石油的化学组成

④ 环烷酸的用途
第四节
石油中的微量元素
一、石油中的微量元素类型
目前发现的石油中的微量元素有59种，可分为三类： 过渡(变价)金属元素 碱金属和碱土金属 卤素和其他元素 就世界范围来看，在石油中含量最多的微量元素是钒， 其次是镍 ，海相成油
我国大多数原油的镍含量明显高于钒含量，陆相成油
也是硫醚与噻吩，另外还有四氢噻吩
3．含硫化合物对石油加工及产品应用的影响
腐蚀性
Fe+H2S→FeS+H2
环境污染
影响产品的储存安定性
影响燃料的燃烧性能
硫可使催化剂中毒
二：石油中的含氮化合物
石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常集中 在0.05～0.5%范围内 随沸点的升高，含量增加 分为碱性氮和非碱性氮（中性氮）:碱氮是指与高氯酸 的醋酸溶液反应的氮化物：吡啶、喹啉、吖啶等；不反 应的即为非碱氮：吡咯、吲哚和咔唑等。 碱性氮化物：
3.直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它基本保留了
石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组
成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。
4.石油中含有的馏分，一般规定：
小于180℃的馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，轻油或石 脑油馏分） 180～350℃的馏分为煤、柴油馏分（也称中间馏分，AGO）
环烷酸的相对密度一般在0.93～1.02之间，随分子量增大，
酸值降低，溶解度减小。
环烷酸易溶于石油烃类和多数有机溶剂，具有普通羧酸的
一切性质。
② 环烷酸的分布
中间馏分(250-400℃)含量最高，低、高沸点馏分含量
较低 ③ 危害 原油含环烷酸多，容易乳化，对加工不理，且腐蚀设备 产品中含环烷酸，对铅、锌等有色金属有腐蚀性，对铁、 铝几乎无腐蚀； 灯用煤油含环烷酸，可使灯芯堵赛，结花
轻质油 1.80～2.0 石油焦 0.30～0.40
特 点：
我国主要油区原油的凝点及蜡含量较高、庚 烷沥青质含量较低、相对密度大多在 0.85～0.95 之间，属于较（偏）重的常规原油。
石油在外观上之所以会有很大差别，关键在于石油的 化学组成的区别 。
三、石油的馏分组成
1.馏分 ：是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的组分。
二、微量元素在石油中的分布 石油中的微量元素大多数也是随着沸点的升高 而增加，主要集中在>500℃的渣油中
就是结构族组成表示法。
通常用三个基本单元上碳原子所占的百分数来描述分子
的组成，然后再加上分子中的总环数RT，芳环数RA和环烷
环数RN来表示石油馏分的结构族组成。
CA%=6÷20×100%=30% （芳碳率） CN%=4÷20×100%=20% （环烷碳率） CP%=10÷20×100%=50% （烷基碳率）
我国原油馏分组成的又一个特点。
图中从175℃到352℃，每25℃切割一个窄馏分
350℃到500℃，每25℃切割一个窄馏分，以及＞ 500℃馏分
第二节
石油馏分的烃类组成
含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物， 简称为烃(Hydrocarbon) 一、石油中烃类的类型及分布规律
石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃
RT=2；RA=1；RN=1
注 意 ： 石油馏分的结构族组成是把一个馏分看作是一个平均分子， 该平均分子是由芳香环、环烷环和烷基侧链这三种结构单 元所构成；
用CA%、CN%、CP%、RT 、RA 、RN来表示该 平均分子的结构参数，因此RT 、RA 、RN有可 能会出现小数； 结构族组成表示法仅表示上述结构单元的含量， 并未考虑其结合方式；
第二章 石油的化学组成
第一节 石油的一般性状、 元素组成、馏分组成
一：石油的一般性状
1．颜色及密度
石油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体。 多数原油的密度集中在800～980kg/m3之间，但也有个别 原油的相对密度在1000kg/m3以上或800kg/m3以下。 2．我国主要原油的特点
30.6
27.6 30.2
23.2
25.4 24.8
14.7
18.0 33.1

不同原油的各馏分含量差别很大。与国外
原油相比，我国主要油田原油中＞500℃的
减压渣油含量都较高（ 40% ～ 50% ），＜
200℃ 的 汽 油 馏 分 含 量 较 少 （ 一 般 低 于
10%）。

