《石油的化學(xué)組成》PPT課件.ppt

1、第二章石油的化學(xué)組成，第一節(jié)石油的一般性質(zhì)、元素組成和餾分組成，第一部分：石油的一般性質(zhì)1顏色和密度石油通常是黑色、棕色或黃色的流動(dòng)或半流動(dòng)的粘性液體。大多數(shù)原油的密度在800980千克/立方米之間，但也有一些原油的相對(duì)密度高于1000千克/立方米或低于800千克/立方米。2中國主要原油的特征大多數(shù)原油的相對(duì)密度(D 2)高凝固點(diǎn)和高含蠟量；硫含量低，氮含量高，大部分原油含氮量為0.3%。其次，原油中主要元素為碳、氫，分別為83.87%和11.14%。除碳和氫外，還有硫、氮、氧等微量元素(15%)。原油中的微量金屬元素包括釩、鎳、鐵、銅、砷等石油。與國外原油相比，我國原油硫含量低，氮含量高，烴

2、比是反映原油性質(zhì)的一個(gè)參數(shù)。它與原油的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。各種烴類的烴原子比的大小順序?yàn)椋和闊N、環(huán)烷烴、芳烴和各種油品的氫/比3.90 2.20 1.902.20 1.601.80 1.802.0普通原油重油減壓渣油瀝青石油焦1.501.90 1.50 1.401.70 1.101.20 0 0.300.40，特征：中國主要油區(qū)原油凝點(diǎn)石油餾分組成1。餾分是指通過分餾分成原油的不同沸點(diǎn)的組分。石油是多種成分的復(fù)雜混合物，每種成分都有其不同的沸點(diǎn)。分餾可以將石油餾分分成不同的溫度段，如200、200350等。一種叫做石油的餾分不等于產(chǎn)品2。餾分和產(chǎn)品的區(qū)別：石油產(chǎn)品是石油產(chǎn)品的一部分。石油產(chǎn)品必須符合

3、石油產(chǎn)品的規(guī)格，餾分必須進(jìn)一步加工成產(chǎn)品。3.直餾分：原油直接分餾得到的餾分。它基本上保留了石化成分的原有特征，如：它不含不飽和烴，但含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等。4.至于石油中所含的餾分，一般規(guī)定小于180的餾分是汽油餾分(也稱為低沸點(diǎn)餾分、輕油或石腦油餾分)，而180，350的餾分是煤和柴油餾分(也稱為中間餾分，AGO)，350500的餾分是真空餾分(也稱為高沸點(diǎn)餾分或潤滑油，VGO)，而大于500的餾分是殘?jiān)€原餾分(VR)、石腦油、常壓瓦斯油、真空瓦斯油和真空樹脂。不同原油各餾分的含量差異很大。與國外原油相比，我國主要油田原油中500%減壓渣油含量較高，200%汽油餾分含量較少(一般低于

4、10%)。原油中低汽油餾分含量和高渣油含量是中國原油餾分組成的另一個(gè)特征。第二節(jié)石油餾分的烴類組成含碳和氫兩種元素的化合物簡(jiǎn)稱為烴類。1.石油中烴類的類型和分布規(guī)律。石油中的烴類主要包括烷烴、環(huán)烷烴和芳烴。原油通常不含烯烴，但含炔烴較少。石蠟、環(huán)烷烴、芳烴、烯烴、石油中的1烷烴。沒有任何環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴被稱為烷烴或石蠟，它們沒有化學(xué)活性。C1C4在常溫常壓下為氣態(tài)，C5C15為液態(tài)，C16以上的正構(gòu)烷烴為固態(tài)。根據(jù)不同類型的石油，石油中烷烴的含量可達(dá)5070%或低至1015%。石油中正構(gòu)烷烴和異鏈烷烴的含量逐漸降低。石油中的環(huán)烷烴是環(huán)狀飽和烴，性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。石油中的環(huán)烷烴只有含五個(gè)碳環(huán)的環(huán)戊烷體

5、系和含六個(gè)碳環(huán)的環(huán)己烷體系。在我國幾種主要原油中，環(huán)戊烷系石油中環(huán)己烷系普遍多于環(huán)烷烴系。除了單環(huán)，還有雙環(huán)和多環(huán)環(huán)烷烴。環(huán)的連接方式主要是并聯(lián)。3石油中的芳烴普遍存在于石油中，C5-C10正構(gòu)烷烴，烴在石油餾分中的分布圖，2。石油中的氣態(tài)碳?xì)浠衔铩Ｊ蜔N的組成表示方法1單體烴組成表示石油餾分中的每一種烴(單體化合物)，僅限于闡述石油天然氣和石油低沸點(diǎn)餾分的組成。石油中單體烴的主要類型有：天然石油，不含。中國主要原油的五元環(huán)小于六元環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：具體直觀。缺點(diǎn)：僅適用于氣體、溶劑油和汽油，可通過氣相色譜進(jìn)行鑒定。對(duì)于石油餾分，元素組成的表達(dá)過于簡(jiǎn)單，而單體烴的表達(dá)過于復(fù)雜，應(yīng)用范圍狹窄。家庭構(gòu)成

