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炼油工艺基础知识齐鲁石化公司培训中心山东化工职业学院赵业文第一章石油及其产品的化学性质和物理性质什么是原油？从地下开采出来的、未经加工的石油称为原油。什么是石油产品？原油经炼制加工得到的各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等产品称为石油产品。什么是石油？石油是碳氢化合物组成的复杂混合物。为什么要了解石油及产品的化学组成和物理性质？1、原油加工；2、产品应用；3、石油综合利用第一节石油的化学组成一、石油的外观性质流动性：流动半流动的粘稠液体，流动性差别很大，50℃运动粘度低的1.46mm2/s,高的2000mm2/s颜色：黑色、暗绿或暗褐色、赤褐色、浅黄色气味：臭味相对密度一般都小于1，在0.80~0.98之间，个别高到1.02，低到0.71外观性质差别原因：化学组成不同二、石油的元素组成第一类（主要元素）：碳（C）、氢（H）元素其中C含量83%~87%H含量11%~14%合计95%~99%组成碳氢化合物-烃二、石油的元素组成第二类（常见元素）：硫（S）、氮（N）、氧（O）元素三者含量一般为1%~5%个别S含量达5.5%，N达1.4~2.2%特点：含量少，影响大与碳氢组成非烃类化合物二、石油的元素组成第三类（微量元素)：微量金属元素和非金属元素金属元素：镍、钒、铁、铜、钙非金属元素：砷、氯、硅、磷含量：百万分之几计组成金属有机化合物或非金属有机化合物二、石油的元素组成各种元素的存在形态：相互结合成烃类化合物、非烃类化合物和金属有机化合物三、石油的烃类组成天然石油中烃类：主要有烷烃、环烷烃、芳香烃二次加工产物：还有烯烃（一）烷烃主要组分存在形态：气、液、固三、石油的烃类组成1、气态烷烃常T、P下，C1~C4为气态是天然气和炼厂气的主要成分。三、石油的烃类组成（一）烷烃天然气：分为干气（贫气）和湿气（富气）干气：含有大量甲烷、少量乙烷、丙烷的天然气，称为干气。湿气：除含有大量的甲烷、乙烷外，还含有少量的易挥发的液态烃蒸汽的天然气，称为湿气。三、石油的烃类组成（一）烷烃区分：以天然气中丁烷以上的液态烃(气体汽油）含量来区分贫气：＜100g/m3气体汽油富气：＞100g/m3气体汽油三、石油的烃类组成（一）烷烃2、液态烷烃常T下，C5~C15的烷烃为液态分布：主要存在于汽油和煤油中其中C5~C12:进入汽油，C12~C15:进入煤油三、石油的烃类组成（一）烷烃3、固态烷烃常温下，C16以上烷烃为固态，存在状态：以溶解状态存在于石油中，低温下析出，称为蜡。三、石油的烃类组成（一）烷烃蜡的类型：石蜡：结晶较大，呈板状结晶，主要成分是正构烷烃，分布于柴油和轻润滑油中地蜡：呈细微的针状结晶，以环状烃为主，主要存在于重润滑油馏分、重油和渣油中三、石油的烃类组成（一）烷烃烷烃的化学性质：一般条件下不活泼，特殊条件下，发生氧化、卤化、硝化及热分解反应三、石油的烃类组成（二）环烷烃环状饱和烃，主要成分存在形式：五员环的环戊烷系、六员环的环己烷系且国内：环己烷系＞环戊烷系，国外：环戊烷系＞环己烷系三、石油的烃类组成（二）环烷烃分布：馏分沸点升高，相对含量增加；高沸点馏分中含有双环、多环环烷烃、环烷-芳香烃；更重的石油馏分中，因芳烃含量增加，环烷相对含量减少。三、石油的烃类组成（二）环烷烃环烷烃特点：抗爆性好、凝点低、有较好的润滑性和粘温性，∴是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。环烷烃的化学性质：与烷烃相近，稍活泼，除发生烷烃的化学反应外，还能脱氢生成芳烃。三、石油的烃类组成（三）芳烃分子中含有苯环，主要组分分布：馏分沸点升高，芳烃含量增加存在形式:单环、双环、多环低沸点馏分以单环为主高沸点馏分，以双环和多环为主三、石油的烃类组成（三）芳烃芳烃化学性质：侧链性质较烷烃稍活泼，可发生反应，如氧化反应等；但苯环很稳定，很难反应，但一定条件下，发生加氢反应三、石油的烃类组成（四）烯烃存在于二次加工产物分类（或存在形式）：单烯烃、双烯烃、环烯烃存在状态：C2~C4：气体C5~C18：液体C18以上：固体三、石油的烃类组成（四）烯烃化学性质：很活泼，发生加成、氧化和聚合等各种反应，在空气中易氧化生成酸性物质和胶质，影响安定性。