原子的存在影響？雜原子的存在影響？ 1.1.石油的加工過程石油的加工過程 2.2.產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)品的質(zhì)量 我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn)

11、我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn) 低低 硫硫高高 氮氮高高 鎳鎳低低 釩釩 二、石油的餾分組成二、石油的餾分組成 石油是一個(gè)多組分的復(fù)雜混合物，其沸點(diǎn)石油是一個(gè)多組分的復(fù)雜混合物，其沸點(diǎn) 范圍很寬，從常溫一直到范圍很寬，從常溫一直到500 以上，所以，以上，所以， 無論對(duì)原油進(jìn)行研究還是加工利用，都必須對(duì)無論對(duì)原油進(jìn)行研究還是加工利用，都必須對(duì) 原油進(jìn)行分餾。分餾就是按照組分沸點(diǎn)的差別原油進(jìn)行分餾。分餾就是按照組分沸點(diǎn)的差別 將原油將原油“切割切割”成若干成若干“餾分餾分”例如例如350 減壓減壓渣油渣油（VR）500 我國原油餾分組成特點(diǎn)VR含量高，200的汽油 餾分含量較少 3、原油的直餾餾

12、分：、原油的直餾餾分： 規(guī)定：規(guī)定： 180 汽油餾分或低沸點(diǎn)餾分（石腦油）汽油餾分或低沸點(diǎn)餾分（石腦油） 180350 煤柴油餾分或中間餾分（煤柴油餾分或中間餾分（AGO） 350500 減壓餾分或高沸點(diǎn)餾分（減壓餾分或高沸點(diǎn)餾分（VGO） 350 常壓渣油（常壓渣油（AR） 500 減壓渣油（減壓渣油（VR） 4、渣油含量、渣油含量 渣油餾分大于渣油餾分大于40%以上。以上。 從原油直接分餾得到的餾分稱為從原油直接分餾得到的餾分稱為 直餾餾分，他們基本上保留著原直餾餾分，他們基本上保留著原 油原來的性質(zhì)，石油直餾餾分經(jīng)油原來的性質(zhì)，石油直餾餾分經(jīng) 過二次加工后，所得的餾分與相過二次加工后，

13、所得的餾分與相 應(yīng)直餾餾分的化學(xué)組成不同。應(yīng)直餾餾分的化學(xué)組成不同。 原油名稱原油名稱 相對(duì)密度相對(duì)密度 d420 汽油餾分汽油餾分 初餾初餾180 (w)% 煤柴油煤柴油 180350 (w)% 減壓餾分減壓餾分 350500 (w)% 渣油渣油 500 (w)% 大慶大慶0.85549.821.426.042.8 勝利勝利0.90056.119.027.547.4 孤島孤島0.96451.914.028.955.2 任丘任丘0.88374.921.134.939.1 大港大港0.88267.827.136.428.7 克拉瑪依低克拉瑪依低 凝油凝油 0.87739.126.227.037.

14、7 江漢江漢0.873510.024.520.545.0 科威特科威特0.864318.125.321.132.2 阿爾及利亞阿爾及利亞0.798631.030.227.39.6 印尼印尼0.844011.927.227.633.0 輕質(zhì)餾分含量低、渣油含量高。汽油餾分輕質(zhì)餾分含量低、渣油含量高。汽油餾分 一般低于一般低于10% ， 渣油餾分大于渣油餾分大于40%以以 上。上。 1、石油、石油: 是復(fù)雜的有機(jī)化合物的混合物是復(fù)雜的有機(jī)化合物的混合物 烴類烴類 非烴類非烴類 烷烴烷烴 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 芳香烴芳香烴 含含 S、O、N化合物化合物 膠質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì) 四 、石油的烴類組成 三、石油餾

15、分的烴類組成表示三、石油餾分的烴類組成表示 單體烴組成單體烴組成 族組成族組成 結(jié)構(gòu)族組成結(jié)構(gòu)族組成 從化學(xué)組成來看，石油中主要含有烴類從化學(xué)組成來看，石油中主要含有烴類 和非烴類兩大類，烴類和非烴類存在與和非烴類兩大類，烴類和非烴類存在與 石油的各個(gè)餾分中，因石油產(chǎn)地和種類石油的各個(gè)餾分中，因石油產(chǎn)地和種類 不同，烴類和非烴類的含量差別很大。不同，烴類和非烴類的含量差別很大。 但在同一種原油中，隨著餾分沸程增高，但在同一種原油中，隨著餾分沸程增高， 烴類含量降低，而非烴類含量逐漸增加。烴類含量降低，而非烴類含量逐漸增加。 石油中烴類主要是由烷烴、環(huán)烷烴和芳石油中烴類主要是由烷烴、環(huán)烷烴和芳

