石油炼制工程化学组成省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章第二章石油化学组成石油化学组成第1页石油石油(或称原油或称原油)通常是通常是黑色、褐色或黄色黑色、褐色或黄色流动或半流流动或半流动动粘稠液体粘稠液体，相对密度普通介于，相对密度普通介于0.8-0.98之间。之间。颜色：黑色、褐色或黄色颜色：黑色、褐色或黄色温状态：流动或半流动粘稠液体温状态：流动或半流动粘稠液体相对密度：相对密度：0.800.982.1石油元素组成和馏分组成石油元素组成和馏分组成一、石油普通性状一、石油普通性状第2页表表2-1我国原油普通性质我国原油普通性质原油名称原油名称大庆大庆胜利胜利孤岛孤岛辽河辽河华北华北中原中原新疆吐哈新疆吐哈鲁宁管输鲁宁管输密度，g/cm30.88540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937运动粘度，mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝点，3028217363316.526.0蜡含量，%26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷沥青质，%012.900.1000残炭，%2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分，%0.00270.020.0960.010.0097-0.014-硫含量，%0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量，%0.160.410.430.400.380.170.050.29镍含量，g/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3钒含量，g/g0.041.62.00.60.72.40.031.5第3页表表2-2国外若干种原油普通性质国外若干种原油普通性质原油名称原油名称沙特沙特(轻质轻质)沙特沙特(中质中质)沙特沙特(轻重轻重混合混合)伊朗伊朗(轻质轻质)科威特科威特阿联酋阿联酋(穆尔穆尔班班)伊拉伊拉克克印尼印尼(米纳米纳斯斯)哈萨克哈萨克斯坦斯坦密度，g/cm30.85780.86800.87160.85310.86500.82390.85590.84560.8538运动粘度，mm2/s5.889.049.174.917.312.556.5013.41.088凝点，-24-7-25-11-20-7-1534-13蜡含量，%3.363.104.24-2.735.16-4.5庚烷沥青质，%1.481.843.150.641.970.361.100.283.02残炭，%4.455.675.824.285.691.964.22.83.02硫含量，%1.912.422.551.402.300.861.950.101.03氮含量，%0.090.120.090.120.14-0.100.100.20第4页表表2-3几个重质原油普通性质几个重质原油普通性质原油名称原油名称单家寺单家寺双喜岭双喜岭新疆新疆(九区九区)井楼井楼委内瑞拉委内瑞拉(波斯坎波斯坎)加拿大加拿大(冷湖冷湖)加拿大加拿大(阿阿萨巴斯卡萨巴斯卡)密度，g/cm30.97310.94340.92730.95310.99911.00131.030运动粘度，mm2/s810828738115391832670-凝点，5-20-1811-15.610蜡含量，%3.42.27.49.6-庚烷沥青质，%1.200015.215.016.9残炭，%9.74.85.49.115.013.118.5酸值，mgKOH/g7.4-3.44.9-0.71-硫含量，%0.820.260.150.325.75.74.44.9氮含量，%0.720.410.350.740.440.640.40第5页表表2-4我国及国外几个轻质原油普通我国及国外几个轻质原油普通性质性质原油名称原油名称青海青海(冷湖冷湖5号号)新疆新疆(塔南塔南)新疆新疆(塔中塔中1号号)南海西部南海西部(涠洲北涠洲北2号号)也门也门(麦瑞波麦瑞波)印尼印尼(巴达巴达)印尼印尼(波唐米克斯波唐米克斯)密度，g/cm30.80420.78640.76320.77190.79