四、石油的馏分组成什么是蒸馏（或分馏）？蒸馏（或分馏）是利用液体混合物中各组分的沸点的差异使它们得到分离一种方法。四、石油的馏分组成什么是馏分？利用蒸馏（或分馏）的方法，将石油分割成几个部分，每一部分称为馏分。注意：馏分仍然是混合物，但沸点范围小（窄）了。四、石油的馏分组成石油馏分的分类：＜200℃：汽油馏分（或称低沸点馏分）200~350℃：煤、柴油馏分（或中间馏分）350~500℃：减压馏分（或润滑油馏分、高沸点馏分＞500℃：渣油四、石油的馏分组成石油馏分和石油产品的区别：1、石油馏分不是石油产品，石油产品必须满足油品规格要求，馏分油要进一步加工才能变成石油产品；2、同一沸点范围的馏分可以因目的不同而加工成不同的产品。四、石油的馏分组成国内外部分原油直溜馏分和减压渣油含量比较：表1-1结论：我国原油轻馏分含量低，重馏分含量高国外原油轻馏分含量高，重馏分含量低四、石油的馏分组成表1-1原油直溜馏分及渣油含量相对密度汽油馏分煤柴油馏分减压馏分渣油项目d(200℃)／％(200～350℃)／％（350～500cc)／％(500℃)／％大庆0.865010.9018.4025.2044.60胜利0.88988.7l19.2127.2544.83大港0.89686.90184232.4441.52伊朗0.855124.9225.7424.6124.73印尼米纳斯0.845613.226.327.8(350～480℃)32.7(480℃)阿曼0.848820.0834.48.4537.07五、石油的非烃组成非烃化合物：含硫、氮、氧的化合物元素含量仅1~5%,但非烃化合物含量可高达20%，对加工和使用影响较大五、石油的非烃组成（一）含硫化合物硫（S）：常见的组成元素之一含硫量：不同石油含硫量相差很大，从万分之几~百分之几∵S对石油加工影响极大∴含硫量常作为评价石油的一项重要指标根据含硫量，把石油分为：高硫原油：含硫量＞2%，含硫原油：0.5~2%，低硫原油＜0.5%五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物分布：馏分沸点范围升高，含硫量增加，大部分集中在重油中存在形式：少量元素硫（S）和硫化氢（H2S），大量有机含硫化合物五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物含硫化合物分为三类：1、酸性含硫化合物种类：硫化氢（H2S)和硫醇（RSH),是分解产物分布：存在于低沸点的汽油和煤油馏分中硫化氢：有臭味，有毒，用乙醇胺液吸附后氧化制硫的方法除去硫醇：有特殊臭味，有腐蚀性，与烯烃缩合生胶，用抽提氧化的方法除去五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物2、中性含硫化合物种类：硫醚（RSR’)、二硫化物（RSSR’)分布：硫醚：随馏分沸点升高，含量增加，大量集中在煤油、柴油馏分中二硫化物：含量较少，多集中在高沸点馏分中五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物性质：硫醚：为中性液体，热稳定性高，不与金属发生化学反应二硫化物：不与金属发生反应，但热稳定性差，受热后分解成硫醚、硫醇或硫化氢五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物3、热稳定性较高的含硫化合物种类：噻吩（）和四氢化噻吩（）分布：存在于中间馏分中性质：与苯及其同系物性质接近，对热稳定，易溶于硫酸五、石油的非烃类组成（一）含硫化合物含硫化合物的危害：①对设备管线造成腐蚀；②使油品的某些使用性能变坏；③污染环境；④使催化剂中毒脱除方法：酸碱洗涤、催化加氢、催化氧化抽提等五、石油中的非烃组成（二）、含氮化合物含氮量：万分之几~千分之几密度大，胶质多、含硫量高的石油，含氮量高分布：馏分沸点升高，氮化物的含量升高，大部分氮化物以胶质、沥青质物质存在于石油中五、石油中的非烃组成氮化物分类：1、碱性氮化物种类：吡啶（）、喹啉（）及其同系物，约占20~40