石油及油品.ppt

第一章石油产品分析概述,石油及石油产品石油产品分析的目的、任务及标准石油产品试样及其采集,石油（或原油）是地下岩石空隙中天然生成的、以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产，通常是黑色或褐色的流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般介于0.80.98之间。石油实际上是多种有机化合物的混合体。现已鉴定出上千种有机化合物。各地的石油成分不一，无确定的化学成分和物理常数。,第一节石油及石油产品,最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋编著的太平广记。正式命名为“石油”是根据中国北宋杰出的科学家沈括（1031一1095）在所著梦溪笔谈中根据这种油生于水际砂石，与泉水相杂，惘惘而出而命名的。在“石油”一词出现之前，国外称石油为“魔鬼的汗珠”、“发光的水”等，中国称“石脂水”、“猛火油”、“石漆”等。,石油是怎样形成的,1763年，俄国科学家罗蒙诺索夫首先表明观点石油起源于植物。1876年，俄国化学家门捷列夫提出了“碳化说”。1866年，勒斯奎劳第一个提出了石油的有机成因说。19世纪末，俄国另一位科学家索科洛夫提出了“宇宙成因”假说。1951年，前苏联地质学家创立了“岩浆说”。石油容易流动。人们找到石油的地方，往往不是它的“出生地”。在长距离的迁移过程中，石油原来的成分、性质都可能发生变化。这又为研究石油成因问题增添了不少困难。因此，石油形成的原因至今仍是一个未解的难题。,石油化工用石油产品和石油气做原料来生产化工产品的工业。,石油的外观性质,我国主要原油的一般性质,国外部分原油的一般性质,我国主要油区原油与国外原油的差别,与国外原油相比，我国主要油区原油的凝点及蜡含量较高。庚烷沥青质含量较低。相对密度大多在0.85～0.95之间，属偏重的常规原油。,轻质石油,轻质石油相对密度小于0.80该类石油的特点是相对密度小、轻油收率高、渣油含量少，这类原油目前在世界上的探明储量及产量均较少。,国内外几种轻质原油的一般性质,重质原油,国内外相继对蕴藏量很丰富的重质原油或称稠油进行开采。这类原油的相对密度一般大于0.93,而且粘度较高。,国内外几种重质原油的一般性质,主要石油产品,燃料各种牌号的汽油，柴油燃料油等润滑油各种牌号的内燃机油和机械油有机化工原料生产乙烯的裂解原料工艺用油变压器油，电缆油，液压油沥青铺路沥青，建筑沥青，防腐沥青蜡食用，化妆品，包装用，药用石油焦碳冶炼用焦，燃料焦,一、石油的组成,1.石油的元素组成基本上由五种元素碳、氢、硫、氮、氧所组成。（还有一些微量元素）原油中碳的质量分数一般为8387氢的质量分数为1114硫的质量分数为0.058氮的质量分数为0.022氧的质量分数为0.052,原油中元素组成的质量分数,2．碳、氢含量和氢碳比,在组成原油的五种主要元素中，碳、氢这两种元素一般占95以上，而硫、氮、氧等杂原子总含量不到5。如表2.5中的大庆原油和印尼米纳斯原油其氢碳原子比较高约为1.9。而重质原油或环烷基原油如欢喜岭等原油其氢碳原子比较低约1.5左右。从表2.6数据可以看出，对于不同系列的烃类，在相对分子质量相近的情况下碳原子数相同其氢碳原子比大小顺序是烷烃环烷烃芳香烃。对于纯粹的脱碳无外加氢加工过程，在生成氢碳原子比高的轻质产物的同时，必然得到氢碳原子比低的重质部分。整个加工过程氢碳原子比将保持守恒。,原油中的碳、氢元素质量分数和氢碳比,氢碳原子比与烃类结构的关系,对于不同系列的烃类，在相对分子质量相近的情况下碳原子数相同其氢碳原子比大小顺序是烷烃环烷烃芳香烃。,3．硫、氮、氧的含量,在石油元素组成中除了碳、氢外，还有硫、氮、氧以及一些微量元素。石油中非碳氢元素也称杂原子，其含量一般不超过5质量分数。大多数原油含氮量很低，一般为千分之几至万分之几。