2.石油的化学组成

11
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。
% 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。
%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


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。
25
2.3 石油中的非烃化合物
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
1
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。
8
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。
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。

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 。
20
2.2 石油的烃类组成
求%CA的过程
21
2.2 石油的烃类组成
5
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
6
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；
12
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。
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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；
(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。
(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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：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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2.2 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
10
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
4
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。
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)
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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。
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
2
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
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)。
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。
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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 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 %