860.78450.7907运动粘度，mm2/s1.462.28-1.721.521.001.36凝点，-99-5617-24-30-30蜡含量，%-0.2211.93.942.50-庚烷沥青质，%001.890.050.120.020.20残炭，%0.200.020.30.820.150.29硫含量，%0.020.040.02-0.080.480.05氮含量，%-0.09环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃（3）馏分越重，）馏分越重，H/C越小：越小：2.1石油元素组成和馏分组成石油元素组成和馏分组成二、石油元素组成二、石油元素组成第9页表2-5 同系物和不一样系物H/C比链烷烃链烷烃H/C环烷烃环烷烃H/C芳香烃芳香烃H/CC6H142.332.001.00C10H222.201.800.80C14H302.141.710.70表2-6 不一样馏分物H/C比项目项目液化气液化气汽、煤油汽、煤油柴油柴油燃料油燃料油沥青沥青石油焦石油焦H/C原子比原子比2.82.12.41.92.11.41.71.01.60.40.6第10页2、硫氧氮含量、硫氧氮含量1)我国原油我国原油含硫量含硫量大多低于大多低于1，含氮量含氮量在在0.3以上；以上；2)非碳氢元素含量虽少，以碳氢化合物衍生物形式存在，非碳氢元素含量虽少，以碳氢化合物衍生物形式存在，百分比较大，对油品性质和加工过程影响也很大；百分比较大，对油品性质和加工过程影响也很大；3)另外，原油中含有微量金属和非金属元素，含量为另外，原油中含有微量金属和非金属元素，含量为ppm和和ppb级，对加工过程所需级，对加工过程所需催化剂催化剂影响很大。影响很大。2.1石油元素组成和馏分组成石油元素组成和馏分组成二、石油元素组成二、石油元素组成第11页分分馏：馏：按照组分按照组分沸点差异沸点差异沸点差异沸点差异将原油将原油“切割切割”成若干成若干“馏分馏分”，每个馏分沸点范围简称为馏程或沸程。，每个馏分沸点范围简称为馏程或沸程。馏分划分馏分划分：馏程馏程()馏分名称馏分名称初馏点初馏点180（200）汽油馏分（轻油、石脑油馏分）汽油馏分（轻油、石脑油馏分）180（200）350煤柴油馏分（常压瓦斯油，煤柴油馏分（常压瓦斯油，AGO）350500减压馏分（润滑油馏分，减压馏分（润滑油馏分，VGO）500减压渣油（减压渣油（VR）350常压渣油或常压重油（常压渣油或常压重油（AR）2.1石油元素组成和馏分组成石油元素组成和馏分组成三、石油馏分组成三、石油馏分组成第12页表表2-7国内外部分原油馏分组成国内外部分原油馏分组成原油名称原油名称馏分组成馏分组成(wt,%)初馏点180（200）180(200)350350500500大庆11.519.726.042.8胜利7.617.527.547.4孤岛6.114.927.251.8华北6.119.934.939.1中原19.425.123.232.2新疆(管输油)15.426.029.929.7新疆(库尔勒)19.631.126.123.2新疆(九区)2.318.928.949.9单家寺1.212.218.368.3沙特(轻质)23.326.325.125.3沙特(轻重混合)20.724.523.231.6阿联酋(麦瑞波)31.530.623.214.7英国(北海)29.027.625.418.0印尼(米纳斯)11.930.224.833.1第13页烃烃类类烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃和分子中兼有和分子中兼有这三类烃结构这三类烃结构混合烃混合烃非烃类非烃类含硫、氮、氧化合物含硫、氮、氧化合物2.2石油烃类组成石油烃类组成1、单体烃组成、单体烃组成:表明石油及其馏分中每一单体化合物含量。表明石油及其馏分中每一单体化合物含量。石油中单体烃数目繁多，馏分越重，数目剧增。石油中单体烃数目繁多，馏分越重，数目剧增。分析伎俩：分析伎俩：气相色谱技术。气相色谱技术。只限于分析石油气和只限于分析石油气和低沸点馏分组成。如低沸点馏分组成。如汽油馏分汽油馏分中单体中单体烃有上百种。烃有上百种。一、石油烃类组成表示方法一、石油烃类组成表示方法第14页2、族组成、族组成“族族”是化学结构相同一类化合物，族组成表示简单实用，是化学结构相同一类化合物，族组成表示简单实用，可依据分析方法和实际需要进行划分。