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石油的化学应用原理周晓龙实验12楼524室Tel64252041E-mailxiaolong,总课时16理论讲课16实验课时0讨论课时0,课程内容第一章原油及其组成第二章石油产品及其使用第三章石油产品的性质第四章原油加工过程第五章石油产品添加剂参考书目石油化学，陈绍洲,华东理工大学出版社石油化学，梁文杰，石油大学出版社石油产品技术，欧风，烃加工出版社FuelOilManual,PaulFS,IndustrialPressInc,1986,概况,目前世界石油消费量为50亿吨左右主要集中在北美、亚太和欧洲地区,07年前12个国家石油消费量,1、世界油气资源概况地球上的煤、石油和天然气资源分布图2000年全球探明的可采石油储量分布图全球探明的可采石油储量和开采量统计表2000年全球探明的可采天然气储量分布图全球探明的可采天然气储量和开采量统计表,2、我国的油气资源我国的石油和天然气的分布我国的主要油田情况我国的石油、天然气勘探进展情况截至2004年底，我国石油探明可采储量67.91亿吨,天然气探明可采储量2.76万亿立方米,我国的原油加工和原油消耗情况20012003年石油产量1.61.8亿吨2003年原油加工能力达到2.4亿吨以上2004年达到2.6亿吨1993年我国成为石油净进口国2001年进口6490万吨。2002年进口近8000万吨2003年进口9112万吨预计我国在20052020年石油的产量将在1.8亿2.1亿吨，每年缺口为0.73.6亿吨预计2020年中国石油进口将达3.6亿吨近十年我国原油及天然气产量和消费量统计图3、世界按地区分布的原油加工能力4、近期世界原油价格走势,第一章原油,一、原油的组成二、原油的分类三、原油的评价,一、原油的组成,1．原油的元素组成2．原油及其馏分中烃类组成的表示方法（1）单体烃组成（2）族组成（3）结构族组成3．原油及其馏分中的非烃组分,1．原油的元素组成,原油的元素组成的大致范围如下C83.0---87.0H10.0--14.0N0.01--0.7O0.05--1.5S0.05--5,原油的元素组成差别不很大,特别是碳含量。原油中硫含量的相对差别还是很大的。硫含量常作为原油分类中的一个指标硫含量小于0.5的称为低硫原油硫含量在0.52.0的称为含硫原油硫含量大于2的称为高硫原油。我国主要的几种原油在元素组成上有如下特点〈l〉氢含量较高〈2〉硫含量较低〈3〉氮含量较高,2．原油及其馏分中烃类组成的表示方法,原油主要由各种烃类化合物组成原油中烃类组成一般可以通过对各直馏馏分的研究来逐步搞清楚烃类组成的表示方法单体烃组成族组成结构族组成,（1）单体烃组成,定义这种方法要求将组成石油馏分的每一种烃类单体化合物的含量全部表示出来。适用范围这方法只适用于部分低沸点馏分分析方法依靠气相毛细管色谱进行分离和定量分析依靠质谱等与色谱的结合进行单体烃的定性,（2）族组成,定义将组成石油馏分的所有烃类化合物按它们在有机化学中的分类归属，按族表示它们的含量即链烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃、胶质、沥青质（常把链烷烃族简称为烷烃族,把包括链烷烃和环烷烃的大族称为饱和烃）烃族组成的表示也可以更加详细一些适用范围适用于各种石油馏分直馏油一般以链烷烃、环烷烃和芳香烃含量来表示，二次加工油在上述三族烃外再加上一项烯烃分析方法常用液固色谱法进行分离，饱和烃首先流出色谱柱，芳香烃则根据轻重依次流出还可用质谱和核磁共振等将烃族组成分析得更详细,（3）结构族组成,定义将组成石油馏分的所有烃类化合物中的亚分子的结构单元按类型表示它们的含量。常用CA、CN、Cp和RT、RA、RN等特征指标来表示分析方法有几十种，最常用的是n-d-M法和n-d-v法,3．