油料学与炼油技术1

油料学与炼油技术(一)第一篇 石油及其产品的化学组成和性质第一章 石油的化学组成1、什么是石油？答：石油即原油是刚开采出来未经提炼或经过加工的粘稠的、泛着荧光的液体物质。

实质上讲，石油是多重碳氢化合物的复杂混合物，或多种烃的混合物。

2、石油的分类？ 答：①天然石油：由于古代地球的变迁，动、植物被压在地球内在缺氧及高温高压的情况下逐渐形成的。

②人造石油：是通过煤、页岩进行干馏、煤加氢或水煤气合成等人工方法产生的。

3、石油的颜色都一样吗？答：不一样，石油通常是粘稠的液体，颜色与产地有关，黄色至棕色，甚至黑色，颜色越深其密度越大。

4、几个概念①原油：未经加工的石油。

石油 原油 天然气 成品油 炼制 汽油 煤油 柴油 其它气田气伴生气 纯气田气凝析气田气凝析天然气凝析油②油品：原油经炼制加工后得到的石油产品。

第一节石油的元素组成1、石油所含元素？答：主要元素碳和氢，总含量96%-99%，碳占83%-87%，氢占11%-14%。

其次是氧、氮、硫一般占1%-4%，人造石油的含氮量比天然石油多。

（氧、氮、硫为非理想元素）石石油中还含有微量铁、镍、铜、钒、砷、氯、磷、硅等。

碳含量为83～87%第二节石油的烃类组成1、石油中的元素都是以化合物的状态存在的，其中主要是烃类化合物，有烷烃、环烷烃和芳香烃，石油中不含烯烃。

2、烃类一般的特性是相对密度小于1，易燃，难溶于水，溶于有机溶剂，除烯烃外性质都很安定，沸点、熔点随着相对分子质量增加而升高，有一定的吸水性，吸水性最强的是芳香烃。

3、石油馏分烃类组成及表示方法 •馏分：在一定温度范围内的馏出物（蒸馏出的油品）叫馏分。

•馏分的命名：<２００℃ 汽油馏分、轻馏分、低沸点馏分２００~３５０℃ 煤柴油馏分、中馏分、中沸点馏分>３５０℃ 润滑油馏分、重馏分、高沸点馏分•习惯上还有窄馏分—宽馏分化合物组成：烃类和非烃类烃 类：烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃、炔烃非烃类：含硫、含氧、含氮化合物及胶状、沥青状物质（胶质、沥青质）（1）单体烃组成单体烃：以石油馏分中每一种单体化合物的含量表示其组成的方法。

如汽油馏分中的苯的含量、乙烷的含量、甲苯的含量、环己烷的含量等。

（2）族组成表示族组成：以石油馏分在所含主要烃类的百分数来表示其组成的方法。

（3）结构族组成表示法石油烃类都是由烷基、环烷基、芳香基的结构单元组成。

总碳原子数的百分数。

烷基侧链上的碳原子占碳原子数的百分数。

环烷环上的碳原子占总碳原子数的百分数。

芳香环上的碳原子占总:::P N A C C CNA T N A T R R R R R R +=环烷环数芳香环数总环数:::4、石油汽油馏分的烃类组成（1）石油汽油馏分是有C 5-C 11的各种烃组成，平均分子质量为100左右，沸程为初馏点200℃。

（2）直馏汽油馏分中单体烃有19-21种。

C 1-C 2为不凝气C 3-C 4为液化汽。

（3）直馏汽油馏分的族组成：烷烃、环烷烃占绝大部分，芳香烃一般不超过20%，随着沸点的升高，芳香烃的含量逐渐增加。

5、石油中间馏分的烃类组成（1）石油中间馏分是由C 12-C 25的烃类组成，沸点在200-400℃左右，其中大于C 16的为固体蜡，生产中间馏分油时要脱出。

6、石油高沸点馏分的烃类组成C 20-C 35的烃类，沸程为350-500℃左右，其中液体作为润滑油馏分，常温常压下的固体部分是石蜡。

固体：石蜡液体：润滑油、渣油、地蜡。

第三节 石油中的非烃类化合物石油中的非烃化合物主要包括含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物以及胶质、沥青质。

1、硫化物的分类◆(1)活性硫:主要是元素硫、硫化氢和低分子硫醇（能腐蚀金属）◆(2)硫醚（RSR’）和二硫化合物（RSSR’）：常温下呈中性、不腐蚀金属、受热后能分解产生具有腐蚀性物质的硫化物。

◆(3)杂环化合物：对金属没有腐蚀性，热稳定性好2、硫化物的分布◆天然气中主要以硫化氢、二硫化物存在◆原油中存在硫化氢、硫醇、硫醚等◆直馏汽油中主要存在元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚以及少量二硫化物和噻吩◆直馏中间馏分中主要有硫醚类和噻吩类◆直馏高沸馏分中的硫化物主要是稠环结构的化合物和硫原子在环结构上的杂环化合物。

3、硫化物的分布◆天然气中主要以硫化氢、二硫化物存在◆原油中存在硫化氢、硫醇、硫醚等◆直馏汽油中主要存在元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚以及少量二硫化物和噻吩◆直馏中间馏分中主要有硫醚类和噻吩类◆直馏高沸馏分中的硫化物主要是稠环结构的化合物和硫原子在环结构上的杂环化合物。

