石油化工

Mc是 以每个碳原子计的平均相对分子质量
第二节 石油馏分的烃类组成
不同结构的烃中每个碳原子所占的摩尔体积 烃类 正己烷 环己烷 苯 d420 0.6594 0.7785 0.8789 M 86.17 84.16 78.11 C 6.0 6.0 6.0 Mc 14.36 14.03 13.02 Mc/d 21.78 18.02 14.81
C，m%
85.87 86.26 85.12 85.86 86.13 85.67 86.36 85.06 83.00 85.14 86.24 84.00 84.20 85.59 83.90
H，m%
13.73 12.20 11.61 12.65 13.30 13.40 11.13 12.10 12.81 13.13 13.61 12.70 13.00 13.00 12.30
并规定：
三种结构单元在分子中占的份量用芳香环上碳原子占分子总碳原子的百分数 （％CA)，环烷环碳原子占分子总碳原子的百分数（％CN)，烷基侧链碳原子占 分子总碳原子的百分数（％CP)来表示。 然后加上分子中的总环数RT，芳香环数RA和环烷环数RN来表示石油馏分的结
构族组成。
第二节 石油馏分的烃类组成
第二章 石油的化学组成
Chemistry Composition of Petroleum
刘 欣 梅 中国石油大学（华东）化学工程学院 化学工程系
主要内容
石油的元素组成和馏分组成
石油的烃类组成 石油的非烃化合物 渣油以及渣油中的胶质、沥青质
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
第二节 石油馏分的烃类组成
石油馏分的结构族组成的求算 中间馏分及高沸点馏分— n-d-M
n-d-M法是根据折射率、密度和分子量（n-d-M) 进行计算，
计算公式见课本表2-10。
n-d-m法使用范围
M＞200，不含不饱和烃； RT≤4，RA≤2或者%CR≤75(%)；
CA/CN≤1.5；含S≤2%，含N≤0.5%，含O≤0.5%
沙特 沙特 伊朗 (中质) (轻重混合) (轻质)
0.8680 9.04 -7 3.10 1.84 5.67 2.42 0.8716 9.17 -25 4.24 3.15 5.82 2.55 0.8531 4.91 -11 － 0.64 4.28 1.40
科威特
0.8650 7.31 -20 2.73 1.97 5.69 2.30
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
我国石油的馏分组成的特点 >5000C的减压渣油含量较高，汽油馏分的含量较少（一般小于10％）。 注意
常压渣油或常压重油(简称AR)与减压渣油（VR）的区别
常压渣油实际上包含了减压渣油
第二节 石油馏分的烃类组成
注意
天然石油中仅含有烷烃、环烷烃和芳香烃，不含有烯烃和炔烃等不饱和烃。
含有杂原子的重油或渣油的 Mc/d 校正
Mc Mc 100 %C %H 6.0 d C d %C
初馏点~
11.5 7.6 6.1 9.4 6.1 19.4 15.4 19.6 2.4 1.2 23.3 20.7 31.5 29.0 11.9
200～
19.7 17.5 14.9 21.5 19.9 25.1 26.0 31.1 19.3 12.2 26.3 24.5 30.6 27.6 30.2
为：汽油馏分：C5 ~ C11, 煤柴油馏分：C12~C25, 高沸点馏分：C20~ C35。
第二节 石油馏分的烃类组成
C10H21
C10H21
第二节 石油馏分的烃类组成
结构族组成
定义：不论石油烃类的结构如何复杂，都可以看作是有烷基、环烷基和芳香基三个
基本的结构单元组成，用三个结构单元上碳原子所占的百分数描述分子的组成。
表示石油馏分的结构族组成时要明确
（1）把整个馏分看作一个平均分子，所以环数有可能是小数；
（ 2） ％CA ，％CN ，％CP ，RT, RA , 例：有一种混合物是由40％（摩尔）的 RN 为结构参数。 ，40％ （摩尔）的
和20％（摩尔）的C10H22 组成，从结构族组成的观点出发，描述这
一混合物的结构族组成。
