石油化学复习总结

一、石油的化学组成1.石油馏分按馏程分类初馏点～200℃或～180℃汽油馏分200～350℃煤、柴油馏分350～500℃(560℃)减压瓦斯油（润滑油馏分、催化裂化原料）500℃(560℃)减压渣油350℃常压渣油(初馏点：加热时馏出的第一滴液体时的温度.)2.原油分类：原油按化学组成分为哪三类，与化学组成关系⑴美国矿务局原油分类法分为石蜡基（大庆），中间基，环烷基⑵特性因数K值分类法：K值大小顺序为：烷烃＞环烷烃＞芳香烃。根据K值可以对原油进行分类：K值＞12.1为石蜡基K值＝11.5～12.1为中间基K值＝10.5～11.5为环烷基K值越大，烷烃含量越大，芳烃含量越少。3.我国原油特点（1）偏重常规油（2）H/C偏低（3）低硫高氮（4）Ni多V少（5）轻馏分少，重馏分多。4.石油化学组成表示方法：.石油馏分的化学组成:（元素，单体烃，族组成，结构族组成）目前研究石油化学组成的物理和化学的分析方法主要有：GC，LC，MS，NMR。（1）元素组成①单体化合物组成②族组成族是指化学结构相似的一类化合物。直馏汽油馏分的族组成：以烷烃、环烷烃、芳香烃含量来表示。裂化汽油的族组成：用烷烃、环烷烃、芳香烃、的含量来表示。煤柴油馏分和减压馏分的族组成液相色谱法：饱和烃（烷烃＋环烷烃）、轻芳烃、中芳烃、重芳烃、非烃组分。质谱法：正构烷烃、异构烷烃、不同环数的环烷烃、不同环数的芳烃、非烃化合物。常压渣油与减压渣油的族组成：四组分组成：用溶剂处理和液相色谱法相结合，分成饱和分、芳香分、胶质、沥青质。六组分组成：将胶质可以进一步分为轻、中、重胶质。八组分组成：可以将芳香分进一步分成轻、中、重芳烃。③结构族组成：测单元结构的组成。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构成的。结构族组成只表示在分子中这三种结构单元的含量，而不涉及它们在分子中的结合方式。%CP：烷基碳数占总碳数的百分数%CN：环烷碳数占总碳数的百分数%CA：芳香碳数占总碳数的百分数RT：总环数＝RA+RNRA：芳香环数RN：环烷环数n-d-M法测润滑油实验⑵单体烃a.汽油馏分的烃族组成：测定方法：气相色谱，液相色谱，苯胺点法。苯胺点：苯胺与油品以等体积混合时所测得的临界溶解温度（即等体积混合的苯胺与油品完全互溶时的最低温度）。苯胺为芳香结构，相似相溶。芳烃苯胺点低分子量相近而结构不同的烃类，烷烃的苯胺点最高，环烷烃次之，而芳香烃的苯胺点最低。（苯胺点：烷烃环烷烃芳烃，石蜡基中间基环烷基）同一系列的烃类，苯胺点随着分子量的增加而增加。苯胺点的应用：测定汽油馏分中的芳烃含量。b.柴油馏分及减压馏分的烃族组成:测定方法：液相色谱，质谱。⑶减压渣油的族组成减压渣油是原油中沸点最高、分子量最大、非烃化合物含量最高的部分。比较常用的方法是四组分法，即将减压渣油分成饱和分、芳香分、胶质、沥青质四个组分，称之为减压渣油的四组分组成⑷结构族组成石蜡基原油(大庆和中原原油)的%CP显著较高，而%CN和%CA较低；RA和RN也较低。环烷-中间基原油(如孤岛原油)的%CP较低，而%CN和%CA较高；RA和RN也较高。中间基原油(如胜利、华北、辽河原油)的%CP、%CN、%CA、RA、RN介于石蜡基原油和环烷基原油之间。5.非烃化合物存在形式及危害（1）石油中的含硫化合物①存在形式：元素硫、H2S、硫醇(RSH)、硫醚（RSR’）、二硫化物（RSSR’)、噻吩、砜（既含硫又含氧）（随馏分沸程升高，硫含量增加，大部分集中在重馏分和渣油中）②危害：金属腐蚀（活性硫），影响油品的储存安定性，使催化剂中毒（如铂重整催化剂最怕硫），污染环境。（2）含氮化合物主要是氮杂环芳香族化合物、强碱氮和弱碱氮的分布随着沸点的升高而减少，非碱氮分布则随着沸点的升高而增加。①碱性氮：吡啶，喹啉；非碱性氮：吡咯，吲哚，咔䟶②催化剂中毒，影响油品安定性（3）含氧化合物①酸性氧化物：羧酸和酚类。中性氧化物：酯类、醚类、呋喃类②原油乳化，腐蚀设备。