16、香烴以及兼有這三類烴結(jié)構(gòu)的混合烴類香烴以及兼有這三類烴結(jié)構(gòu)的混合烴類 構(gòu)成。構(gòu)成。 單體烴組成：石油及其餾分中每一單體烴組成：石油及其餾分中每一 單體化合物的含量。單體化合物的含量。 細(xì)、繁，隨著石油餾分沸程的增高細(xì)、繁，隨著石油餾分沸程的增高 其單體化合物數(shù)目急劇增加。其單體化合物數(shù)目急劇增加。 一般還只限于闡述石油氣及石油低一般還只限于闡述石油氣及石油低 沸點(diǎn)餾分時(shí)采用。僅用于窄餾分。沸點(diǎn)餾分時(shí)采用。僅用于窄餾分。 目前，利用氣相色譜技術(shù)可分析鑒目前，利用氣相色譜技術(shù)可分析鑒 定出汽油餾分中上百種單體化合物。定出汽油餾分中上百種單體化合物。 族組成：化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的一類化合物。以族組成：化學(xué)

17、結(jié)構(gòu)相似的一類化合物。以 石油餾分中各族烴類相對(duì)含量的組成數(shù)據(jù)石油餾分中各族烴類相對(duì)含量的組成數(shù)據(jù) 表示。表示。 簡(jiǎn)單實(shí)用，至于分析哪些族取決于分析方簡(jiǎn)單實(shí)用，至于分析哪些族取決于分析方 法以及實(shí)際應(yīng)用的需要。法以及實(shí)際應(yīng)用的需要。 汽油餾分的分析以烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴汽油餾分的分析以烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴 的含量；分析裂化汽油增加不飽和烴，分的含量；分析裂化汽油增加不飽和烴，分 析更細(xì)致些，則可將烷烴再分為正構(gòu)烷烴析更細(xì)致些，則可將烷烴再分為正構(gòu)烷烴 和異構(gòu)烷烴，將環(huán)烷烴分為環(huán)己烷系和環(huán)和異構(gòu)烷烴，將環(huán)烷烴分為環(huán)己烷系和環(huán) 戊烷系。戊烷系。 煤油、柴油及減壓餾分，由于所用分煤油、柴油及減壓餾分

18、，由于所用分 析方法不同，其分析項(xiàng)目也不同。采析方法不同，其分析項(xiàng)目也不同。采 用液固色譜法分析，以飽和烴（烷烴用液固色譜法分析，以飽和烴（烷烴 和環(huán)烷烴）、輕芳香烴（單環(huán)芳烴）和環(huán)烷烴）、輕芳香烴（單環(huán)芳烴） 中芳香烴（雙環(huán)芳烴）、重芳香烴中芳香烴（雙環(huán)芳烴）、重芳香烴 （多環(huán)芳烴）及非烴組分等含量表示。（多環(huán)芳烴）及非烴組分等含量表示。 采用質(zhì)譜法分析，以烷烴（正構(gòu)烷烴、采用質(zhì)譜法分析，以烷烴（正構(gòu)烷烴、 異構(gòu)烷烴）、環(huán)烷烴（一環(huán)、二環(huán)、異構(gòu)烷烴）、環(huán)烷烴（一環(huán)、二環(huán)、 多環(huán)環(huán)烷烴）芳香烴（一環(huán)、二環(huán)、多環(huán)環(huán)烷烴）芳香烴（一環(huán)、二環(huán)、 多環(huán)芳香烴）和非烴化合物的含量表多環(huán)芳香烴）和非烴化合

19、物的含量表 示示 結(jié)構(gòu)族組成：確定復(fù)雜分子混合物中結(jié)結(jié)構(gòu)族組成：確定復(fù)雜分子混合物中結(jié) 構(gòu)單元的含量。把整個(gè)石油餾分看成是構(gòu)單元的含量。把整個(gè)石油餾分看成是 某中某中“平均分子平均分子”組成，這一組成，這一“平均分平均分 子子”則是由某些結(jié)構(gòu)單元組成。餾分結(jié)則是由某些結(jié)構(gòu)單元組成。餾分結(jié) 構(gòu)族組成，用構(gòu)族組成，用“平均分子平均分子”上結(jié)構(gòu)單元上結(jié)構(gòu)單元 在分子中所占的分量表示。在分子中所占的分量表示。 不論石油烴類的結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，它們都不論石油烴類的結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，它們都 是由烷基、環(huán)烷基和芳香基這三種結(jié)構(gòu)是由烷基、環(huán)烷基和芳香基這三種結(jié)構(gòu) 單元所組成。單元所組成。 結(jié)構(gòu)單元在分子中所占的分量可

