2.3能源化学石油化学10

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天然气的非烃组成
在天然气中一般不超过10%。
主要成分：CO2、H2S、N2 非烃组成 次要成分：CO、SO2、H2、Hg 痕量成分：惰性气体氦、氖、氩、氪、 氙、氡
天然气中的氦含量有时＞0.5%，远高于它在大气中的含量 （0.0005%）是工业提取氦的主要资源。
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石油名称的由来
最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋 编 著的《太平广记》。
正式命名为“石油”是根据中国北宋杰出的科学家 沈括在所著《梦溪笔谈》中根据这种油《生于 水际砂石，与泉水相杂，惘惘而出》而命名的。 在"石油一词出现之前，国外称石油为"魔鬼的汗 沈括1031-1095 珠"、"发光的水"等，中国称"石脂水"、"猛火油"、 "石漆"等。
石油化学品合成化学
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2.2 石油的形成 —成因学说
长期以来，关于石油的成因一直存在有机和无机两种学说。
20世纪以来，有机成因学说占了主导地位，其依据： 大部分石油馏分具有旋光性，而只有生物能够合成旋光性有机化合 物； 石油中的碳同位素（13 C/12C）比无机碳更接近生物，特别是与生 物中广泛存在的脂类化合物类似；
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天然气的烃类组成
大多数天然气均以烃类为主要成分，但也有另外。有少数天然气气藏 以非烃类为主，如 N2 气藏（约占百分之几）、 CO2 气藏、 H2S 气藏 （两者之和少于1%）等。
CH4：一般80%以上，但亦有～50%，＞99%的；
烃类组成 C2～C4：气田气较少，一般＜5%；油田气较多， 一般＞10%；烷烃 C5+：气田气极少，0～0.2%；油田气稍多＜2%； 烷烃，微量环烷烃和芳烃
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2.1绪论 —石油的加工利用
现代石油化工工厂类型：
（1）燃料油型——生产汽油、煤油、轻重柴油和锅炉燃料。 （2）燃料+润滑油型——生产各种燃料油和各种润滑油。 （3）燃料+化工型——以生产燃料油和化工产品为主。 （4）燃料+润滑油+化工型——生产各种燃料、化工产品和润滑油。 加工技术包括： （1）分离——蒸馏、抽提、吸附、结晶、沉淀等； （2）热加工——热裂解、减粘裂化、焦化、高温裂解等； （3）催化加工——催化裂化、催化重整、加氢裂化等； （4）化学合成——聚合、加氢、脱氢、氧化、羰基合成等。
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2.3.2 原油的元素组成
大致范围如下（质量%）： C 83.0～87.0
与世界一般情况相比，我国原 油在元素组成上具有如下特点： （1） （2） （3） 氢含量较高； 硫含量较低； 氮含量较高。
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中国的石油之最
前1121～前249
公元25～220
中国是世界上发现石油最早的国家。有关石油最早的记载，见于 我国周代的《易经.革卦》“象日，泽中有火”。 中国是世界上利用石油最早的国家。有关石油使用的最早记载， 见于我国东汉《汉书.地理志》：“高奴（延长一带），有洧（河 南蔚氏县 ）水可燃”。 世界上第一口石油井在延长。《大元一统志》（1303年）里说： “在延长县南迎河有凿开石油一井，其油可燃，兼治六畜疥癣”。 中国近代陆上第一口油井在延长。延长油矿于1907年钻成的“第 一井”是中国陆上第一口油井，被国务院命名为“中华之最”。
大庆15井干酪根
响，在成岩作用的晚期才形成石油。
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胶质和沥青质 —定义
至今为止，国际上对胶质与沥青质尚无统一的分析方法和确切的 定义。只有一种描述性的概念。 沥青质——石油在分子量最大，极性最强的非烃组分。它们不溶 于非极性的正构烷烃而溶于苯。
常用来分离沥青质的正构烷烃有正硅烷、正己烷、正庚烷和石油 醚等。因此，在列举沥青质的含量时，必须同时说明所用溶剂。