原油及其馏分中的非烃组分,主要的为S、N、0、还有微量Fe、Ni、V、Cu等除极少部分硫以元素硫的形态存在以外，绝大部分非碳氢元素都是以化合物形式存在的原油中的非烃化合物种类繁多，几乎所有的非烃化合物都含有碳氢元素，多数情况下分子中杂原子数远少于碳氢原子数原油中非碳氢元素总含量一般只占0.55，但原油中非烃化合物的含量却可占到550原油中的非烃化合物主要集中在渣油和高沸馏分之中,〈1〉含硫化合物,分布规律在原油的直馏馏分中的含量随沸点升高而增加分布形态有元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类和结构复杂的大分子含硫化合物特性硫化物常会恶化产品的使用性能，会促进设备结焦，使催化剂中毒，引起大气污染。但有时对石油产品的使用和石油加工过程是有利的.元素硫、硫化氢和低分子硫醇统称为活性硫，能与金属作用而引起设备的腐蚀硫醚是中性液体，热稳定性高，与金属没有作用二硫化物是中性液体，但热安定性差，受热后易分解成硫醚、硫醇或硫化氢。噻吩类对热稳定，其物化性质与对应的芳香烃相近。,元素硫和硫化氢以溶解态存在时,含量一般在0.010.1硫醇在常集中在轻馏分中，具有强烈的特殊臭味硫醚是含量较多的一种，在轻馏分和中间馏分中较集中。结构有链烷基、环烷基、链烷基-环烷基硫醚、硫杂环烷和苯并硫杂环烷二硫化物是常见的一类含硫化合物,一般含量不高。噻吩类也是含量较多的一种,集中在高沸点馏分和渣油中。一般渣油噻吩硫占其总硫的50以上。已检出的有几十种,例如苯并噻吩、二苯并噻吩、奈并噻吩和二奈并噻吩等都已被检出。还存在同时含有两种以上杂原子的含硫化合物。在高沸点馏分和渣油中还含有大量的胶质和沥青质,都是含有杂原子〈包括硫〉的高分子化合物,原油中含硫化合物的组成，因原油来源不同而有明显差别。同一原油的不同馏分中含硫化合物的分布也不相同。,,某原油中两个馏分的硫分布数据,（2）含氮化合物,原油中含氮化合物一般较少，而且大部分是以胶质或沥青质状态存在于高沸馏分和渣油中氮主要以各种含氮杂环的化合物存在，还有少量的苯胺类和酰胺类化合物。含氮化合物依其碱性强弱可分为碱性氮和非碱性氮石油中的碱性氮主要是含砒碇环结构的杂环化合物和胺类化合物，非碱性氮化物中还包含金属卟琳化合物。不同原油氮分布不一样，同一原油不同馏分中氮化物分布也不同，但对多数原油来说，碱性氮占总氮量的比例却是接近的，在1/3左右,（3）含氧化合物,原油的氧含量较低，一般在0.11。原油中的氧集中在高沸馏分和渣油之中，而且大部分以胶质和沥青质形式存在。此外，还有机酸和少量的中性含氧化合物，有机酸有多种，其中环烷酸约占90。环烷酸在各种原油中的含量差别很大，大庆油中含量很低，克拉玛依油为0.48，苏联格罗兹内油超过1，辽河油的重组分中含量也超过1环烷酸在高温下对金属设备有严重的腐蚀作用。环烷酸有不少工业用途，如作为油品的稠化剂和油漆的催干剂等，是重要的化学品,（4）微量元素,微量金属以油溶性化合物的形态存在,主要分布在渣油中，金属卟琳化合物为最主要的一种。该分子中有四个砒咯环,它们通过次甲基连接成卟吩核,核中心存在一个处于络合态的金属离子,与四个氮原子形成配位键，已发现的卟琳化合物有不少类已发现的微量金属中以钒、镍、铁、铜的含量最高。镍和钒是两种比较重要的钙、镁、锌、钛等也已被确定存在于原油之中石油中的非金属微量元素如硅、硼、砷等都已被研究确认，其中砷对重整催化剂有毒化作用大庆油和克拉兰玛依油含砷很高，分别达1000p.p.b和600p.p.b,一些原油中上述金属元素的含量见表,,5）胶质和沥青质,石油中的非烃化合物中还有许多具有较高分子量的复杂有机化合物，称为胶状沥青状物质。胶状沥青状物质按其在正庚烷中的溶解与否分成胶质和沥青质所谓胶质实际上是指原油、渣油或其他油样中正庚烷可溶物中在氧化铝吸附色谱分离中不被苯冲洗下来的那部分组分,胶质能溶于正庚烷,是半液态的物质,流动性很差,但有延牲。平均分子量在6002000之间，受空气氧化或加热可能转变为沥青质，也就是能进一步缩聚成更大的分子，而且具有更高的碳氢比。,胶质的“平均“分子结构的模型,沥青质,不溶于正庚烷,但能溶于苯，是一种暗褐色到黑色的无定形固态物质，加热不熔融,但超过300℃会发生分解和缩合的反应，平均分子量很大，一般在20006000之间在石油或渣油中以胶体状态存在。沥青质具有明显的二维方向的多环体系特性,这种有限线度的平面层或称“薄片‘是由稠环芳烃与氧、硫、氮杂环构成的。