20、以用芳香結(jié)構(gòu)單元在分子中所占的分量可以用芳香 環(huán)上的碳原子占分子總碳原子的百分?jǐn)?shù)環(huán)上的碳原子占分子總碳原子的百分?jǐn)?shù) （%CA）、環(huán)烷環(huán)上的碳原子占分子總）、環(huán)烷環(huán)上的碳原子占分子總 碳原子的百分?jǐn)?shù)（碳原子的百分?jǐn)?shù)（%C）和烷基側(cè)鏈上）和烷基側(cè)鏈上 的碳原子占分子總碳原子的百分?jǐn)?shù)的碳原子占分子總碳原子的百分?jǐn)?shù) （%CA）來表示。）來表示。 例：例： 石油重油的結(jié)構(gòu)族組成測(cè)定石油重油的結(jié)構(gòu)族組成測(cè)定密度法密度法 石油中間餾分及高沸餾分的結(jié)構(gòu)族組成石油中間餾分及高沸餾分的結(jié)構(gòu)族組成 測(cè)定測(cè)定法法 在在20或或70下的折射率下的折射率(或或)、密度、密度(或或)以及以及 平均相對(duì)分子質(zhì)量平均相對(duì)分子質(zhì)

21、量(M) 數(shù)值，即可在列線圖中查出結(jié)構(gòu)族組成中的數(shù)值，即可在列線圖中查出結(jié)構(gòu)族組成中的 各結(jié)構(gòu)參數(shù)。各結(jié)構(gòu)參數(shù)。ndM法在實(shí)際應(yīng)用中很方法在實(shí)際應(yīng)用中很方 便，此法的準(zhǔn)確性也較高，可以適用于不同便，此法的準(zhǔn)確性也較高，可以適用于不同 屬類的石油，甚至對(duì)于純烴也能得到與實(shí)際屬類的石油，甚至對(duì)于純烴也能得到與實(shí)際 相符的結(jié)果。但是必須注意到，此法的適用相符的結(jié)果。但是必須注意到，此法的適用 范圍只限于具有下列條件的石油餾分：范圍只限于具有下列條件的石油餾分： M200，不含不飽和烴；，不含不飽和烴； RT4，RA2或者或者CR75()； CA/CN1.5； 含含S2，含，含N0.5，含，含O0.5

22、。 石油重油的結(jié)構(gòu)族組成測(cè)定石油重油的結(jié)構(gòu)族組成測(cè)定密度法密度法 對(duì)于重油或渣油可以采用密度法測(cè)定其結(jié)構(gòu)對(duì)于重油或渣油可以采用密度法測(cè)定其結(jié)構(gòu) 參數(shù)。參數(shù)。 烴類密度與其結(jié)構(gòu)有密切聯(lián)系，在相對(duì)分子烴類密度與其結(jié)構(gòu)有密切聯(lián)系，在相對(duì)分子 質(zhì)量相近的情況下，不同類型烴類其密度不質(zhì)量相近的情況下，不同類型烴類其密度不 同，因而可用密度來關(guān)聯(lián)油樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)。同，因而可用密度來關(guān)聯(lián)油樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 在關(guān)聯(lián)中人們引入了參數(shù)在關(guān)聯(lián)中人們引入了參數(shù)Mc，該參數(shù)是表，該參數(shù)是表 示以每個(gè)碳原子計(jì)的平均相對(duì)分子質(zhì)量，即示以每個(gè)碳原子計(jì)的平均相對(duì)分子質(zhì)量，即 M/C，此處，此處M表示平均相對(duì)分子質(zhì)量，表示平均相對(duì)分

23、子質(zhì)量，C表表 示每個(gè)平均分子中的碳原子數(shù)。如果將參數(shù)示每個(gè)平均分子中的碳原子數(shù)。如果將參數(shù) Mc再除以密度，它則表示每個(gè)碳原子所占再除以密度，它則表示每個(gè)碳原子所占 有的摩爾體積。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的烴，每個(gè)碳有的摩爾體積。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的烴，每個(gè)碳 原子所占的摩爾體積不同。原子所占的摩爾體積不同。 由于在重油或渣油中一般都含有雜原子，由于在重油或渣油中一般都含有雜原子， 因此須將因此須將MC/d進(jìn)行雜原子校正，將其校進(jìn)行雜原子校正，將其校 正為正為(MC/d)c。人們提出的經(jīng)驗(yàn)校正式為。人們提出的經(jīng)驗(yàn)校正式為： 100 % 6.0 % CC c MMCH ddC 將將 與重油的芳香碳率與重油的芳香