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石油的化学组成— 天然气
地壳中产出天然气的形式是多种多样 的，有广义天然气和狭义天然气之ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 广义天然气包括：油田气、气田气、 煤系地层气、泥火山气和生物生成气 等。 狭义天然气包括：油田气、纯气田气、 凝析气田气。 石油工作者所称的天然气多指狭义天 然气。而且狭义天然气是主要的天然 气，在此只讨论狭义天然气。
胶质——石油中分子量与极性均仅次于沥青质的大分子非烃组分， 可以从正庚烷可溶质中分离出饱和烃、芳香烃后获得。
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胶质和沥青质 —性质
沥青质是一种暗黑色—黑色的无定形固体物质。 沥青质性质——加热不熔融，但超过300℃会发生明显的分解与 缩合反应。平均分子量大（2000～6000），在石油原油与渣油 中以胶体状态存在。其稠环芳烃与杂环的排列具有一定程度的近 程 有 序 ， 堆 砌 层 数 4 ～ 6 层 ， 平 面 面 积 可 达 1 . 0 × 1 . 5 nm 到 1.2×5.0nm。含量一般小于5%，个别原油甚至不含沥青质。 胶质外观深褐色—黑色的无定型固态物质。 胶质性质——加热时熔融。受空气氧化或加热可能通过缩聚转变 为沥青质。平均分子量600～2000，在馏分油中成真溶液。 沥青质与胶质的碳含量相近，但沥青质的氢含量较少（约少 1%～2%）。
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有机成因学说的基本概念
石油有机物的大部分来源于干酪根，但也有一小部分直接来源 于脂类化合物。这一部分石油有机物与生物有机物中的分子仅 有微小的差别。 随着埋藏深度的增加，温度升高，干酪根产生了许多烃类，包 括烷烃、环烷烃和芳烃。 生油反应包括了一系列连续的化学反应。 生油量与温度、压力（埋藏深度）和时间有关。主要的生油带 处于温度为60～150℃，深度1000～4000m的地层，生油时间 历时几百万至几亿年。 通过干酪根的热降解得到的烃类一般不再具有生物有机分子的 结构特性，正是这些烃类构成了石油烃类的主体。
4、必须实行“开发与节约并重，把节约放在首位”的方针。
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石油的体积与质量
1桶＝158.98升＝42加仑，美制1加仑＝3.785升，英制1加仑＝ 4.546升。 如果要把体积换算成重量，和原油的密度有关。石油的密度不同， 1升石油的重量也就不同。 一般来说，石油的密度在0.9上下，也就是说，1升石油的重量大 约在0.9公斤左右。 1t≈7桶 假设某地产的原油密度为0.99公斤／升，那么一桶的原油重量就 是158.98×0.99＝157.3902公斤。
生物及其代谢产物成为沉积物中的分散有机 质后，首先形成两类物质： 可溶性的有机质——胶质和沥青质； 不溶性的有机质——干酪根。 在地球上，干酪根（Kerogen）是有机碳的最 重要的形式，比煤与储层中石油的有机碳的 总和还要丰富1000多倍。 干酪根是石油的前驱体，它经过缓慢的热降 解和裂解作用，并受温度、压力和时间的影
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2.1绪论 —石油资源
未来15年内，我国国民经济发展要求原油以4%左右的速度增加；
但同期国内原油产量增长速度只有2%左右，国内原油供需缺口逐 年加大。
中国石油安全对策
1、建立多元化的石油供给体系。
2、建立石油安全战略储备体系。 3、确保海洋权益，加大开发海洋力度。
石油组分中发现了生物标志化合物，如石油卟啉就是一种来自于生 物的叶绿素和血红素的生物标志化合物；
各种生物通过热降解均可得到烃类，近代分析技术从现代和古代沉 积有机质中检测出石油所含的烃类； 世界上的油气田基本存在于海相或陆相的沉积岩中。
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有机成因学说的基本概念
天然气液：指天然气的一部分，在天然气的处理装置中呈液态回收； 主要包括天然气汽油和凝析油，也可能含有少量C1～C4烷烃和非烃成 分。
天然焦油：指石油沉积物，呈半固态或固态；常温常压下粘度大于 10mPa· s。常含有少量S、N、O、金属化合物和非烃物质。
