第二章 第一節(jié)

第二章石油的化學(xué)組成本章的主要內(nèi)容：原油的一般性質(zhì)石油的烴類組成石油中的含硫、含氮、含氧化合物石油中的微量元素石油中的膠狀瀝青狀物質(zhì)2/4/20231問(wèn)題：石油是什么？2/4/20232有“黑色金子”之稱一、原油的一般性質(zhì)外觀-黃色、褐色乃至黑色狀態(tài)-流動(dòng)、半流動(dòng)、粘稠第一節(jié)原油的一般性質(zhì)、元素組成、餾分組成2/4/20233石油（petroleum）是由拉丁語(yǔ)“巖石”與“油”兩個(gè)字拼寫而成，是指具有天然產(chǎn)狀的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，而同它是氣體、液體、固體或它們的混合物無(wú)關(guān)。石油的定義2/4/20234石油(Petroleum)：天然產(chǎn)狀的氣、液、固態(tài)的烴類混合物。原油(CrudeOil)：常壓下呈液態(tài)的石油基本類型之一。天然氣(NaturalGas)：石油的主要?dú)鈶B(tài)類型，可溶于原油中，與原油伴生或單獨(dú)存在。天然氣液(NaturalGasLiquids)：天然氣開(kāi)采或處理過(guò)程中的液態(tài)成分。天然焦油(NaturalTar)：固態(tài)或半固態(tài)的石油沉積物。2/4/20235表1-1-1我國(guó)主要原油的一般性質(zhì)原油名稱大慶勝利孤島遼河中原新疆密度(20℃),g/cm30.85540.90050.94950.92040.84660.8538運(yùn)動(dòng)粘度(50℃),mm2/s20.1983.36333.7109.010.3218.80凝點(diǎn)，℃30282173312庚烷瀝青質(zhì),m%0<12.900---殘?zhí)?m%2.96.47.46.83.82.62/4/20236表1-1-2國(guó)外幾種原油的一般性質(zhì)

伊朗(輕質(zhì))伊朗(重質(zhì))阿拉伯(輕質(zhì))阿拉伯(重質(zhì))密度(20℃)g/cm30.85540.87070.85750.8871運(yùn)動(dòng)粘度（37.8℃）mm2/s6.419.406.2519.00傾點(diǎn)，℃-29-15-34-29C7瀝青質(zhì),ω%0.641.90------殘?zhí)?ω%3.55.33.67.92/4/20237表1-1-3國(guó)內(nèi)外幾種重質(zhì)原油的一般性質(zhì)原油名稱單家寺雙喜嶺井樓冷湖阿薩巴斯卡密度(20℃)g/cm30.97310.94340.95311.00131.030運(yùn)動(dòng)粘度(50℃)mm2/s81082871539670----凝點(diǎn)，℃5-201115.610庚烷瀝青質(zhì)m%1.20015.016.9殘?zhí)縨%2.96.46.83.82.62/4/20238我國(guó)原油的相對(duì)密度大多在0.85~0.95之間，屬偏重的常規(guī)原油。（我國(guó)原油特點(diǎn)）相對(duì)密度常規(guī)原油的相對(duì)密度在0.80~0.95之間。重質(zhì)原油的相對(duì)密度均在0.93以上，有的還大于1.0。粘度、凝點(diǎn)、蠟含量、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、水分等2/4/20239表1-1-4原油的元素組成原油名稱C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大慶85.8713.730.100.161.90勝利86.2612.200.800.441.68孤島85.1211.612.090.431.62遼河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江漢83.0012.812.090.471.84伊朗輕質(zhì)85.1413.131.350.171.84阿薩巴斯卡83.4410.454.190.481.49格羅茲尼85.5913.000.140.071.81杜依瑪茲83.912.32.670.331.75二、原油的元素組成2/4/202310

C83.0～87.0m%H10.0～14.0m%S0.05～8.00m%N0.02～2.00m%O

0.1～1.0m%C+H95.0～99.0m%2/4/202311表1-1-4原油的元素組成原油名稱C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大慶85.8713.730.100.161.90勝利86.2612.200.800.441.68孤島85.1211.612.090.431.62遼河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江漢83.0012.812.090.471.84伊朗輕質(zhì)85.1413.131.350.171.84阿薩巴斯卡83.4410.454.190.481.49格羅茲尼85.5913.000.140.071.81杜依瑪茲83.912.32.670.331.752/4/202312烷烴（CnH2n+2）

H/C＝2＋2/n1、H/C原子比對(duì)于烴類化合物，氫碳比是一個(gè)與化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量大小有關(guān)的參數(shù)。2/4/202313環(huán)烷烴六員單環(huán)環(huán)烷烴（CnH2n）