24、碳率fA進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)， Williams通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出：通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出： 0.091,150.77 C A c MH f dC C c M d 各結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)的計(jì)算各結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)的計(jì)算 . ATA CC f 2 4 A A C R 1 22 TA TT HC RC NTA RR R 4 NN CR PTAN CC CC 四、石油氣體及石油餾分的烴類組成四、石油氣體及石油餾分的烴類組成 石油氣態(tài)烴組成石油氣態(tài)烴組成 天然氣組成天然氣組成 純氣田天然氣主要成分是甲烷，一般占純氣田天然氣主要成分是甲烷，一般占90(體積分體積分 數(shù)數(shù))以上，此外還有少量的乙烷、丙烷、丁烷和非烴以上，此外還有

25、少量的乙烷、丙烷、丁烷和非烴 氣體，例如氮、硫化氫和二氧化碳等，該氣體一般氣體，例如氮、硫化氫和二氧化碳等，該氣體一般 稱之為干氣。凝析氣田天然氣雖仍以甲烷為主，但稱之為干氣。凝析氣田天然氣雖仍以甲烷為主，但 其中乙烷、丙烷、丁烷的含量明顯增高，可達(dá)其中乙烷、丙烷、丁烷的含量明顯增高，可達(dá)10 20，甚至還含有少量戊烷和己烷，一般稱之，甚至還含有少量戊烷和己烷，一般稱之 為濕氣。原油伴生氣的組成與凝析氣田天然氣的組為濕氣。原油伴生氣的組成與凝析氣田天然氣的組 成比較接近。成比較接近。 煉廠氣的組成煉廠氣的組成 石油煉廠氣的組成因加工條件及原料的石油煉廠氣的組成因加工條件及原料的 不同，可以有很

26、大差別。在石油單純受不同，可以有很大差別。在石油單純受 熱分解反應(yīng)所得的氣體中，除了含有烷熱分解反應(yīng)所得的氣體中，除了含有烷 烴外，普遍都含有烯烴。在高溫?zé)峤夥礋N外，普遍都含有烯烴。在高溫?zé)峤夥?應(yīng)的氣體中含有大量的乙烯；在催化裂應(yīng)的氣體中含有大量的乙烯；在催化裂 化反應(yīng)的氣體中含有較大量的異丁烷；化反應(yīng)的氣體中含有較大量的異丁烷； 在催化裂解反應(yīng)的氣體中含有大量的丙在催化裂解反應(yīng)的氣體中含有大量的丙 烯和丁烯，而在催化重整反應(yīng)的氣體中烯和丁烯，而在催化重整反應(yīng)的氣體中 其主要成分是氫氣。其主要成分是氫氣。 我國四種原油直餾汽油餾分的主要單體烴（烷烴、環(huán)我國四種原油直餾汽油餾分的主要單體烴（烷

27、烴、環(huán) 烷烴、芳香烴）含量規(guī)律：烷烴、芳香烴）含量規(guī)律： 正構(gòu)烷烴的含量都比較高。正構(gòu)烷烴的含量都比較高。 對(duì)于異構(gòu)烷烴而言，支鏈較少（具有一個(gè)甲基）的異對(duì)于異構(gòu)烷烴而言，支鏈較少（具有一個(gè)甲基）的異 構(gòu)烷烴含量較高，往往帶一個(gè)甲基支鏈的異構(gòu)烷烴的含構(gòu)烷烴含量較高，往往帶一個(gè)甲基支鏈的異構(gòu)烷烴的含 量占整個(gè)異構(gòu)烷烴的一半以上。對(duì)于同碳原子數(shù)的異構(gòu)量占整個(gè)異構(gòu)烷烴的一半以上。對(duì)于同碳原子數(shù)的異構(gòu) 烷烴，其含量隨異構(gòu)程度的增加而減少。烷烴，其含量隨異構(gòu)程度的增加而減少。 對(duì)于環(huán)烷烴而言，在我國汽油餾分中一般只有環(huán)戊烷對(duì)于環(huán)烷烴而言，在我國汽油餾分中一般只有環(huán)戊烷 系和環(huán)己烷系兩類化合物。在環(huán)己烷系

