第二章 第一节

第二章石油的化学组成本章的主要内容：原油的一般性质石油的烃类组成石油中的含硫、含氮、含氧化合物石油中的微量元素石油中的胶状沥青状物质2/4/20231问题：石油是什么？2/4/20232有“黑色金子”之称一、原油的一般性质外观-黄色、褐色乃至黑色状态-流动、半流动、粘稠第一节原油的一般性质、元素组成、馏分组成2/4/20233石油（petroleum）是由拉丁语“岩石”与“油”两个字拼写而成，是指具有天然产状的碳氢化合物的混合物，而同它是气体、液体、固体或它们的混合物无关。石油的定义2/4/20234石油(Petroleum)：天然产状的气、液、固态的烃类混合物。原油(CrudeOil)：常压下呈液态的石油基本类型之一。天然气(NaturalGas)：石油的主要气态类型，可溶于原油中，与原油伴生或单独存在。天然气液(NaturalGasLiquids)：天然气开采或处理过程中的液态成分。天然焦油(NaturalTar)：固态或半固态的石油沉积物。2/4/20235表1-1-1我国主要原油的一般性质原油名称大庆胜利孤岛辽河中原新疆密度(20℃),g/cm30.85540.90050.94950.92040.84660.8538运动粘度(50℃),mm2/s20.1983.36333.7109.010.3218.80凝点，℃30282173312庚烷沥青质,m%0<12.900---残炭,m%2.96.47.46.83.82.62/4/20236表1-1-2国外几种原油的一般性质

伊朗(轻质)伊朗(重质)阿拉伯(轻质)阿拉伯(重质)密度(20℃)g/cm30.85540.87070.85750.8871运动粘度（37.8℃）mm2/s6.419.406.2519.00倾点，℃-29-15-34-29C7沥青质,ω%0.641.90------残炭,ω%3.55.33.67.92/4/20237表1-1-3国内外几种重质原油的一般性质原油名称单家寺双喜岭井楼冷湖阿萨巴斯卡密度(20℃)g/cm30.97310.94340.95311.00131.030运动粘度(50℃)mm2/s81082871539670----凝点，℃5-201115.610庚烷沥青质m%1.20015.016.9残炭m%2.96.46.83.82.62/4/20238我国原油的相对密度大多在0.85~0.95之间，属偏重的常规原油。（我国原油特点）相对密度常规原油的相对密度在0.80~0.95之间。重质原油的相对密度均在0.93以上，有的还大于1.0。粘度、凝点、蜡含量、胶质、沥青质、水分等2/4/20239表1-1-4原油的元素组成原油名称C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大庆85.8713.730.100.161.90胜利86.2612.200.800.441.68孤岛85.1211.612.090.431.62辽河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江汉83.0012.812.090.471.84伊朗轻质85.1413.131.350.171.84阿萨巴斯卡83.4410.454.190.481.49格罗兹尼85.5913.000.140.071.81杜依玛兹83.912.32.670.331.75二、原油的元素组成2/4/202310

C83.0～87.0m%H10.0～14.0m%S0.05～8.00m%N0.02～2.00m%O

0.1～1.0m%C+H95.0～99.0m%2/4/202311表1-1-4原油的元素组成原油名称C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大庆85.8713.730.100.161.90胜利86.2612.200.800.441.68孤岛85.1211.612.090.431.62辽河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江汉83.0012.812.090.471.84伊朗轻质85.1413.131.350.171.84阿萨巴斯卡83.4410.454.190.481.49格罗兹尼85.5913.000.140.071.81杜依玛兹83.912.32.670.331.752/4/202312烷烃（CnH2n+2）

H/C＝2＋2/n1、H/C原子比对于烃类化合物，氢碳比是一个与化学结构和分子量大小有关的参数。2/4/202313环烷烃六员单环环烷烃（CnH2n）

H/C＝2.0n≥6六员双环环烷烃（CnH2n-2）

H/C＝2.0－2/nn≥10六员三环环烷烃（CnH2n-4）

H/C＝2.0－4/nn≥142/4/202314单环芳香烃（CnH2n-6）

H/C＝2.0－6/nn≥6双环芳香烃（CnH2n-12）

H/C＝2.0－12/nn≥10三环芳香烃（CnH2n-18）

H/C＝2.0－18/nn≥14烯烃（CnH2n）

H/C＝2.0芳香烃2/4/202315不同结构的烃类，碳数相同时，其氢碳原子比大小顺序是：

烷烃＞环烷烃＞芳香烃

烷烃的H/C原子比随着分子质量的增加而降低，但变化幅度较小。2/4/202316表1-1-5相对分子质量不同的烷烃的H/C原子比

分子式H/C原子比CH44.00C2H63.00C3H82.67C5H12

2.40C6H14

2.33C8H18

2.25C12H26

2.17C16H34

2.13C32H66

2.062/4/202317对于环状烃而言，相同碳数时，环数增加，H/C原子比降低。而环数相同时，除了单环环烷烃的H/C原子比为2.0外，环状烃的烷基侧链越长，其H/C原子比越大。2/4/202318续表1-1-5分子结构不同的C16烃的H/C原子比分子式H/C原子比分子式H/C原子比2.001.631.881.251.750.882/4/202319表1-1-4原油的元素组成原油名称C,m%H,m%S,m%N,m%H/C原子比大庆85.8713.730.100.161.90胜利86.2612.200.800.441.68孤岛85.1211.612.090.431.62辽河85.8612.650.180.311.75新疆86.1313.300.050.131.84大港85.6713.400.120.231.86江汉83.0012.812.090.471.84伊朗轻质85.1413.131.350.171.84阿萨巴斯卡83.4410.454.190.481.49格罗兹尼85.5913.000.140.071.81杜依玛兹83.912.32.670.331.752/4/202320一般说来，轻质原油或石蜡基原油，如表中的大庆原油其氢碳原子比较高(约为1.9)，而重质原油或环烷基原油如阿萨巴斯卡等原油其氢碳原子比较低(约1.5左右)。随着石油及其产品中环结构的增加，其中H/C值下降，尤其是随着芳香环结构的增加，其H/C值显著减小。