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
馏分组成（Fractional CompositionБайду номын сангаас 馏分的概念
定义：馏分是指用分馏的方法把原油分成（或切割成）
不同的沸点范围 。
直馏馏分：原油直接分馏（蒸馏）得到的馏分
特点： 它保留了石油化学组成的本来面目，基本不会改变石油 的化学组成。 馏分与产品
注意：结构族组成就是确定复杂分子混合物中结构单元的含量，而不是研究
在分子中这些结构单元的结合方式。
例：
C10H21
％CA = 6/20 100% =30% ％CN = 4/20 100% = 20%
％CP = 10/20 100% = 50%
RT =2 , RA =1 , RN =1
第二节 石油馏分的烃类组成
属于较重原油，通常在d420在0.85 ~ 0.95之间；
凝点及含蜡量较高；


主要是含硫或低硫原油；
含氮量较高。
我国陆上主要原油的一般性质
原油名称
密度, g/cm3 (20℃) 运动粘度,mm2/s (50℃)
凝点， ℃ 蜡含量，m%
大庆
0.8554 20.19 30 26.2
胜利
0.9005 83.36 28 14.6
>5000C ，减压蒸馏残留油
从175℃到350℃，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
国内外部分原油的馏分组成
馏分组成， m%
原油名称
大庆 胜利 孤岛 辽河 华北 中原 新疆 新疆库尔勒 新疆九区 单家寺 沙特轻质 沙特混合 阿联酋，麦瑞波 英国，北海 印尼，米纳斯
一、石油烃类组成表示方法
表示方法：单体烃组成，族组成，结构族组成 单体烃组成
适用性
适用于石油的低沸点馏分和石油气，对煤柴油以上馏分不适用。 ？
第二节 石油馏分的烃类组成
族组成
定义
所谓族是指化学结构相似的一类化合物，用各族的含量表 示石油馏分的化学组成的方法。 族组成的确定依据 分析对象不同 分析方法或分析要求不同
石油的一般性质
颜色、密度、状态、粘度、凝点、蜡含量、残炭
颜色
随产地不同而不同，淡黄 状态 流动或半流动的粘稠液体
黑色
密度 相对密度集中在0.80 ~ 0.98之间
一般规定d420 > 0.86 的为较重原油
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
我国原油的主要特点
规定： S < 0.5 m ％ 0.5 m ％< S <2.0 m ％ S>2.0 m ％ 我国原油的主要特点 低硫原油 含硫原油 高硫原油
我国石油中Ni含量一般在几
十个ppm范围内，V含量一般
在几个ppm范围内
％。
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
H/C
H/C比与烃类化学结构和分子量大小有关的参数
烷烃 H/C原子比 环烷烃 H/C原子比 芳烃 H/C原子比
C6H14
C10H22
2.33
2.20
C6H12
C10H18
2.00
各族烃类在石油中的分布规律
第二节 石油馏分的烃类组成
各族烃类在石油中的总分布规律
1. 随石油馏分沸点升高，所含各族烃类的分子量增 大，碳原子数增加;
2. 环状烃的环数增加，分子结构趋于复杂化; 3. 烷烃的含量随沸点升高而逐渐减少，而环烷烃、芳 香烃与之相反; 4. 正构烷烃存在于各个石油馏分中，它们在各个馏分中 的碳原子数分别
阿联酋 印尼 哈萨克 伊拉克 (穆尔班) (米纳斯) 斯坦
0.8239 2.55 -7 5.16 0.36 1.96 0.86 － 0.8559 6.50 0.8456 13.4 0.8538 1.088 -13 4.5 － 3.02 1.03
运动粘度
mm2/s (50℃)
凝点， ℃ 蜡含量,m%
-15 (倾点) －
0 3.8 － 0.52 0.17 3.3 2.4
0 0.90 0.014 0.03 0.05 0.50 0.03
0 5.5 － 0.80 0.29 12.3 1.5
国外若干种原油的一般性质
原油名称 密度
g/cm3(20℃)
沙特 (轻质)
0.8578 5.88 -24 3.36 1.48 4.45 1.91
