2.石油的化学组成

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一、含硫化合物
1、含量
(1)高硫原油:S>2%。 (2)低硫原油:S<0.5%。
(3)含硫原油:S=0.5~2%。
含硫和高硫原油约占世界原油总产量的75%,其中半 数产自中东地区,我国原油大多属于低硫原油。
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2.3 石油中的非烃化合物
硫化物的分布:随着沸点↗,含硫量逐渐↗。 原油中约90%的硫,集中在高沸组分和渣油中。 2、存在形态 含硫化合物按性质可分三大类: ⑴活性含硫化合物
随着沸点的升高,芳香烃含量逐渐增多。
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2.2 石油的烃类组成
五、中间馏分烃类族组成 中间馏分(200~350℃) 1、烃种类 除烷烃、环烷烃和单环芳香烃外,还有双环及三环的环 烷烃和芳烃,还含有类异戊二烯。 2、烃类分布 随着沸点↗,环烷烃和芳香烃的环数、侧链数会↗或是 侧链增长。
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2.2 石油的烃类组成
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2.2 石油的烃类组成
3、芳香烃(Aromatics)
(1)分子结构
芳香烃在原油中的含量通常比烷烃和环烷烃含量少。
CH3
(2)存在形式 芳香烃的代表物是苯及其同系物,以及双环和多环化合 物的衍生物。
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2.2 石油的烃类组成
二、石油烃类组成表示方法 1、单体烃组成 (1)表示方法:将石油馏分中每种类含量表示出来。 馏分愈重,化合物的种类和数目也就愈多,分离和鉴 定出各种单体化合物也就愈困难。 (2)适用情况:石油气或部分低沸点馏分。 2、族组成 (1)表示方法:以石油馏分中各族烃相对含量来表示。
三、石油气体的烃类组成
1、天然气:埋藏地层中自然形成的可燃气体。
以烷烃为主,其中CH4含量最多,有少量的C2H6、C3H8 等和非烃(CO2、N2、H2S)。
wenku.baidu.com
2、炼厂气:原油加工过程中的热裂解产物,除了含有烷 烃外,还含有烯烃和氢气。
四、直馏汽油馏分的烃类组成
直馏汽油的沸点<200℃,分子量约为80~140。
不同产地的原油中C、H元素组成变化范围不大。 2、硫、氮、氧 原油中还含有S、N、O,在原油中的总含量一般在 1~5%。 有少数原油的S含量达5.7%。 3、其它元素 金 属 元 素 : 钒 (V) 、 镍 (Ni) 、 铁 (Fe)、 铜 (Cu)、 铅 (Pb)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、锌(Zn) 非金属元素:氯(Cl)、硅(Si)、磷(P)、砷(As)
上述含硫化合物会危害原油的加工以及产品的使用。
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2.3 石油中的非烃化合物
(2)腐蚀设备 ①加工含硫石油时 含硫化合物受热分解要产生H2S,在H2O存时,会对金 属设备造成严重腐蚀。
Fe H 2 S FeS H 2
Fe S FeS
3 5 0~ 4 0 0
2RSH + Fe
(RS) 2 Fe + H 2 ↑

活性硫:能直接与金属作用的硫化物。 非活性硫:与金属不直接作用的硫化物。
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2.3 石油中的非烃化合物
②石油产品中含硫化物 (1)腐蚀金属 在储存和使用过程中会腐蚀金属,含硫燃料燃烧产生SO2和SO3 遇水后生成H2SO3和H2SO4也会强烈腐蚀金属。 (2)使催化剂(Cat.)中毒 在催化加工过程中,硫是某些催化剂的毒物,会造成催化剂中 毒,使其丧失催化活性。
%C A
%C P
14 43 15
43
100 32 .6%
100 34.8 %
%C N
14 43
100 32.6%
% C R 32 .6 32 .6 65 .2 %
RA=3
RN=3
RT=6
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2.2 石油的烃类组成
(2)中间馏分和高沸馏分的结构族组成的测定 经研究发现,原油馏分的某些物理性质与其结构有关, 可利用物理常数来测定原油馏分结构族组成:
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2.2 石油的烃类组成
一、石油的烃类组成 在天然原油中主要含有烷烃、环烷烃和芳香。 1、烷烃(Alkane) (1)分子结构 正构和异构烷烃都含有。
H H H H C H H H H C C C H
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H H C H
H C H
H C H
H C H
H C H
H C H H
H
H C H
H
C C
H
H C H
%CP——烷基侧链上C数占总C原子数的百分数。
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2.2 石油的烃类组成
例1:有纯化合物
C 10H 21
化合物中有20个碳原子,6个在芳香环上,4个在环烷环 上,10个在烷基侧链上,则:
%C A 6 20 100 30
%C N
4 20
100 20
%C P
10 20
100 50
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2.1 石油化学组成概说
4、气味 具有浓烈的气味,是因含有一些有臭味的硫化物,如 硫化氢、硫醇。 石油按其产地不同,性质也有不同程度的差异。 二、原油的元素组成 1、碳、氢 主元素是C和H,占元素总量的95~99%,其中: C含量:83~87%, H含量:11~14%。
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2.1 石油化学组成概说
H
C H
H
H
2.2 石油的烃类组成
(2)存在状态