6、介于兩者之間，既簡(jiǎn)單又實(shí)用。所謂的“家族”是一類具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物。根據(jù)分析方法和要求以及實(shí)際應(yīng)用的需要，石油餾分被分為哪些族。汽油：烷烴(正構(gòu)和異構(gòu))、環(huán)烷烴、烯烴和芳烴；煤、柴油：飽和烴(烷烴、環(huán)烷烴)、輕芳烴(單環(huán))、中芳烴、不飽和烴和非烴組分；對(duì)于減壓渣油：一般分為飽和和芳香組分。無論石油烴的結(jié)構(gòu)有多復(fù)雜，都可以認(rèn)為它是由三個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元組成的：芳環(huán)、環(huán)烷環(huán)和烷基側(cè)鏈。用這些基本結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量來表示復(fù)雜分子混合物的組成的方法是結(jié)構(gòu)基團(tuán)組成表示法，它通常用三個(gè)基本單元中碳原子的百分比來描述分子組成，然后加上分子中的總環(huán)數(shù)RT，芳環(huán)數(shù)RA和環(huán)烷環(huán)數(shù)RN代表石油餾分的結(jié)構(gòu)基團(tuán)組成，CA

7、%=620100%=30%(芳碳比)CN%=420100%=20%(環(huán)烷碳比)CP%=1020100%=50RA=1；RN=1注：石油餾分的結(jié)構(gòu)基團(tuán)組成是一個(gè)餾分被視為一個(gè)平均分子，它由三個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成：芳環(huán)、環(huán)烷環(huán)和烷基側(cè)鏈；用CA%、CN%、CP%、RT、ra、RN來表示平均分子的結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以RT、RA、RN可能出現(xiàn)小數(shù)；結(jié)構(gòu)基團(tuán)組成的表達(dá)只表示上述結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)容，不考慮它們的組合方式；在計(jì)算過程中，烷基環(huán)側(cè)鏈和環(huán)烷環(huán)被視為芳環(huán)的取代基；無論石油餾分有多復(fù)雜，它的一般結(jié)構(gòu)都可以用結(jié)構(gòu)基團(tuán)組成來描述。4.石油餾分1中的烴組成。汽油餾分中的烴類組成直餾汽油餾分中的單體烴類組成汽油餾分中有相當(dāng)

8、多的單體烴類；然而，在大多數(shù)汽油餾分中，20種主要單體烴的含量占直餾汽油餾分總量的一半以上，而烷烴和環(huán)烷烴占直餾汽油餾分的大部分就其分布規(guī)律而言，芳烴含量一般隨沸點(diǎn)的升高而增加。2石油中間餾分和高沸點(diǎn)餾分中的烴類組成石油中間餾分(200350)中的石蠟，主要包括C11C20范圍內(nèi)的正鏈烷烴和異鏈烷烴(按正鏈烷烴計(jì)算)。環(huán)烷烴和芳烴主要為單環(huán)和雙環(huán)，三環(huán)及三環(huán)以上的環(huán)烷烴和芳烴含量明顯降低。石油的高沸點(diǎn)餾分(350500)的烴類型類似于中間餾分，除了烴分子中有更多的碳原子、更多的高環(huán)數(shù)和更多或更長(zhǎng)的環(huán)側(cè)鏈。高沸點(diǎn)餾分中的烷烴主要包括C20至C36的正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴(按正構(gòu)烷烴計(jì)算)。環(huán)烷烴包括

9、具有環(huán)戊烷環(huán)和環(huán)己烷環(huán)的單環(huán)至六環(huán)環(huán)烷烴，其結(jié)構(gòu)主要為縮合型。第四，固體碳?xì)浠衔?。石蠟和石蠟的區(qū)別，2。蠟及其使用的不利影響：當(dāng)溫度下降時(shí)，蠟結(jié)晶出來并堵塞管道；柴油里有很多蠟。冬季使用時(shí)，蠟會(huì)堵塞噴油器，使柴油機(jī)無法正常供油，影響柴油機(jī)的正常工作使用。石蠟除了作為裂解原料外，由于其良好的絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，還可廣泛應(yīng)用于電氣、化工、制藥和日化行業(yè)。微晶蠟可用作潤滑脂的增稠劑，也廣泛應(yīng)用于電子、橡膠、軍工、冶金等行業(yè)。3中國原油含蠟量：總體來說，含蠟量相對(duì)較高。第3節(jié)：石油中的非碳?xì)浠衔锍煞帧?.原油中的含硫化合物主要是硫醚和噻吩。1.硫的存在形式；2.硫分布的總趨勢(shì)是硫含量隨著沸點(diǎn)的升