28、中，以甲基環(huán)己系和環(huán)己烷系兩類化合物。在環(huán)己烷系中，以甲基環(huán)己 烷含量為最高。烷含量為最高。 對(duì)于芳香烴而言，我國汽油餾分中芳香烴總含量均較對(duì)于芳香烴而言，我國汽油餾分中芳香烴總含量均較 少，尤其是苯含量很低，甲苯、二甲苯相對(duì)含量高些，少，尤其是苯含量很低，甲苯、二甲苯相對(duì)含量高些， 在三種二甲苯異構(gòu)體中以間二甲苯含量為最高。在三種二甲苯異構(gòu)體中以間二甲苯含量為最高。 直餾汽油餾分的烴族組成直餾汽油餾分的烴族組成 汽油的族組成分析，烷烴和環(huán)烷烴占直餾汽油餾分的大汽油的族組成分析，烷烴和環(huán)烷烴占直餾汽油餾分的大 部分，芳香烴含量一般不超過部分，芳香烴含量一般不超過20（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

29、 其分布規(guī)律：隨著沸點(diǎn)的增高，芳香烴含量逐漸增加。其分布規(guī)律：隨著沸點(diǎn)的增高，芳香烴含量逐漸增加。 石油中間餾分及高沸餾分的烴類組成石油中間餾分及高沸餾分的烴類組成 中間及高沸餾分的烴類類型、烴類組成中間及高沸餾分的烴類類型、烴類組成 中間餾分的環(huán)烷烴和芳香烴以單環(huán)和雙環(huán)中間餾分的環(huán)烷烴和芳香烴以單環(huán)和雙環(huán) 為主，三環(huán)或三環(huán)以上的含量明顯減少。為主，三環(huán)或三環(huán)以上的含量明顯減少。 高沸餾分的環(huán)烷烴包括從單環(huán)直到六環(huán)的高沸餾分的環(huán)烷烴包括從單環(huán)直到六環(huán)的 帶有環(huán)戊烷環(huán)或環(huán)己烷環(huán)的環(huán)烷烴，其結(jié)帶有環(huán)戊烷環(huán)或環(huán)己烷環(huán)的環(huán)烷烴，其結(jié) 構(gòu)主要是以稠合類型為主。高沸餾分的芳構(gòu)主要是以稠合類型為主。高沸餾分

30、的芳 香烴以單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)芳香烴的含量為香烴以單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)芳香烴的含量為 最多，同時(shí)，還有一定量的四環(huán)以及少量最多，同時(shí)，還有一定量的四環(huán)以及少量 高于四環(huán)的芳香烴。多環(huán)芳香烴多數(shù)也是高于四環(huán)的芳香烴。多環(huán)芳香烴多數(shù)也是 稠合類型的稠合類型的 。 石油固態(tài)烴的化學(xué)組成石油固態(tài)烴的化學(xué)組成 從石油中分類出來的固態(tài)烴類在工業(yè)上從石油中分類出來的固態(tài)烴類在工業(yè)上 稱之為稱之為“蠟蠟”。蠟按其結(jié)晶形狀及來源。蠟按其結(jié)晶形狀及來源 的不同，分為兩種石蠟和微晶蠟（舊稱的不同，分為兩種石蠟和微晶蠟（舊稱 地蠟）。地蠟）。 石蠟石蠟 主要來源：從柴油及減壓餾分油中分離出主要來源：從柴油及減壓餾分油中分離

31、出 來來 結(jié)晶形狀：結(jié)晶較大并呈板狀結(jié)晶結(jié)晶形狀：結(jié)晶較大并呈板狀結(jié)晶/片狀片狀 平均分子質(zhì)量平均分子質(zhì)量 ：300-450 分子中碳原子數(shù)分子中碳原子數(shù) ：17-35 相對(duì)密度相對(duì)密度 ：0.86-0.94 小小 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：30-70 低低 化學(xué)組成：正構(gòu)烷烴含量高，尤其是商品化學(xué)組成：正構(gòu)烷烴含量高，尤其是商品 石蠟中正構(gòu)烷烴含量更高。除正構(gòu)烷烴外，石蠟中正構(gòu)烷烴含量更高。除正構(gòu)烷烴外， 再石蠟中還含有少量的異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴再石蠟中還含有少量的異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴 以及極少量的芳香烴以及極少量的芳香烴 折射率折射率 ：?。盒?微晶蠟微晶蠟 主要來源：從減壓渣油中分離出來主要來源：從減壓渣油中

32、分離出來 結(jié)晶形狀：細(xì)微結(jié)晶形結(jié)晶形狀：細(xì)微結(jié)晶形/針狀或微粒狀針狀或微粒狀 平均分子質(zhì)量平均分子質(zhì)量 ：450-800 分子中碳原子數(shù)分子中碳原子數(shù) ：35-60 相對(duì)密度相對(duì)密度 ： 大大 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：70-95 化學(xué)組成：正構(gòu)烷烴含量一般較少，主化學(xué)組成：正構(gòu)烷烴含量一般較少，主 要是帶有正構(gòu)或異構(gòu)烷基側(cè)鏈的環(huán)狀烴，要是帶有正構(gòu)或異構(gòu)烷基側(cè)鏈的環(huán)狀烴， 尤其是環(huán)烷烴。尤其是環(huán)烷烴。 折射率折射率 ：大：大 石蠟、微晶蠟的用途及資源石蠟、微晶蠟的用途及資源 蠟是很重要的石油產(chǎn)品。石蠟除了可以作為蠟是很重要的石油產(chǎn)品。石蠟除了可以作為 裂化原料外，由于它具有良好的絕緣性能和裂化原料外，由于它