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深度 0 （km)
活的 生物 体
木质素
碳水 化合物 降解作用
蛋白质
脂类 化合物
缩聚作用 成岩作用 只有微小变 化的分子
未变化 的分子
干酪根 主要生油带 热降解 低到中等分子量的 烃类 原油
裂解 天然气生 成带 5 残碳
高分子量烃类和非烃 类 天然气 甲烷+轻质烃
石油形成示意图
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2.1绪论 —石油资源
石油工业始于1859年美国宾夕法尼亚州打出世界上第一口油井 （井深21m，产油量2t/d），
其发展经历了煤油——动力——综合利用三个时期。成为人类 宝贵而有限的资源。
《BP世界能源统计2009》称，全球原油剩余探明储量为1.258 万亿桶（不含加拿大油砂）。按照2008年的年开采速度计算， 可以开采42年。 2009世界天然气探明储量为177.104万亿m3，天然气消费量为 2.99万亿m3，可以开采52年。 2011年中国全年生产原油2.06亿t，进口原油2.54亿t，对外依 存度达55.2% 。
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2.1绪论 —石油的加工利用
产品类型： 石油基燃料 —— 汽油、柴油、喷气燃料、煤油、液化石油气、 燃料油等； 其他分离产品 ——润滑油、石蜡与地蜡、石油沥青、石油焦； 合成产品——三大合成材料：合成塑料、合成纤维、合成橡 胶； 精细化学品：表面活性剂、增塑剂、化学助剂等。 石油化工的基础原料有4类：炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、 丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)及合成气。
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非再生能源篇 2 石油化学 Petroleum chemistry
能源化学课程组
武汉科技大学 二o一二年三月
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本章内容
克 拉 玛 依
2.1绪论
2.2 石油的 形成
2.3 石油 的化学组 成
2.4 石油 产品
中 国 东 海
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2.1绪论 —石油的概念
石油是一种战略性的矿产资源，它主要是由远古海洋或湖 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 与非烃类的复杂混合物。 被誉为“工业血液”的石油，作为一种重要的能源和优质 的化工原料，在全球政治与经济中占有重要的地位。
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有机成因学说的基本概念
初生成的油气分散在生油层的孔隙中，经过漫长的运移过程逐步 富集到地壳的圈闭结构中，形成石油矿藏。石油在运移过程中， 由于岩石的吸附作用，胶质和沥青质明显减少。 石油在聚集之后，还会不断地发生热降解、生物降解，水洗和蒸 发作用，其组成与性质还会发生不小的变化。
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2.1绪论 —天然气化工
氢 二硫化碳 硝基甲烷
碳黑
氦气 氯甲烷 四氯化碳 乙烯
天然气
硫磺 乙炔 氨 甲醇
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2.1绪论 —石油化学学科
石油化学是从化学角度研究石油的形成、化学组成、性质、加
工、产品与利用的应用学科。 石油化学的主要内容包括： 石油及石油产品化学 石油加工化学
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石油的概念
1983年第11届世界石油大会正式提出石油等名词的定义。 石油（Petroleum）：指气态、液态和固态的烃类化混合物，具有天然 产状。 原油（Crude oil）：指石油的基本类型，储存在地下储层中，常压下 呈液态。其中也包括一些液态非烃类组分。一般，原油在储藏状态下 的黏度不大于10mPa· s。 天然气：指石油的主要类型，呈气态，或在地层条件下溶解于石油中， 常温常压下呈气态。天然气也可能含有少量非烃成分。