石油及其产品的性质

? 5、石油的馏分组成
? 蒸馏（或分馏）就是根据各组分沸点的不同，用蒸 馏的方法把石油“分割”成几个部分，这每一部分 称为馏分。从原油直接分馏得到的馏分称为直馏馏 分，其产品称为直馏产品。
?沸点＜200℃的馏分称汽油馏分或低沸馏分； 200～ 350℃的馏分称煤、柴油馏分或中间馏分； 350～ 500℃的馏分称减压馏分或高沸馏分；大于 500℃的 馏分为渣油馏分。
3．高沸点馏分中则包括了单、双、三环及多于三环的 环烷烃。
单环芳烃
芳香烃
双环芳烃 三环稠合芳烃
烷基芳烃
并联多（萘 系）、串 联少
菲系多于蒽系
1．汽油馏分中主要含有单环芳烃；
2．煤油、柴油及润滑油馏分中不仅含有单环芳烃，还 含有双环及三环芳烃；
3．高沸馏分及残渣油中，除含有单环、双环芳烃外， 主要含有三环及多环芳烃
第二节 石油产品分类和石油产品的 使用要求
? 一、石油产品的分类
? 石油产品分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有 关产品、蜡、沥青、焦六大类 。
石油产品及润滑剂总分类
委内瑞拉（博斯坎） 含S量偏低，多数<1%
原油含硫量高 含N量偏高，多数>0
达5.7%；阿尔
．3%
及利亚原油含
氮量高达2.2%
金属元素和非金属元素含 量甚微，大约在10-6～ 10-9级
大多数原油Ni多，V少
*含量均为质量分数
? 3.石油的烃类组成
? 石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三 种烃类构成 。
大庆
0.8554
20.19 30
26.2 0 2.9
0.0027
胜利
0.9005
83.36 28
14.6 <1 6.4 0.02
孤岛 辽河
0.9495 0.9204
333.7 109.0
2
4.9 2.9 7.4 0.096
17(倾 点)
9.5 0 6.8 0.01
华北
0.8837
57.1 36
22.8 < 0.1 6.7 0.0097
? 1）烃类类型及分布规律
石油及其馏分中烃类类型及其分布规律
烃类类型
结构
特征
分布规律
烷烃

正构烷烃（含量高） C1～C4：气态
C5～C15：液态
异构烷烃（含量低， C16 以上为固
且带有二个或
态
三个甲基的多）
1．C1～C4是天然气和炼厂气的主要成分； 2．C5～C10存在于汽油馏分（200℃）中； 3．C11～C15存在于煤油馏分（200℃～300℃）中； 4．C16以上的多以溶解状态存在于石油中，当温度降低
沸点、中平均沸点 。
? （二）密度、特性因数、平均分子量
? 1．密度
?
相对密度
d
： 20
4
20℃时油品的密度与
4℃时
水的密度之比
?比重指数 0 API：0API＝141.5／一131.5
? 0API数值愈大，表示密度愈小
? 同一原油的不同馏分油，随沸点范围升高 密度增大。当沸点范围相同时，含芳香烃 愈多，密度愈大；含烷烃愈多，密度愈小。
? C、含氧化合物
? 石油中的氧均以有机物形式存在。这些含氧化合物 分为酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物中 有环烷酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸。中性氧化 物有醛、酮和酯类，它们在石油中含量极少。含氧 化合物中以环烷酸和酚类最重要，特别是环烷酸， 约占石油酸总量的 90%，而且在石油中的分布也很 特殊，主要集中在中间馏分中（沸程约为 250～ 350℃），而在低沸馏分或高沸馏分中含量都比较 低。
? a、含硫化合物
? 硫在石油中少量以元素硫和硫化氢形式存在，大多 数以有机硫化物形式存在，如硫醇、硫醚、环硫醚、 二硫化物、噻吩及其同系物等。
? 主要危害是：①对设备管线有腐蚀作用。②使油品 某些使用性能（汽油的感铅性、燃烧性、储存安定 性等）变坏。③污染环境，含硫油品燃烧后生成二 氧化硫、三氧化硫等，污染大气，对人有害。④在 二次加工过程中，使某些催化剂中毒，丧失催化活 性。
?气化潜热 ：汽油的气化潜热约为 290～315kJ／kg， 煤油的为 250～270kJ ／kg，柴油的为 230～250 kJ/kg，润滑油的为 190～230kJ／kg。