33、具有良好的絕緣性能和 化學(xué)安定性，可以廣泛用于電氣工業(yè)、化學(xué)化學(xué)安定性，可以廣泛用于電氣工業(yè)、化學(xué) 工業(yè)、醫(yī)藥和日用品工業(yè)。微晶蠟亦可作為工業(yè)、醫(yī)藥和日用品工業(yè)。微晶蠟亦可作為 潤滑脂的稠化劑，并在電子工業(yè)、橡膠、軍潤滑脂的稠化劑，并在電子工業(yè)、橡膠、軍 工、冶金等工業(yè)中具有廣泛用途。我國大慶工、冶金等工業(yè)中具有廣泛用途。我國大慶 原油含蠟量高，石蠟的質(zhì)量好，是生產(chǎn)石蠟原油含蠟量高，石蠟的質(zhì)量好，是生產(chǎn)石蠟 的優(yōu)良原料。我國微晶蠟的資源也很豐富，的優(yōu)良原料。我國微晶蠟的資源也很豐富， 南陽和沈陽原油都是生產(chǎn)微晶蠟的理想原料，南陽和沈陽原油都是生產(chǎn)微晶蠟的理想原料， 其微晶蠟的含量分別占原油的其

34、微晶蠟的含量分別占原油的7.5和和12.6。 （五）（五）石油中的非烴類化合物石油中的非烴類化合物 非烴類在石油中的含量相當(dāng)可觀，對(duì)石非烴類在石油中的含量相當(dāng)可觀，對(duì)石 油的加工、產(chǎn)品質(zhì)量及使用影響很大。它油的加工、產(chǎn)品質(zhì)量及使用影響很大。它 們主要是含們主要是含硫硫、含、含氮氮、含、含氧氧化合物及化合物及膠質(zhì)膠質(zhì)、 瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)，在石油中隨沸點(diǎn)升高而增加。，在石油中隨沸點(diǎn)升高而增加。 1 1、含硫化合物、含硫化合物 活性硫化物活性硫化物：硫、硫化氫、硫醇等 非活性硫化物非活性硫化物：硫醚、二硫化物、噻吩等。熱 穩(wěn)定性較差活性硫化物 2、含氮化合物（氮雜環(huán)物）含氮化合物（氮雜環(huán)物） n堿性氮化

35、物堿性氮化物：吡啶、喹啉、異喹啉、酰胺 n非堿性氮化物非堿性氮化物：吡咯、吲哚、卟啉化物（含鎳、 釩）?？赊D(zhuǎn)化為堿性氮化物 石油中的含硫化合物石油中的含硫化合物 含硫量高于含硫量高于2%的石油稱為高硫石油，的石油稱為高硫石油， 低于低于0.5%的稱為低硫石油，介于之間的稱為的稱為低硫石油，介于之間的稱為 含硫石油。我國原油大多數(shù)屬于低硫原油和含硫石油。我國原油大多數(shù)屬于低硫原油和 含硫原油。大部分硫集中在重餾分和渣油中。含硫原油。大部分硫集中在重餾分和渣油中。 石油中含硫化合物按性質(zhì)可分為：石油中含硫化合物按性質(zhì)可分為： 活性硫化物：元素硫活性硫化物：元素硫、硫化氫和硫醇等硫化氫和硫醇等 非活

36、性硫化物：硫醚非活性硫化物：硫醚、二硫化物和吩噻二硫化物和吩噻 活性硫化物對(duì)設(shè)備有強(qiáng)烈的腐蝕性。活性硫化物對(duì)設(shè)備有強(qiáng)烈的腐蝕性。 原油中的含硫化合物一般以硫原油中的含硫化合物一般以硫 醚類和吩噻類為主，原油中的硫醚類和吩噻類為主，原油中的硫 元素和硫化氫含量極少，硫化元素和硫化氫含量極少，硫化 氫一般由原油中的硫化物受熱分氫一般由原油中的硫化物受熱分 解而產(chǎn)生的，硫化氫又被氧化成解而產(chǎn)生的，硫化氫又被氧化成 元素硫，所以原油中的元素硫和元素硫，所以原油中的元素硫和 硫化氫并不一定都是原油本來就硫化氫并不一定都是原油本來就 有的。有的。 石油中的含氮化合物石油中的含氮化合物 石油中的氮含量一般比

