8第八章石油的化学组成与炼制

四、石油的馏分构成 石油中各种碳氢化合物都有不同的沸点，因此随着对石油逐 步加热，不同的温度使不同沸点的成分蒸发出来。这些蒸发出来 的成分，通常称为馏分。将某一温度范围内蒸发出来的成分积聚 后再分离出来，就可以得到不同成分含量的石油产品。在低温范 围内蒸发出来的称为轻馏分；在高温范围蒸发出来的称为重馏分。 石油中的轻馏分是汽油，中馏分是柴油，重馏分是润滑油的原料， 重油蒸发剩下的称为沥青，沥青是良好的铺路材料。
图2-1 正辛烷与异辛烷结构
2.环烷烃 环烷烃是闭链的饱和烃。它们的命名方法是在烷烃命名方 法的基础上加一“环”字。如图2-2所示：
图2-2 环戊烷与环己烷结构
3.芳香烃 芳香烃是一种碳原子环状结合，单、双键交替的不饱和 烃。如图2-3所示：
图2-3 苯的结构
4.烯烃 烯烃分子结构和烷烃相似，但烯烃碳原子中带有双键。一个双 键的称为烯烃，两个双键的则称为二烯烃。如图2-4所示：
六、计量单位 1吨约等于7桶，如果油质较轻（稀）则1吨约等于7.2 桶或7.3桶。 美欧等国的加油站，通常用加仑做单位，我国的加油站则用升计价。 1桶=42加仑 1加仑=3.78543升 美制1加仑=3.785升 英制1加仑= 4.546升 国际上一般采用美制加仑，所以，1桶=158.99升
七、石油产品 石油经过加工提炼，可以得到的产品大致可分为四大类： 1.石油燃料 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种： （1）点燃式发动机燃料有航空汽油，车用汽油等。 （2）喷气式发动机燃料(喷气燃料) 有航空煤油。 （3）压燃式发动机燃料(柴油机燃料) 有高速、中速、低速柴油。 （4）液化石油气燃料即液态烃。 （5）锅炉燃料有炉用燃料油和船舶用燃料油。 2.润滑油和润滑脂 润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用 寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右，但其品种繁多。 3．沥青和石油焦 它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油 的百分之几。 4.溶剂和石油化工产品
五、石油的提炼 组分不同的石油，其加工方法有差别，产品的性能也不同，加工时应当做 到物尽其用。根据各炼油厂主要产品的不同，炼油厂可分为三种类型，即燃 料型、燃料一润滑油型与燃料一化工型。以下我们仅介绍燃料一润滑油型炼 油厂石油炼制的工艺和基本流程。 1.石油炼制工艺 (1)转化 转化工艺有两种。一种是将化学结构转化，如催化重整和异构 化;另一种是将化学结构和沸点范围同时转化，如烷基化、热裂化、催化裂化 和加氢裂化等。 (2)分离 分离工艺有两种。一种是按沸点不同的范围来分离，即常压、 减压蒸馏;另一种是按化学组成分离，如溶剂或分子筛脱蜡等。 (3)精制 精制工艺也有两种。一种是净化除去硫、氧和氮的化合物，如 电化学等;另一种是稳定，将不饱和烃转化为饱和烃，如加氢精制等。
八、我国的主要石油产品 目前以原油为原料，我国已能制成2500多种性能相异的 不同石油产品，以及3000多种石油化学品。石油产品虽多，但可 分成以下七大类：气体类产品、燃料类产品(F)、润滑油脂(L)、 柏油类产品(B)、溶剂类产品(S)、石油化学品及其他产品。
2.石油炼制的基本流程 以生产燃料和润滑油为目的的炼油厂里，通常是先将原油进行常压、减 压蒸馏，依次分离为汽油、煤油、柴油、重柴油，以及轻质、中质和重质 润滑油等各种沸点不同的馏分，上述过程属于物理过程，原油中的烃类化 合物在结构上没有发生变化，称为一次加工。以一次加工得到的各种馏分 为原料，按产品质量的要求，分别进行加工，可生产不同品种、规格的燃 料和润滑油等石油产品。在加工过程中有化学反应发生且原料中的烃类化 合物在结构上也发生变化，称为二次加工。石油炼制过程中属于一次加工 工艺的主要是常压与减压蒸馏；属于二次加工中的转化工艺的主要有热裂 化、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整与烷基化;属于二次加工中 精制工艺的主要有酸碱精制、溶剂精制、加氢精制、润滑油加氢处理、白 土补充精制、丙烷脱沥青、脱蜡等。
一、 生成原因 研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间，在现今已发现的油藏中， 时间最老的达5亿年之久。在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些 “特殊”时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其 身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积 层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程 的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成沉积盆地，这就为石油的生 成提供了基本的地质环境。