（4）微量元素变价金属如V、Ni、Fe、Mo、Co、W、Cr、Cu、Mn、Pb、Ga、Hg等;碱金属和碱土金属：如Na、K、Ba、Ca、Sr、Mg等；卤素和其它元素：如C1、Br、I、Si、A1、As等。Ni/V＞1是陆相成油的特征，形成的石油为低硫高氮、含镍较多的石油。Ni/V＜1是海相成油的特征。形成的石油为含硫低氮、含钒较多的石油。铁、铜、镍、钒是催化裂化催化剂的毒物，砷是催化重整催化剂的毒物，钠和钙会使某些催化剂的活性降低。（5）石油中的胶质和沥青质沥青质就是石油中不溶于非极性的低分子正构烷烃而溶于苯的物质。它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。胶质是石油中分子量和极性仅次于沥青质的大分子非烃化合物，它在组成和结构上具有多分散性。胶质与沥青质的特点：外观：胶质是深棕色至深褐色、极为粘稠不易流动的液体或无定形固体，受热时易熔融，沥青质为深褐色至黑色的无定形固体，受热时不熔化，易脆裂成片。密度：胶质的密度略小于1.0，沥青质的密度略大于1.0。H/C原子比较低，胶质为1.4～1.5，庚烷沥青质要更低一些，为1.1～1.3。杂原子S、N含量显著较高，沥青质中的杂原子含量更高一些。胶质的分子量较低，为1000～3000，而沥青质的分子量较高，为3000～10000。胶质的分子量范围很宽，与沥青质分子量分布之间还有部分的重叠，这也表明胶质与沥青质在组成结构上是连续的，二者之间没有明显的界限。三、石油及油品物理性质1.蒸发性能：⑴分离精确度：实沸点蒸馏恩氏蒸馏（馏程）平衡气化（闪蒸）⑵液相温度：平衡气化恩氏蒸馏（馏程）实沸点蒸馏2.分子量：石油各馏分的数均分子量是随馏分的沸程的上升而增大的。当沸程相同时，石蜡基的原油如大庆原油的数均分子量最大，中间基的原油如胜利原油次之，而环烷基的原油如辽河欢喜岭原油最小。3.相对密度油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也随之变小，提及密度时应标明温度。比较各种烃类的相对密度：碳数相同而结构不同的烃类，芳香烃＞环烷烃＞烷烃。同族烃类，随着碳数的增加：正构烷烃的相对密度增加，正烷基环己烷的相对密度增加，正烷基苯的相对密度减小比较不同原油的相对密度：不同基属原油、相同沸程的馏分：环烷基原油＞中间基原油＞石蜡基原油相同原油不同的馏分：随沸点的升高相对密度随之增加。4.折光率烷烃的折射率最小，一般在1.3～1.4之间，芳香烃的折射率最大，为1.5，环烷烃居中。对于同族烃类，烷烃和环烷烃的折射率随着分子量的增加而增加，而单环芳烃的折射率随着分子量的增加而降低。不同原油沸程相同的馏分：石蜡基原油中间基原油环烷基原油同一种原油不同的馏分：折射率随着沸程的升高而增大5.黏度分子中的环状结构可以看成是粘度的载体⑴温度越高，黏度越小。⑵正构烷烃的粘温性质最好，带有少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不高的异构烷烃的粘温性质比较好，多环短侧链的环状烃类的粘温性质很差。⑶不同原油的相同沸程的馏分，石蜡基原油的粘度较小，粘温性质较好，而环烷基的原油的粘度较大，粘温性质也比较差，中间基的原油的粘度与粘温性质介于二者之间。同一原油的不同馏分，随着馏分沸点的升高，其粘度增加，粘温性质也变差。6.热值（环烷烃理想）⑴质量热值：H/C原子比越大的烷烃热值最高，而H/C原子比较小的芳烃的热值最低。芳烃环烷烃烷烃⑵体积热值：ρ芳烃环烷烃烷烃对于石油馏分而言，沸程越高，其热值越低。7.低温性质⑴①构造凝固：随着温度的降低，含蜡较多的油品中的正构烷烃等高熔点的烃类结晶析出，长大并连接成网状结晶，同时将处于液态的油品吸附，包围在网状骨架中，从而使整个油品失去流动性。②粘温凝固：含有较多环状烃类的油品，在低温下其粘度较高，形成了均匀的玻璃状物质而使油品丧失流动性。⑵浊点的定义：指轻质油品在测定条件下的降温过程中由透明变为浑浊时的最高温度。⑶倾点的定义：油品在规定的试管中不断冷却，直到将试管平放5秒钟而试样并不流动时的最高温度再加上3℃后得到的温度值即规定为油品的倾点。