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1、第一章 石油物性和组成,主要内容,第一节 石油的物化性质 第二节 石油的分类 石油的各种分类方法，原油的化学分类法-关键馏分分类法，原油类别。 第三节 石油的元素组成 石油的碳氢元素组成，H/C原子比的规律及包含的结构信息。 第四节 石油直馏馏分的烃类组成 汽油单体烃组成、柴油及减压馏分油的族组成 第五节 石油非烃化学 石油含硫化合物，石油含氮化合物，石油含氧化合物化学,石油的外观性质,石油化学工业-石油,石 油,来自地层深处黏稠的可燃液体燃料,通常是黑色,主要成分是复杂的碳氢化合物中 的烃（烷类、环烷类、芳香烃等）,来 源：地质学家认为石油是几百万年前，海底沈积大量的动、植物尸体，且被碎石层
2、所掩没，这层覆盖阻绝了完全氧化及分解的过程，并增大压力和热量，使有机物部分蒸馏，最后产生油和煤气。,Definition,Petroleum碳氢化合物及混合物，气态、液态、固态，含少量的含氧、含硫、含氮、及金属组分； Heavy Oil-重质油 Bitumen- native asphalt, extra heavy oil, from oil sand（bitumenous sand），半固体、粘到脆性沥青状物质,Asphaltite-沥青岩，天然存在的褐色、黑色固体状物质，和Bitumen相比含更多不溶于常规有机溶剂矿物质，可溶于 CS2, 热反应焦产率高, 高熔化温度高115-300 分
3、为黑沥青gilsonite, 辉沥青glace pitch, 脆沥青graphamite Asphaltoid- pyrobitumens, 焦沥青，难熔化，不溶于CS2 Carbenes碳青质，可溶于CS2，不溶于CCl4 Carboids油焦质, 不溶于CS2 Kerogen油母质，干酪根，油页岩中的有机质,Liquid,Coal,Crude oil,Heavy oil,Bitumen,Solid,Primary recoverySecondary recoveryTertiary recovery,Mining,Classification of Petroleum, Heavy Oil
4、, and Bitumen,New methods,第二节 石油的分类,1.简单分类(个别性质）,（1）相对密度进行分类,（2）按硫含量分类,（3）按蜡含量分类,（4）按胶质分类,API 32 轻质原油 API=2032中质原油 API=1020重质原油,低0.5%, 含硫0.5%-2.0%, 高硫2.0%,低含蜡0.5%-2.5%, 蜡2.5%-10%,高含蜡10%,低胶质15%,2. 原油的化学分类法,2.1特性因数分类方法 (K值, Characterization Factor, UOPK, Watson K ) K值是油品的平均沸点和相对密度的函数,同族烃类,作图成一直线,烃类不同斜
5、率不同, 烷烃K最大，芳烃最小，该斜率称为特性因数。,原油分类（1）,T为中平均沸点(实分子平均沸点+立方平均沸点/2), 以绝对温度K表示 K12.1 石蜡基原油 大庆K=12.6 11.5K12.1 中间基原油 胜利K=12.1， 孤岛K=11.8 10.5K500馏分,我国原油特点,1我国原油一般偏重，而且减压渣油含量大多达4050%。 我国每年生产近1.8亿吨原油中，减渣量达7-9千万吨。 这与我国国民经济对轻质油品的需求（约占原油85%）成为尖锐矛盾。 重质油，特别是减压渣油的充分合理利用成为石油加工的突出任务。 我国减渣中沥青质含量少、芳香分胶质含量高，也为重质油加工带来有利条件。
6、,(2) 原油劣质化，稠油产量逐年提高,1989年 660万吨 1990年 800万吨 1991年 900万吨 1995 年 1000万吨 我国稠油储量达16亿吨，其中以辽河油田（欢喜岭），胜利油田（单家寺），新疆克拉玛依油田（九区）和河南油田（井楼）储量较多。,从表中可以看出稠油的特点是比重大（接近于1），粘度高（几千厘斯），含轻馏分少，残炭值高及含氮量高的特点，给脱盐、脱水和炼制加工带来了一系列问题。 因此有必要对其化学性质进行研究，为合理利用打好基础。 另外，我国稠油与国外的相比庚烷沥青质含量少，这有利于其轻质化。,第三节 石油的元素组成,1. 表示原油化学组成的方法 (1)元素组成分析