37、硫含量低，質(zhì)石油中的氮含量一般比硫含量低，質(zhì) 量分?jǐn)?shù)通常在量分?jǐn)?shù)通常在0.05%-0.5%范圍內(nèi)，石油范圍內(nèi)，石油 中的氮多分布在中的氮多分布在400 以上的重油中。以上的重油中。 石油中的含氮化合物對(duì)石油的催化加石油中的含氮化合物對(duì)石油的催化加 工和產(chǎn)品的使用性能都有不利的影響，使工和產(chǎn)品的使用性能都有不利的影響，使 催化劑中毒失活，或引起石油產(chǎn)品的不安催化劑中毒失活，或引起石油產(chǎn)品的不安 定性，易生成膠狀沉淀。定性，易生成膠狀沉淀。 石油中含氮化合物的類型：石油中含氮化合物的類型： 堿性含氮化合物：吡啶堿性含氮化合物：吡啶、喹啉喹啉 非堿性含氮化合物：咔唑非堿性含氮化合物：咔唑 一般來說，

38、原油中的堿性氮的含量占總一般來說，原油中的堿性氮的含量占總 含氮量的含氮量的25%-30%左右。非堿性含氮化左右。非堿性含氮化 合物性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化和聚合，是合物性質(zhì)不穩(wěn)定，易被氧化和聚合，是 導(dǎo)致石油二次加工油品顏色變深和產(chǎn)生導(dǎo)致石油二次加工油品顏色變深和產(chǎn)生 沉淀的主要原因。堿性氮和非堿性氮在沉淀的主要原因。堿性氮和非堿性氮在 一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 3 3、含氧化合物、含氧化合物 酸性酸性：環(huán)烷酸（多）、芳香酸、脂肪酸和酚類 等，統(tǒng)稱石油酸 中性中性：酮、醛、酯類等，含量極少。 4 4、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì) n 原油中的大部分硫、氮、氧大部分硫、氮、氧

39、及絕大部分金屬絕大部分金屬 集中在渣油的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)中。膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 一般是稠環(huán)稠環(huán)結(jié)構(gòu)，膠質(zhì)分子量比瀝青質(zhì)小。 石油中的含氧化合物石油中的含氧化合物 石油中的含氧量一般在千分之幾的范圍內(nèi)，只有個(gè)石油中的含氧量一般在千分之幾的范圍內(nèi)，只有個(gè) 別石油含氧量可達(dá)別石油含氧量可達(dá)2%-3%。如果石油在加工前或。如果石油在加工前或 加工后長(zhǎng)期暴露在空氣中，那么其含氧量就會(huì)大大加工后長(zhǎng)期暴露在空氣中，那么其含氧量就會(huì)大大 增加。增加。 石油中的氧元素都是以有機(jī)含氧化合物的形式存在石油中的氧元素都是以有機(jī)含氧化合物的形式存在 的，大致有兩種類型：的，大致有兩種類型： 酸性含氧化合物：環(huán)烷酸酸性含氧化合物：

40、環(huán)烷酸、芳香酸和脂肪酸和酚類芳香酸和脂肪酸和酚類 中性含氧化合物：酮中性含氧化合物：酮、醛和酯類醛和酯類 石油中含氧化合物以酸性含氧化合物為主，對(duì)石油中含氧化合物以酸性含氧化合物為主，對(duì) 設(shè)備有腐蝕性。設(shè)備有腐蝕性。 六、渣油以及渣油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)六、渣油以及渣油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì) 在我國大多數(shù)重要油田的原油中，減在我國大多數(shù)重要油田的原油中，減 壓渣油的含量較高壓渣油的含量較高， 500 減壓渣減壓渣 油的產(chǎn)率一般為油的產(chǎn)率一般為40%-50%之間，這表之間，這表 明原油中有近一半是減壓渣油。減壓明原油中有近一半是減壓渣油。減壓 渣油是原油中沸點(diǎn)最高、相對(duì)分子質(zhì)渣油是原油中沸點(diǎn)最高、相對(duì)分子