可依据分析方法和实际需要进行划分。馏分馏分分析方法及应用分析方法及应用族组成划分族组成划分汽油馏分气相色谱气相色谱烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃煤油、柴油及减压馏分(1)(1)液相色谱液相色谱(2)(2)质谱质谱饱和烃（烷烃和环烷烃）、轻芳香烃（单环）、中芳香烃（双环）、重芳香烃（多环）及非烃组分；烷烃（正构、异构）、环烷烃（一环、二环、多环）、芳香烃（一环、二环、多环）和非烃化合物减压渣油溶剂处理及液相色溶剂处理及液相色谱法谱法饱和分、芳香分（轻、中、重）胶质（轻、中、重）、沥青质第15页3、结构族组成、结构族组成石石油油中中较较重重馏馏分分及及渣渣油油分分子子量量大大，结结构构复复杂杂，所所含含单单体体化化合合物物不不可可胜胜数数；不不但但无无法法测测定定其其单单体体化化合合物物组组成成，即即使使用用族组成方法也难以确切表示其结构特征；族组成方法也难以确切表示其结构特征；结结构构族族组组成成方方法法用用极极少少几几个个结结构构参参数数能能够够从从总总体体上上加加以以描描述述；这这一一方方法法在在3040年年代代由由荷荷兰兰学学者者Waterman提提出出，其构想主要内容其构想主要内容包含：包含：结构单元（结构单元（StructuralUnit）平均分子（平均分子（AverageStructure）2.2石油烃类组成石油烃类组成一、石油烃类组成表示方法一、石油烃类组成表示方法第16页从结构族组成观点，任何烃类化合物，不论其结构怎从结构族组成观点，任何烃类化合物，不论其结构怎样复杂，都能够看成是由样复杂，都能够看成是由烷基烷基、环烷基环烷基、和和芳香基芳香基三三种结构单元所组成。种结构单元所组成。一、石油烃类组成表示方法一、石油烃类组成表示方法第17页结构参数：结构参数：芳香碳原子百分数芳香碳原子百分数CA=6/20*100=30环烷碳原子百分数环烷碳原子百分数CN=4/20*100=20烷基碳原子百分数烷基碳原子百分数CP=10/20*100=50总环数总环数RT=2芳环数芳环数RA=1环烷环数环烷环数RN=1测定方法：测定方法：1、n-d-M法法适合用于中、高沸点馏分。适合用于中、高沸点馏分。2、密度法、密度法适合用于重质馏分，如渣油等。适合用于重质馏分，如渣油等。第18页n-d-M法：法：对液体样品对液体样品对固体样品对固体样品20时测定时测定 70时测定时测定V=2.51(n-1.4750)-(d-0.8510)W=(d-0.8510)-1.11(n-1.4750)V=2.42(n-1.4600)-(d-0.8280)W=(d-0.8280)-1.11(n-1.4600)%CA 若V0,%CA=430V+3660/M 若V0,%CA=410X+3660/M 若X0,%CR=820V-3S+10000/M 若W0,%CR=775Y-3S+11500/M 若Y0,RA=0.44+0.055MV 若V0,RA=0.41+0.055MX 若X0,RT=1.33+0.146M(W-0.005S)若W0,RT=1.55+0.146M(Y-0.005S)若Y200，不含不饱和烃；第20页1、石油气体、石油气体（1）天然气）天然气纯气田天然气主要成份为甲烷，占纯气田天然气主要成份为甲烷，占90%以上。以上。（2）炼厂气）炼厂气因加工条件及原料不一样，组成差异很大，因加工条件及原料不一样，组成差异很大，且普遍含烯烃。且普遍含烯烃。2.2石油烃类组成石油烃类组成二、石油馏分烃类组成二、石油馏分烃类组成第21页表表2-8 石油炼厂气经典组成石油炼厂气经典组成第22页2、汽油馏分烃组成、汽油馏分烃组成（1）直馏汽油单体烃组成）直馏汽油单体烃组成(P18，表，表2-14)a.直直馏馏汽汽油油中中正正构构及及支支链链较较少少烷烷烃烃是是主主要要成成份份；少少数数烷烃占据较大量；烷烃占据较大量；b.环环烷烷烃烃只只含含环环戊戊烷烷和和环环己己烷烷系系；我我国国原原油油环环己己烷烷含含量高，有利于生产苯；量高，有利于生产苯；c.芳香烃中以甲苯和二甲苯为主；芳香烃中以甲苯和二甲苯为主；d.不含烯烃。不含烯烃。