石油化学组分分离及分析方法
石油化学与组分分析
第一章1. 石油资源在国民经济中的地位为经济发展供应能源，支撑材料工业发展，促进农业发展，为工业部门提供动力，是重要的支柱产业。
石油和天然气出发，生产出一系列石油产品及石油化工中间体。
塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂，涂药，农药，染料、医药等与国际民生密切相关的重要产品。
2. 了解石油化学组成有何实际意义？因为原油虽在表观特征上与烃类相似，然而在利用原油和加工原油的角度看，各种原油在性质上的差异是很明显的。
有的原油通过蒸馏就可以得到产率较高的合格汽油，有的却只能得到很低产率的低质汽油。
有的原油常温下要凝固，有的在0℃仍能流动。
有的原油很容易获得沥青，有的却非常困难。
原油及其加工后产品的性质都是由它们的化学组成所决定的，包括烃类的组成和非烃类的组成。
因此，在确定一种原油的加工方案前，首先要了解它的性质和组成。
3. 石油的定义石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体。
地壳上层部分地区有石油储存。
主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。
它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。
石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
4. 常规石油是指哪些石油资源？常规石油就是指油气田可以用传统的技术（自喷、人工举升、注水气）采油等进行开发。
主要是各种烷烃，环烷烃，芳香烃的混合物。
5. 非常规石油指哪些石油资源？目前，对非常规油气资源尚无明确定义，人们采用约定俗成的叫法将其分为非常规石油资源及非常规天然气资源两大类。
前者主要指重（稠）油、超重油、深层石油等，后者主要指低渗透气压气、煤层气、天然气水合物、深层天然气及无气成因油气。
此外，油页岩通过相应的化学处理后产出的可燃气和石油，也属于非常规油气资源。
6. 世界石油资源的大致情况原油的分布从总体上来看极端不平衡；从东西半球来看，约3/4的石油资源集中在东半球，西半球占1/4；从南北半球看，石油资源主要集中于北半球，从纬度分布看，主要集中于北纬20°—40°和50°—70°两个纬度带内，波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20°—40°内，该带集中了51.3%的世界石油储量。
《石油与天然气地质学》 实验教案
1. 石油颜色的观察；2. 石油密度的测定；3.石油粘度的测定；4. 石油荧光性的观察。
思考题与作业
1. 观察我国若干油田原油的颜色。
2. 根据实验观察和讲课内容，小结原油的物理性质和化学性质的关系及其应用。
实验
原理
石油的组分包括饱和烃、芳烃、胶质（非烃）和沥青质。根据石油中不同组分的化合物在流经分离柱内的吸附剂时，同吸附剂间的吸附性能不同，以及各种有机冲洗剂的极性不同，其脱附快慢也不同的原理，选择适当的吸附剂配比及冲洗剂的用量，可以把原油中各族组分分离。目前常采用柱色层法。
实验操作重点及难点
重点：组分分离，各油田原油观察。
难点：原油组分分析流程。
实验要求
1．了解组分分析的原理和分析流程。
2．掌握原油物性与化学组成的关系。
实验内容及步骤
一、石油组分分析
1．纯化，棉花、滤纸净化，无水硫酸钠、层析硅胶（80-200目，分析纯），层析氧化铝（80-200目）纯化，玻璃器皿的净化。
2．实验步骤
《石油与天然气地质学》实验教案
指导教师(签名)20年月日
课程性质
课内实验
实验名称
实验一石油的组分分析和物理性质测定
实验性质
验证性实验
开课专业
资源勘查工程
开课班级
资工1041～1044
人数
177
实验
目的
石油的化学组成与物理性质有着密切的联系。两者的特征对研究石油形成、运移、聚集、保存、次生改造和分布，评价石油的工业品质有着十分重要的意义。实验目的：①通过实验演示了解石油的族组分组成分析过程； ②通过观察和测定了解石油的基本物理性质。
