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文档简介

1、油料学油料学12021-10-26第一章第一章 石油的化学组成石油的化学组成油料学油料学22021-10-261、基本概念、基本概念油料学油料学32021-10-262、石油的组成、石油的组成元素组成元素组成主要元素主要元素微量元素微量元素油料学油料学42021-10-26油料学油料学52021-10-26化合物组成化合物组成烃类烃类烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃烯烃烯烃炔烃炔烃非烃类非烃类含硫化合物含硫化合物含氧化合物含氧化合物含氮化合物含氮化合物胶状、沥青状胶状、沥青状物质物质(胶质、沥青质)(胶质、沥青质)油料学油料学62021-10-263、石油的性质、石油的性质油料学油料学7202

2、1-10-26u u 油料学油料学82021-10-26油料学油料学92021-10-26u 油料学油料学102021-10-26油料学油料学112021-10-264、石油产品、石油产品燃料:燃料:约占全部石油产品的约占全部石油产品的90以以上。主要用作各类发动机、锅炉、上。主要用作各类发动机、锅炉、炊具的燃料及照明灯用油。炊具的燃料及照明灯用油。润滑油和润滑脂:润滑油和润滑脂:约为石油产品总约为石油产品总量的量的5%左右,但品种极多,性质差左右,但品种极多,性质差别很大。主要用于润滑机械,减少别很大。主要用于润滑机械,减少摩擦和磨损。摩擦和磨损。蜡、沥青和石油焦。蜡、沥青和石油焦。 石油化

3、工产品:主要作有机石油化工产品:主要作有机合成工业的原料或中间体。合成工业的原料或中间体。石油石油产品产品油料学油料学122021-10-26化合物组成化合物组成烃类烃类烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃烯烃烯烃炔烃炔烃非烃类非烃类含硫化合物含硫化合物含氧化合物含氧化合物含氮化合物含氮化合物胶状、沥青状胶状、沥青状物质物质(胶质、沥青质)(胶质、沥青质)油料学油料学132021-10-261、烷烃、烷烃 分子结构特点:碳原子间以单键相连成链状,其余价键分子结构特点:碳原子间以单键相连成链状,其余价键为氢原子所饱和。为氢原子所饱和。HCHHCHHCHHCHHCHHCHHHCCCCCCHCHHHHH

4、HHHHHCCHHHHHHHHH碳链呈直链的为正构烷烃,带侧链或支链的为异构烷烃。碳链呈直链的为正构烷烃,带侧链或支链的为异构烷烃。油料学油料学142021-10-261.1 烷烃的物理性质烷烃的物理性质u常温常压下,常温常压下,C1C4的烷烃为的烷烃为气体气体;C5C16的正构烷的正构烷烃烃为为液体液体,是液体燃料的主要组分;,是液体燃料的主要组分;C17以上的正构烷烃以上的正构烷烃为固态为固态,大都存在于柴油和润滑油馏分中。,大都存在于柴油和润滑油馏分中。u甲烷和乙烷是无色无味气体,其它易挥发的低分子烷烃具甲烷和乙烷是无色无味气体,其它易挥发的低分子烷烃具有汽油味,碳数多的高分子烷烃无气味

5、,挥发性很小。烷有汽油味,碳数多的高分子烷烃无气味,挥发性很小。烷烃是非极性化合物,几乎不溶于水,但易溶于有机溶剂。烃是非极性化合物,几乎不溶于水,但易溶于有机溶剂。油料学油料学152021-10-261.2 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 烷烃在常温常压下化学性质很稳定,很难被空气所氧烷烃在常温常压下化学性质很稳定,很难被空气所氧化,与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂都不起作用或反化,与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂都不起作用或反应很慢。应很慢。a. 燃烧(氧化反应)燃烧(氧化反应)b. 裂化反应裂化反应c. 取代反应取代反应d. 脱氢反应脱氢反应油料学油料学162021-10-26碳原子以单键