气态烷烃 天然气和炼厂气的主要成分。 液态烷烃

C5~C15的烷烃,蒸馏时,C5~C10的烷烃多进入汽油馏 分中,而C11~C15的烷烃则进入煤油馏分中。

固态烷烃
C16以上的烷烃,在常温下一般溶解在原油中,当温度 ↙时,有结晶析出,称此固体烷烃为蜡。
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2.2 石油的烃类组成
RT=RA+RN 式中:RA——分子中的芳香环数 RN——分子中的环烷环数 RT——分子中的总环数 %CR=%CA+%CN
式中:%CA——芳香环上C原子数占总C原子数的百分数;
%CN——环烷环上C原子数占总C原子数的百分数; %CR——总环上C原子数占总C原子数的百分数;
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2.1 石油化学组成概说
四、我国原油的特点 我国原油的特点: ①单从相对密度看,我国原油属于较重原油; 我国一些主油田原油的相对密度都在0.85以上。 ②我国原油的凝点以及蜡含量均较高,庚烷沥青质含 量较低; ③我国大部分原油的S含量都很低,但是含N都偏高, Ni高,Vi低;
④我国原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高。
Chapter 2 石油的化学组成
石油化学组成概说:元素及馏分组成
石油馏分烃类组成:烃类化学组成表示法
石油中的非烃化合物
石油中的微量元素
渣油以及渣油中的胶质沥青质
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2.1 石油化学组成概说
一、原油的一般性质 1、颜色 绝大多数都是黑色,也有呈暗黑,暗绿、暗褐;还有 些呈赤褐、浅黄乃至无色。 2、相对密度(Relative Density) 一般在0.8~0.98之间,也有个别可高达1.016,或低 到0.707。 3、流动性(Fluidity) 流动或半流动的粘稠液体。在常温下,大多数是可以 流动的液体。
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2.1 石油化学组成概说
三、原油的分馏和馏分 1、定义 (1)分馏(Fractional Distillation) 石油是由多个组分构成的复杂混合物,各个组分有其各 自不同的沸点。 根据沸点的差别,使混合物分离的方法称为分馏。 (2)馏分(Fraction) 炼油厂根据需要将石油分成几个部分。按一定沸点范围 分得的油品称为馏分。 如分成<200℃的馏分、200~300℃的馏分等。

n-d-M法:n-折射率,d-相对密度,M-分子量 n-d-γ法:n-折射率,d-相对密度,γ-粘度 n-d-A法:n-折射率,d-相对密度,A-苯胺点 最常用的是n-d-M法,其计算方法有: ①公式法。
②查图法,如图2-1~图2-8 。
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2.2 石油的烃类组成
求%CA的过程
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2.2 石油的烃类组成
(3)350~500℃为润滑油馏分或高沸馏分;
(4)>500℃称为渣油。 3、说明
(1)从原油中直接分馏得到的馏分称为直馏馏分,其产 品称为直馏产品。
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2.1 石油化学组成概说
(2)馏分是一个混合物。 即使温度范围很小的,它还是混合物,只不过包含的 组分数目比原油少而已。 (3)馏分不是石油产品。 还必须将馏分进一步加工以满足油品规格要求,才能 变成石油产品。 (4)同一沸点范围的馏分可加工成不同产品。 例如航煤(150~280℃)、灯用煤油(200~300℃)、 轻柴油(200~350℃)都含有(200~280℃)的馏分。
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2.2 石油的烃类组成
2、环烷烃(Cycloalkane) (1)分子结构:原油中的第二种主要烃类。
H2 C H2C CH2 H2C C H2
H2C C H2 CH C H2 CH2 H2C H2 C CH H2 C CH2
(2)存在形式
以环戊烷和环己烷及其衍生物为主,除单环环烷烃外, 还有双环或多环环烷烃。
①类型:单质硫、硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)。
原油中H2S和单质硫含量都不大,大多是原油加工过程 中其它含硫化合物的分解产物。
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2.3 石油中的非烃化合物
②分布特征:RSH大多数存在于低沸点馏分中。如汽油馏 分,在高沸点馏分中尚未发现。 ③性质

