第一章__石油及其产品的性质.

第一章石油及其产品的性质第一章石油及其产品的性质第一章石油及其产品的性质一、石油的一般性状及化学组成石油的外观性质是碳氢化合物的复杂混合物，其外观性质主要表现在石油的颜色、密度、流动性、气味上，表1—1列出了各类原油的主要外观性质。第一章石油及其产品的性质性状影响因素常规原油特殊原油我国原油颜色胶质和沥青质含量越多，石油的颜色越深大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色显赤褐、浅黄色，甚至无色四川盆地：黄绿色玉门：黑褐色大庆：黑色相对密度胶质、沥青质含量多，石油的相对密度就大一般在0.80～0.98之间个别高达1.02或低到0.71一般在0.85～0.95之间，属于偏重的常规原油流动性常温下石油中含蜡量少，其流动性好一般是流动或半流动状的粘稠液体个别是固体或半固体蜡含量和凝固点偏高，流动性差气味含硫量高，臭味较浓有程度不同的臭味含硫相对较少，气味偏淡表1—1各类原油的主要外观性质第一章石油及其产品的性质表１－2我国几种原油的主要物理性质原油名称大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆吐哈鲁宁管输密度(20℃)g/cm30.85540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937运动黏度(50℃)mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝固点℃3028217(倾点)363316.526.0蜡含量(质量，%)26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷沥青质(质量，%)012.900.1000残碳(质量，%)2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分(质量，%)0.00270.020.0960.010.0097—0.014—硫含量(质量，%)0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量(质量，%)0.160.410.430.400.380.170.050.29镍含量μg/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3钒含量μg/g0.041.62.00.60.72.40.031.5第一章石油及其产品的性质石油的元素组成主要由碳、氢两种元素以及硫、氮、氧以及一些微量金属、非金属元素组成，表1—4列出它们的元素组成的质量分数。第一章石油及其产品的性质表1—3国内外部分原油的主要元素组成元素组成原油名称CHO*SN大庆原油85.7413.31—0.110.15胜利原油86.2812.20—0.800.41克拉玛依原油86.113.30.280.040.25孤岛原油84.2411.74—2.200.47前苏联杜依玛兹原油83.912.30.742.670.33墨西哥原油84.211.40.803.6—伊朗原油85.412.80.741.06—印度尼西亚原油85.512.40.680.350.13*氧含量一般用差减法求得的近似值，仅供参考。第一章石油及其产品的性质表1—4原油中元素组成的质量分数原油元素组成常规原油中元素含量*特殊原油我国原油主要元素（C、H）C：83%～87%H：11%～14%合计：96%～99%H/C原子比高，油品轻油收率高少量元素（S、N、O）S：0.06%～0.8%N：0.02%～1.7%O：0.08%～1.82%合计：1%～4%委内瑞拉（博斯坎）原油含硫量高达5.7%；阿尔及利亚原油含氮量高达2.2%含S量偏低，多数1%含N量偏高，多数0．3%微量金属、非金属元素（30余种）金属元素和非金属元素含量甚微，大约在10-6～10-9级大多数原油Ni多，V少*含量均为质量分数第一章石油及其产品的性质石油的烃类组成1.烃类类型及分布规律烃类类型结构特征分布规律烷烃正构烷烃（含量高）C1～C4：气态C5～C15：液态C16以上为固态1．