这种”薄片“的尺寸大约在1.01.5nm到1.25.0nm之间,“薄片“可以互相,平行地堆砌成一种三维的“微粒,当然层与层之间不是完全平行规整的。这种在三维方向上近似有序的堆砌层数约为46层。,渣油的胶体结构,沥青质分子的结构,这种结构图的构造原则是使结构中的硫、氮、氧原子数,羟基和羰基的数量,碳原子和氢原子的化学环境等与元素分析,质谱,核磁共振,红外等测定结果尽量接近,谢谢大家,,世界煤炭、石油、天然气资源分布图,,,2000年世界石油剩余探明可采储量分布图,2000年世界石油资源分布图,,2003年世界主要国家石油估算探明储量和产量排名,2004年世界已探明石油储量和石油产量估计值,注①中国实际数据高于这个数字。（资料来源美国油气杂志，2004.12）,2007年世界石油产量,,世界天然气剩余探明可采储量分布图,,2003年世界主要国家天然气估算探明储量排名表,世界各国天然气资源概况（资料来源美国油气杂志，2004.12）,2007年世界天然气产量,,,中国石油、天然气资源分布,中国石油、天然气资源分布图,我国油田分布图,大庆油田胜利油田辽河油田克拉玛依油田四川油田华北油田大港油田中原油田吉林油田河南油田长庆油田江汉油田江苏油田青海油田塔里木油田吐哈油田玉门油田海上油气资源东海油田南海油田渤海油田,,我国的油田,大庆油田位于黑龙江省西部，松嫩平原中部，地处哈尔滨、齐齐哈尔市这间油田南北长140公里，东西最宽处70公里，总面积5470平方公里1960年3月党中央批准开展石油会战，1963年形成了600万吨的生产能力，当年生产原油439万吨1976年原油产量突破5000万吨成为我国第一大油田目前，大庆油田采用新工艺、新技术使原油产量仍然保持在4000万吨以上,,胜利油田地处山东北部渤海之滨的黄河三角洲地带，主要分布在东营、滨洲、德洲、济南、潍坊、淄博、聊城、烟台等8个城市的28个县（区）境内主要开采范围约4.4万平方公里，是我要第二大油田辽河油田主要分布在辽河中上游平原以及内蒙古东部和辽东湾滩海地区，地跨辽宁省和内蒙古自治区的13市（地）32县（旗），总面积10万平方公里已开发建设26个油田，建成兴隆台、曙光、欢喜岭、锦州、高升、沈阳、茨榆坨、冷家、科尔沁等9个主要生产基地，产量居全国第三位,我国的油田,,我国的油田,克拉玛依油田地处新疆克拉玛依市40年来在准噶尔盆地和塔里木盆地找到了19个油气田，以克拉玛依为主，开发了15个油气田，建成了792万吨原油配套生产能力（稀油603.1万吨，稠油188.9万吨陆上原油产量居全国第四位四川油田地处四川盆地，已有60年的历史，发现油田12个在盆地内建成南部、西南部、西北部、东部4个气区目前生产天然气产量占全国总量近一半，是我国第一大气田,,我国的油田,华北油田位于河北省中部冀中平原的任丘市，包括京、冀、晋、蒙区域内油气生产区75年，冀中平原上一口探井任4喷出日产千吨高产工业油流，发现了我国最大的碳酸盐岩潜山大油田任丘油田78年原油产量达到1723万吨，为当年全国原油产量突破1亿吨做出了重要贡献。直到86年，保持年产量原油1千万吨达10年之久。目前原油产量约400多万吨大港油田位于天津大港区，其勘探地域辽阔，包括大港探区及新疆尤尔都斯盆地，总勘探面积34629平方公里，其中大港探区18628平方公里现已在大港探区建成投产15个油气田24个开发区，形成年产原油430万吨和天然气3.8亿立方米生产能力目前，发现了千米桥等上亿吨含油气构造，为老油田的增储上产开辟了新的油气区,,我国的油田,中原油田地处河南省濮阳地区于1975年发现已累计探明石油地质储量4.55亿吨，探明天然气地质储量395.7亿立方米，累计生产原油7723万吨、天然气133.8亿立方米吉林油田地处吉林省扶余地区油气勘探开发在吉林省境内的两大盆地展开，先后发现并探明了18个油田，其中扶余、新民两个油田是储量超亿吨的大型油田油田生产已达到年产原油350万吨以上,,我国的油田,河南油田地处豫西南的南阳盆地，矿区横跨南阳、驻马店、平顶山三地市，分布在新野、唐河等8县境内已累计找到14个油田，探明石油地质储量1.7亿吨及含油面积117.9平方公里长庆油田勘探区域主要在陕甘宁盆地，勘探总面积约37万平方公里于1970年开始油气勘探有油气田22个其中油田19个累计探明油气地质储量54188.8万吨含天然气探明储量2330.08亿立方米目前已成为我国主要的天然气产区，并成为北京天然气的主要输送基地,,我国的油田,江汉油田油田主要分布在湖北省境内的潜江、荆沙等7个市县和山东寿光市、广饶县以及湖南省境内衡阳市。