石油化学与组分分析

1、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。

2、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.

3、0;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

4、76;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。50°70°纬度带内有著名的北海油田，俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。7  中国石油资源的大致情况中国石油可采资源探明率为43%，尚有57%的剩余可采资源有待探明。总体属于石油勘探中级成熟阶段。但中国待探明石油资源70%以上主要分布在沙漠、黄土塬、山地等等，勘探开发难度加大，技术要求和成本费用越来越高。未来中国石油储量增长的主要领域在西部和海上。另外，南沙海域石油资源丰富。根据初步估算石油可采量约为100亿吨

5、，其中70%在中国断续国界以内。8. 世界石油资源消耗的大致情况  消费量（亿吨油当量）9. 中国石油资源消耗的大致情况1950年原油和天然气只占总能源的0.9%，到1960年、1970年就分别增加到3%和15.3%，1980年达到26.8%，近年来，我国石油能源在总能源中的比重一直在20%左右。这与石油能源在世界总能源的比重58%相比还是相当低的。10. 我国在石油资源方面面临哪些重大问题？1后备可采储量不足 2风险勘查投入不足 3缺乏供给保障机制，很难适应市场变化 4科技总体水平不高，不能满足增储上产需要

6、60;5环境问题严重，尚未得到充分重视11. 石油资源有哪些重要的应用？各种机械需要的各种润滑油，各种内燃机需要的不同规格的汽油和柴油，公路上铺沥青，飞机需要的喷气燃料，食品工业需要的食品级石蜡，橡胶工业需要的溶剂油，等等。12. 如何合理地利用石油资源？（1）要真正认识到石油天然气是宝贵资源，才能做到经济合理地利用。（2）合理利用油气资源，可以大量吸引外资，能真正地实施“对内搞活，对外开放”的方针。利用天然气，再加上炼油厂的石脑油，大力发展石油化学工业，然后再以石化产品为原料，生产化肥、玩具、提包、纺织品、服装、人造宝石、鞋帽、电子产品、汽车零配件等等。这些产品，除了满足

7、国内需要外，还有大力向外出口第二章1.天然气为何要分干气和湿气？  伴随原油出产的湿性天然气叫做湿气，不含液体成分的为干性天然气。 2.干气的主要成分是什么？   干气是油田的伴生天然气，经过脱水，净化和轻烃回收工艺，提取出液化气和轻质油以后，主要成分是甲烷的处理天然气。 3.湿气和干气主要有什么不同？   烃类气体中，CH495%，C2+5%的烃气，称为干气，又叫贫气；CH495%，C2+5%的烃气，称湿气，又叫富气。 4.天然气的主要用途有哪些？   

8、天然气主要可用于发电，以天然气为燃料的燃气汽轮机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂，而且发电效率高，建设成本低，建设速度快；另外，燃气轮机启停速度快，调节能力强，耗水量少，占地省。   天然气也可用于化工原料，以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨，甲醇，炭黑等近20个品种，经二次或三次加工后的重要化工产品则包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等50个品种以上。以天然气为原料的化工生产装置投资省、能耗低、占地少、人员少、环保性好、运营成本低。   天然气广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸，冶金、采石、陶瓷、玻璃等

9、行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。6. 工业上惰性气体He、Ar2、Ne是如何得到的？ 一般是通过分离空气制取的，通过对液态空气进行分级蒸馏，可得稀有气体混合物，再用活性炭低温选择吸附法，就可以得到不同的稀有气体了。 7. 原油的主要元素组成？ C      83.0%87.0% H      10.0%14.0% N      0.01%0.

10、7% O      0.05%1.5% S       0.05%5.0% 8.  原油的H/C比大致在什么范围？与原油的分子量和烃类组成有什么关系？     XX4.0                同一系列

11、的烃类的，其H/C原子比随着分子量的增加而降低；烷烃的变化幅度较小，环烷烃的随分子量的变化幅度较大。 不同结构的烃类，碳数相同时，烷烃的H/C原子比最大，而芳烃最小。     对于环状烃而言，相同碳数时，环数增加，其H/C原子比降低。 9. 原油中主要的非烃元素有哪些？   S.N.O等，还有金属元素例如Ni.V.Sn.Na等等。 10.  原油的一般物性有哪些？     大多数原油是密度比水低的黑色粘稠液