H/C＝2.0n≥6六員雙環(huán)環(huán)烷烴（CnH2n-2）

H/C＝2.0－2/nn≥10六員三環(huán)環(huán)烷烴（CnH2n-4）

H/C＝2.0－4/nn≥142/4/202314單環(huán)芳香烴（CnH2n-6）

H/C＝2.0－6/nn≥6雙環(huán)芳香烴（CnH2n-12）

H/C＝2.0－12/nn≥10三環(huán)芳香烴（CnH2n-18）

H/C＝2.0－18/nn≥14烯烴（CnH2n）

H/C＝2.0芳香烴2/4/202315不同結(jié)構(gòu)的烴類，碳數(shù)相同時(shí)，其氫碳原子比大小順序是：

烷烴＞環(huán)烷烴＞芳香烴

烷烴的H/C原子比隨著分子質(zhì)量的增加而降低，但變化幅度較小。2/4/202316表1-1-5相對(duì)分子質(zhì)量不同的烷烴的H/C原子比

分子式H/C原子比CH44.00C2H63.00C3H82.67C5H12

2.40C6H14

2.33C8H18

2.25C12H26

2.17C16H34

2.13C32H66

2.062/4/202317對(duì)于環(huán)狀烴而言，相同碳數(shù)時(shí)，環(huán)數(shù)增加，H/C原子比降低。而環(huán)數(shù)相同時(shí)，除了單環(huán)環(huán)烷烴的H/C原子比為2.0外，環(huán)狀烴的烷基側(cè)鏈越長(zhǎng)，其H/C原子比越大。2/4/202318續(xù)表1-1-5分子結(jié)構(gòu)不同的C16烴的H/C原子比分子式H/C原子比分子式H/C原子比2.001.631.881.251.750.882/4/202319表1-1-4原油的元素組成原油名稱C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大慶85.8713.730.100.161.90勝利86.2612.200.800.441.68孤島85.1211.612.090.431.62遼河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江漢83.0012.812.090.471.84伊朗輕質(zhì)85.1413.131.350.171.84阿薩巴斯卡83.4410.454.190.481.49格羅茲尼85.5913.000.140.071.81杜依瑪茲83.912.32.670.331.752/4/202320一般說(shuō)來(lái)，輕質(zhì)原油或石蠟基原油，如表中的大慶原油其氫碳原子比較高(約為1.9)，而重質(zhì)原油或環(huán)烷基原油如阿薩巴斯卡等原油其氫碳原子比較低(約1.5左右)。隨著石油及其產(chǎn)品中環(huán)結(jié)構(gòu)的增加，其中H/C值下降，尤其是隨著芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的增加，其H/C值顯著減小。

2/4/202321同一原油的不同餾分其氫碳原子比存在較大差別在石油的各種加工過(guò)程中，氫碳原子比也是一個(gè)重要的參數(shù)和指標(biāo)。對(duì)于純粹的脫碳(無(wú)外加氫)加工過(guò)程，在生成H/C原子比高的輕質(zhì)產(chǎn)物的同時(shí)，必然得到H/C原子比低的重質(zhì)部分，整個(gè)加工過(guò)程H/C原子比將保持守恒。2/4/202322表1-1-4b各類油品的氫含量及氫碳比的大致范圍

油品名稱H,ω%NH/NC

甲烷25.14.0液化氣17.0~18.02.5~2.7汽油餾分13.0~13.51.8~1.9柴油餾分12.0~13.21.6~1.8減壓餾分11.0~12.51.5~1.7減壓渣油10.5~12.01.4~1.6焦炭1.5~4.50.2~0.62/4/202323總結(jié)：H/C反映加工難易程度、化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)等信息我國(guó)H/C原子比偏低(第二特點(diǎn))2/4/2023242、S、N、O雜原子

S、N、O為石油中的非烴組成元素，它們組成了石油中的非烴化合物，雖然這三種元素在原油中的含量并不高，但是含這些雜原子的非烴化合物在原油中的含量則相當(dāng)可觀。2/4/202325例如:某個(gè)平均相對(duì)分子質(zhì)量為400的油品，其含硫量為1%，如假定其中每個(gè)含硫化合物分子中只含有一個(gè)硫原子，那么在這種油品中含硫化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就占到12.5%，是硫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的十余倍。因此，對(duì)于原油中的雜原子要給予充分的重視。2/4/202326S:≯6%，以元素S，硫化物、H2S，硫醇、硫醚、噻吩、二硫化物等。N：氮化物的危害比硫輕，氮化物以吡啶、吡咯等O：氧是以環(huán)烷酸存在2/4/2023273、微量元素的含量微量金屬與非金屬元素（幾十種），其含量一般為百萬(wàn)分之幾或甚至十億分之幾。雖然這些元素含量甚微，但對(duì)于石油加工過(guò)程的影響卻相當(dāng)大。非金屬元素:Si，P，Cl，I，…金屬元素:Pb，K，Na，Ca，F(xiàn)e，Ni，V，.…

