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1、第二章第二章石油天然气及其产品石油天然气及其产品在第一章，我们介绍了石油工业的发展历程，石油工业在当今世界在第一章，我们介绍了石油工业的发展历程，石油工业在当今世界起着举足轻重的地位和作用。起着举足轻重的地位和作用。石油被誉为工业的血液，当今工业是以石油为原料来衍生各种产品石油被誉为工业的血液，当今工业是以石油为原料来衍生各种产品的。我们已处在石油产品无处不在的时代。的。我们已处在石油产品无处不在的时代。2.1 2.1 认识石油天然气认识石油天然气2.2 2.2 石油天然气的产品石油天然气的产品12.1 2.1 认识石油天然气认识石油天然气认识石油天然气，既是找油采油的基础，也是炼油的基础。它
2、是石油认识石油天然气，既是找油采油的基础，也是炼油的基础。它是石油科技的研究对象。科技的研究对象。2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质2.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质2石油的概念石油的概念石油（石油（Petroleum)Petroleum)广义上讲，石油指气态、液态、固态的以烃类为主的混广义上讲，石油指气态、液态、固态的以烃类为主的混合物，具天然产状。石油包括原油和天然气。合物，具天然产状。石油包括原油和天然气。狭义上讲，石油指原油（狭义上讲，石油指原油（Crude OilCrude Oil），即采至地表的），
3、即采至地表的液态石油。液态石油。烃类（烃类（Hydrocarbons)Hydrocarbons)由碳和氢两种原子构成的化合物。由碳和氢两种原子构成的化合物。2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物3烃类有三个突出的特点：烃类有三个突出的特点： 1 1、石油中含有大大小小差别悬殊的烃类化合物。、石油中含有大大小小差别悬殊的烃类化合物。2 2、由于碳和氢原子排列的方式不同，构成了许许多多结构形式不同的烃，大概、由于碳和氢原子排列的方式不同，构成了许许多多结构形式不同的烃，大概分为三类：即烷烃（命名）分为三类：即烷烃（命名） 、环烷烃（命名）、环烷烃（命名） 、芳香烃。、芳香烃。
4、 3 3、当石油、当石油“大家庭大家庭”所处的环境发生变化时，石油所处的环境发生变化时，石油“大家庭大家庭”中烃的成员就会中烃的成员就会发生变化，同时产生新的原来石油中少见的烃分子，如烯烃、炔烃等。发生变化，同时产生新的原来石油中少见的烃分子，如烯烃、炔烃等。2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物42.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物由碳和氢两种元素所组成，通式为由碳和氢两种元素所组成，通式为CnH2n+2 CnH2n+2 的一类化合物，是饱和烃。的一类化合物，是饱和烃。常温压下，常温压下，C1-4C1-4是气态，是气态，C5-16C5-16是液态
5、，是液态，C16C16以上是固态。以上是固态。由于分子中碳原子的联结顺序和方式不同，烷烃存在同分异构现象。由于分子中碳原子的联结顺序和方式不同，烷烃存在同分异构现象。正丁烷，熔点正丁烷，熔点-138.4-138.4，沸点，沸点-0.5，相对密度，相对密度0.5788异丁烷，熔点异丁烷，熔点-159.6-159.6，沸点，沸点-11.7，相对密度，相对密度0.557烷烃52.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物分子中碳原子以单键相连成链状分子中碳原子以单键相连成链状无支链者称正烷烃，有支链者称异无支链者称正烷烃，有支链者称异烷烃烷烃烷烃62.1.1 2.1.1 石油中的烃类化