10、高而增加。大多數(shù)汽油餾分濃縮在重餾分和渣油(75%)中：H2S、硫醇、硫醚(環(huán)狀硫醚)和少量二硫化物和噻吩。中餾分：高沸點(diǎn)餾分僅含有相對(duì)較重的硫化物、硫醚和噻吩。高沸點(diǎn)餾分中的硫類似于中沸點(diǎn)餾分，除了四氫噻吩之外，它們也是硫醚和噻吩。H2環(huán)境污染影響產(chǎn)品的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和燃料的燃燒性能。硫磺會(huì)使催化劑中毒。3.含硫化合物對(duì)石油加工和產(chǎn)品應(yīng)用的影響。2.石油中的含氮化合物通常低于硫含量，并且質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常集中在0.050.5%的范圍內(nèi)。隨著沸點(diǎn)的升高，含量增加，主要是膠質(zhì)瀝青質(zhì)。堿性氮化物：非堿性氮化物：氮的存在對(duì)整個(gè)石油加工過程也有很大的危害。1.它影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性：如果柴油含氮量高，長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)變成

11、膠體。這是柴油穩(wěn)定性差的主要原因。2.氮與痕量金屬反應(yīng)生成卟啉化合物。這些化合物的存在將導(dǎo)致催化劑中毒并降低催化劑的活性和選擇性。3.石油中的氧化物石油中的氧含量低于硫和氮的含量，約為千分之幾；隨著沸點(diǎn)的升高，單個(gè)含氧化合物可以達(dá)到23%。酸性氧化物：環(huán)烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚類(統(tǒng)稱石油酸)，中性氧化物：醛、酮、酯等。石油中含氧化合物的含量很少，通常用酸度(酸值)間接表示。石油中的環(huán)烷酸(約占石油酸的90%)在石蠟基石油中較少。中間石油和環(huán)烷基石油的環(huán)烷酸含量較多。石油中的環(huán)烷酸通常是一元羧酸。環(huán)烷酸的相對(duì)密度一般在0.931.02之間。隨著分子量的增加，酸值和溶解度降低。環(huán)烷酸易溶于石油烴

12、和大多數(shù)有機(jī)溶劑，并具有普通羧酸的所有性質(zhì)。環(huán)烷酸在中間餾分(250-400)中含量最高。低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)餾分含量低是有害的。原油中含有大量的環(huán)烷酸，容易乳化，忽視加工。腐蝕設(shè)備產(chǎn)品含有環(huán)烷酸，對(duì)鉛和鋅等有色金屬有腐蝕性，對(duì)鐵和鋁的腐蝕性很小。燈用煤油含有環(huán)烷酸，環(huán)烷酸會(huì)堵塞燈芯，阻礙環(huán)烷酸的使用。第四節(jié)石油中的微量元素。一、石油中的微量元素類型目前在石油中發(fā)現(xiàn)的微量元素有59種，可分為三類：過渡(價(jià))金屬元素、堿金屬和堿土金屬鹵素等元素。其次，我國大部分原油的鎳含量明顯高于釩，表明石油中含有微量元素(ppm)。其次，微量元素在石油中的分布也隨著沸點(diǎn)的升高而增加，主要集中在500的渣油中。第三，

13、微量金屬以無機(jī)鹽水溶液和油溶性有機(jī)金屬化合物的鹽的形式存在于石油中。第4節(jié)渣油及其膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。渣油是原油中沸點(diǎn)最高、相對(duì)分子量最大、雜原子含量最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部分。我國大部分主要原油的減壓渣油收率為4050%。首先，渣油的組成和分析方法。其次，比較了我國渣油與國外原油的特點(diǎn)。中國的芳香成分含量一般不太高。通常，庚烷中的瀝青質(zhì)含量一般較低，約為30%，而還原渣中的膠質(zhì)含量一般較高，不到3%，膠質(zhì)與瀝青質(zhì)的比例較高，約為4050%，這是中國渣油的特點(diǎn)之一。第三，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的比較主要根據(jù)膠質(zhì)瀝青質(zhì)在不同溶劑中的溶解度來劃分：瀝青質(zhì)：不溶于低分子量(C5C7)正構(gòu)烷烴，但溶于熱苯：溶于苯和低分子量正構(gòu)烷烴實(shí)際上包括飽和組分、芳香族組分和膠質(zhì)。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的存在使原油或渣油形成相對(duì)穩(wěn)定的膠質(zhì)分散體系。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的危害：石油產(chǎn)品在使用過程中會(huì)產(chǎn)生碳渣，導(dǎo)致機(jī)器零件磨損和堵塞。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是瀝青含有較多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，所以瀝青較多。石油的碳?xì)浠衔锝M成：碳和氫可以形成碳?xì)浠衔铮赐闊N、環(huán)烷烴和芳香烴，它們占原油的絕大部分。原油中沒有不飽和烴，但經(jīng)過二次加工的石油產(chǎn)品中有不飽和烴(烯烴)。石油中的非烴化合物主要是指