⑷凝点的定义：是将盛有油品的试管在一定条件下冷却到某一温度时，将试管倾斜45°，并经过1分钟后液面不再流动的最高温度。⑸冷滤点是表征柴油低温流动性的重要指标，它是指在规定的条件下冷却样油，使样油通过规定的过滤器，当样油冷却到通过过滤器不足20ml/min时的最高温度。⑹冰点的定义：在测定条件下试样冷却至出现结晶后，再使其升温，使原来形成的烃类结晶消失时的最低温度。⑺结晶点的定义：轻质油品在测定条件下的降温过程中，有肉眼可辨的结晶晶粒析出时的最高温度。柴油：浊点，倾点，凝点。航煤：冰点，结晶点。8.燃烧性质⑴闪点定义：石油产品在规定的条件下，加热到蒸气与火焰接触时发生闪火现象的最低温度。测定油品闪点的方法：闭口杯闪点测定法，开口杯闪点测定法。⑵燃点的定义：石油产品在规定条件下，加热到接触火焰能点燃燃烧不少于5秒钟的最低温度。⑶自燃点的定义：在无外界火源的情况下，油品能被空气剧烈氧化而导致自行燃烧的最低温度。油品沸程越低，其燃点自然也就越低，燃点是判定油品在储存和使用时火灾危险程度的一个指标。油品沸程越低，其分子量越小，其自燃点越高，汽油馏分的自燃点最高，而减压渣油的自燃点最低。对于同一油品，其自燃点是最高的，燃点次之，闪点是最低的。对于不同的油品，闪点越高，其燃点也就越高，而自燃点越低。同族烃类，相对分子质量小的烃类自燃点高而闪点低，反之亦然。同一油品：自然点燃点闪点。对重油：自然点低，燃点闪点高。（易自燃，不易点燃）。四、石油产品质量要求1.六大类石油产品哪些①燃料②润滑剂③石油沥青④石油蜡⑤石油焦⑥溶剂和化工原料。2.汽油（理想组分：异构烷烃）(1).汽油的蒸发性评价汽油蒸发性能的指标：馏程和饱和蒸汽压①馏程：馏程在一定程度上能大体反映汽油的沸点范围和蒸发性能。②饱和蒸气压：汽油的饱和蒸气压是蒸发性好坏的重要质量指标，蒸气压越大，表明汽油的蒸发性越好。⑵汽油的抗爆性（燃烧性能）：点燃式，自然点高。辛烷值，研究法辛烷值RON，异构烷烃好评定汽油抗爆性的指标：用辛烷值（OctaneNumber，简称ON）来表示的①同族烃类，其辛烷值随分子量的增加而降低。②分子量相近时，不同烃类辛烷值的大小顺序为：芳香烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃和环烷烃正构烷烃。烷烃的异构化程度越高，其辛烷值也越高。双键越接近烯烃碳链的中间位置，其辛烷值越高；异构化程度越高的烯烃，辛烷值也越高。环烷烃的环上若带正构烷基侧链，其辛烷值降低，正构烷基侧链越长，辛烷值越低；环上若带异构烷基侧链，其辛烷值有所增加。改善汽油抗爆性的方法：调和高辛烷值的催化裂化汽油或催化重整汽油；调和高辛烷值组分，如MTBE、TAME；加入抗爆剂，如四乙基铅（TEL），MMT催化重整汽油中含有较多的芳烃和异构烷烃，烷基化汽油中主要是异辛烷，抗爆性很好汽油牌号按辛烷值划分：90#，93#，97#注：大庆，胜利油辛烷值偏低。⑶汽油的安定性汽油安定性的定义：汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力。评定汽油安定性的指标：碘值（表征不饱和烃含量），实际胶质，诱导期。改善汽油安定性方法：精制除去不饱和烃和非烃化合物。加入适量的抗氧化剂和金属钝化剂。⑷汽油的腐蚀性影响汽油腐蚀性的物质：（1）含硫化合物（活性硫）（2）有机酸（3）水溶性酸碱⑸污染性3.柴油（理想组分：1~2个分支的异构烃）(1)柴油的蒸发性能评定柴油蒸发性能的指标：馏程和（闭口)闪点(2)柴油的燃烧性：压燃式，自然点低。柴油的燃烧性又称为柴油的抗爆性，通常用十六烷值来表示。柴油在柴油机内的燃烧过程大体分为四个阶段，即滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。汽油与柴油的启燃方式不同，前者是靠点燃，而后者是靠柴油本身的自燃。发生敲缸的时间不一样，汽油的爆震燃烧是在火焰传播过程中，即在燃烧的后期，而柴油的粗暴燃烧发生在燃烧的初期（即急燃期）。影响柴油燃烧的主要因素：柴油的发火性能和蒸发性能评定柴油发火性能的指标：十六烷值（简称CN）柴油的雾化质量：雾化质量的好坏取决于燃料的