6、合物石油中的烃类化合物烷烃对许多化学试剂是不活泼的。它烷烃对许多化学试剂是不活泼的。它不和一般的氧化剂和还原剂发生反应。不和一般的氧化剂和还原剂发生反应。由于碳和氢的电负性相当接近，烷烃由于碳和氢的电负性相当接近，烷烃分子中的碳氢只发生轻微的极化，结分子中的碳氢只发生轻微的极化，结果，它一般不受碱的影响。烷烃分子果，它一般不受碱的影响。烷烃分子中也没有未共享电子以提供被酸进攻中也没有未共享电子以提供被酸进攻的位置。因此，烷烃通常是不活泼的。的位置。因此，烷烃通常是不活泼的。烷烃7烷烃的主要反应是卤代和燃烧。在高温缺氧的条件下可以发生热裂反应，断裂为烷烃的主要反应是卤代和燃烧。在高温缺氧的条件下
7、可以发生热裂反应，断裂为分子量较小的烷、烯并生成氢。分子量较小的烷、烯并生成氢。 2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物烷烃8卤代反应是自由基反应，包括链引发、链传递和链终结的连锁反应。以甲烷卤代反应是自由基反应，包括链引发、链传递和链终结的连锁反应。以甲烷的氯代为例：的氯代为例： 2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物烷烃92.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物烷烃10烷烃的系统命名法烷烃的系统命名法(IUPAC (IUPAC 法法) )如下：如下： （1 1）选择一个最长的碳链为主链，视作母体，按主链所含碳原子数称为某烷。选
8、择一个最长的碳链为主链，视作母体，按主链所含碳原子数称为某烷。 （2 2）把侧链作为取代基，从距离取代基最近的一端开始依次用把侧链作为取代基，从距离取代基最近的一端开始依次用1,2,31,2,3等阿拉伯等阿拉伯数字给主链碳原子编号，把取代基的位次和名称写在母体名称之前。表示取代基位数字给主链碳原子编号，把取代基的位次和名称写在母体名称之前。表示取代基位次的阿拉伯数字和汉字之间要加一短横。次的阿拉伯数字和汉字之间要加一短横。 （3 3）同一主链上如有几个相同的取代基，取代基的位次号数应逐个注明，阿拉同一主链上如有几个相同的取代基，取代基的位次号数应逐个注明，阿拉伯数字之间用伯数字之间用“，”隔开
9、。取代基的个数用二、三、四隔开。取代基的个数用二、三、四等中文数字表示。如果等中文数字表示。如果含有几个不同的取代基，按含有几个不同的取代基，按“次序规则次序规则”依次列出，小的取代基写在前面，大的取依次列出，小的取代基写在前面，大的取代基写在后面。代基写在后面。 （4 4）如有等长碳链均可作为主链时，应选择取代基较多的为主链。如有等长碳链均可作为主链时，应选择取代基较多的为主链。 （5 5）如侧链还有取代基，从与主链相连的碳原子开始，把侧链的碳原子依次编如侧链还有取代基，从与主链相连的碳原子开始，把侧链的碳原子依次编号。侧链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。把这个取代基的位置号号。
10、侧链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。把这个取代基的位置号数和名称写在侧链位置的后面和侧链名称的前面。数和名称写在侧链位置的后面和侧链名称的前面。 2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物烷烃112.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物组成烃分子的碳原子相互连接成环状的，叫环烃，在环烃分子中，碳原子之间组成烃分子的碳原子相互连接成环状的，叫环烃，在环烃分子中，碳原子之间全是单键相互结合的叫环烷烃，也叫饱和脂环烃。全是单键相互结合的叫环烷烃，也叫饱和脂环烃。由三个、四个碳原子组成的环烷烃，环的稳定性较差，在一些试剂的作用下易由三个、四个碳原子组成
11、的环烷烃，环的稳定性较差，在一些试剂的作用下易发生开环反应。五个以上碳原子构成的环较稳定。石油中多为五员环和六员环。发生开环反应。五个以上碳原子构成的环较稳定。石油中多为五员环和六员环。这些环烷烃的性质与饱和链烃相似。这些环烷烃的性质与饱和链烃相似。 环烷烃122.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物环烷烃的通式为环烷烃的通式为CnH2nCnH2n，它们与相应的烯烃属同分异构体。在环烷烃中，目前，它们与相应的烯烃属同分异构体。在环烷烃中，目前使用较多的是环己烷，常用为使用较多的是环己烷，常用为树脂树脂的有机溶剂以及制的有机溶剂以及制尼龙尼龙-6-6的原料。的原料。环烷烃13