6、相连成环状,其余价键为碳原子以单键相连成环状,其余价键为H原子所饱和。原子所饱和。H2CH2CCH2CHCHH2CCH2CH2CH2H2CH2CH2CCH2CH2H2C石油中的环烷烃主要是环戊烷和环己烷及其衍生物。石油中的环烷烃主要是环戊烷和环己烷及其衍生物。存在形式除单环环烷烃外,还有双环或多环环烷烃。存在形式除单环环烷烃外,还有双环或多环环烷烃。石油中第二种主要烃类,石油中第二种主要烃类,喷气燃料的理想组分喷气燃料的理想组分。2、环烷烃、环烷烃油料学油料学172021-10-262、环烷烃、环烷烃u物理性质物理性质:环烷烃的沸点、熔点和密度比相同碳数的烷烃高,:环烷烃的沸点、熔点和密度比相

7、同碳数的烷烃高,但密度仍小于但密度仍小于1g/cm3。环戊烷等在常温常压下为液体,分子量。环戊烷等在常温常压下为液体,分子量大的环烷烃为固体。大的环烷烃为固体。u化学性质化学性质:环烷烃是饱和烃,在常温常压下比较安定,在储存:环烷烃是饱和烃,在常温常压下比较安定,在储存过程中过程中不易氧化变质不易氧化变质。但在不同条件下,也可能发生。但在不同条件下,也可能发生氧化、裂氧化、裂化、芳构化、异构化和取代化、芳构化、异构化和取代等反应。裂化、芳构化和异构化反等反应。裂化、芳构化和异构化反应都是石油加工中的重要反应。应都是石油加工中的重要反应。油料学油料学182021-10-26CH3类似于环烷烃。分

8、子中具有苯环结构的烃类称为芳香烃。类似于环烷烃。分子中具有苯环结构的烃类称为芳香烃。芳香烃分为单、多环和稠环芳香烃。芳香烃分为单、多环和稠环芳香烃。石油中的芳香烃一般带有不同侧链。石油中的芳香烃一般带有不同侧链。3、芳香烃、芳香烃油料学油料学192021-10-26u物理性质物理性质:芳香烃在常温下是液态或固态。芳香烃的密度:芳香烃在常温下是液态或固态。芳香烃的密度一般为一般为0.860.9gcm3,比相同碳数的其它烃类密度大。,比相同碳数的其它烃类密度大。芳香烃对天然橡胶有较大的芳香烃对天然橡胶有较大的浸蚀浸蚀作用作用。会会恶化恶化喷气燃料的喷气燃料的燃烧性能,因而燃烧性能,因而喷气燃料要限

9、制芳香烃的含量喷气燃料要限制芳香烃的含量。芳香烃在。芳香烃在汽油机中燃烧性能很好,是汽油机中燃烧性能很好,是汽油的良好组分汽油的良好组分。但。但在柴油机在柴油机中困难以自燃而燃烧性能很差中困难以自燃而燃烧性能很差。油料学油料学202021-10-26u化学性质化学性质:芳香烃中的苯环很稳定,即使强氧化剂也不:芳香烃中的苯环很稳定,即使强氧化剂也不能使它氧化,也不易起加成反应。在一定条件下,带侧能使它氧化,也不易起加成反应。在一定条件下,带侧链芳香烃上的侧链会被氧化成有机酸,链芳香烃上的侧链会被氧化成有机酸,带侧链的多环和带侧链的多环和稠环芳香烃很容易被氧化而生成胶状物质稠环芳香烃很容易被氧化而

10、生成胶状物质,这是,这是油品氧油品氧化变质的重要原因之一化变质的重要原因之一。油料学油料学212021-10-264、不饱和烃、不饱和烃u物理性质物理性质:在常温常压下,小于:在常温常压下,小于C5的烯烃是气体,的烯烃是气体,C5以以上的烯烃是液体,碳数多的烯烃是固体。与烷烃类似,随上的烯烃是液体,碳数多的烯烃是固体。与烷烃类似,随分子中碳数增多,烯烃的沸点和密度增大,但密度都小于分子中碳数增多,烯烃的沸点和密度增大,但密度都小于1g/cm3。烯烃难溶于水,易溶于有机溶剂。烯烃难溶于水,易溶于有机溶剂。u化学性质化学性质:不饱和烃类分子中的双键:不饱和烃类分子中的双键不稳定不稳定,很,很容易容