◆硫化物能加速油品氧化，生成胶状物质，使油品变质，严重影响油品的储存安定性。

◆硫化物引起储油设备、加工装置等的严重腐蚀。

◆硫化物还影响汽油的抗爆性，减弱抗爆剂的作用。

◆石油加工中生成含硫化氢和低分子硫醇的恶臭气体以及合硫燃料燃烧产生的含SO3和SO2废气，严重污染大气。

附：汽油的抗爆性是表示汽油在一定压缩比发动机中无爆震地运行的性能。

汽油在贫混合气（过剩空气系数α=0.8～1.0）状态下运行时的抗爆性用辛烷值来表示，在富混合气时（α=0.6～0.65）的抗爆性用品度来衡量。

因而车用汽油和航空汽油抗爆性的表示方法有所不同。

5、防止方法◆通常采用酸碱洗涤、催化加氢、催化氧化等方法除去各类油品中的硫化物。

酸碱洗涤：硫醇、硫酚及硫化氢与氢氧化钠作用生成钠盐。

硫醇、二硫化物均溶于硫酸中。

噻吩易被浓硫酸所磺化，其产物溶在硫酸中而被除去。

催化氧化：以磺化酞青钴或聚酞青钴等为催化剂，可以使油品中的硫醇氧化成二硫化物，达到油品脱臭和降低对金属腐蚀能力的目的。

催化加氢：是最有效的脱硫方法，在一定温度、氢气压力和存在催化剂的条件下，油品中各类硫化物全部被破坏加氢，生成饱和烃和硫化氢，从而脱除油品中的各类硫化物。

二、含氧化合物◆石油中的含氧化合物大部分集中在胶质和沥青质中，因而，胶质沥青质含量多的重质石油，其含氧量一般比较高。

◆石油中的含氧化合物分为中性氧化物和酸性氧化物两类。

中性氧化物有醛、酮类，它们在石油中含量极少，并不重要。

酸性氧化物有环烷酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸，其中环烷酸占90%左右。

环烷酸的物理性质：相对密度一般在0.93～1.02之间，随着分子量的增大，沸点的升高，环烷酸的相对密度增加，颜色由浅变深直至暗褐色，其粘度也随之增大直到呈粘稠状，有的甚至呈半固体状态。

环烷酸在水中溶解度很小，高分子环烷酸几乎不溶于水，但溶于石油烃类。

环烷酸的化学性质：弱酸性，对金属有腐蚀作用。

环烷酸与碱起中和反应，生成各种盐类，其碱金属盐类能很好地溶于水。

采用碱洗的方法除去石油中的环烷酸。

三、含氮化合物◆大部分氮化物以胶状、沥青状物质存在于渣油中。

◆危害：石油中氮含量虽少，但对油品储运、油品使用及石油加工影响却很大。

在储运过程中，因为光、温度和空气中氧的作用，氮化物很容易生成胶质，极少量的生成物就会导至油品颜色变深并产生臭味。

氮化物还会使石油加工中的催化剂中毒。

◆消除含氮化合物的方法：用酸洗或催化加氢精制等方法可以脱除油品中的部分氮化物。

四、胶质和沥青质◆石油中的非烃化合物，大部分以胶状及沥青状物质存在于石油的残渣油中。

◆胶质：一般指能溶于石油醚（低沸点烷烃）、苯、三氯甲烷（CHCl3）和二硫化碳（CS2），而不溶于乙醇的物质。

沥青质是能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳，但不溶于石油醚和乙醇的物质。

◆沥青质：暗褐色或深黑色脆性的非晶形固体粉末，密度稍大于胶质，是石油中分子量最大、结构最复杂的组分。

总之，虽然非烃化合物在石油产品中含量并不高，且绝大部分存在于渣油之中，但对石油加工、油品储存和使用性能影响很大，加工中的精制过程绝大部分都是去除非烃化合物。

五、非烃化合物的分布◆随着石油馏分沸点的增高，含硫化合物和胶质含量均逐渐增加。

◆大部分含硫、含氧、含氮化合物以及胶质和全部沥青质都集中在石油的渣油中。

◆石油中的环烷酸分布很特殊，在轻馏分和重馏分中含量都很少，主要集中在煤油和柴油馏分中，通常在300～350℃馏分中含量最多。

第四节各类化合物在石油在的分布图1—1—1是某原油各馏分中各族烃的相对含量，原油不同各种烃的分布并不一样，但分布规律大体类似：(1)低沸点馏分中，烷烃和环烷烃含量较多，其中正构烷烃含量相对更多一些，芳香烃含量一般约10％左右。

(2)随着沸点的升高，馏分变重，芳香烃的含量相对增加，烷烃的含量相对减少。

(3)胶状沥青状物质集中在残渣油中。

非烃类化合物的分布是随着石油馏分沸点的升高其含量均逐渐增加。

大部分含硫、含氧、含氮化合物以及胶质和全部沥青质都集中在石油的渣油中。

石油中的环烷酸分布很特殊，在轻馏分和重馏分中含量都很少，主要集中在煤油和柴油馏分中，通常在250～350℃馏分中含量最多。

原油组成中除了上述的烃类及非烃类以外，常含有水分和机械杂质等，它们有些是直接从开采中带来的，有些是储存运输中混入的，也是石油组成的一部分。

必须防止水分和机械杂质的混入，这些物质对石油加工及产品质量是有害的。