C1～C4是天然气和炼厂气的主要成分；2．C5～C10存在于汽油馏分（200℃）中；3．C11～C15存在于煤油馏分（200℃～300℃）中；4．C16以上的多以溶解状态存在于石油中，当温度降低，有结晶析出，这种固体烃类为蜡。异构烷烃（含量低，且带有二个或三个甲基的多）环烷烃（只有五元、六元环）环戊烷系（五碳环）单环、双环、三环及多环，并以并联方式为主1．汽油馏分中主要是单环环烷烃（重汽油馏分中有少量的双环环烷烃）；2．煤油、柴油馏分中含有单环、双环及三环环烷烃，且单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数目；3．高沸点馏分中则包括了单、双、三环及多于三环的环烷烃。环己烷系（六碳环）芳香烃单环芳烃烷基芳烃1．汽油馏分中主要含有单环芳烃；2．煤油、柴油及润滑油馏分中不仅含有单环芳烃，还含有双环及三环芳烃；3．高沸馏分及残渣油中，除含有单环、双环芳烃外，主要含有三环及多环芳烃双环芳烃并联多（萘系）、串联少三环稠合芳烃菲系多于蒽系四环稠合芳烃蒎系等返回第一章石油及其产品的性质广义的天然气是指埋藏在地层中自然形成的气体。通常所称的天然气只指储藏于地层深部的可燃气体。天然气可分为油田伴生气和非伴生气；非伴生气包括纯气田气和凝析气田气。凝析气田气采出后可分离为气液两相，液相称凝析油（或称天然汽油）天然气的组成第一章石油及其产品的性质•纯气田气主要成分为甲烷，一般占90%以上，还含少量乙烷、丙烷、丁烷和氮气、硫化氢、二氧化碳等，称为干气。•凝析气田气仍以甲烷为主，而乙烷、丙烷、丁烷含量明显增加，可达10%~20%，还可含有少量戊烷和己烷，一般可称湿气。•部分天然气中还含有He、Ar、H2等。•干气和湿气的划分标准：100g液态烃/m3气体•天然气在高压、低温下可与水形成类似雪或散冰的固体晶体（可燃冰）第一章石油及其产品的性质石油炼厂副产的气态烃，主要来源于原油蒸馏、催化裂化、加氢裂化、催化重整等过程。主要成分为C4以下的烷烃、烯烃以及氢气和少量的氮气、二氧化碳等气体。炼厂气第一章石油及其产品的性质炼厂气的组成因加工过程、操作条件及原料等不同而差别较大。返回第一章石油及其产品的性质（1）石蜡分子量300~450，C17~C35，相对密度0.86~0.94，熔点30~70℃。主要组成：正构烷烃为主，少量的异构烷烃、环烷烃，芳烃极少。按熔点的高低，可分为软蜡（45℃）、中等熔点蜡（45~50℃）和硬蜡（50~70℃）一般把常温下为液态的正构烷烃称为液体石蜡石油蜡——从石油中分离出来的固态烃类第一章石油及其产品的性质（2）微晶蜡分子量500~800，C30~C60，熔点70~95℃。主要组成：带有正构或异构烷基侧链的环状烃，尤其是环烷烃；含少量的正构烷烃和异构烷烃。微晶蜡具有较好的延性、韧性和粘附性。返回第一章石油及其产品的性质2.烃类的性质及用途3一般，烷烃的化学性质很不活泼。1环烷烃的化学性质与烷烃相近，但稍活泼。芳香烃的化学性质较烷烃稍活泼，可与一些物质发生反应。2第一章石油及其产品的性质石油的非烃组成含硫化合物含氮化合物含氧化合物胶状沥青状物质第一章石油及其产品的性质石油的非烃组成大部分硫化物集中在重馏分和渣油中。由于硫对于石油加工影响极大，所以含硫量常作为评价原油及其产品的一项重要指标。1.对管道腐蚀作用2.使油品某些使用性能变坏3.污染环境4.在二次加工过程中，催化剂中毒第一章石油及其产品的性质1原油按其含硫量可分为：含硫量0.5%,低硫原油；含硫量0.5%~2.0%，含硫原油；含硫量2.0%，高硫原油我国的原油多属低硫或含硫原油。世界原油总产量的~75%为含硫原油和高硫原油。第一章石油及其产品的性质2存在形态硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩类3分类酸性含硫化合物：H2S、RSH中性含硫化合物：RSR’、RSSR’热稳定性较高的含硫化合物：噻吩、四氢噻吩第一章石油及其产品的性质石油的非烃组成密度大，胶质多、含硫量高的石油，一般其含氮量也高。大部分氮化物以胶状、沥青状物质存在于渣油中。