,原油中的硫、氮元素含量,我国原油的特点,与国外原油相比，我国原油含硫量较低，除了少数原油含硫量高于1外质量分数，大多数原油含硫量低于1质量分数。与国外原油的含氮量相比，我国原油的含氮量偏高，一般在千分之三以上。从元素组成上看，我国原油的特点之一是含硫低、含氮高,非碳氢元素在石油中的含量较少，但在石油中，含有这些元素的化合物所占的比例就大得多。对于石油的性质和石油加工过程有很大的影响，必须充分予以重视。原油中的微量金属和非金属元素，含量一般为百万分之几甚至十亿分之几，但它们对石油加工有很大的影响，必须引起充分重视。,2.石油的化合物组成,从化学组成来看，石油中主要含有烃类和非烃类（烃的衍生物和无机物）这两大类。石油中烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃构成。,（1）烃类化合物,是石油的主要成分烃类数目庞大主要是烷烃、环烷烃和芳香烃石蜡基原油含链烷烃较多环烷基原油含环烷烃较多中间基原油介于两者之间,1）烃类类型及分布规律,石油及其馏分中烃类类型及其分布规律,2）烃类的性质及用途,在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼，不易与其它物质发生反应。环烷烃的抗爆性较好、凝点低、有较好的润滑性能和粘温性，是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。芳香烃抗爆性很高，是汽油的良好组分，常作为提高汽油质量的调合剂。,（2）烃的衍生物,石油中的硫、氮、氧不是以元素形态，而是以化合物形态存在（碳氢化合物的衍生物）。对石油的加工工艺以及石油产品的使用性能都有很大影响。例催化剂中毒问题和环境污染问题等。我国原油低硫、高氮。大多数原油硫含量低于1，氮含量在3‰以上。,石油中的含硫化合物,含硫量高于2的石油称为高硫石油，低于0.5的称为低硫石油，介于之间的称为含硫石油。我国原油大多数属于低硫原油和含硫原油。大部分硫集中在重馏分和渣油中。石油中含硫化合物按性质可分为活性硫化物元素硫、硫化氢和硫醇等非活性硫化物硫醚、二硫化物和噻吩活性硫化物对设备有强烈的腐蚀性。,原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类为主，原油中的硫元素和硫化氢含量极少，，硫化氢一般由原油中的硫化物受热分解而产生的，硫化氢又被氧化成元素硫，所以原油中的元素硫和硫化氢并不一定都是原油本来就有的。,含硫化合物主要危害是对设备管线有腐蚀作用。使油品某些使用性能（汽油的感铅性、燃烧性、储存安定性等）变坏。污染环境，含硫油品燃烧后生成二氧化硫、三氧化硫等，污染大气，对人有害。在二次加工过程中，使某些催化剂中毒，丧失催化活性。,石油中的含氮化合物,石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常在0.05-0.5范围内，石油中的氮多分布在400℃以上的重油中。石油中的含氮化合物对石油的催化加工和产品的使用性能都有不利的影响，使催化剂中毒失活，或引起石油产品的不安定性，易生成胶状沉淀。,石油中的含氮化合物,石油中含氮化合物的类型石油中的氮化物大多数是氮原子在环状结构中的杂环化合物，主要有吡啶、喹啉等的同系物（统称为碱性氮化物）及吡咯、吲哚等的同系物（统称为非碱性氮化物）。石油中另一类重要的非碱性氮化物是金属卟啉化合物，分子中有四个吡咯环，重金属原子与卟啉中的氮原子呈络合状态存在。,一般来说，原油中的碱性氮的含量占总含氮量的25-30左右。非碱性含氮化合物性质不稳定，易被氧化和聚合，是导致石油二次加工油品颜色变深和产生沉淀的主要原因。碱性氮和非碱性氮在一定条件下可以相互转化。当油品中含有氮化物时，储存日期稍久，就会使颜色变深，气味发臭，这是因为不稳定的氮化物长期与空气接触氧化生成了胶质。