第二节 石油馏分的烃类组成
重油的结构族组成—密度法
依据：在相对分子质量相近的情况下，不同类型烃类其密度不同。 参数
Mc d
Mc（M/CT) ： M表示平均相对分子质量 CT表示每个平均分子中的碳原子数
Mc M d CT d : 表示每个碳原子所占有的摩尔体积 不同结构的烃，每个碳原子所占的摩尔体积( Mc/d ) 不同
辽河
0.9204 109.0 17(倾点) 9.5
孤岛
0.9495 333.7 2 4.9
华北
0.8837 57.1 36 22.8
中原
0.8466 10.32 33 19.7
新疆 吐哈
0.8197 2.72 16.5 18.6
鲁宁 管输
0.8937 37.8 26.0 15.3
庚烷沥青质 m% 残炭，m% 灰分，m% 硫含量，m% 氮含量，m% 镍含量，μg/g 钒含量，μg/g
1.10 4.2 1.95
34 (倾点) －
0.28 2.8 0.10
庚烷沥青质，m%
残炭, m% 硫含量,m% 氮含量,m%
0.09
0.12
0.09
0.12
0.14
0.10
0.10
0.20
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
石油的元素组成(Element Composition of Petroleum ）
主要元素
C: 83 ~87 m% H: 11~14 m% S: 0.05~8 m% N: 0.02~2 m% O: 0.05~2 m% 多数原油的C, H元素占元素组成 的95 ~ 99m％，而S, N,O总量占1 ~ 5
微量元素
V, Ni, Fe, Cu: ppm 数量级
As：
ppb 数量级
350～
26.0 27.5 27.2 29.2 34.9 23.2 29.9 26.1 29.6 18.3 25.1 23.2 23.2 25.4 24.8
＞500
42.8 47.4 51.8 39.9 39.1 32.3 29.7 23.2 51.1 68.3 25.3 31.6 14.7 18.0 33.1
馏分
=
？
产品
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
石油的馏分组成
汽油馏分（轻油或石脑油）
< 1800C (2000C) ，常压蒸馏得到
煤柴油馏分（常压瓦斯油(AGO), 中间馏分）
1800C (2000C) ～ 3500C， 常压蒸馏得到 润滑油馏分（减压瓦斯油(VGO), 高沸点馏分,减压馏分） 3500C ～ 5000C ，减压蒸馏得到 减压渣油
1.80
C6H6
C10H8
1.00
0.80
C14H30 C18H38
2.14 2.11
C14H24 C18H30
1.71 1.67
C14H10 C18H12
0.71 0.67
第一节 石油的一般性质、元素组成和馏分组成
H/C
a. 反映烃的化学结构： 同碳数的烃， 烷烃>环烷烃、烯烃> 芳香烃 b. 反映分子量大小
(C＋H)，m%
99.60 98.46 96.73 98.51 99.43 99.07 97.49 97.16 95.81 98.27 99.85 96.70 97.20 98.59 96.20
H/C (原子比)
1.90 1.68 1.62 1.75 1.84 1.86 1.53 1.69 1.84 1.84 1.88 1.80 1.84 1.81 1.75
同族烃，H/C比随分子量的增加而减小
c. 对石油及其产品
环结构增加，H/C比?
结论：石油及其产品的H/C比较小，则环状结构较多。
原油中的碳、氢元素含量和氢碳比
原油名称
大庆 胜利 孤岛 辽河 新疆 大港 欢喜岭 井楼 江汉 伊朗，轻质 印尼，米纳斯 美国，加州文图拉 美国，堪萨斯 前苏联，格罗兹尼 前苏联，杜依玛兹
0 2.9 0.0027 0.10 0.16 3.1 0.04
＜1 6.4 0.02 0.80 0.41 26.0 1.6
0 6.8 0.01 0.24 0.40 32.5 0.6
2.9 7.4 0.096 2.09 0.43 21.1 2.0
＜0.1 6.7 0.0097 0.31 0.38 15.0 0.7