11、易发生发生加成、氧化和聚合各种反应。加成、氧化和聚合各种反应。油料学油料学222021-10-26 石油中的非烃化合物主要包括石油中的非烃化合物主要包括含硫化合物、含含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物以及胶质、沥青质氧化合物、含氮化合物以及胶质、沥青质。油料学油料学232021-10-261.1 硫化物分类硫化物分类根据对金属的腐蚀性不同分为以下三类:根据对金属的腐蚀性不同分为以下三类:u(1)活性硫活性硫:主要是元素硫、硫化氢和低分子硫醇主要是元素硫、硫化氢和低分子硫醇u(2)硫醚(硫醚(RSR)和二硫化合物()和二硫化合物(RSSR):常温下呈中:常温下呈中性、不腐蚀金属、受热后能分解产生

12、具有腐蚀性物质的性、不腐蚀金属、受热后能分解产生具有腐蚀性物质的硫化物。硫化物。u(3)杂环化合物杂环化合物:对金属没有腐蚀性,热稳定性好:对金属没有腐蚀性,热稳定性好油料学油料学242021-10-261.2 硫化物的分布硫化物的分布u天然气天然气中主要以硫化氢、二硫化物存在中主要以硫化氢、二硫化物存在u原油原油中存在硫化氢、硫醇、硫醚等中存在硫化氢、硫醇、硫醚等u直馏汽油直馏汽油中主要存在元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚以及少中主要存在元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚以及少量二硫化物和噻吩量二硫化物和噻吩u直馏中间馏分直馏中间馏分中主要有硫醚类和噻吩类中主要有硫醚类和噻吩类u直馏高沸馏分直馏高沸馏分中

13、的硫化物主要是稠环结构的化合物和硫原中的硫化物主要是稠环结构的化合物和硫原子在环结构上的杂环化合物子在环结构上的杂环化合物油料学油料学252021-10-261.3 硫化物的危害硫化物的危害u硫化物能加速油品氧化,生成胶状物质,使油品变质,严硫化物能加速油品氧化,生成胶状物质,使油品变质,严重影响油品的储存安定性。重影响油品的储存安定性。u硫化物引起储油设备、加工装置等的严重腐蚀。硫化物引起储油设备、加工装置等的严重腐蚀。u硫化物还影响汽油的硫化物还影响汽油的,减弱抗爆剂的作用。,减弱抗爆剂的作用。u石油加工中生成含硫化氢和低分子硫醇的恶臭气体以及合石油加工中生成含硫化氢和低分子硫醇的恶臭气体

14、以及合硫燃料燃烧产生的含硫燃料燃烧产生的含SO3和和SO2废气,严重污染大气。废气,严重污染大气。汽油的抗爆性是表示汽油在一定压缩汽油的抗爆性是表示汽油在一定压缩比发动机中无爆震地运行的性能比发动机中无爆震地运行的性能。汽。汽油在贫混合气(过剩空气系数油在贫混合气(过剩空气系数=0.81.0)状态下运行时的抗爆性用辛烷值)状态下运行时的抗爆性用辛烷值来表示,在富混合气时(来表示,在富混合气时(=0.60.65)的抗爆性用品度来衡量。因而车用汽的抗爆性用品度来衡量。因而车用汽油和航空汽油抗爆性的表示方法有所油和航空汽油抗爆性的表示方法有所不同。不同。油料学油料学262021-10-261.4 防

15、止方法防止方法u通常采用通常采用酸碱洗涤酸碱洗涤、催化加氢催化加氢、催化氧化催化氧化等方法除去各类油等方法除去各类油品中的硫化物。品中的硫化物。酸碱洗涤酸碱洗涤:硫醇、硫酚及硫化氢与氢氧化钠作用生成钠盐。硫醇、二:硫醇、硫酚及硫化氢与氢氧化钠作用生成钠盐。硫醇、二硫化物均溶于硫酸中。噻吩易被浓硫酸所磺化,其产物溶在硫酸中而硫化物均溶于硫酸中。噻吩易被浓硫酸所磺化,其产物溶在硫酸中而被除去。被除去。催化氧化催化氧化:以磺化酞青钴或聚酞青钴等为催化剂,可以使油品中的硫:以磺化酞青钴或聚酞青钴等为催化剂,可以使油品中的硫醇氧化成二硫化物,达到油品脱臭和降低对金属腐蚀能力的目的。醇氧化成二硫化物,达到

