第1章石油的化学组成

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胶质、沥青质的危害： 石油品在使用过程中生成炭渣，造成机 器零件的磨损和堵塞 胶质、沥青质有利的方面 沥青中希望含胶质、沥青质多些，这样 沥青的延伸度会提高
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
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对油品储运的影响：
因为光、温度和空气中氧的作用，氮化物很 容易生成胶质，极少量的生产物就会使油品 颜色变深并产生臭味； 会使石油加工中的催化剂中毒。 用酸洗和催化加氢精制等方法可以脱除油品 中的部分氮化物。
四、 胶状和沥青状物质
天然石油中90%以上O，80%以上N， 50%以上S都集中在胶质和沥青质。 胶质一般是指能溶于石油醚（低沸点烷 烃）、苯、三氯甲烷和二硫化碳，而不溶于 乙醇的物质。 沥青质指能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳， 但不溶于石油醚和乙醇的物质。
1983年第11届世界石油大会正式提出对石油、 原油、天然气等名词的定义：
石油(Petroleum)：指气态、液态和固态的 烃类混合物，具有天然性状 原油(Crude Oil)：指石油的基本类型，常压 下呈液态，其中也包括一些液态非烃类组分 （天然的液态烃类混合物） 天然气(Natural Gas)：指石油的主要类 型，常温常压下呈气态，在地层条件下溶解 于原油中
为什么差异这么大呢？
原油按粘度大小分类：
类 别
二、 石油的元素组成
原油中的主要元素是C、H，两者合计96-99%，
粘度（mPa • s ）
83～87%
11～14%
常规油 稠油 特稠油 超特稠油或 沥青
<100
还有S、N、O及其他微量元素(1～4%)
≥ 100~10000 ≥ 10000~50000
关键馏分分类标准
基属 关键馏分
石蜡基
d420<0.8210 APIº>40 (K>11.9) d420<0.8723 APIº>30 (K>12.2)
中间基
d420=0.8210～0.8562 APIº=33～40 (K=11.5～11.9) d420=0.8723～0.9035 APIº=20～30 (K=11.5～12.2)
单环 双环 多环
存在中、低沸点馏分中 存在较高沸点 馏分中
环烷烃
环烷烃的沸点、熔点和密度比相同碳数的烷 烃高，但密度仍小于1g/cm3。 与烷烃化学性质类似
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三、芳香烃 CnH2n
与烷烃化学性质类似，但环烷烃的沸点、熔点和密 度比相同碳数的烷烃高，但密度仍小于1g/cm3。 在汽油机中环烷烃的燃烧性能介于正构烷烃和异构 烷烃之间。在柴油机中的燃烧性能比烷烃差。 环烷烃是喷气燃料的理想组分，它使喷气燃料具有 大的热值和密度，较好的燃烧性能和低温性能。
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； 对润滑油正常润滑有不良影响。 ④ 环烷酸的用途 杀菌、润滑脂稠化剂等 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 ，大部分在胶质 沥青质中 可分为碱性氮化物和非碱性氮化物
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
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%） 汽油中馏分：S 、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，也是硫醚与噻吩，另外还有四氢噻 吩
环烷基
d420>0.8562 APIº<33 (K<11.5) d420>0.9305 APIº<20 (K<11.5)
第一 关键馏分
② 环烷酸的分布 所有的石油均含有环烷酸，含量一般在1% 以下。主要集中在沸程250~350℃的中间 馏分，低、高沸点馏分含量较低
第二 关键馏分
三、 含氮化合物
四、不饱和烃
石油及其产品一般不含炔烃。石油中一般也 不含烯烃，但在石油加工过程中产生。 在常温常压下，碳原子数小于C5的烯烃是气 体，C5以上的烯烃是液体，碳原子数多的是 固体。 随碳原子数增大烯烃的沸点和密度增大，但 密度小于1g/cm3 不饱和烃不稳定，很容易发生化学反应。 在汽油机中，不饱和烃的燃烧性能比相应正 构烷烃好；在柴油机中的燃烧性能比芳香烃 好，但比正构烷烃差。
烷烃 烃类
石油
正构 异构
环烷烃 芳香烃 不饱和烃
馏分=石油产品
X ？
非烃类
一、烷烃CnH2n+2
常温常压下C1~C4为气体 C5~C16正构为液体 C17+ 正构为固态
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
各类烃中烷烃密度最小密度，熔点沸点随碳原 子数增多而增大。正构烷烃>异构烷烃 烷烃存储中不易变质，抗氧化安定性好 烷烃的重量热值最高
1987年第十二届世界石油会议曾对石油、原油、 天然气作过如下定义： 天然存在的气相、液相或固相以烃类为主的混 合物称为石油 地下储层中以液相天然存在的、且在大气的温 度和压力下仍保持液相的那部分石油称为原油
油品：原油经炼制加工后得到的石油产品。
因此，石油这一概念实际上包括了人们习惯
地下储层中以气相存在的或原油中以溶解状态 存在的、且在大气的温度和压力下仍保持气相 的那部分石油称为天然气
3、石油中硫化物的危害：
能加速油品氧化，生产胶状物质，使油品变 质，严重影响油品的储存安定性； 引起储油设备、加工装置等的严重腐蚀； 影响汽油的抗爆性； 加工中生成含硫化氢和低分子硫醇的恶臭气 体以及含硫燃料燃烧废气，严重污染大气； 燃烧后生成SO3和SO2，遇水生成H2SO4和 H2SO3 硫可使某些金属催化剂中毒.