（3）在层析柱底部塞少量棉花，用80-200目活化过的硅胶及中性氧化铝按硅胶/氧化铝体积比为1：1干法充填层析柱，轻敲柱壁，使吸附剂填充均匀，并在柱上方加入适当的颗粒状无水硫酸钠；层析柱的内径为0.9cm，长度30cm。
石油的加工方法(二)
石油的加工方法(二)
石油的加工方法
石油的加工方法简介
•石油加工是指对原油进行分离、转化和提纯，以获取各种石油产品的过程。
•石油加工方法主要包括物理方法、热裂解方法和化学方法。
物理方法
1.分离方法
–蒸馏：根据原油中物质的沸点差异，将原油分为多个组分。
–精制：对蒸馏后的石油产品进行再处理，去除杂质和调整组分。
2.吸附方法
–活性炭吸附：利用活性炭的微孔结构吸附杂质，提高产品纯度。
热裂解方法
1.裂解方法
–催化裂化：利用催化剂在高温下将大分子石油组分裂解为小分子组分。
–热裂化：在高温条件下将石油组分分解成低碳烯烃和芳烃。
化学方法
1.加氢
–加氢脱硫：在高温高压的条件下，将硫化物转化为氨硫化物，然后通过进一步处理去除硫化氢。
2.重整
–催化重整：通过催化剂将低辛烷值的石油组分转化为高辛烷值的芳烃。
3.聚合
–聚合反应：将石油中的烯烃类物质进行聚合反应，制得高分子聚合物。
结论
石油加工方法的多样性使得石油原料能够得到充分利用，从而产
生各种石油产品。
不同的加工方法适用于不同的目的，通过组合使用
这些方法可以实现更高效、更环保的石油加工过程。
注意：本文所述为一般性的石油加工方法，具体操作请按照实际
情况进行。
石油的萃取实验报告
一、实验目的1. 了解石油中不同组分的性质及其在萃取过程中的行为。
2. 掌握萃取实验的基本原理和方法。
3. 熟悉萃取实验的仪器操作和实验步骤。
4. 通过实验验证萃取效果，分析萃取过程中可能存在的问题。
二、实验原理石油是一种复杂的混合物，主要由烷烃、环烷烃和芳香烃等有机化合物组成。
萃取是一种利用两种互不相溶的液体在混合时形成两相，通过选择性地溶解不同组分来实现分离的方法。
本实验采用有机溶剂（如石油醚）作为萃取剂，从石油中提取烷烃类化合物。
萃取原理基于以下条件：1. 萃取剂与石油中的组分具有较好的溶解性。
2. 萃取剂与石油中的组分在萃取过程中不发生化学反应。
3. 萃取剂与石油中的组分在萃取过程中不形成新的化合物。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：分液漏斗、烧杯、量筒、酒精灯、搅拌棒、滤纸、滤斗等。
2. 试剂：石油醚、石油样品、无水硫酸钠、NaOH溶液、稀盐酸等。
四、实验步骤1. 准备石油样品：取一定量的石油样品，加入适量的无水硫酸钠进行脱水处理，然后过滤得到较纯净的石油样品。
2. 萃取：将处理后的石油样品放入分液漏斗中，加入适量的石油醚，充分振荡使石油样品中的烷烃类化合物溶解于石油醚中。
3. 分液：静置一段时间后，待两相液体分层，打开分液漏斗下方的旋塞，将下层的水相液体放出，收集上层石油醚溶液。
4. 干燥：将收集到的石油醚溶液倒入烧杯中，加入适量的无水硫酸钠，充分振荡使烷烃类化合物与无水硫酸钠充分接触，待溶液澄清后，过滤得到干燥的烷烃类化合物。
5. 分析：将干燥后的烷烃类化合物进行红外光谱、核磁共振等分析，确定其组成和结构。
五、实验结果与分析1. 萃取效果：通过实验，成功从石油中提取了烷烃类化合物，证明了萃取实验的有效性。
2. 萃取过程中存在的问题：实验过程中，发现部分烷烃类化合物在萃取过程中未完全溶解，导致萃取效果不佳。
分析原因可能为：a. 石油样品中含有一定量的杂质，影响了烷烃类化合物的溶解度。
b. 萃取剂与石油样品的比例不合适，导致烷烃类化合物未能充分溶解。
石油化学整理
【绪论】前言主要介绍了石油工业的历史与现状、炼油工业的历史与现状、石油化学工业的历史与现状、石油化学学科沿革。
1、近代石油工业兴起的标志是什么？2、石油工业发展分为哪三个时期？3、世界能源消费构成与我国能源消费构成之间的差别是什么？4、世界石油与天然气的生产大国主要包括那些，我国的地位怎样？5、我国目前石油工业与炼油工业的状况？6、为什么要进行石油加工？7、简述炼油工业的发展。
8、最主要的石油化工原料包括哪些？9、石油化学学科的主要内容是什么?【第一章、石油的化学组成】石油的化学组成主要介绍了石油的元素组成、馏分组成、石油的分类、石油及其馏分的烃类组成、石油中的含硫、含氮、含氧、金属化合物分布规律以及存在形态、石油中的胶质沥青状等非烃类物质。