?焓 ：油品的焓与其化学组成有关。在相同温度下， 油品的密度越小，特性因数越大，其焓值越高。
? 燃烧热： 石油馏分的热值随其密度增大而下降，一 般净热值约为 40～44MJ／kg。
? 油品的沸点越低，其闪点和燃点越低，而自燃点越 高。含烷烃多的油品，其自燃点低，但闪点高。
? 闪点、燃点和自燃点对油品的储存、使用和安全生 产都有重要意义，是油品安全保管、输送的重要指 标，在储运过程中要避免接近火源与高温。
? （五）油品的热性质
?比热 ：油品的比热随密度增加而减小，随温度升高 而增大。
? 酸类也有强烈的气味，具有腐蚀性。但可作为消毒 剂，还是合成纤维、医药、染料、炸药等的原料。
? d 、胶状沥青状物质
? 胶质一般能溶于石油醚（低沸点烷烃）及苯，也能 溶于一切石油馏分。胶质有很强的着色力，油品的 颜色主要来自胶质。胶质受热或在常温下氧化可以 转化为沥青质。沥青质是暗褐色成深黑色脆性的非 晶体固体粉末，不溶于石油醚而溶于苯。胶质和沥 青质在高温时易转化为焦炭。
第一章 石油及其产品的性质
? 知识目标： ? 了解石油一般性状、元素组成、烃类组成、馏分组成和非烃
类组成； ? 了解石油产品的分类；润滑油、沥青、石蜡、石油焦等石油
产品的规格指标以及它们与产品组成之间的关系； ? 了解各类型发动机的工作原理； ? 熟悉石油及其产品的一般物理性质； ? 初步掌握我国原油主要特点。 ? 掌握汽油、柴油、航空煤油等石油燃料的性能指标，使用要
0.05
0.29
镍含量 μg/g
3.1
26.0 21.1 32.5 15.0
3.3
0.50
12.3
钒含量 μg/g
0.04
1.6
2.0
0.6
0.7
2.4
0.03
1.5
? 2.石油的元素组成 石油主要由碳、氢两种元素以及硫、氮、氧 及一些微量金属、非金属元素组成。
原油中元素组成的质量分数
原油元素组成
等。 ? 一般地，石油馏分愈重、沸点愈高，黏度愈大。温
度对油品黏度影响很大。温度升高，液体油品的黏 度减小，而油品蒸汽的黏度增大。 ?粘温性是润滑油的重要指标之一 ，表示方法常用的 有两种，即黏度比和黏度指数（ VI）。 ? 烃类中以正构烷烃的粘温性最好，环烷烃次之，芳 香烃的最差。烃类分子中环状结构越多，粘温性越 差，侧链越长则粘温性越好。
? 2．馏程与平均沸点
? 常用的馏程测定方法有实沸点蒸馏与恩氏蒸馏
? 实沸点蒸馏适用于原油评价及制定产品的切割方案， 恩氏蒸馏馏程常用于生产控制、产品质量标准及工 艺计算
? 平均沸点的概念，用于设计计算及其它物性常数的 求定。平均沸点有五种表示方法，分别是体积平均 沸点、质量平均沸点、立方平均沸点、实分子平均
求，产品质量标准等；
主要内容:
?第一节 石油及其产品的组成和性质 ?第二节石油产品分类和石油产品的使用要求 ?本章小结
第一节 石油及其产品的组成和性质
?一、石油的一般性状及化学组成 ?1、石油的外观性质
各类原油的主要外观性质
性状 颜色
影响因素
胶质和沥青质含量 越多，石油的颜色 越深
常规原油
大部分石油是 黑色，也有暗 绿或暗褐色
? 2．低温性能
?油品在低温下失去流动性的原因有两种：粘温凝固 ； 构造凝固
? 油品低温流动性能包括浊点、冰点、结晶点、倾点、 凝点和冷滤点等
? 油品的低温流动性与其化学组成有密切关系。油品 的沸点愈高，特性因数愈大或含蜡量愈多，其倾点 或凝点就愈高，低温流动性愈差。
? （四）燃烧性能
? 油品的燃烧性能主要用闪点、燃点和自燃点等来描 述。
主要元素 （C、H）
少量元素 （S、N、O）
微量金属、非金 属元素（30 余种）
常规原油中元素含量*
特殊原油
我国原油
C：83%～87% H：11%～
14% 合计：96%～99%
H/C原子比高，油品轻 油收率高
S： 0.06% ~ 0.8% N：0.02% ~ 1.7% O：0.08% ~ 1.82% 合计：1%～4%
? （六）油品的其它物理性质
?折射率（折光率） ：在其它条件相同的情况下，烷 烃的折射率最低，芳香烃的最高，烯烃和环烷烃的 介于它们之间。对环烷和芳香烃，分子中环数愈多 则折射率愈高。
?含硫量 ：含硫量是指油品中含硫元素的质量百分数。
? 胶质、沥青质和蜡含量