氮化物也是某些二次加工催化剂的毒物。,石油中的含氧量一般在千分之几的范围内，只有个别石油含氧量可达2-3。如果石油在加工前或加工后长期暴露在空气中，那么其含氧量就会大大增加。石油中的氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的，这些含氧化合物分为酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物中有环烷酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸。中性氧化物有醛、酮和酯类，它们在石油中含量极少。含氧化合物中以环烷酸和酚类最重要，特别是环烷酸，约占石油酸总量的90，而且在石油中的分布也很特殊，主要集中在中间馏分中（沸程约为250～350℃），而在低沸馏分或高沸馏分中含量都比较低。酸类也有强烈的气味，具有腐蚀性。但可作为消毒剂，还是合成纤维、医药、染料、炸药等的原料。,胶状沥青状物质,胶质一般能溶于石油醚（低沸点烷烃）及苯，也能溶于一切石油馏分。胶质有很强的着色力，油品的颜色主要来自胶质。胶质受热或在常温下氧化可以转化为沥青质。沥青质是暗褐色成深黑色脆性的非晶体固体粉末，不溶于石油醚而溶于苯。胶质和沥青质在高温时易转化为焦炭。,石油的馏分组成,蒸馏（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。,（3）无机物,少量无机物主要是水Na、Ca、Mg的氯化物硫酸盐碳酸盐少量淤泥,危害增加原油储运的能量消耗加速设备的腐蚀和磨损影响深加工催化剂的活性,二、石油产品分类,分类依据GB/T498-87石油产品及润滑剂的总分类按主要用途和特性分为燃料（F）溶剂和化工原料（S）润滑剂及有关产品（L）蜡（W）沥青（B）焦（C）,石油产品分类标准的命名格式,根据GB/T49887标准的规定，分类体系中产品是用统一的格式命名的。整体名称用一组符号表示组成如下类别-品种数字类别石油产品的类别用一个字母表示对润滑剂而言，该字母为“L”，该字母应和其他符号用短横“”相隔。,石油产品分类标准的命名格式,品种由一组英文字母所组成，其首字GB7631.187中的19个字母总是表示组别，任何后面所跟的字母单独存在时有无含义，在有关组或品种的详细分类中将给予明确规定。数字位于产品名称的最后，其含义（如润滑剂，一般说来，其含义是粘度等级）应在有关标准中给予规定。,润滑油产品名称的一般形式举例如下,类-品种数字例1LAN46润滑剂全损耗系统用油精制的矿物油按GB3141规定的粘度等级40℃运动粘度中心值例2LHM32润滑剂抗磨型液压油按GB3141规定的粘度等级40℃运动粘度中心值,1.燃料,按馏分组成分为液化石油气航空汽油汽油喷气燃料煤油柴油重油渣油特种燃料主要成分烃类化合物及少量的非烃类有机物和添加剂等。我国的石油产品中燃料约占80，而其中约60为各种发动机燃料，所产柴油和汽油的比例约为1.31。,2.润滑剂及有关产品,其中包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机件之间的摩擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命。其产量不多，仅占石油产品总量的2左右，但品种达数百种之多。,3.石油沥青,石油沥青用于道路、建筑及防水等方面，其产量约占石油产品总量3。,石油蜡属于石油中的固态烃类，是轻工、化工和食品等工业部门的原料，其产量约占石油产品总量的1。,4.石油蜡,5.石油焦,石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等，其产量约为石油产品总量的2。,6.溶剂和化工原料,约有10的石油产品是用作石油化工原料和溶剂，其中包括制取乙烯的原料轻油，以及石油芳烃和各种溶剂油。,