本章重点难点：不同类型的石油化学组成的特点、石油中胶质与沥青质的组成特性、石油胶体化学的特点。
一、原油的一般性质、元素组成、馏分组成和分类原油的一般性质包括密度、黏度、残炭、凝点、正庚烷沥青质含量等，原油的元素组成主要包括不同原油的碳、氢、硫、氮、氧元素组成以及氢碳原子比，原油的馏分组成主要包括不同原油的汽油馏分、柴油馏分、减压馏分以及减压渣油的组成，原油的分类方法、不同原油的类型。
二、石油的烃类组成石油烃类组成的表示方法、石油天然气的单体烃组成、汽油馏分的单体烃组成与族组成、煤柴油馏分的烃族组成、减压渣油的族组成、减压馏分与减压渣油的结构族组成。
三、石油中的含硫化合物硫在石油及其各馏分中的分布、石油中含硫化合物的存在形态。
四、石油中的含氮化合物氮在石油及其各馏分中的分布、石油中含氮化合物的存在形态成。
五、石油中的含氧化合物石油中酸性含氧化合物的分布状况、石油中含氧化合物的组成、石油酸的性质及其利用。
六、石油中的微量元素石油中微量元素的组成及其分布、石油中微量元素的存在形态。
七、石油中的胶状沥青状物质胶质与沥青质的元素组成、平均相对分子质量及结构特征、石油胶体分散体系。
石油化学-分离方法资料
气相色谱法色谱法是目前广泛应用分离和分析多组分的混合物一种比较有效的方法。
根据流动相的状态将色谱法分为：●气相色谱法(Gas Chromatography,简称GC)：流动相为气体。
●液相色谱法(Liquid Chromatography,简称LC)：流动相为液体。
一、基本原理气相色谱法是利用试样中各组分在色谱柱中的流动相和固定相之间具有不同的分配系数来进行分离的。
被分离的混合物在进样口气化后，由载气(流动相)携带进入色谱柱，由于载气的不断冲洗而向下游流动，吸附能力弱的组分流动的速度快，而吸附能力强的组分流动的速度慢。
经过一定的柱长，由于组分在柱子中反复的经过吸附和脱附，即使性质差别很小的组分也能得到较好的分离。
这样试样中各组分便能按其吸附能力的强弱依次流出。
图4-2-1是气相色谱示意图。
从进样到色谱峰流出极大值时的时间叫该组分的保留时间t R，在特定的固定相和实验条件下，每一个组分都有一个特定的保留时间，这是色谱峰定性的依据。
要对混合物各组分进行定性和定量分析，它们的谱峰之间必须有足够大的距离，同时色谱峰必须很窄，才能保证组分完全分离。
色谱峰之间的距离由物质在两相间的分配系数所决定，峰的宽窄由柱效率所决定，分离度R S是定量描述混合物中相邻两组分在色谱柱分离情况的主要指标。
R S＝t t12(t t)R Rw w2112-+RS越大，意味着两个组分分离得越好。
二、气相色谱仪气相色谱仪主要由载气系统、进样器、色谱柱、检测器和数据处理系统等部分构成。
1、载气气相色谱的载气(流动相)是由高压气瓶供给。
2、色谱柱色谱柱是气相色谱的心脏，分为填充柱和开管柱两类。
目前应用的以填充柱为主。
在填充柱中装有固定相。
毛细管色谱柱是一类填充柱，其内径只有0.2mm，长度可达几十米，甚至上百米。
3、固定相气相色谱所用的固定相大致分为三类：●固体固定相：用于气-固色谱仪，采用固体吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭和分子筛，主要用于分析永久性气体和低沸点气体。
液化石油气组成测定法
液化石油气组成测定法液化石油气（LPG）是一种易于气化和液化的烃类气体混合物，通常由丙烷和丁烷组成。
LPG被广泛用于家庭，商业和工业领域以及汽车燃料中。
为确保安全和质量控制，LPG组成的测量非常重要。
LPG组成可以通过测量LPG样品中各个组分的体积分数来确定。
以下是常用的LPG组成测定法。
1. 比重法比重法是最常用的LPG组成测定法之一。
它利用各个组分的密度与空气相比较来计算每个组分的体积分数。
该方法采用的设备包括瓶式试管、容量瓶、数字天平和温度计。
首先，用瓶式试管收集LPG样品，然后测量其重量并记录温度。
然后用容量瓶装满水，并将其称重。
然后把瓶式试管连同LPG样品一起放入容量瓶中，将温度记录下来。