12、（一）环烷烃的物理性质（一）环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质与烷烃相似，在常温下，小环环烷烃是气体，常见环环烷烃是液环烷烃的物理性质与烷烃相似，在常温下，小环环烷烃是气体，常见环环烷烃是液体，大环环烷烃呈固态。环烷烃和烷烃都不溶于体，大环环烷烃呈固态。环烷烃和烷烃都不溶于水水。由于环烷烃分子中单键旋转受到一定的限制，分子运动幅度较小，具有一定的对称由于环烷烃分子中单键旋转受到一定的限制，分子运动幅度较小，具有一定的对称性和刚性。因此，环烷烃的沸点、熔点和比重都比同碳数烷烃高。性和刚性。因此，环烷烃的沸点、熔点和比重都比同碳数烷烃高。2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物环
13、烷烃14（二）环烷烃的（二）环烷烃的化学化学性质性质常见环、中环和大环环烷烃较稳定，化学性质与链状烷烃相似，与强酸（如常见环、中环和大环环烷烃较稳定，化学性质与链状烷烃相似，与强酸（如硫酸硫酸）、）、强碱（如强碱（如氢氧化钠氢氧化钠）、强）、强氧化氧化剂（如高剂（如高锰锰酸钾）等试剂都不发生反应，在高温或光酸钾）等试剂都不发生反应，在高温或光照下能发生自由基照下能发生自由基取代反应取代反应；小环环烷烃环；小环环烷烃环丙烷丙烷和环和环丁烷丁烷不稳定不稳定, ,除可以发生自由基除可以发生自由基取代反应，易开环发生取代反应，易开环发生加成反应加成反应。2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中
14、的烃类化合物环烷烃15芳香烃：分子中含有一个或多个苯环的烃类，芳香烃：分子中含有一个或多个苯环的烃类，简称芳烃，属于不饱和烃。根据它们的结构，简称芳烃，属于不饱和烃。根据它们的结构，可分为三类：可分为三类：A A、单环芳烃，分子中只含一个苯环的芳烃。、单环芳烃，分子中只含一个苯环的芳烃。如苯、甲苯、二甲苯等，具有特殊的芳香味。如苯、甲苯、二甲苯等，具有特殊的芳香味。B B、稠环芳烃。两个或两个以上的苯环分别、稠环芳烃。两个或两个以上的苯环分别共用两个相邻的碳原子而成的芳烃。如萘、共用两个相邻的碳原子而成的芳烃。如萘、蒽、菲。蒽和菲互为同分异构体。蒽、菲。蒽和菲互为同分异构体。C C、多环芳烃。
15、含两个以上的苯环。、多环芳烃。含两个以上的苯环。 2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物芳香烃16芳香烃主要来源于煤焦油和石油。芳香烃不溶于水，溶于有机溶剂。芳芳香烃主要来源于煤焦油和石油。芳香烃不溶于水，溶于有机溶剂。芳香烃一般比水轻；沸点随分子量的增加而升高。香烃一般比水轻；沸点随分子量的增加而升高。芳香烃易起取代反应，在一定条件下也能起加成反应。如苯跟氯气在铁芳香烃易起取代反应，在一定条件下也能起加成反应。如苯跟氯气在铁催化剂条件下生成氯苯和氯化氢，在光照下则发生加成反应生成六氯化催化剂条件下生成氯苯和氯化氢，在光照下则发生加成反应生成六氯化苯苯(C6H6Cl6)(
16、C6H6Cl6)。芳香烃主要用于制药、染料等工业。芳香烃主要用于制药、染料等工业。 2.1.1 2.1.1 石油中的烃类化合物石油中的烃类化合物芳香烃172.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质一、原油的化学成分一、原油的化学成分18组成石油的元素CHSNO主要主要次要次要微量微量镍、钒、铁、铜等金属元素烃类烃类非非烃烃类类97%-99%2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质192.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质20石油中的非烃化合物含硫化合物含硫化合物含氮化合物含氮化合物含氧化合物含氧化合物胶质胶质沥青质沥青质着色能力强2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质212.