RSH具有极强烈的特殊臭味。常作为生活用气的泄漏指示 剂。 在300℃RSH能反应生成硫醚和H2S,400℃分解成H2S和烯 烃。 RSH和H2S对金属有腐蚀作用,特别是H2S对金属的腐 蚀作用更显著,在油品中必须除去。
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2.3 石油中的非烃化合物
⑶热稳定性高的含硫化合物
①类型:噻吩及其同系物。原油中的主要硫化物。
②分布特征:存在于原油的中沸点、高沸点馏分中。 ③性质


具有芳香气味,对热极稳定。
易溶于硫酸(利用此性质可除去噻吩);可与浓硝酸发生 化学反应(生成CO2、H2O、H2SO4)。
3、对原油加工的影响
% C R 20 30 50
RA=1
RN=1
RT=2
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以这几个项目,就可以大致描述该分子的结构了。
2.2 石油的烃类组成
例2:有混合物由三个化合物所构成,各自的摩尔组成 如下(作业)
C15H32 33.3% 33.3% 33.3%
将混合物当作一个平均分子,CA、CN、CR、CP、RA、 RN、RT都是对平均分子而言。
(2)适用情况:各种石油馏分。
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2.2 石油的烃类组成


汽油馏分 分析烷烃、环烷烃、芳香烃的含量。 煤油、柴油以上的馏分(中间及减压馏分)
采用液固色谱法:饱和烃(烷烃+环烷烃)、轻芳烃(单 环芳烃)、中芳烃(双环芳烃)、重芳烃(多环芳烃)和胶质等。

减压渣油
溶剂处理及液相色谱法:饱和分、芳香分、胶质、沥 青质。
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2.3 石油中的非烃化合物
(2)非活性含硫化合物 ①类型:硫醚(RSR′)、二硫化合物(RSSR′),噻吩类。 ②分布特征:分布是随馏分沸点的↗而↗。RSR′大量 集中在煤(柴)油馏分中;RSSR′,噻吩类硫化物多集中于高 沸点馏分。 ③性质 RSR′热稳定性、化学稳定性较高,与金属不发生化学 反应。在Al2O3· 2存在下加热至300~450℃,会分解生成 SiO H2S、RSH和相应的烃类。 RSSR′与金属不发生化学反应,热稳定性较差。受热后 可分解成烃类、RSH或H2S。


五、高沸点馏分烃类组成 高沸馏分(350~500℃)
1.烃种类 烷烃:C20-C36 环烷烃:单环直到六环的,主要是稠合型 芳烃:单环到四环及以上 稠合环烷-芳香混合烃 2.烃类分布 饱和烃多,沸点升高烷基侧链碳原子占总碳比例减少, 环烷环、芳香环增加。
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2.3 石油中的非烃化合物
原油直接蒸馏所得到的汽油称为直馏汽油。
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2.2 石油的烃类组成
1、直馏汽油馏分的单体烃组成 组成汽油馏分的单体数目繁多,但含量彼此相差悬殊。 直馏汽油中含量最多的为C5~C10的正构烷烃和分支较 少异构烷烃; 环己烷类的含量>环戊烷类的含量;芳香烃含量较少, 甲苯和二甲苯含量比苯多。 2、直馏汽油馏分的族组成 烷烃和环烷烃占绝大多数,而芳香含量一般<20%。
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2.2 石油的烃类组成
3、结构族组成 适用于中间馏分和减压馏分 高沸点石油馏分组成和分子结构十分复杂,如
C 10H 21
C 10H 21
若按族组成表示很难准确说明它属于哪一类烃,但都 含有烷基、环烷基和芳香基等结构。 (1)表示方法 结构族组成表示法就是确定复杂分子混合物中,结构 单元的量,而不是研究它们的结合方式。
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2.1 石油化学组成概说
石油气(C1~C4) 汽油(C5~C11) 原油
常压分馏
重柴油
轻润滑油
煤油(C10~C16) 中润滑油 柴油(C15~C18) 重油
减压分馏
重润滑油 渣油
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2.1 石油化学组成概说
2、馏分分类
石油馏分常冠以汽油、煤油、柴油、润滑油等名称,如
(1)<200℃为汽油馏分或低沸馏分; (2)200~350℃为煤柴油馏分或中间馏分;
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