先后发现24个油气田，探明含油面积139.6平方公里、含气面积71.04平方公里累计生产原油2118.73万吨、天然气9.54亿立方米江苏油田油区主要分布在江苏的扬州、盐城、淮阴、镇江4个地区8个县市已投入开发的油气田22个目前勘探的主要对象在苏北盆地东台坳陷,,我国的油田,青海油田位于青海省西北部柴达木盆地盆地面积约25万平方公里，沉积面积12万平方公里，具有油气远景的中新生界沉积面积约9.6万平方公里目前，已探明油田16个，气田6个。塔里木油田位于新疆南部的塔里木盆地。东西长1400公里，南北最宽外520公里，总面积56万平方公里，是我国最大和内陆盆地。中部是号称“死亡之海”的塔克拉玛干大沙漠1988年轮南2井喷出高产油气流后，经过7年的勘探，已探明9个大中型油气田、26个含油气构造累计探明油气地质储量3.78亿吨，具备年产500万吨原油；100万吨凝折油、25亿立方米天然气的资源保证,,我国的油田,吐哈油田位于新疆吐鲁番、哈密盆地境内盆地东西长600公、南北宽130公里，面积约5.3万平方公里于1991年2月全面展开吐哈石油勘探开发会战。截止95年底，共发现鄯善、温吉桑等14个油气油田和6个含油气构造探明含油气面积178.1平方公里累计探明石油储量2.08亿吨、天然气储量731亿立方米玉门油田位于甘肃玉门市境内，总面积114平方公里油田于1939年投入开发，1959生产原油曾达到140万吨，占当年全国原油产量的50.9创造了70年代60万吨稳产10年和80年代50万吨稳产10的优异成绩誉为中国石油工业的摇篮,,我国的油田（海上油田）,海上油田我国的海洋油气资源也十分丰富中国近海海域发育了一系列沉积盆地，总面积达近百万平方公里，具有丰富的含油气远景这些沉积盆地自北向南包括渤海盆地北黄海盆地、南黄海盆地东海盆地冲绳海槽盆地台西盆地、台西南盆地、台西南盆地、台东盆地珠江口盆地北部湾盆地莺歌海琼东南盆地南海南部诸盆地中国海上油气勘探主要集中于渤海、黄海、东海及南海北部大陆架,,我国的油田（海上油田）,东海的油气资源1966年联合国亚洲及远东经济委员会经过对包括钓鱼岛列岛在内的我国东部海底资源的勘察，得出的结论是东海大陆架可能是世界上最丰富的油田之一，钓鱼岛附近水域可以成为“第二个中东”据我国科学家1982年估计，钓鱼岛周围海域的石油储量约为30亿70亿吨还有资料反映，该海域海底石油储量约为800亿桶，超过100亿吨,,我国的油田（海上油田）,南海油田我国对南海勘探的海域面积仅有16万平方千米，发现的石油储量达52.2亿吨资料显示，仅在南海的曾母盆地、沙巴盆地、万安盆地的石油总储量就将近200亿吨，是世界上尚待开发的大型油藏，其中有一半以上的储量分布在应划归中国管辖的海域经初步估计，整个南海的石油储量在230300亿吨之间，约占中国总资源量的1/3，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有“第二个波斯湾”之称据中海油2003年年报显示，该公司在南海西部及南海东部的产区，截至2003年底的石油净探明储量为6.01亿桶，占中海油已探明储量的42.5南海油气资源可开发价值超过20万亿元人民币，在未来20年内只要开发30，每年可以为中国GDP增长贡献12个百分点,,我国的油田（海上油田）,渤海油田渤海湾地区已发现7个亿吨级油田其中渤海中部的蓬莱19-3油田是迄今为止中国最大的海上油田，又是中国目前第二大整装油田，探明储量达6亿吨，仅次于大庆油田至2010年，渤海海上油田的产量将达到5550万吨油当量，成为中国油气增长的主体,,近十年我国原油产量和消费图,近十年我国天然气产量和消费图,世界炼油能力地区分布截至2005年1月1日,,世界原油价格走势,2006-2008原油价格走势图,,
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