最后，将容量瓶与LPG样品一起放在数字天平上，记录新的重量。
根据这些数据，可以计算出每个组分的体积分数。
2. 气相色谱法气相色谱法是一种用于分离和测定LPG组分的方法。
这种方法需要使用气相色谱仪。
气相色谱法利用组分的分子量和分子间相互作用力来分离和测量组分。
样品被进入气相色谱仪，然后通过移动相使各种组分分离，并在检测器上进行相应测量。
该方法提供了更准确和灵敏的分析结果，但需要专业知识和高端仪器。
3. 光度法光度法是另一种用于测量LPG组分的方法。
该方法是利用组分与特定物质之间的化学反应生成可被光学测量的化合物。
根据这些化合物的生成和吸收，可以计算出每个组分的体积分数。
这种方法需要使用光度计。
以上方法是常用的LPG组成测定法，每种方法都有其优劣点。
根据特定的应用需求，可以选择最适合的方法。
石油的提炼与分离实验操作
分馏：将冷凝得到的液体根据沸点不同进行分馏
收集：根据需要收集不同沸点的轻质油品
实验原理：利用溶剂对不同组分的溶解度差异，实现组分的分离
实验步骤：选择合适的溶剂，将原料与溶剂混合，进行萃取分离
实验注意事项：确保溶剂的选择与原料相容，控制好温度和压力等实验条件
实验结果分析：对分离后的组分进行定性和定量分析，评估实验效果
环境因素误差：如温度、湿度、气压等环境因素对实验结果的影响
PART FOUR
了解实验原理和注意事项
掌握石油的提炼与分离实验操作流程
熟悉实验中使用的仪器和试剂
学会分析和解决实验中出现的问题
实验操作流程不够熟练，需加强练习
实验数据记录不准确，需提高测量精度
实验安全意识不够强，需加强安全教育
实验设备维护不够及时，需建立定期维护制度
汇报人：XX
XX,a click to unlimited possibilities
CONTENTS
PART ONE
分离器：用于将不同组分分离
石油：作为实验的主要原料
催化剂：用于加速化学反应
检测仪器：用于测定产品性质
蒸馏装置：用于石油的蒸馏分离
冷凝器：冷却和收集馏分
储罐：储存原料和产品
温度计和压力表：监测实验过程中的温度和压力
实验操作流程优化
实验安全措施完善
实验设备更新升级
实验结果分析改进
汇报人：XX
数据处理方法：选择合适的数据处理方法，如平均值、中位数、标准差等
结果分析：根据数据处理结果，分析实验结果的变化趋势和规律
误差分析：分析实验过程中可能存在的误差来源，评估其对实验结果的影响
样品处理误差：如样品预处理、称重等环节可能产生的误差
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①载体：多孔性固体颗粒、比较大的比表面积。硅
藻土、玻璃珠、聚四氟已烯等
气相色谱仪
3、固定相：（2）液体固定相：①载体：多孔性固
体颗粒、比较大的比表面积。硅藻土、玻璃珠、聚 四氟已烯等。要求载体具有比较大的比表面积、良
好的热稳定性、对试样无吸附、无催化，有一定的
chromatography,LC）两大类。
气相色谱法原理
利用试样中各组分在色谱柱的流动相和固定
相之间具有不同的分配系数（即在固定相上具 有不同的吸附值或溶解度）来进行分离的。
气相色谱法原理
被分离的混合物在进样口气化为气体后，由载气
（流动相）携带进入色谱柱，由于载气的不断冲洗 而向下游移动，其中吸附（或溶解）能力最弱的组
气相色谱仪
1、载气：气相色谱所用的流动相载气一般由
高压气瓶提供，常采用的载气有氢气、氮气、
氦气或氩气，可根据不同的分析对象进行选择。
气相色谱仪
2、色谱柱：是气相色谱的核心部分，样品中
各组分是在色谱柱中得到分离的。色谱柱分为 填充柱及开管柱两大类，以填充柱为主。
气相色谱仪
2、色谱柱：填充柱中装有均匀涂布以固定液
气相色谱仪
4、检测器：1）热导检测器：适合于含量为
常量至几十ppm组分的分析。热导检测器是依 据不同物质具有不同的导热系数进行检测的。
气相色谱仪
4、检测器：2）火焰离子化检测器：氢焰检
测器。适用于含可挥发的含碳氢的有机物质， 其检测的灵敏度高于热导检测器。
所分离物质在该压力下沸点，只有依仗液相的 表面蒸发。这样可避免因温度过高而造成的分 解。
§3.2 气相色谱法
气相色谱法
色谱法是俄国科学家茨维特于1906年首创，目前广
泛用来作为分离和分析多组分混合物的有效方法。 按照流动相的状态可分为气相色谱（Gas
