2.1石油及其产品的组成和性质(1)

31．颜色及密度石油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体多数原油的密度集中在800～980kg/m3之间，但也有个别原油的相对密度在1000kg/m3以上或800kg/m3以下2．我国主要原油的特点相对密度（d204）0.86，属较重原油；凝点(CP)高，含蜡量高；凝固点：大庆原油24℃,玉门原油15℃含硫量较低，大庆0.15%含氮量偏高，大部分原油N0.3%一、石油的一般性状4二、石油的元素组成83～87%11～14%原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素(1～5%)微量元素：金属元素：Pb,K,Na,Ca,Fe,Ni,V，…非金属元素：Si，P，Cl，I，…后两项共约1～4％，一般不超过5%。石油中各种元素多以化合物的形式存在。石油中的非碳氢原子称为杂原子。与国外原油相比，我国原油的含硫低、含氮量高。原油中的主要元素是C、H5碳氢比：是用来反映原油的属性的一个参数，与原油的化学结构有关系各种烃类碳氢原子比大小顺序是：烷烃环烷烃芳香烃各种油品的H/C（原子比）天然气3.90液化气2.20汽油1.90～2.20柴油1.60～1.80轻质油1.80～2.0普通原油1.50～1.90重质油～1.50减压渣油1.40～1.70沥青1.10～1.20石油焦0.30～0.40利用原油生产汽油、柴油，从质量守恒原理来考虑，有哪些办法？71.馏分：是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的组分。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。用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如200℃、200～350℃等，称为石油的一个馏分。馏分不等同于产品。2.馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，但馏分并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分要变成产品还必须对其进一步加工。三：石油的馏分组成3.直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。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4.石油中含有的馏分，一般规定：小于180℃的馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，轻油或石脑油馏分）180～350℃的馏分为煤、柴油馏分（中间馏分，AGO）350～500℃的馏分为减压馏分（也称高沸点馏分,VGO）大于500℃的馏分为减渣馏分(VR)9（三）馏分组成分馏石油时，在一定温度范围内蒸馏出来的成分原油蒸馏气体﹤200℃汽油馏分石脑油(常压瓦斯油AGO)200～350℃煤柴油馏分350～500℃润滑油馏分减压瓦斯油VGO＞500℃减压渣油(VR)＞350℃常压渣油(AR)10石脑油（naphtha/petroleumnaphthaligroin）粗汽油）：一部分石油轻馏分的泛称。因用途不同有各种不同的馏程。我国规定馏程自初镏点至200℃左右。主要用作重整和化工原料。70~145℃馏分，称轻石脑油；90~180℃馏分，称重石脑油。用作溶剂时，则称溶剂石脑油，来自煤焦油的芳香族溶剂也称重石脑油或溶剂石脑油。主要成分：C5～C12烷烃和环烃类石脑油在常温、常压下为无色透明或微黄色液体，有特殊气味，不溶于水。密度在650-750kg/m311常压瓦斯油（atmosphericgasoil；ＡＧＯ）简称AGO。指原油蒸馏所得的沸程范围约为200～400℃的馏分,是一种轻质油。沸程范围内包括煤油馏分、轻柴油馏分及重柴油馏分，它们都是重要的发动机燃料。较重的部分（如300～400℃部分），常作为催化裂化的原料，用以进一步生产轻质油品。随着石油化工的发展，已较广泛地将常压瓦斯油作为石油化工原料用于烃类裂解制取乙烯。