16、油品脱臭和降低对金属腐蚀能力的目的。催化加氢催化加氢:是最有效的脱硫方法,在一定温度、氢气压力和存在催化:是最有效的脱硫方法,在一定温度、氢气压力和存在催化剂的条件下,油品中各类硫化物全部被破坏加氢,生成饱和烃和硫化剂的条件下,油品中各类硫化物全部被破坏加氢,生成饱和烃和硫化氢,从而脱除油品中的各类硫化物。氢,从而脱除油品中的各类硫化物。油料学油料学272021-10-26u石油中的含氧化合物大部分集中在石油中的含氧化合物大部分集中在胶质和沥青质胶质和沥青质中,因而,中,因而,胶质沥青质含量多的重质石油,其含氧量一般比较高。胶质沥青质含量多的重质石油,其含氧量一般比较高。u石油中的石油中的含氧

17、化合物含氧化合物分为分为中性氧化物中性氧化物和和酸性氧化物酸性氧化物两类。两类。中性氧化物有醛、酮类,它们在石油中含量极少,并不重要。中性氧化物有醛、酮类,它们在石油中含量极少,并不重要。酸性氧化物有环烷酸、脂肪酸和酚类,总称石油酸,其中环烷酸酸性氧化物有环烷酸、脂肪酸和酚类,总称石油酸,其中环烷酸占占90%左右。左右。油料学油料学282021-10-26环烷酸的环烷酸的物理性质物理性质:相对密度一般在:相对密度一般在0.931.02之间,随着分之间,随着分子量的增大,沸点的升高,环烷酸的相对密度增加,颜色由浅子量的增大,沸点的升高,环烷酸的相对密度增加,颜色由浅变深直至暗褐色,其粘度也随之增

18、大直到呈粘稠状,有的甚至变深直至暗褐色,其粘度也随之增大直到呈粘稠状,有的甚至呈半固体状态。环烷酸在水中溶解度很小,高分子环烷酸几乎呈半固体状态。环烷酸在水中溶解度很小,高分子环烷酸几乎不溶于水,但溶于石油烃类。不溶于水,但溶于石油烃类。环烷酸的环烷酸的化学性质化学性质:弱酸性,对金属有腐蚀作用。环烷酸与碱:弱酸性,对金属有腐蚀作用。环烷酸与碱起中和反应,生成各种盐类,其碱金属盐类能很好地溶于水。起中和反应,生成各种盐类,其碱金属盐类能很好地溶于水。 采用采用碱洗碱洗的方法除去石油中的环烷酸的方法除去石油中的环烷酸。油料学油料学292021-10-26u大部分氮化物以胶状、沥青状物质存在于渣油

19、中。大部分氮化物以胶状、沥青状物质存在于渣油中。u危害危害:石油中氮含量虽少,但对油品储运、油品使用及石油:石油中氮含量虽少,但对油品储运、油品使用及石油加工影响却很大。在储运过程中,因为光、温度和空气中氧加工影响却很大。在储运过程中,因为光、温度和空气中氧的作用,的作用,氮化物很容易生成胶质氮化物很容易生成胶质,极少量的生成物就会导至极少量的生成物就会导至油品颜色变深并产生臭味油品颜色变深并产生臭味。氮化物还会使石油加工中的催化氮化物还会使石油加工中的催化剂中毒剂中毒。u消除含氮化合物的方法消除含氮化合物的方法:用:用酸洗酸洗或或催化加氢精制催化加氢精制等方法可以等方法可以脱除油品中的部分氮化物。脱除油品中的部分氮化物。油料学油料学302021-10-26u石油中的非烃化合物,大部分以胶状及沥青状物质存在于石油中的非烃化合物,大部分以胶状及沥青状物质存在于石油的残渣油中。石油的残渣油中。u胶质胶质:一般指能溶于石油醚(低沸点烷烃)、苯、三氯甲:一般指能溶于石油醚(低沸点烷烃)、苯、三氯甲烷(烷(CHCl3)和二硫化碳()和二硫化碳(CS2),而不溶于乙醇的物质。),而不溶于乙醇的物质。沥青质是能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳,但不溶于石油沥青质是能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳,但不溶于石油醚和乙醇的物质。醚和乙醇的物质。u沥青质沥

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