储存时间稍久，使油品颜色变深，气味发臭；使催化剂中毒第一章石油及其产品的性质存在形态1碱性氮化合物：吡啶、喹啉、胺等2中性氮化合物：吡咯、吲哚、咔唑第一章石油及其产品的性质石油的非烃组成石油中的含氧化合物大部分集中在胶质、沥青质中。第一章石油及其产品的性质1含氧化合物的危害•腐蚀设备•影响油品质量：安定性差，易氧化生胶2存在形态•酸性含氧化合物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸、酚石油中的酸性含氧化合物总称石油酸•中性含氧化合物：醇、酮、醛、酯、醚中性含氧化合物含量较少第一章石油及其产品的性质第一章石油及其产品的性质石油的非烃组成石油中的非烃化合物，大部分以胶状沥青状物质（即胶质沥青质）存在，含量相当可观，绝大部分存在于石油的减压渣油中。第一章石油及其产品的性质原油中结构最复杂的，分子量最大的，含C、H、S、N、O及其它元素的，结构未明的物质。目前善无统一的分析方法和明确的定义。沥青质：指不溶于低分子（C5~C7）正构烷烃，但能溶于热苯的物质；可溶质：指既能溶于热苯，又能溶于低分子（C5~C7）正构烷烃的物质。含饱和酚、芳香酚和胶质胶状沥青状物质第一章石油及其产品的性质胶质是一种很黏稠的流动性很差的液体或半固体状态的胶状物，颜色为黄色至暗褐色。受热熔融，相对密度~1.0，分子量大约800~3000。胶质具有很强的着色能力，50PPM的胶质就可使无色汽油变为草黄色。胶质能溶于石油醚、苯、乙醚及石油馏分胶质含量随沸点升高而增多，渣油中含量最大胶质易氧化缩合为沥青质，受热易裂解既缩合第一章石油及其产品的性质沥青质是一种深褐色至黑色的、无定型脆性固体。相对密度略大于1.0，分子量大约3000~10000。加热不熔，300℃以上时会分解和缩合。沥青质能溶于二硫化碳、苯、四氯化碳中，但不溶于石油醚沥青质无挥发性，全部集中在渣油中胶质和沥青质的存在使渣油形成一种稳定的胶体分散系统。胶质和沥青质都与浓硫酸作用，产物溶于硫酸第一章石油及其产品的性质石油的馏分组成（或分馏）就是根据各组分沸点的不同，用蒸馏的方法把石油“分割”成几个部分，这每一部分称为馏分。从原油直接分馏得到的馏分称为直馏馏分，其产品称为直馏产品。沸点＜200℃的馏分称汽油馏分或低沸馏分。200～350℃的馏分称煤、柴油馏分或中间馏分。350～500℃的馏分称减压馏分或高沸馏分。大于500℃的馏分为渣油馏分。第一章石油及其产品的性质二、石油及其产品的物理性质1蒸发性能在一定温度下，液体与其液面上方蒸汽呈平衡状态时，该蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。蒸汽压愈高，说明液体愈容易气化。纯物质在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸汽压等于外界压力，此液体就会沸腾，此温度称为沸点。第一章石油及其产品的性质沸程（馏程）纯化合物在一定的外压下有固定的沸点。混合物没有固定的沸点，只有一个温度范围。馏程测定：ASTM蒸馏（或称恩氏蒸馏）恩氏蒸馏装置第一章石油及其产品的性质第一章石油及其产品的性质初溜点：恩氏蒸馏中流出第一滴冷凝液时的气相温度。终溜点：恩氏蒸馏过程所达到的最高气相温度（干点：恩氏蒸馏过程中最后一个液滴汽化时的气相温度）馏程：初溜点到终馏点这一温度范围称为油品的馏程汽油：40~200℃；灯用煤油：180~300℃轻柴油：200~350℃；喷气燃料：130~240℃润滑油：350~520℃；重质燃料油520℃馏分组成：油品恩氏蒸馏溜出温度与溜出量之间的关系。（恩氏蒸馏曲线）第一章石油及其产品的性质恩氏蒸馏曲线斜率S第一章石油及其产品的性质平均沸点第一章石油及其产品的性质油品的平均沸点计算可由下面的图求定，也可以由关联式计算得到第一章石油及其产品的性质第一章石油及其产品的性质2油品的密度和相对密度（2）相对密度：油品的密度与规定温度下水的密度之比称为油品的相对密度，用d表示。我国常用的相对密度为d420（即20℃时油品的密度与4℃时水的密度之比）；欧美各国常用的为d15.615.6。也常用比重指数表示液体的相对密度，即API度（1）密度：单位体积的物质具有的质量ρ=m/V（单位g/cm3，kg/m3）