石油化学课件

2020/6/271第一章石油的化学组成本章的主要内容：原油的一般性质与分类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2020/6/272第一节原油的一般性质、元素组成、馏分组成与分类石油是什么样，什么是石油？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2020/6/2731．石油(Petroleum)：天然产状的气、液、固态的烃类混合物。2．原油(CrudeOil)：常压下呈液态的石油基本类型之一。3．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。4．天然气液(NaturalGasLiquids)：天然气开采或处理过程中的液态成分。5.天然焦油(NaturalTar)：固态或半固态的石油沉积物。2020/6/274有“黑色金子”之称。外观-黄色、褐色乃至黑色状态-流动、半流动、粘稠一、原油的一般性质2020/6/275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%012.900---残炭,m%2.96.47.46.83.82.62020/6/276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%3.55.33.67.92020/6/277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%2.96.46.83.82.62020/6/278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。（第一特点）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、水分等石油的外观性质与其化学组成有关。2020/6/279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2020/6/2710C83.0～87.0m%H10.0～14.0m%S0.05～8.00m%N0.02～2.00m%O0.1～1.0m%C+H95.0～99.0m%这些元素的含量大致范围为：2020/6/2711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83.912.32.670.331.752020/6/27121、H/C原子比加工难易程度、化学组成、分子结构等信息加氢或脱碳--石油加工的实质我国H/C原子比偏低(第二特点)为什么H/C原子比可以作为表征石油化学组成的一个基本参数？2020/6/2713烷烃（CnH2n+2）H/C＝2＋2/n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。2020/6/2714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≥142020/6/2715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2020/6/2716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，环烷烃介于二者之间:烷烃＞环烷烃＞芳香烃。2020/6/2717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CH44.00C2H63.00C3H82.67C5H122.40C6H142.33C8H182.25C12H262.17C16H342.13C32H662.062020/6/2718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。2020/6/2719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2.001.631.881.251.750.882020/6/2720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。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。2020/6/2721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1.5~4.50.2~0.62020/6/27222、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。2020/6/2723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。2020/6/2724S:≯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2020/6/2725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83.912.32.670.331.752020/6/2726我国主要原油的硫含量与国外相比并不高，而氮含量则相对较高，因此我国原油低硫高氮(第三特点)。2020/6/27273、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。金属元素:Pb，K，Na，Ca，Fe，Ni，V，.…非金属元素:Si，P，Cl，I，…2020/6/2728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。2020/6/2729三、原油的馏分组成在对原油进行研究和加工利用之前，要采用分馏的方法将其按沸点的高低分割成若干部分（即馏分），每个馏分的沸点范围简称为馏程或沸程。初馏点:加热时馏出的第一滴液体时的温度。2020/6/2730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)2020/6/2731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：1.石油馏分并不是石油产品2.同一石油馏分，根据需要可加工成不同石油产品。2020/6/2732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。2020/6/2733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016.028.056.02020/6/2734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(第五特点)2020/6/2735四、原油的分类世界上原油的性质千差万别，究其根源在于其化学组成和馏分组成的不同，即由组成原油的分子大小和类型的分布不同所致。2020/6/27361、关键馏分特性分类法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。关键馏分特性分类法是将原油用Hempel简易精馏装置切取250-275℃和395-425℃(即在残压40mm处下取得的275-300℃的馏分)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。2020/6/2737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≤0.82510.8256～0.85