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% 除甲烷和乙烷是无色无味气体外，其他易挥 发的低分子烷烃都具有汽油味。 石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量高
二、 环烷烃 CnH2n
汽油中 正构烷烃抗暴震性能差，属不良组分； 异构烷烃好，属良好组分 柴油机中正构 异构烷烃低温自燃性都很好 高分子正构烷烃低温易析出晶体，降低燃料 低温性能，影响喷气燃料的性能
表 石油中的微量元素(ppm)
石油产地 大 胜 任 阿 庆 利 丘 曼 铁 4.8 11.5 1.8 2.5 1.4 镍 3.9 3.7 15.0 2.4 0.4 铜 9.7 0.05 ― 0.88 0.02 钒 ＜0.1 0.29 0.73 4.7 ＜0.01 砷 ― ― 0.22 ― ―
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 我国大多数原油的镍含量明显高于钒含量
第一节 石油的一般性质、元素组成、馏分组成
第一章 石油的化学组成
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 石油的一般性质、元素组成、馏分组成 石油中的烃类化合物 石油中的非烃类化合物 石油中的微量元素 天然气
石油是什么？
一、石油的一般性状
石油（Petroleum）是一种从地下深处开 采出来的呈黄色、褐色甚至黑色的可燃性粘 稠液体，常与天然气共存（从石油的外观、 来源、最基本特性） 石油是由远古海洋或湖泊中的生物在地下经 过漫长的地球化学演化而形成的烃类和非烃 类的复杂混合物（从地球化学角度）
胶质和沥青质比较
外形 存在形式 H/C 分布 溶解度 化学性质 胶 质 褐色或暗褐色的粘稠 而流动性很差的液体 或无定型固体 在原油中形成真溶液 1.4-1.7 各馏分(馏分越重，含 量越大) 溶于石油醚，受热缩 合或氧化成沥青质 受热或常温下氧化成 沥青质，高温下生成 油胶质 沥 青 质 深褐色至黑色，无定 形，脆性的固体 胶体溶液 1.1-1.3 渣油 不溶于石油醚 容易氧化、卤化和硝 化，较难加氢
单环：
多环：
稠环：
芳香烃在常温下呈液态或固态。密度一般为 0.86~0.9g/cm3，比相同碳数的其他烃类 密度大。 苯及其同系物具有强烈的芳香气味，其蒸汽 对人体有毒害作用。 一定条件下，带侧链芳香烃容易被氧化
苯对水的溶解度对航空燃料的低温性能影响 很大。芳香烃能恶化喷气燃料的燃烧性能， 喷气燃料要限制芳香烃的含量。 在汽油机中，其燃烧性能很好，是汽油的良 好组分，在柴油机中因难以自燃而燃烧性能 很差。
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汽油、柴油和喷漆燃料的燃烧性能与其组成的关系
烃类类别 烷 烃 正构 异构 汽油机中 不好 很好 很好 介于正构和异 构烷烃之间 很好 比正构烷烃好 柴油机中 喷气燃料
各种烃类在石油中的分布
C5-C11的烷烃 汽油馏分 单环及少量双环环烷烃 单环芳烃(苯系) C12～C25左右的烷烃 煤、柴油馏分 单环、双环及多环环烷烃 双环和三环芳香烃 C20～C35左右的烷烃 减压馏分 单、双、三环以及三环以上的环烷烃 双、多环芳烃 减压渣油 三环和稠环芳烃
马来西亚
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二、微量元素在石油中的分布 ¾ 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
三、微量金属在石油中的存在形态 以无机盐的水溶液的盐类形式存在 以油溶性的有机金属化合物形式存在
第五节 天然气
一、天然气的化学组成
烃类天然气的元素组成与石油相似，碳占 65%～80%，氢元素占12%～20%， 甲烷 乙烷 丙烷 85%以上
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