12、体。原油的一般性质，如密度、粘度、凝点、蜡含量、胶质、残碳等，都有专门的实验分析方法。11.  我国的原油有哪些特点？ Ni 高V低，与国外相反。 我国石油一般为偏重的石油。 12.  原油中烃类组成的表示方法有哪些？      单体烃组成、族组成，结构族组成。 13. 何为馏分？ 为什么要将原油切割为不同的馏分？ 分馏是最常用的分离方法，所分成的部分称为馏分。    在理想状

13、况下，可挥发性化合物组成的复杂混合物可通过极精密的蒸馏将化合物按其沸点次序逐一蒸馏出来而得到彻底的分离。然而对于原油来说，这样的彻底分离难以实现。原油中化合物组分数极多，不少组分的沸点差距很小，有的大分子量的化合物的挥发性很低，还有的化合物容易受热分解，此外还存在溶液的非理想性，这些因素都使原油难以通过精密分馏来实现单体化合物的彻底分离。 14. 来自不同原油的相同馏分（沸程相同）其化学成分是否相同？ 不相同。相同沸程的馏分可能互相之间密度会有较大的差别，这主要是由于它们的化学组成不同所致。 15. 何谓原油和馏分的单体烃组成？ 这是

14、将组成石油馏分的每一种烃类的单体化合物的含量全部表示出来的方法。（只适用于部分低沸馏分） 16. 何谓原油和馏分的族组成？ 这是将组成石油馏分的所有烃类化合物按它们在有机化学中的分类归属，按族表示它们的含量。（方法适用于各种石油馏分） 17. 何谓石油和馏分的结构族组成？ 这是将组成石油馏分的所有烃类化合物中的亚分子的结构单元按类型表示它们的含量。（最常用的结构族组成分析中将石油馏分中所有烃类分子的碳原子按它们在芳香环、环烷环和烷基侧链上这三种类型进行归属，然后用芳香环上碳原子数占总碳原子数的百分碳原子数占总碳原子数的百分数（CP）这

15、三个特征指标来表示石油馏分中烃类化学组成。 18. 单体烃表示法可用于哪些馏分？ 部分低沸馏分。 19. 汽油馏分的单体烃组成有何特点？ 各个单体烃相差很悬殊。在石油轻馏分中丰度较高的烃类主要有正构烷烃，环己烷，甲基环己烷，甲基环戊烷，甲苯，二甲基环己烷以及在2位或3位上有单甲基支链的异构烷烃。单甲基异构烷烃的含量明显高于多支链的异构烷烃的含量。简单取代基的化合物在石油轻馏分中有较高丰度是一种普遍倾向。 20. 族组成表示法常用于哪些馏分？ 几乎都可以使用，常用于轻组分，中间馏分。 21.

16、60;对轻组分通常用哪几个烃族表示其族组成？ 链烷烃P  环烷烃N   芳烃A   烯烃  O 22. 对中间馏分通常用哪几个烃族表示其族组成？ 链烷烃P  环烷烃N   芳烃A 23. 对渣油组分通常用哪几个烃族表示其族组成（广义族组成）？     饱和烃（直链、支链、环状） 芳香烃。 24. 对渣油进行四

17、组分分析时，用正庚烷为溶剂和用正戊烷为溶剂得到的沥青质含量为何不同？ 渣油中的沥青质溶于正庚烷但不溶于正戊烷。 25. 结构族组成表示法常用于哪些馏分？ 重馏分（可用于轻馏分，中间馏分，但无实际意义）。 26. 不同化学组成方法有何实际应用意义？     单体烃分析方法适用于低沸点的部分馏分，而将石油馏分中单体烃的含量全部分析清楚             &

18、#160;很困难，所以需要族组成分析法。 27.  何谓虚拟组分？ 组分可能实际不存在，根据其馏分温度虚拟出来的一个馏分。 28.  描述两种虚拟组成方法。      （1）烃类集总组分       烃类集总组分在本质上也是一种虚拟组分。它的提出主要是考虑各种烃类化合物在化   学反应中的特性。一般根据所涉及的反应和希望解决问题，从实用的角度将性质相 

19、60;                近的化合物归并在一组并成为“集总”，从而使石油馏分简化成为若干个集总组分组成的混合物。   （2）石油馏分的虚拟组分    石油的中间馏分或高沸馏分都是一些有极多组分数的烃类等化合物的混合物，它们的沸点分布是近于连续分布的。在有些场合它们可粗略地近似为单元组分，并取混合物的平均性质作为这简化处理的单元组分的性质。 29.