chromatogrphy,GC)和液相色谱法（Liquid
气相色谱法原理
分辩率（Rs）或分离度是相邻两谱峰中心间的距
离与两谱峰的平均宽度之比
Rs
t R 2 t R1 1 (t w1 t w 2 ) 2
气相色谱法原理
Rs越大意味着这两组分分离得越好，
当 Rs≥1.5时，两组分即可完全分离。
气相色谱仪
气相色谱仪主要由载气系统、进样器、色谱
柱、检测器及数据处理系统等组成。
粒度和规则的形状（球形），有一定的机械强度。
气相色谱仪
3、固定相：（2）液体固定相：②固定液：
挥发性小、热稳定性高、化学稳定性好、对试 样有适当的溶解能力和较高的选择性。一般的
固定液都是高沸点的有机化合物，以硅酮为主。
气相色谱仪
3、固定相：（3）新型合成固定相：苯乙烯
和二乙烯共聚而成的高分子多孔微球，它起着 载体与固定液的双重作用，样品组分可直接在 其表面上进行分配。
分子蒸馏原理
根据气体分子运动论，气体分子在两次连续碰撞间
所行经的距离称为自由程。由于分子的混乱运动， 所以自由程也是不断地无规则地变化，其平均值则
称为平均自由程，以符号λ表示。
分子蒸馏原理
1 2 2 nd
分子蒸馏原理
平均自由程与压力成反比，压力越低时，分
子在单位时间内碰撞次数越少，平均自由程也 越大。
§3.1 精密分馏、分子蒸馏
精密分馏
当需要将原油分离为更窄的馏分及将沸点
差很小的混合物进行分离时，则要用分馏效率 较高的精密分馏。
精密分馏装置
高效的分馏柱填料：填料应具有较大的比表面积
和较高的空隙率； 较高的回流比：在一定范围内，回流比越大，分 馏效率越高；
精密分馏
分馏柱的保温：最理想的分馏是在绝热的情况下操作，
分子蒸馏原理
对于原油中较大的分子，在0.1Pa的高真空
下，其平均自由程可达到10cm左右。在这样 低的压力下加热油样，其液相表面的分子会蒸 发逸出。
分子蒸馏原理
如在与液相表面距离小于其平均自由程处设
置一温度较低的表面，则从液相表面逸出的分 子会在这个冷表面上冷凝。
分子蒸馏原理
分子蒸馏的特点：蒸馏时的温度并没有达到
授课内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
绪论 油气储运化学基础知识 原油化学组成的分离及分析方法 原油处理 天然气处理与加工 油田污水处理 原油输送用化学剂 成品油添加剂
第三章 原油化学组分分离及分析方法
本章内容
精密分馏及分子蒸馏 气相色谱、液相色谱 元素分析法 光谱法 核磁共振、质谱法
分向下游移动的速度最快，而吸附（或溶解）能最
强的组分向下游移动的速度最慢。
气相色谱法原理
经过一定的柱长后，由于组分在色谱柱中反复多次
的分配，即使原来性质差异很小的组分，也能分开。 这样，试样中各组分便能按其吸附（或溶解）能力
由弱到强依次流出，从而使各组分得以分离。
气相色谱法原理
保留时间（tR）：从进样到色谱峰流出极大值
的很细的担体或吸附剂。柱材料一般是不锈钢、 玻璃、石英或聚四氟乙烯等。
气相色谱仪
3、固定相：分为三类：固体固定相、液体固体相和
新型综合固体相 （1）固体固定相：气固色谱柱，采用固体吸附剂，分
析永久性气体和一些低沸点的气体混合物。活性炭、
硅胶、氧化铝和分子筛
气相色谱仪
3、固定相：（2）液体固定相：气液色谱仪，是气
过多的散热会影响分馏效率，而且易形成液泛。 常用抽空的镀银夹层玻璃柱为绝热分馏柱或用分段
电热保温
分子蒸馏
原油中重质组分的沸点很高，在一般能达到的减压条件下进
行蒸馏（0.1KPa），也只能蒸馏出相当于常压沸点为530℃以
℃
下的馏分。如果再继续提高蒸馏温度，油样就会发生分散。
对这部分高涨点馏分，需要用分子蒸馏（Molecular Distillation)或短程蒸馏（Short path distillation)
时的时间。在特定的固定相及实验条件下，每 一组分都有一个特定的保留时间，可以用它来 作为定性指标。
气相色谱法原理
要对混合物中各组分进行定性和定量，它们
的谱峰之间必须有足够大的距离，同时色谱峰 必须很的距离是由物质在两相间的分配
系数决定的，峰的宽窄由柱效率所决定。 分辩率（分离度）Rs是定量描述混合物中相邻两 组分在色谱柱中分离情况的主要指标。