17、1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质222.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质232.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质242.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质252.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质262.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质27三、原油的物理性质三、原油的物理性质2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质28三、原油的物理性质三、原油的物理性质2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质29三、原油的物理性质三、原油的物理性质2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质30三、原油的物理性质三、原油的物理性质2.1.2 2.1.2 原油
18、的性质原油的性质31四、重质油2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质我国在我国在1515个大中型含油气盆地和地区发现，规模大，成带分布，从中元古界个大中型含油气盆地和地区发现，规模大，成带分布，从中元古界到下第三系均有。到下第三系均有。32四、重质油2.1.2 2.1.2 原油的性质原油的性质332.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质天然气的概念天然气的概念广义的天然气是指存在于自然界的一切气体。根据其存在环境可将天然气分广义的天然气是指存在于自然界的一切气体。根据其存在环境可将天然气分为为8 8类：大气；地表沉积物中气；沉积岩中的气；海洋中溶解气；变质岩中气；类：大气；地表沉
19、积物中气；沉积岩中的气；海洋中溶解气；变质岩中气；岩浆岩中气；地幔排出气；宇宙气。岩浆岩中气；地幔排出气；宇宙气。狭义的天然气，指与油气田有关的以烃类为主的可燃气体。狭义的天然气，指与油气田有关的以烃类为主的可燃气体。342.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质352.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质362.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质天然气的化学组成天然气的化学组成 气（油）藏中天然气的主要成分是烃类，通常甲烷占优势，并有数量不等气（油）藏中天然气的主要成分是烃类，通常甲烷占优势，并有数量不等的重烃气（的重烃气（C2+C2+）。但在某些石油伴生气（气顶气和
20、油溶气）中，重烃气含量）。但在某些石油伴生气（气顶气和油溶气）中，重烃气含量可以超过甲烷。非烃气在绝大多数气藏气中为次要组成，但在某些气藏中可可以超过甲烷。非烃气在绝大多数气藏气中为次要组成，但在某些气藏中可以成为主要组成，形成以成为主要组成，形成N2N2气藏、气藏、CO2CO2气藏、气藏、H2SH2S气藏等。气藏等。372.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质烃类组成烃类组成天然气的烃类组成一般以甲烷为主，重烃气为次。重烃气以天然气的烃类组成一般以甲烷为主，重烃气为次。重烃气以C2H6C2H6和和C3H8C3H8最为最为常见，含量亦高，常见，含量亦高，C4C4较少见。在多数情况下，含
21、量随碳数增加而减少，但较少见。在多数情况下，含量随碳数增加而减少，但在有些气藏中可见在有些气藏中可见C3H8C3H8、C4H10C4H10异常高值现象。重烃气中异常高值现象。重烃气中C4-C7C4-C7除正、异构烷除正、异构烷烃外，有时还有少到微量环烷烃和芳烃。烃外，有时还有少到微量环烷烃和芳烃。按照石油上较多文献采用的基本含义，按照石油上较多文献采用的基本含义，C2+5C2+5称湿气称湿气 ，C2+5C2+5统称干气。统称干气。382.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质非烃组成非烃组成气藏气中常见的非烃气有气藏气中常见的非烃气有N2N2、CO2CO2、H2SH2S、H2H2、COC
22、O、SO2SO2、HgHg蒸气及惰性气体，蒸气及惰性气体，有时还含有少量有机硫、氧、氮化合物。非烃气的含量一般小于有时还含有少量有机硫、氧、氮化合物。非烃气的含量一般小于10%10%，但亦有，但亦有少量非烃气的含量超过少量非烃气的含量超过10%10%，极少数是以非烃气为主的气藏，如，极少数是以非烃气为主的气藏，如N2N2气藏气藏 、CO2CO2气藏和气藏和H2SH2S气藏。气藏。392.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质402.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质412.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质422.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质432.1.3 2.1.3 天然气的性质天然气的性质44