41、質(zhì) 量最大、雜原子最多和結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜量最大、雜原子最多和結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜 的部分。的部分。 我國原油中的減壓渣油碳含量高，氫含量低，我國原油中的減壓渣油碳含量高，氫含量低， 硫含量低，氮含量高，金屬含量不高。減硫含量低，氮含量高，金屬含量不高。減 壓渣油中含有大量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，他們壓渣油中含有大量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，他們 是各種不同結(jié)構(gòu)的高分子化合物的復(fù)雜混是各種不同結(jié)構(gòu)的高分子化合物的復(fù)雜混 合物。合物。 膠質(zhì)：通常為褐色至暗褐色的粘稠且流動(dòng)性膠質(zhì)：通常為褐色至暗褐色的粘稠且流動(dòng)性 很差的液體或無定型固體，受熱時(shí)熔融，很差的液體或無定型固體，受熱時(shí)熔融， 其相對(duì)密度在其相對(duì)密度在1左右，是石油中相

42、對(duì)分子質(zhì)左右，是石油中相對(duì)分子質(zhì) 量及極性僅次于瀝青質(zhì)的大分子非烴化合量及極性僅次于瀝青質(zhì)的大分子非烴化合 物。膠質(zhì)具有極強(qiáng)的著色能力。膠質(zhì)是一物。膠質(zhì)具有極強(qiáng)的著色能力。膠質(zhì)是一 個(gè)不穩(wěn)定的物質(zhì)，即使在常溫下也易被空個(gè)不穩(wěn)定的物質(zhì)，即使在常溫下也易被空 氣氧化而縮合成瀝青質(zhì)。氣氧化而縮合成瀝青質(zhì)。 瀝青質(zhì)：是固體的無定型物質(zhì)，顏瀝青質(zhì)：是固體的無定型物質(zhì)，顏 色為深褐色至黑色，相對(duì)密度高于色為深褐色至黑色，相對(duì)密度高于 膠質(zhì)，加熱時(shí)不融化，溫度高于膠質(zhì)，加熱時(shí)不融化，溫度高于 300-350 以上時(shí)，會(huì)分解成氣態(tài)、以上時(shí)，會(huì)分解成氣態(tài)、 液態(tài)產(chǎn)物以及縮合成焦。瀝青質(zhì)一液態(tài)產(chǎn)物以及縮合成焦。瀝

43、青質(zhì)一 般不揮發(fā)，石油中的全部瀝青質(zhì)都般不揮發(fā)，石油中的全部瀝青質(zhì)都 集中在減壓渣油中。集中在減壓渣油中。 石油的一般性狀及化學(xué)組成石油的一般性狀及化學(xué)組成 原油通常是黑色、褐色或黃色的流動(dòng)或半流 動(dòng)粘稠液體，相對(duì)密度一般在0.800.980.800.98之間。 我國主要原油的凝點(diǎn)及蠟含量較高，瀝青質(zhì)含量 較低，相對(duì)密度大多在0.850.950.850.95間，屬偏重原 油。 一、石油的一般性狀一、石油的一般性狀 本章小結(jié) 二、二、石油的元素組成石油的元素組成 基本元素基本元素: : 5種種；微量元素微量元素: : 59種種 主要元素：主要元素： C、 H、 O、 N、S C C、H H 占占

44、 95%95%99% (C 83%99% (C 83%87%, H 11%87%, H 11%14%) 14%) S S、O O、N N 及微量元素及微量元素 總共總共 1% 1% 4%, 4%, 微量元素：微量元素： 金屬元素金屬元素：V V、NiNi、FeFe、CuCu、PbPb、CaCa、TiTi、MgMg、 NaNa、CoCo、Zn Zn 等等 非金屬元素非金屬元素：ClCl、SiSi、 P P 、As As 等等 微量元素微量元素 總共總共 0.02% 0.02% 0 0.03%.03%。 n我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn)我國原油較為典型的元素組成特點(diǎn) 低硫、高氮，低鎳、高釩低硫、高

45、氮，低鎳、高釩 石油氣石油氣 C1C4（LPG C3C4） 汽油汽油（石腦油）餾分（石腦油）餾分：初餾200（180） 噴氣燃料噴氣燃料（航煤）餾分（航煤）餾分：150280 煤柴油煤柴油餾分餾分：180375 -AGO 重油重油（潤滑油）餾分（潤滑油）餾分：350500-VGO 常壓常壓渣油渣油（AR）350 減壓減壓渣油渣油（VR）500 我國原油餾分組成特點(diǎn)VR含量高，200的汽油 餾分含量較少 三、石油的餾分組成 四、石油四、石油: 是復(fù)雜的有機(jī)化合物的混合物是復(fù)雜的有機(jī)化合物的混合物 烴類烴類 非烴類非烴類 烷烴烷烴 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 芳香烴芳香烴 含含 S、O、N化合物化合物 膠質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì) 五、石油以及餾分的表示 氫碳比 單體烴 族組成 結(jié)構(gòu)族組成 六、六、石油及其餾分的烴類（石油及其餾分的烴類（C C、H H）組成）組成 天然氣天