石油炼制工程(第四版)杨朝合

石油加工工程
26.0 27.5 27.2 29.2 34.9 23.2 29.9 23.2 23.2 25.4 24.8
42.8 47.4 51.8 39.9 39.1 32.3 29.7 31.6 14.7 18.0 33.111
沙特（混合） 也门（麦瑞波） 英国（北海） 印尼（米纳斯） 2013-7-14
2．石油中的环烷烃
环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定
石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含
六碳环的环己烷系
我国的几种主要原油中一般环己烷系多于环戊烷系 石油中的环烷烃除单环外，还有双环及多环环烷烃，环 的连接方式以并联为主
3．石油中的芳烃、混合烃
芳烃和混合烃在石油中普遍存在，馏分越重，结构越复杂
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3．结构族组成
(1) 结构族组成表示方法
不论石油烃类的结构多么复杂，都可以看作是由三个基
本结构单元组成：烷基、环烷基和芳香基，用这些基本 结构单元的含量来表示复杂分子混合物的组成的方法就 是结构族组成表示法； 通常用三个基本单元上碳原子占总碳原子的百分数(%
和指标。对于纯粹的脱碳(无外加氢)加工过程，在生成H/C原 子比高的轻质产物的同时，必然得到H/C原子比低的重质部 分，整个加工过程H/C原子比将保持守恒。
各种油品的 H/C（原子比）
天然气 3.90 普通原油
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液化气 2.20 重质油
汽油 1.90～2.20 减压渣油 1.40～1.70
各种石油产品往往在馏分范围之间有一定的重叠。同一馏分可以
生产不同的产品。
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3. 直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它基本保留了原 油化学组成的本来面目，如基本不含不饱和烃。
4. 石油中含有的馏分，为了统一称呼，一般规定：
小于200℃（或 180 ℃）的轻馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，
芳香烃<环烷烃<烷烃
一般说来，轻质原油或石蜡基原油，如表2-6中的大庆原油
和印尼米纳斯原油其氢碳原子比较高(约为1.9)，而重质原 油或环烷基原油如欢喜岭等原油其氢碳原子比较低(约1.5
左右)。
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同一原油的不同馏分其氢碳原子比存在较大差别
在石油的各种加工过程中，氢碳原子比也是一个重要的参数
2．我国主要原油的主要特点
大多数原油的相对密度（d204）>0.86，属较重原油； 凝点(CP)高，含蜡量高，庚烷沥青质含量低； 含硫量较低,含氮量偏高，大部分原油N>0.3%; Ni含量大大高于V含量，Ni/V>10。
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3．重质原油(或称稠油)
近年来国内外相继对蕴藏量很丰富的重质原油(或称稠油) 进行开采。表2-4所列为国内外几种重质原油的一般性质，这 类原油的相对密度均大于0.93，而且粘度较高，其中若干重质 原油其酸值较高（例如单家寺、新疆九区等），属含酸原油。 4．轻质原油的主要特点 此外，还有一类相对密度＜0.80的轻质石油，该类石油 的特点是相对密度小、硫含量低、轻油收率高、渣油含量少，
点 ，其沸点范围很宽。用分馏的方法可以把石油分成不同温度 段的馏分，如 < 200℃、200～350℃、 350～500℃等，每个馏分 的沸点范围简称为馏程或沸程。
馏分常冠以石油产品的名称，但馏分不等同于产品 。
2. 馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，要满足油品的 规格（质量指标）要求，馏分要变成产品还必须对其进一步加工。
沸点馏分的组成，利用气相色谱技术可分析鉴定出汽油馏分中 上百种单体化合物。 优点：具体、直观 缺点：适用范围很窄，只适用于气体、溶剂油和汽油
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2．族组成
对于石油馏分，元素组成表示法太简单而单体烃表示法太复
杂，而且使用范围窄。族组成介于两者之间，简单实用。
所谓“族”就是化学结构类似的一类化合物 石油馏分分成那些族，取决于分析方法和分析要求以及实际应用的需要 对于汽油：烷烃（正构、异构）、环烷烃、烯烃和芳香烃
这类原油目前在世界上的探明储量及产量均较少，表2-5为
我国及国外几种轻质原油的一般性质。
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二、石油的元素组成
原油中的主要元素是C、H
C+H > 95.0%
83.0%～87.0%
11.0%～14.0%
原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素(1～5%) 原油中主要的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、Ca等45种 石油中的非碳氢原子称为杂原子。与国外原油相比，我国
原油名称 大 胜 孤 辽 华 中 新 庆 利 岛 河 北 原 疆
＜200℃
200～350℃
350～500℃
＞500℃
11.5 7.6 6.1 9.4 6.1 19.4 15.4 20.7 31.5 29.0 11.9