2/4/202321同一原油的不同馏分其氢碳原子比存在较大差别在石油的各种加工过程中，氢碳原子比也是一个重要的参数和指标。对于纯粹的脱碳(无外加氢)加工过程，在生成H/C原子比高的轻质产物的同时，必然得到H/C原子比低的重质部分，整个加工过程H/C原子比将保持守恒。2/4/202322表1-1-4b各类油品的氢含量及氢碳比的大致范围

油品名称H,ω%NH/NC

甲烷25.14.0液化气17.0~18.02.5~2.7汽油馏分13.0~13.51.8~1.9柴油馏分12.0~13.21.6~1.8减压馏分11.0~12.51.5~1.7减压渣油10.5~12.01.4~1.6焦炭1.5~4.50.2~0.62/4/202323总结：H/C反映加工难易程度、化学组成、分子结构等信息我国H/C原子比偏低(第二特点)2/4/2023242、S、N、O杂原子

S、N、O为石油中的非烃组成元素，它们组成了石油中的非烃化合物，虽然这三种元素在原油中的含量并不高，但是含这些杂原子的非烃化合物在原油中的含量则相当可观。2/4/202325例如:某个平均相对分子质量为400的油品，其含硫量为1%，如假定其中每个含硫化合物分子中只含有一个硫原子，那么在这种油品中含硫化合物的质量分数就占到12.5%，是硫元素质量分数的十余倍。因此，对于原油中的杂原子要给予充分的重视。2/4/202326S:≯6%，以元素S，硫化物、H2S，硫醇、硫醚、噻吩、二硫化物等。N：氮化物的危害比硫轻，氮化物以吡啶、吡咯等O：氧是以环烷酸存在2/4/2023273、微量元素的含量微量金属与非金属元素（几十种），其含量一般为百万分之几或甚至十亿分之几。虽然这些元素含量甚微，但对于石油加工过程的影响却相当大。非金属元素:Si，P，Cl，I，…金属元素:Pb，K，Na，Ca，Fe，Ni，V，.…

2/4/202328我国原油中的镍的质量分数一般为十万分之几，而钒最多也只有百万分之几。我国绝大多数原油：Ni多，V少(第四特点)，而国外的原油中钒含量高于镍含量的情况比较多。2/4/202329三、原油的馏分组成石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同的沸点，其沸点范围很宽。用分馏的方法可以把石油分成不同温度段的馏分，如<200℃、200～350℃、350～500℃等，每个馏分的沸点范围简称为馏程或沸程。2/4/202330分馏常压分馏减压分馏2/4/202331初馏点:加热时馏出的第一滴液体时的温度。将原油经过常压与减压蒸馏方法得到的、原油中沸点范围不同一系列馏分的质量百分分数称为该原油的馏分组成。2/4/202332表1-1-6原油的馏分划分

沸点范围，℃馏分名称初馏点～200(或180)汽油馏分、轻油、石脑油200(或180)～350柴油馏分、常压瓦斯油(AGO)350～500减压馏分、润滑油馏分、减压瓦斯油(VGO)>350常压渣油(AR)>500减压渣油(VR)2/4/202333从原油直接分馏得到的馏分称为直馏馏分，用来表示与原油的二次加工产物的区别：它基本保留了石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。各组分常冠以汽油、煤油、柴油或润滑油等石油产品的名称，但应注意：石油馏分并不是石油产品；同一石油馏分，根据需要可加工成不同石油产品。2/4/202334图中从175℃到352℃，每25℃切割一个窄馏分2/4/202335350℃到500℃，每25℃切割一个窄馏分，以及＞500℃馏分2/4/202336表1-1-7原油的馏分组成,ω%原油名称IBP～200℃200～350℃350～500℃>500℃大庆11.519.726.042.8胜利7.517.627.547.4辽河12.324.329.933.5中原19.425.123.232.3新疆15.426.028.929.7单家寺1.711.521.265.6欢喜岭1.720.635.440.3印尼米纳斯11.930.224.833.1伊朗轻质24.925.724.624.8阿萨巴斯卡016.028.056.02/4/202337不同原油其馏分组成是不同的。从我国主要原油的馏分组成来看，>500℃的减压渣油含量较高，多数原油的减压渣油含量高于40%。我国原油：轻馏分少，重馏分多(我国原油特点)2/4/202338四、关键馏分特性分类法关键馏分特性分类法是将原油用Hempel简易精馏装置切取两个轻重关键馏分，分别测定其相对密度，对照分类标准表确定两个关键馏分的基属，然后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。第一关键馏分（轻关键馏分）：常压下原油的250～275℃馏分。第二关键馏分（重关键馏分）：通过减压蒸馏出来的馏分，换算至常压下的395～425℃的馏分。2/4/202339表1-1-8关键馏分特性分类法指标关键馏分指标石蜡基中间基环烷基轻关键馏分API度≥4033.1～39.9≤33≤0.82510.8256～0.8597