20、 结构族组成常用哪几个特征指标来表示结构单元？ 芳香环上碳原子数占总碳原子数的百分数（CA）、环烷环上碳原子数占总碳原子数占总碳原子数的百分数（CN）和烷基侧链上碳原子数占总碳原子数的百分数（CP） 30. 原油中主要的非烃元素有哪些？它们的元素含量大致范围是多少？ N      0.01%0.7% O      0.05%1.5% S      

21、 0.05%5.0%31. 原油中的非烃元素对石油加工和石油产品有何影响？ 它们的存在对原油的加工和产品的使用性能产生很大的影响。 32. 原油中主要的含硫化合物是哪些？ 硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物，噻吩等化合物和一些分子量较大且结构较为复杂（枫类、亚枫类）的含硫有机化合物。  （单质硫也是硫在原油中的主要形态之一） 33. 哪些硫化合物成为活性硫？为什么称其为活性硫？ 元素硫、硫化氢和低分子硫醇被成为活性硫。因为它们都能与金属作用而引起设备的腐蚀。 34. 含硫

22、化合物在原油中的分布有何规律？ 因原油来源不同而有明显差别。同一原油的不同馏分中含硫化合物的分布也不相同。在直馏汽油馏分中硫醇、硫化氢往往占有一定的比例，而在直馏中间馏分中主要的含硫化合物就是硫醚，二硫化物和噻吩类化合物了。更重的馏分中，主要的含硫化合物就是那些具有稠环结构的含硫化合物以及胶质和沥青了。 35. 原油中主要的含氮化合物是哪些？ （1） 碱性氮化物： 含吡啶环结构的杂环化合物和胺类化合物。 （2）非碱性氮化物： 含吡咯环结构的杂环化合物。 36. 何谓碱性氮？何谓非碱性氮？ 含氮化

23、合物依其碱性强弱可分为碱性含氮化合物和非碱性含氮化合物。在1：1的冰醋酸和苯溶液中能被能被高氯酸滴定的称为碱性含氮化合物，不能被滴定的称为非碱性含氮化合物。 37. 含氮化合物在原油中的分布有何规律？ 原油中的含氮化合物的总量一般都较少，而且大部分都是以胶质和沥青质状态存在于高沸馏分和渣油之中。  重质油经二次加工得到的轻质石油产品中有较多的含氮化合物。 氮在原油中主要是以各种含氮杂环的化合物的形态存在，有少量的苯胺类和酰胺类化合物。 38. 原油中主要的含氧化合物是哪些？ 胶质、沥青质（最主要），分子量

24、较小的含氧化合物，包括有机酸（脂肪酸、环烷酸（90%）、芳香羧酸和酚类化合物），中性有机化合物等。 39. 含氧化合物在原油中的分布有何规律？ 原油中的含氧量较低，一般在0.1%1%。主要集中在高沸馏分和渣油之中，而且大部分以沥青质和胶质形式存在。 40.  石油酸主要是指哪类酸？ 石油中的酸性含氧化合物包括环烷酸、芳香羧酸、脂肪酸和酚类。 41.  石油酸的分布有何特点？ 以一元羧酸居多，环烷酸占90%。 42.  石油中哪些化合物我们称其为生物标记物？

25、      类异戊二烯烃。它们是一些具有类似于聚异戊二烯碳链结构的异构烷烃。在类异戊二烯烃中，直烷（2,6,10,14四甲基十六烷）和姥鲛烷（2,6,10,14四甲基十五烷）这两种单体烃在含量上有明显地优势。一般这两者各占原油的0.1%0.5%。 43.  原油中哪些微量金属元素对石油加工有较大影响？ 钒、镍、铁、铜。 44.  原油中哪些微量非金属元素对石油加工有较大影响？ 硅、硼、砷。    其中砷的存在对催化重整催化剂有毒化作用。 45.  微量元素在石油中的分布有何规律？ 微量金属元素是以油溶性化合物的形态存在于原油之中。微量元素的分布与氮化物等分布相似，主要是集中在渣油中。 46.  原油中微量元素存在的形式有哪几种？ 油溶性化合物形态、有机金属皂类表面活性物质形态。