19.7 17.5 14.9 21.5 19.9 25.1 26.0 24.5 30.6 27.6
含量可高达90%以上，但有的石油(重质石油)烃类含量甚至低于50%。
一、石油中烃类的类型及分布规律
石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃、芳烃和在分子
中兼有这三类烃结构的混合烃构成
原油中一般不含烯烃，炔烃更少
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1．石油中的烷烃
石油中带有直链或支链，而无任何环结构的饱和烃称为
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(3) 重油或渣油的结构族组成测定—密度法
则：CA%=32.6%
CN%=32.6% CP%=34.8% RA=1.0 RN=1.0
RT=2.0
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(2) 石油中间馏分及高沸点馏分的结构族组成测定—n-d-M法
烃类的物性与其结构单元密切相关 测定中间馏分或高沸点馏分的相对密度(d)、折射 率(n)和分子量(M)，就可以用表2-10中的公式算出 各结构参数(% CA、 % CN、 % CP、RT 、RA 、 RN)
烷烃或链烃 化学性质不活泼，C1～C4常温常压下为气态，C5～C15为 液态，C16以上的正构烷烃为固态 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%
石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量高 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
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对于煤、柴油：饱和烃（烷烃、环烷烃）、轻芳烃（单环）、中芳烃、
重芳烃、不饱和烃和非烃组分等（液固色谱分析）；若采用质谱分析法， 则族组成可以烷烃(正构烷烃、异构烷烃)、环烷烃(一环、二环、多环环
烷烃)、芳香烃(一环、二环及多环芳香烃)和非烃化合物的含量表示。
对于减压渣油：一般分成 饱和分、芳香分、胶质、沥青质
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图中从175℃到352℃，每25℃切割一个窄馏分
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பைடு நூலகம்
350℃到500℃，每25℃切割一个窄馏分，以及＞500℃馏分
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第二节
石油馏分的烃类组成
含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物，简称为烃 (Hydrocarbon)。从化学组成来看，石油中主要含有烃类和非烃类这两 大类。烃类和非烃类存在于石油的各个馏分中，但因石油的产地及种 类不同，烃类和非烃类的相对含量差别很大。有的石油(轻质石油)烃类
原油的含硫低、含氮量高 。
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由于不同原油中这些杂原子含量相差甚大，所以单纯用它
的碳含量或氢含量不易进行比较。原油的氢碳原子比则更 能反映原油的属性，与原油的化学结构有关系
对于不同系列的烃类，在相对分子质量相近的情况下(碳原
子数相同)其氢碳原子 比大小顺序是：
第二章
石油的化学组成
第一节
石油的一般性状、 元素组成、馏分组成
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一、石油的一般性状
1．颜色及密度
石油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体 多数原油的密度集中在800～980kg/m3之间，但也有个别
原油的相对密度在1000kg/m3以上或800kg/m3以下
CA 、 % CN和% CP ）来描述分子的组成，然后再加上分
子中的总环数RT，芳环数RA和环烷环数RN来表示石油馏 分的结构族组成
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%CA=6÷20×100%=30% （芳碳率）
%CN=4÷20×100%=20% （环烷碳率）
%CP=10÷20×100%=50% （烷基碳率） RT=2；RA=1；RN=1 注 意 ： 石油馏分的结构族组成是把一个馏分看作是一个平均分子，
该平均分子是由芳香环、环烷环和烷基侧链这三种结构单
元所构成；
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用CA%、CN%、CP%、RT 、RA 、RN来表示该平均分子 的结构参数，因此RT 、RA 、RN有可能会出现小数； 结构族组成表示法仅表示上述结构单元的含量，并未考 虑其结合方式；
计算过程中将烷基环侧链和环烷环看作是芳环的取代基；
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但使用该方法有以下注意事项： 得到的是平均分子的结构参数； n-d-M法有一定的适用范围： M>200，不含不饱和烃
不适于低沸点馏分，不适于 大多数二次加工产物 不适于重油，尤其是VR （RT为5~9）
不适于绝大多数VR
RT≯4，RA≯2，或%CR≯75%