12减压瓦斯油（vacuumgasoil；ＶＧＯ）简称VGO,指原油经减压蒸馏所得到的沸程范围约为350～500℃的馏分油的总称，是一种重质油。石油炼厂中减压瓦斯油常作为制取润滑油的原料；也作为催化裂化、加氢裂化及热裂化等过程的原料，以得到更多的轻质石油产品。随着石油化工的发展，要求不断扩大裂解原料范畴，近年来，已采用减压瓦斯油作为石油化工原料用于烃类裂解。一般硫含量低的减压瓦斯油，例如低于0.5％(质量)，可以不经预处理,即可直接进行裂解制取乙烯。以减压瓦斯油为裂解原料的乙烯收率较低，裂解技术较复杂。减压渣油（vacuumresidue;ＶＲ）：也称减压蒸馏渣油。从炼油厂减压塔底抽出的残渣油。常压渣油（atmosphericresidue；ＡＲ）：从常压蒸馏塔底所得的重油。渣油（residualoil）色黑粘稠，常温下呈半固体状。其性质与原油性质有关。在石油炼厂中，渣油常用于加工制取石油焦、残渣润滑油、石油沥青等产品，或作为裂化原料。在石油化工生产中，渣油可通过部分氧化法生产合成气或氢气，或作为蓄热炉裂解制乙烯的原料。渣油另一重要用途是用作燃料油。原油名称＜200℃200～350℃350～500℃＞500℃大庆11.519.726.042.8胜利7.617.527.547.4孤岛6.114.927.251.8辽河9.421.529.239.9华北6.119.934.939.1中原19.425.123.232.3新疆15.426.029.929.7沙特（混合）20.724.523.231.6也门（麦瑞波）31.530.623.214.7英国（北海）29.027.625.418.0印尼（米纳斯）11.930.224.833.115不同原油的各馏分含量差别很大。与国外原油相比，我国主要油田原油中＞500℃的减压渣油含量都较高（40%～50%），＜200℃的汽油馏分含量较少（一般低于10%）。原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高是我国原油馏分组成的又一个特点。16图中从175℃到352℃，每25℃切割一个窄馏分17350℃到500℃，每25℃切割一个窄馏分，以及＞500℃馏分18含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物，简称为烃(Hydrocarbon)一：石油中烃类的类型及分布规律石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃原油中一般不含烯烃，炔烃更少(二)石油馏分的烃类组成1．石油中的烷烃石油中带有直链或支链，而无任何环结构的饱和烃称为烷烃或链烃。C4常温常压下为气态，C5～C15为液态，C16以上的正构烷烃为固态。石油中的烷烃根据石油类型的不同含量可达50～70%或低到10～15%。石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量高随沸点的增高，石油中的正构烷烃和异构烷烃的含量逐渐降低。2．石油中的环烷烃环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含六碳环的环己烷系我国的几种主要原油中一般环己烷系多于环戊烷系石油中的环烷烃除单环外，还有双环及多环环烷烃，环的连接方式以并联为主3．石油中的芳烃芳烃在石油中普遍存在C5-C10的正构烷烃原油汽油煤、柴油减压馏分油单环及少量双环环烷烃单环芳烃(苯系)C10～C20左右的正构烷烃单环、双环及多环环烷烃单环、双环芳香烃C20～C36左右的正构烷烃单、双、三环以及三环以上的环烷烃单、双、多环芳烃减压渣油22某石油馏分中烃类分布示意图二、石油中的气态烃石油气态烃天然气炼厂气伴生气非伴生气纯气田气凝析气田气天然气干气(丁烷以上液态烃100g/m3为干气)湿气(丁烷以上液态烃100g/m3为湿气)三、石油液态烃1．单体烃组成(可用气相色谱技术进行鉴定)单体烃组成表明了石油馏分中每一种烃(单体化合物)，目前还仅限于阐述石油气及石油低沸点馏分的组成石油中单体烃的主要类型有：①天然石油中，不含有烯烃、炔烃，含有烷烃、环烷烃及芳香烃；②单体烃的数目非常繁多；③环状烃几乎都是五元环和六元环。