原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高是
随沸点的增高，石油中的正构烷烃和异构烷烃的含量逐 渐降低
2．石油中的环烷烃
环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定
石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含 六碳环的环己烷系 我国的几种主要原油中一般环己烷系多于环戊烷系 石油中的环烷烃除单环外，还有双环及多环环烷烃，环
的连接方式以并联为主
2．蜡的不利影响及用途 不利影响：温度下降时，蜡结晶析出，堵塞管道；柴油中含
蜡较多，在冬天使用时，蜡会堵塞喷油嘴，使柴油机不能正
常供油，影响柴油机的正常工作 用途：石蜡除了可以作为裂化的原料以外，由于它具有良好 的绝缘性能及化学安定性，可广泛应用于电气、化工、医药、 日化；而微晶蜡可作为润滑脂的稠化剂，在电子、橡胶、军 工、冶金等工业也有广泛的用途 3．我国原油的蜡含量：总体来说，蜡含量较高
相对密度（d204）>0.86，属较重原油；
凝点(CP)高，含蜡量高； 含硫量较低 含氮量偏高，大部分原油N>0.3%
二：石油的元素组成
原油中的主要元素是C、H
11～ 14%
83～87%
原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素(1～5%) 原油中的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、As等 石油中的非碳氢原子称为杂原子。与国外原油相比，我 国原油的含硫低、含氮量高，Ni/V>1(陆相成油)。
碳氢比：是用来反映原油的属性的一个参数，与原油的化学结构有关系 各种烃类碳氢原子比大小顺序是：
烷 烃 <环 烷 烃 < 芳 香 烃
各种油品的H/C
天然气 3.90 普通原油 1.50～1.90
液化气 2.20 重质油 ～1.50
汽油 1.90～2.20 减压渣油 1.40～1.70
柴油 1.60～1.80 沥青 1.10～1.20
原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类为主
2．硫的分布
硫的分布的总趋势是，随沸点升高，硫含量增加，大部
分集中在重馏分及渣油中（75%～85%）
汽油中的馏分：H2S、硫醇、硫醚(环硫醚)及少量的二
硫化物和噻吩
中间馏分：仅含有比较重的硫化物，硫醚和噻吩
高沸点馏分：高沸点馏分中硫的形态与中沸点馏分相似，
石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同
的沸点
用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如
<200℃、200～350℃等，称为石油的一个馏分
馏分不等同于产品
2. 馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，但馏分
并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分
要变成产品还必须对其进一步加工。
计算过程中将烷基侧链和环烷环看作是芳环的 取代基；
石油馏分不管有多复杂，均可以用结构族组成 表示法来描述其大致结构。
四、石油馏分中的烃类组成
1. 汽油馏分的烃类组成 ① 直馏汽油馏分的单体烃组成 组成汽油馏分的单体烃的数目相当繁多；但大多数汽 油馏分中，往往20种主要的单体烃的含量就占该直馏汽油 馏分总量的一半以上 。 ② 直馏汽油馏分的族组成 烷烃和环烷烃占直馏汽油馏分的大部分，芳香烃一 般不超过20%(wt)。就其分布规律而言，一般随着沸点的
原油中一般不含烯烃，炔烃更少
1．石ห้องสมุดไป่ตู้中的烷烃
石油中带有直链或支链，而无任何环结构的饱和烃称为 烷烃或链烃 化学性质不活泼，C1～C4常温常压下为气态，C5～C15为液 态，C16以上的正构烷烃为固态 石油中的烷烃根据石油类型的不同含量可达50～70%或低 到10～15%
石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量高
第三节
石油中的非烃成分
一、石油中的含硫化合物
低硫原油：S<0.5% 含硫原油：0.5%<S<2.0% 高硫原油：S>2.0% 1．硫的存在形态 活性硫化物：S、H2S、低分子RSH等，性质相对较 活泼，能与金属作用而腐蚀设备 非活性硫化物：硫醚(RSR’)，环硫醚，二硫化 物(RSSR’)，噻吩及其同系物
升高，芳香烃的含量逐渐增加。
2．石油中间馏分及高沸馏分的烃类组成
石油中间馏分(200～350℃)中的烷烃主要包括从C11～C20左右(以正构
烷烃计)的正、异构烷烃。环烷烃和芳香烃以单环和双环为主，三环及
三环以上的环烷烃和芳香烃的含量明显减少 石油高沸点馏分(350～500℃)的烃类类型和中间馏分相似，只是在烃 分子中碳原子数目更多，高环数含量更多，而且环的侧链数更多或更 长，高沸点馏分的烷烃主要包括从C20到C36左右(以正构烷烃计)的正、 异构烷烃；环烷烃包括从单环到六环的带有环戊烷环和环己烷环的环 烷烃，其结构主要是以稠合类型为主
达2～3%
随沸点升高，含氧化合物增加 酸性氧化物： 环烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚类(统称石油酸) 中性氧化物： 醛、酮、酯等，含量极少 石油中的含氧化合物的含量一般用酸度(酸值)来间接表示
① 石油中的环烷酸 （占石油酸约90%） 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。 石油中的环烷酸一般是一元羧酸。
N
N
N
吡啶
喹啉
吖啶
非碱性氮化物：
N
N
N
吡咯
吲哚
咔唑