%2、非碱性氮化物种类：吡咯（）、吲哚（）、金属卟啉化合物，约占60~80%五、石油中的非烃组成氮化物的危害：①氧化生胶，影响油品储存安定性②使催化剂中毒∴必须除去五、石油中的非烃组成（三）含氧化合物氧含量：很少，约千分之几分布：含氧化合物大部分集中在胶质、沥青质中（单独讨论）含氧化合物分类：酸性氧化物和中性氧化物1、酸性氧化物种类：环烷酸、脂肪酸和酚类，统称为石油酸五、石油中的非烃组成环烷酸的含量：最重要，占石油酸的90%环烷酸的分布：集中在中间馏分，而在低沸和高沸馏分中都很低2、中性氧化物种类：醛、酮、酯类含量：极少五、石油中的非烃组成（四）胶状沥青状物质胶状沥青状物质(胶质、沥青质）：属于非烃化合物，是由碳、氢、硫、氮、氧和一些金属元素组成的多环复杂化合物。五、石油中的非烃组成胶质与沥青质的区别：胶质：是粘稠的液体或半固状的胶状物，能溶于石油醚及苯，及一切石油馏分，黄色或褐色，着色力强，受热或常温氧化转化为沥青质。油品中的胶质必须除去。五、石油中的非烃组成沥青质：是暗褐色或深黑色脆性的非晶体固体粉末，不溶于石油醚而溶于苯。胶质沥青质的用途：含大量胶质沥青质的渣油可生产沥青。五、石油中的非烃组成归纳总结出石油的准确定义：石油是以烃类有机物为主，还包括一定非烃类有机物的复杂混合物。第一节小结：一、外观性质；二、元素组成；三、烃类组成；四、非烃类组成；五、胶状沥青状物质。第二节、石油及其产品的物理性质研究石油及其产品物理性质的意义：1、物性是生产和科研中评定油品性质和控制加工过程的主要指标原油评价实验：即测定原油的物理性质2、物性与化学组成有关，物性是所含各种成分的综合表观即通过物性数据可大致判断其化学组成第二节、石油及其产品的物理性质物性特点：1、条件性即规定测定方法、仪器和条件2、标准化国际标准、国家标准、行业标准一、密度和相对密度1、密度定义：在规定温度下，单位体积内所含物质的质量，称为密度单位：g/cm3或kg/m3国家标准规定：20℃时密度为石油和液体石油产品的标准密度，表示为ρ20。其他温度下测得的密度用ρt表示。一、密度和相对密度2、相对密度定义：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表示表示方法：d204:我国常用，即20℃时油品的密度与4℃时水的密度之比∵4℃水的密度约等于1g/cm3∴数值上d204＝ρ20，但d204无单位一、密度和相对密度d15.615.6：欧美常用，即15.6℃时油品的密度与15.6℃时水的密度之比。15.6℃换算为华氏温度为60℉比重指数：API度，表示为0API，0API=141.5/d15.615.6-131.5由关系式可看出：0API与d15.615.6成反比关系，即0API越大，密度越小一、密度和相对密度3、油品密度与组成关系①同一原油的不同馏分油，沸点范围升高，密度增大②不同原油的同一沸点范围的馏分油，芳烃含量越多，密度越大；烷烃含量越多，密度越小∴通过密度可以大致判断石油的组成二、蒸气压1、定义：在一定温度下，液体与其液面上方蒸气呈平衡状态时，该蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压愈高，液体愈容易气化二、蒸气压2、纯烃与石油馏分蒸气压的差别：纯烃的蒸气压只与温度有关，T升高，蒸气压增大石油馏分的蒸气压不仅与温度有关，而且与气化率（液相组成）有关，T一定时，气化率越高，液相组成就越重，蒸气压越小二、蒸气压3、油品蒸气压的表示方法：①雷德蒸气压用雷德蒸气压测定器测定。测定条件：T=38℃,汽相体积：液相体积=4：1②真实蒸气压气化率为0时的蒸气压，即泡点蒸气压。三、沸点与馏程1、沸点定义纯物质在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸气压等于外界压力，此时液体沸腾，此温度称为沸点。外压一定时，纯化合物的沸点是一个定值。三、沸点与馏程2、馏程的定义对于化合物，所含各组分沸点不同，一定外压下，油品的沸点不是一个温度点，而是一个温度范围。将油品在特定的仪器中进行蒸馏时，流出的第一滴冷凝液时的气相温度叫初馏点，溜出物体积分别达到10%、20%、30%......90%时的气