7、: C,H,S,N,O, 杂原子 heteroatom (2)单体烃组成: 现在对分子量200 以前的单体烃已能分析 碳原子数 8 12 18 40 异构体数 18 355 60523 62,491,178,805,851,(3) 族组成:按烃类分: 链烷烃、环烷烃、芳烃、非烃 （4）结构族组成 由于高沸点馏分及渣油中，各种类型分子数目繁多，而且由于分子量极大，且结构复杂，往往在一个分子中同时含有芳香环、环烷环以及相当数目的侧链烷。无法用族组成法表示。 结构族组成分析法就是确定复杂分子混合物中，烷基、环烷基和芳香基这些结构单元的量，而不考虑在分子中这些结构单元的结合方式。,2.碳氢元素组成,原
8、油中各种元素的比例为： C 83-87% H 10-14% O：0.052.00%， S.N.O环烷烃 芳香烃,(2) 结构信息,小结： （a）环数目一定后，内碳原子即为定值（增加一环，增加2个内碳原子） （b）在同样芳环数条件下，H/C 越小，缩合程度越大。 （c）CF 越大（ CAP/CA减小），表示缩合程度的参数，其值越大，缩合程度越大。,2.2 石油的氢碳原子比,3.石油加工过程中的H/C比平衡,重质油改质的目的是将其变为轻馏分。这一过程可以认为是H/C增大的过程，其主要途径为： 无外来H2：脱碳过程（不外加氢而依借产生部分H/C比低的产物来获取一部分H/C高的产物的过程。 有外来氢：
9、加氢过程 在脱碳过程中，虽然转化后的H/C比在各产物中分配起了变化，但总的H/C应该守恒。,第四节 石油直馏馏份的烃类组成,1. 石油烃类组成 1.1石油中烃类的类型及分布 （1）烷烃 （2 ）环烷烃 （3） 芳香烃 （4） 烃族分布规律,1.2气态烃的组成C1-C4 纯气田天然气主要成分为甲烷，占90%以上。,1.3液态烃的组成 （1）目前对200馏分中的烃类组成已能了解： 直馏汽油中正构及支链较少的烷烃是主要成分， 少数烷烃占据较大的量 环烷烃只含环戊烷和环己烷系；我国原油环己烷含量高，有利于生产苯。 芳香烃中以甲苯和二甲苯为主等特征。 不含烯烃。 （2）对于煤柴油馏分以上的较重组分，已无
10、法从单体化合物层次进行分析。 可采用色谱法研究其分布。,1.4 固态烃 石蜡和地蜡, 石蜡, C20-C35; 地蜡, C35-C55,2.石油烃族组成,化学组成相似的一类化合物，分类则取决于分析方法和实际需要。 对汽油馏分、烷烃、环烷烃和芳香烃; 裂化产物还包括烯烃, PONA 对煤油、柴油及减压馏分（采用液相色谱法）：饱和烃、轻芳香烃、中芳香烃、重芳香烃、非烃组分胶质等。 对于减压渣油（采用溶剂处理和液相色谱法）：饱和份、芳香份、胶质、沥青质四个组分。 说明：石油产品的性质与其烃族组成密切相关，同时族组成数据还可以作为选择加工方案的依据。,3.结构族组成,3.1基本构想 石油中的较重馏分及
11、渣油的分子量大，结构复杂，所含单体化合物不可胜数 不仅无法测定其单体化合物的组成，即使用族组成的方法也难以确切表达其结构特征。 用结构族组成方法用很少的几个结构参数可以从总体上加以描述。 此法比较简单，应用很广，可以借此比较不同原油的平均结构上的差异。也可用来考察加工过程中平均结构的变化。,这一方法在3040年代由荷兰学者 Waterman 学派提出，其构想的主要内容包括： (1)结构单元（Structural Unit） (2)平均分子（Average Structure）,从结构族组成的观点，任何烃类化合物，不论其结构如何复杂，都可以看成是由烷基、环烷基、和芳香基三种结构单元所组成。,+C10H22,50%（mol) 50%(mol),1/3 1/3 1/3,3.2 平均分子的结构参数,这些参数中，有四个独立参数 Cp, CR, RA, RN,
