炼油基础知识

8 石油及其产品的组成和性质

8.1 石油工业在国民经济中的地位

2012年中国企业500强8.2 石油工业生产过程

8.3 石油的一般性状及化学组成

石油与原油二者在含义上是有区别的，石油是由碳氢化合物组成的复杂混合物，它包括气体、液体及固体（煤炭除外），而原油是指从地下开采出来的液体油料。不过，习惯上一般将石油与原油二词交换使用或相提并论。

8.3.1 石油的一般性状

石油是一种主要由碳氢化合物组成的复杂混合物，常温下多为流动或半流动的粘稠液体。大部分是有事暗色的，通常呈黑色、褐色或浅黄色。

相对密度在0.8—0.98之间。我国主要油区原油的相对密度躲在0.85—0.95之间，凝点及蜡含量较高，庚烷沥青质含量较低，属偏重的常规原油。

许多石油含有一些有臭味的硫化合物，有浓烈的特殊气味。我国原油一般含流量都较低，一般都在0.5%以下，只有胜利原油、新疆塔河原油和孤岛原油含硫量较高。

8.3.2 石油的元素组成

基本上由碳、氢、硫、氮、氧五种元素所组成。其中最重要的元素是碳和氢，占96%--99% ，其余的硫、氮、氧和微量元素总含量不超过1%—4% 。氯、碘、磷、砷、硅等微量非金属元素和铁、钒、镍、铜、铅、钙、钠、镁、钛、钴、锌等微量金属元素。这些微量元素在石油中的含量极低，但对石油加工过程，特别是对催化加工等二次加工过程影响很大。

石油中的各种元素不是以单质存在，而是以碳氢化合物的衍生物形态存在。

8.3.3 石油的馏分组成

馏分就是一定沸点范围的分馏馏出物。馏分的沸点范围简称为馏程或沸程。原油直接分馏得到的馏分称为直馏馏分，基本保留石油原来的组成和性质。

一般把原油中从常减压蒸馏开始馏出的温度（初馏点）到200℃（或180℃）的轻馏分称为汽油馏分或称石脑油馏分，常压蒸馏200℃（或180℃）—350℃的中间馏分称为煤柴油馏分或称常压瓦斯油（简称AGO）。将常压蒸馏＞350℃的馏分称为常压渣油或常压重油（简称AR）。由于原油从350℃开始有明显的分解现象，所以对于沸点高于350℃的馏分，需在减压下进行蒸馏，将减压下蒸出馏分的沸点再换算成常压沸点。一般将相当于常压下350℃—500℃的高沸点馏分称为减压馏分或称润滑油馏分或称减压瓦斯由（简称VGO）；而减压蒸馏后残留的＞500℃的馏分称为减压渣油（简称VR）。

我国原油馏分组成的一个特点是VR的含量都较高，＜200℃的汽油馏分含量较少。

8.3.4 石油的烃类组成

烃是碳氢化合物的简称，石油中的烃类包括烷烃、环烷烃、芳烃。石油中一般不含烯烃和炔烃，二次加工产物中常含有一定数量的烯烃。

8.3.4.1 烷烃

烷烃是组成石油的基本组分之一，在常温常压下，C1—C4的烷烃是气态，C5—C15的烷烃是液态，C16以上的烷烃是固态。

8.3.4.2 环烷烃

环烷烃是环状的饱和烃，也是时有的主要组分之一，含量仅次于烷烃。环烷烃在石油各馏分中的含量是不同的，它们的相对含量随馏分沸点的升高而增加，但在更重的石油馏分中，因芳香烃的增加，环烷烃则逐渐减少。

8.3.4.3 芳烃

芳烃是苯环结构的烃类，在石油中的含量通常比烷烃和环烷烃少。芳烃在石油馏分中的含量随馏分沸点的升高而增多。

8.3.5 石油中的非烃化合物

石油的主要组成是烃类，但石油中还含有相当数量的非烃化合物，尤其在重质馏分油和减压渣油中含量更高。石油中的硫、氮、氧等杂元素总量一般占1%—4%，但石油中的硫、氮、氧不是以元素形态存在而是以非烃化合物形态存在，它们在石油中的含量相当可观，高达10%—20%，直接影响石油加工过程及产品质量。

石油中的非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青状物质。

8.3.5.1 含硫化合物

硫对石油加工、油品应用和环境保护的影响很大，多以含硫量常作为评价石油的一项重要指标。

含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加，其种类和复杂性也随着馏分沸程升高而增加。大部分含硫化合物集中在重馏分油和渣油中。

石油中的含硫化合物给石油加工过程和石油产品质量带来许多危害：○1腐蚀设备；○2影响产品质量；○3污染环境；○4使催化剂中毒。炼油厂常采用碱精制、催化氧化、加氢精制等方法去除油品中的硫化物。

8.3.5.2 含氮化合物

石油中氮含量一般比硫含量低。

氮化合物含量随石油馏分沸点的升高而迅速增加，集中在渣油中。

石油中的氮化合物可分为碱性含氮化合物和非碱性含氮化合物两类，其中非碱性含氮化合物性质不稳定，易被氧化和聚合生成胶质，是导致石油二次加工油品颜色变深和产生沉淀的主要原因。在石油加工过程中碱性氮化物会使催化剂中毒。石油及石油馏分中的氮化物应精制予以脱除。

8.3.5.3 含氧化合物

石油中的氧含量很少，随馏分沸点升高而增加，主要集中在高沸点馏分中，大部分富集在胶状沥青状物质中。

石油中的含氧化合物包括酸性含氧化合物和中性含氧化合物。其中酸性含氧化合物中的环烷酸可与很多金属作用而腐蚀设备。环烷酸与金属作用生成的环烷酸盐留在油品中还将促进油品氧化，在石油加工过程中，通常用碱洗的方法将环烷酸等酸性含氧化物除去，但重馏分中的环烷酸在碱洗时易乳化而难于分离。酸性含氧化合物中的酚能溶于水，炼油厂污水中长含有酚，导致环境污染。石油中的中性含氧化合物含量极少，可氧化生成胶质，影响油品的使用性能。

8.3.5.4 胶状—沥青状物质

胶状沥青状物质是结构复杂、组成不明的高分子化合物的复杂混合物，大量存在于减压渣油中。

胶质通常为褐色至暗褐色的黏稠且流动性很差的液体或无定形固体，受热时熔融。胶质具有很强的着色能力，油品的颜色主要是由于交织的存在而造成的。胶质是不稳定的物质，在常温下易被空气氧化而缩合为沥青质，是道路沥青、建筑沥青、防腐沥青等沥青产品的重要组分之一。

沥青质是石油中平均相对分子质量最大，结构最为复杂，含杂原子最多的物质。石油中的沥青质全部集中在减压渣油中。

胶状—沥青状物质对石油加工和产品使用有一定的影响。含有大量胶状—沥青状物质的减压渣油可用来生产沥青。

8.3.6 渣油的组成

减压渣油是原油中沸点最高、平均相对分子质量最大、杂原子含量最多和结构最为复杂的部分。