2/4/202328我國(guó)原油中的鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為十萬(wàn)分之幾，而釩最多也只有百萬(wàn)分之幾。我國(guó)絕大多數(shù)原油：Ni多，V少(第四特點(diǎn))，而國(guó)外的原油中釩含量高于鎳含量的情況比較多。2/4/202329三、原油的餾分組成石油是一個(gè)多組分的復(fù)雜混合物，每個(gè)組分有其各自不同的沸點(diǎn)，其沸點(diǎn)范圍很寬。用分餾的方法可以把石油分成不同溫度段的餾分，如<200℃、200～350℃、350～500℃等，每個(gè)餾分的沸點(diǎn)范圍簡(jiǎn)稱為餾程或沸程。2/4/202330分餾常壓分餾減壓分餾2/4/202331初餾點(diǎn):加熱時(shí)餾出的第一滴液體時(shí)的溫度。將原油經(jīng)過(guò)常壓與減壓蒸餾方法得到的、原油中沸點(diǎn)范圍不同一系列餾分的質(zhì)量百分分?jǐn)?shù)稱為該原油的餾分組成。2/4/202332表1-1-6原油的餾分劃分

沸點(diǎn)范圍，℃餾分名稱初餾點(diǎn)～200(或180)汽油餾分、輕油、石腦油200(或180)～350柴油餾分、常壓瓦斯油(AGO)350～500減壓餾分、潤(rùn)滑油餾分、減壓瓦斯油(VGO)>350常壓渣油(AR)>500減壓渣油(VR)2/4/202333從原油直接分餾得到的餾分稱為直餾餾分，用來(lái)表示與原油的二次加工產(chǎn)物的區(qū)別：它基本保留了石油化學(xué)組成的本來(lái)面目，如：不含不飽和烴，在化學(xué)組成中含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。各組分常冠以汽油、煤油、柴油或潤(rùn)滑油等石油產(chǎn)品的名稱，但應(yīng)注意：石油餾分并不是石油產(chǎn)品；同一石油餾分，根據(jù)需要可加工成不同石油產(chǎn)品。2/4/202334圖中從175℃到352℃，每25℃切割一個(gè)窄餾分2/4/202335350℃到500℃，每25℃切割一個(gè)窄餾分，以及＞500℃餾分2/4/202336表1-1-7原油的餾分組成,ω%原油名稱IBP～200℃200～350℃350～500℃>500℃大慶11.519.726.042.8勝利7.517.627.547.4遼河12.324.329.933.5中原19.425.123.232.3新疆15.426.028.929.7單家寺1.711.521.265.6歡喜嶺1.720.635.440.3印尼米納斯11.930.224.833.1伊朗輕質(zhì)24.925.724.624.8阿薩巴斯卡016.028.056.02/4/202337不同原油其餾分組成是不同的。從我國(guó)主要原油的餾分組成來(lái)看，>500℃的減壓渣油含量較高，多數(shù)原油的減壓渣油含量高于40%。我國(guó)原油：輕餾分少，重餾分多(我國(guó)原油特點(diǎn))2/4/202338四、關(guān)鍵餾分特性分類法關(guān)鍵餾分特性分類法是將原油用Hempel簡(jiǎn)易精餾裝置切取兩個(gè)輕重關(guān)鍵餾分，分別測(cè)定其相對(duì)密度，對(duì)照分類標(biāo)準(zhǔn)表確定兩個(gè)關(guān)鍵餾分的基屬，然后根據(jù)關(guān)鍵餾分特性分類表確定原油的類別。第一關(guān)鍵餾分（輕關(guān)鍵餾分）：常壓下原油的250～275℃餾分。第二關(guān)鍵餾分（重關(guān)鍵餾分）：通過(guò)減壓蒸餾出來(lái)的餾分，換算至常壓下的395～425℃的餾分。2/4/202339表1-1-8關(guān)鍵餾分特性分類法指標(biāo)關(guān)鍵餾分指標(biāo)石蠟基中間基環(huán)烷基輕關(guān)鍵餾分API度≥4033.1～39.9≤33≤0.82510.8256～0.8597