我国主要原油的五元环少于六元环25单体烃组成表示法优缺点：优点：具体、直观缺点：适用范围很窄，只适用于气体、溶剂油和汽油262．族组成所谓“族”就是化学结构类似的一类化合物石油馏分分成那些族，取决于分析方法和分析要求减压渣油，一般分成饱和分、芳香分、胶质、沥青质273．结构族组成不论石油烃类的结构多么复杂，都可以看作是由三个基本结构单元组成：芳香环、环烷环和烷基侧链，用这些基本结构单元的量来表示复杂分子混合物的组成的方法就是结构族组成表示法通常用三个基本单元上碳原子所占的百分数来描述分子的组成，然后再加上分子中的总环数RT，芳环数RA和环烷环数RN来表示石油馏分的结构族组成CA%=6÷20×100%=30%CN%=4÷20×100%=20%CP%=10÷20×100%=50%RT=2；RA=1；RN=1注：石油馏分的结构族组成是把一个馏分看作是一个平均分子，所以环数有可能是小数；CA%、CN%、CP%、RT、RA、RN是平均分子的结构参数②石油馏分结构族组成的n-d-M法烃类的物性与其结构单元密切相关测定中间馏分或高沸点馏分的相对密度(d)、折射率(n)和分子量(M)，就可以用表2-9中的公式算出各结构参数(CA%、CN%、CP%、RT、RA、RN)但使用该方法有以下注意事项：得到的是平均分子结构；n-d-M法有一定的适用范围：凝点20℃时，用表2-9中70℃时的公式；在计算CR、CT用到硫含量，S含量需代入百分含量，例如：0.8%代入公式计算时用0.8而不是0.008；公式的准确性：C%的分布误差～1.5%，环数的误差0.1环M200，不含不饱和烃RT≯4，RA≯2，或CR≯75%CA/CN≯1.5含S≯2%，V≯0.5%，O≯0.5%31烃类d204η20DMCMCMC/d正己烷0.65941.374986.176.014.3621.78环己烷0.77851.426284.166.014.0318.02苯0.87891.501178.116.013.0214.81不同结构烃的性质比较324．汽油馏分的烃类组成①直馏汽油馏分的单体烃组成：组成汽油馏分的单体烃的数目相当繁多；但大多数汽油馏分中，往往20种主要的单体烃的含量就占该直馏汽油馏分总量的一半以上。②直馏汽油馏分的族组成：烷烃和环烷烃占直馏汽油馏分的大部分，芳香烃一般不超过20%(wt)。就其分布规律而言，一般随着沸点的升高，芳香烃的含量逐渐增加。335．石油中间馏分及高沸馏分的烃类组成石油中间馏分(200～350℃)中的烷烃主要包括从C11～C20左右(以正构烷烃计)的正、异构烷烃。环烷烃和芳香烃以单环和双环为主，三环及三环以上的环烷烃和芳香烃的含量明显减少。34石油高沸点馏分(350～500℃)的烃类类型和中间馏分相似，只是在烃分子中碳原子数目更多，高环数含量更多，而且环的侧链数更多或更长，高沸点馏分的烷烃主要包括从C20到C36左右(以正构烷烃计)的正、异构烷烃；环烷烃包括从单环到六环的带有环戊烷环和环己烷环的环烷烃，其结构主要是以稠合类型为主。35四：固态烃石蜡微晶蜡结晶形态较大，成板状细微结晶(结晶小)来源从柴油、润滑油中分离出重润滑油和减渣分离出分子量300～500500～800碳原子数17～3535～60化学组成以正构烷烃为主，还有少量异构烷烃、环烷烃及很少量的芳烃以带正构或异构烷基侧链的环状烃为主(～80%)，正构烷烃、异构烷烃含量约占20%1．石蜡与微晶蜡的区别2．蜡的不利影响及用途不利影响：温度下降时，蜡结晶析出，堵塞管道；柴油中含蜡较多，在冬天使用时，蜡会堵塞喷油嘴，使柴油机不能正常供油，影响柴油机的正常工作用途：石蜡除了可以作为裂化的原料以外，由于它具有良好的绝缘性能及化学安定性，可广泛应用于电气、化工、医药、日化；而微晶蜡可作为润滑脂的稠化剂，在电子、橡胶、军工、冶金等工业也有广泛的用途3．我国原油的蜡含量3738一：石油中的含硫化合物低硫原油：S0.5%含硫原油：0.5%S2.0%高硫原油：S2.0%活性硫化物：S、H2S、低分子RSH等，性质相对较活泼，能与金属作用而腐蚀设备非活性硫化物：硫醚(RSR’)，环硫醚，二硫化物(RSSR’)，噻吩及其同系物原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类为主1．硫的存在