大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样， 是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石油 是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。（陆上的植物则一般形成 煤。）经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积 岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化，首先形成腊状的油页岩， 后来退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩 石轻，它们向上渗透到附近的岩层中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、 本身则多空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵 取人们可以从油田中获得石油。地质学家将石油形成的温度范围称为 “油窗”。温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。
二、 石油的分类 1.化学分类 根据石油的密度、沸点等物理化学特性，通常将以烷烃为主的石油称为石蜡基石油； 以环烷烃、芳香烃为主的石油称环烃基石油；介于二者之间的石油称中间基石油。 2.关键馏分特性分类 用特定的仪器将石油在常压250℃~275℃和减压275℃~300℃下蒸馏出来的两个关键馏 分，根据这两馏分测算出的特性因素，石油可分为:石蜡基、石蜡一中间基、中间 一石蜡基、中间基、中间一环烷基、环烷一中间基和环烷基七种原油。 3.工业分类 在工业上通常按原油密度来分：相对密度小于0.852，称为轻质原油；相对密度在 0.853到0.930为中质原油；相对密度在0.931-0.998之间为重质原油，相对密度大于 0.998为特稠原油（单位：克每立方厘米）。 4.商品分类 (1)按含蜡量分类从石油中取出一馏分，其运动豁度为53 (50℃)，然后测其凝点。 当凝点低于-6℃时，称低蜡原油;当凝点在-6℃~21℃时，称含蜡原油;当凝点大于 21℃时，称多蜡原油。 (2)按含硫量分类含硫量小于0. 5%的原油称为低硫原油；含硫量在0.5%~2%的原 油称为含硫原油；含硫量大于2%的原油称为高硫原油。
第八章 石油的化学组成及炼制
本章概述： 石油的组成比较复杂，它既不是由单质组成的，也不是由单一化合物组成， 而是由多种化合物组成的混合物，其中碳和氮组成的烃类化合物占95%以 上。
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石油又称原油，是一种黏稠的液体，易燃烧，有特殊的气味，颜色非 常丰富，有红、金、墨绿、黑、褐红、淡白色等;原油的颜色与它本身所 含胶质、沥青质的含量有关，胶质、沥青质的含量越高原油的颜色越深， 原油的颜色越浅其油质越好。原油的黏度范围很宽，凝固点差别很大，沸 点范围为常温到500℃以上，可溶于多种有机溶剂，但不溶于水，可与水 形成乳状液。石油被誉为“黑色的金子”、“工业的血液”，在国民经济 中的地位和作用十分重要，它对于经济、政治、军事和人民生活的影响极 大。日常生活中到处可见石油产品及其附属品的身影，如汽车上用到的汽 油、柴油、石油气、润滑油、制动液以及塑料、纤维等，都是从石油中提 炼出来的。
三、石油的化学构成 石油的主要化学元素是碳和氢。组成石油的各化学元素的含量依次是碳 (83 %-87 % ) ,氢(11%~14%)、硫(0. 06%~0. 8 %)、氮(0. 02%~1. 7% )、氧(0. 08 %-1. 82%)及微量金属元素镍、钒、铁等。各种元素在原油中不是以单质 的结构存在，而是以相互结合的各种碳氢或非碳氢化合物存在，由碳和氢化 合形成的烃类是石油的主要组成部分，约占95 % ~ 99 %。不同产地的石油中， 各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要有烷烃、环烷烃、芳香烃和不 饱和烃四类。 1.烷烃 烷烃是开链的饱和烃。碳原子在10以内，以甲、乙、丙、丁、戊、己、 庚、辛、壬、癸命名，10以上者直接用数字十一、十二……。烷烃按其结构 的不同可分为正构烷烃和异构烷烃两类。凡碳链为直链者为正构烷，有支链 者为异构烷。 如图2-1所示：
图2-4乙烯与丁二烯结构
5.石油产品中的非烃化合物 石油产品中还含有一些非烃化合物，在石油的炼制过程中，多 数精制过程都是为了去除非烃化合物。他们对石油产品的使用性能 和石油加工都有很大的影响，非烃化合物主要包括含氧化合物、含 氮化合物、含硫化合物及胶质、沥青质等。石油产品中的非烃化合 物主要是胶质和沥青质，其含量在石油中占10%~40%。