?残炭值 ： 残炭与油品的化学组成有关。生成焦炭 的主要物质是沥青质、胶质和芳香烃，在芳香烃中 又以稠环芳香烃的残炭最高。
?二、 石油及其产品的物理性质
? （一）蒸发性能
? 1．蒸汽压
? 石油及石油馏分的蒸汽压不仅与温度有关，而且与 气化率（或液相组成）有关，在温度一定时，气化 量变化会引起蒸汽压的变化。
? 油品的蒸汽压通常有两种表示方法：一种是油品质 量标准中的雷德（ Reid ）蒸汽压，是在规定条件 （38℃、气相体积与液相体积之比为 4:1）下测定 的；另一种是真实蒸汽压，指气化率为零时的蒸汽 压。
中原 新疆吐哈 鲁宁管输
0.8466 0.8197
10.32
2.72
33
16.5
19.7
18.6
0
0
3.8
0.90
—
0.014
0.8937
37.8 26.0
15.3 0 5.5 —
硫含量(质量，%)
0.10 0.80 2.09 0.24 0.31 0.52
0.03
0.80
氮含量(质量，%)
0.16 0.41 0.43 0.40 0.38 0.17
? 2．特性因数
? 特性因数的定义为：
K＝1.216T
1/3／
d
15.6 15.6
?式中： T — 烃类的沸点、石油或石油馏分的立方
平均沸点或中平均沸点， K。
? 不同烃类的特性因数是不同的。烷烃的最高，环烷 烃的次之，芳香烃的最低。
?含烷烃多的石油馏分的特性因数较大，约为 12.5～ 13.0；含芳香烃多的石油馏分的较小，约为 10～11； 一般石油的特性因数在 9.7～13之间。
? b、含氮化合物
? 石油中的氮化物大多数是氮原子在环状结构中的杂 环化合物，主要有吡啶、喹啉等的同系物（统称为 碱性氮化物）及吡咯、吲哚等的同系物（统称为非 碱性氮化物）。石油中另一类重要的非碱性氮化物 是金属卟啉化合物，分子中有四个吡咯环，重金属 原子与卟啉中的氮原子呈络合状态存在。
? 当油品中含有氮化物时，储存日期稍久，就会使颜 色变深，气味发臭，这是因为不稳定的氮化物长期 与空气接触氧化生成了胶质。氮化物也是某些二次 加工催化剂的毒物。
四环稠合芳烃
蒎系等
?2）烃类的性质及用途
?在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼， 不易与其它物质发生反应
?环烷烃的抗爆性较好、凝点低、有较好的润 滑性能和粘温性，是汽油、喷气燃料及润滑 油的良好组分。
?芳香烃抗爆性很高，是汽油的良好组分，常 作为提高汽油质量的调合剂
? 4.石油的非烃组成 石油中的非烃化合物主要指含硫、氮、氧的化合物。 非烃化合物在石油馏分中的分布是不均匀的，大部 分集中在重质馏分和残碴油中。
，有结晶析出，这种固体烃类为蜡。
环烷烃 （只有五
员、 六员 环）
环戊烷系（五碳环） 环己烷系（六碳环）
单环、双环、 三环及多 环，并以 并联方式 为主
1．汽油馏分中主要是单环环烷烃（重汽油馏分中有少 量的双环环烷烃）；
2．煤油、柴油馏分中含有单环、双环及三环环烷烃， 且单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数目；
一般是流动或 半流动状的粘 稠液体
个别是固体或 半固体
有程度不同的臭味
蜡含量和凝固点偏 高，流动性差
含硫相对较少，气 味偏淡
我国几种原油的主要物理性质
原油名称 密度(20℃)
g/cm3 运动黏度(50℃)
mm2/s 凝点 ℃
蜡含量(质量，%) 庚烷沥青质(质量，%)
残碳(质量，%) 灰分(质量，%)
? 3．平均分子量
? 石油馏分的平均分子量随馏分沸程的升高而增大。 汽油的平均分子量约为 100～120，煤油为180～ 200，轻柴油为 2l0～240，低黏度润滑油为 300～ 360，高黏度润滑油为 370～500。
? （三）流动性能 ?1．黏 度 ? 黏度的表示方法有动力黏度、运动黏度及恩氏黏度
特殊原油
我国原油
显赤褐、浅黄 四川盆地：黄绿色 色，甚至无色 玉门：黑褐色
大庆：黑色
相对密度
胶质、沥青质含量 多，石油的相对密 度就大
流动性
常温下石油中含蜡 量少，其流动性好
气味
含硫量高，臭味较 浓
一般在 0.80～ 0.98之间
个别高达 1.02 或低到 0.71
一般在 0.85～0.95 之间，属于偏重的 常规原油