2.2石油烃类组成石油烃类组成二、石油馏分烃类组成二、石油馏分烃类组成第23页（2）族组成）族组成表表2-9 直馏汽油馏分烃族组成直馏汽油馏分烃族组成(wt%)-液相色谱法液相色谱法第24页3、石油中间馏分及高沸点馏分烃组成、石油中间馏分及高沸点馏分烃组成（1）单体烃类型：种类繁多，分离和判定十分困难）单体烃类型：种类繁多，分离和判定十分困难 烷烃：烷烃：C11C20中间馏分中间馏分 环烷烃：单、双环为主环烷烃：单、双环为主 芳香烃：单、双环为主芳香烃：单、双环为主与汽油相比，环数和侧链长度均增加 烷烃：烷烃：C20C36高沸点馏分高沸点馏分 环烷烃：单环到六环，稠合类型为主环烷烃：单环到六环，稠合类型为主 芳香烃：单、双环和三环为主芳香烃：单、双环和三环为主第25页（2）烃族组成）烃族组成惯用液相色谱和质谱法进行测定。惯用液相色谱和质谱法进行测定。第26页二、石油元素组成二、石油元素组成表表2-10 高沸馏分脱蜡油烃族组成高沸馏分脱蜡油烃族组成(-30脱蜡脱蜡)第27页（3）结构族组成）结构族组成表表2-11大庆、胜利、大港大庆、胜利、大港200-500馏分结构族组成馏分结构族组成(n-d-M法法)第28页4、石油固态烃化学组成、石油固态烃化学组成从石油中分离出来固态烃类在工业上称之为从石油中分离出来固态烃类在工业上称之为“蜡蜡”，按其结晶形状和起源不一样，又分为石蜡和微晶蜡（旧，按其结晶形状和起源不一样，又分为石蜡和微晶蜡（旧称地蜡）。称地蜡）。2.2石油烃类组成石油烃类组成二、石油馏分烃类组成二、石油馏分烃类组成第29页项项目目石蜡石蜡微晶蜡微晶蜡起源柴油及减压馏分柴油及减压馏分减压渣油减压渣油结晶形状结晶形状结晶较大呈板状结晶较大呈板状细微晶型细微晶型分子量分子量300450450800碳原子数碳原子数C17C35C35C60相对密度相对密度0.860.94-熔点，熔点，3070滴点滴点7095化学组成化学组成主要是正构烷烃，少许异构烷烃、环烷烃和极少许芳香烃主要是带有正构或异构烷基侧链环状烃，尤其是环烷烃表表2-12石蜡和微晶蜡性质组成对比石蜡和微晶蜡性质组成对比第30页种类种类：含硫、含氧、含氮以及胶状沥青状物质：含硫、含氧、含氮以及胶状沥青状物质含量含量：石油中含量可观：石油中含量可观影响影响：油品精制、催化剂、环境保护、油品贮存使用：油品精制、催化剂、环境保护、油品贮存使用2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物一、石油中含硫化合物一、石油中含硫化合物1、硫化物存在形态、硫化物存在形态元素硫、元素硫、H2S，硫醇，硫醇(RSH)、硫醚（、硫醚（RSR）、）、二硫化物（二硫化物（RSSR)、噻吩、砜（既含硫又含氧）。、噻吩、砜（既含硫又含氧）。活性硫活性硫：元素硫、：元素硫、H2S、硫醇。、硫醇。非活性硫非活性硫：硫醚、二硫化物、噻吩。：硫醚、二硫化物、噻吩。硫化物硫化物（对金属有没有腐（对金属有没有腐蚀）蚀）第31页硫和硫化氢：硫和硫化氢：多是其它硫化物分解产物；多是其它硫化物分解产物；硫与石油烃类作用也可生成硫与石油烃类作用也可生成H2S和其它硫化物。和其它硫化物。硫醇（硫醇（RSH）：）：石油中含量不多；石油中含量不多；沸点低于对应醇类，多存在于低沸点馏分（汽油、沸点低于对应醇类，多存在于低沸点馏分（汽油、煤油馏分）中；煤油馏分）中；不溶于水，有特殊臭味；不溶于水，有特殊臭味；受热分解生成硫醚和硫化氢。受热分解生成硫醚和硫化氢。第32页硫醚（硫醚（RSR）：）：石油中含量很大，在轻、中馏分中占含硫量石油中含量很大，在轻、中馏分中占含硫量5070（m），在高沸馏分中占），在高沸馏分中占70（m）；）；存在形态很多，存在形态很多，R基能够是烷基、环烷基和芳香基；基能够是烷基、环烷基和芳香基；中性液体，对金属没有作用中性液体，对金属没有作用二硫化物（二硫化物（RSSR)：含量极少，多集中于高沸点馏分中；含量极少，多集中于高沸点馏分中；中性液体，对金属没有作用；中性液体，对金属没有作用；热安定性差，受热分解为硫醚、硫醇和硫化氢。热安定性差，受热分解为硫醚、硫醇和硫化氢。第33页噻吩及同系物：噻吩及同系物：芳香性杂环化合物；芳香性杂环化合物；热安定性很好；热安定性很好；性质与苯系芳烃类似。性质与苯系芳烃类似。第34页1)高硫原油（高硫原油（2.0%)，含硫原油（，含硫原油（0.52.0%)，低硫原油，低硫原油（0.5%)；2)随沸程升高，硫含量增加，大部分集中在重馏分和渣油中，随沸程升高，硫含量增加，大部分集中在重馏分和渣油中，如我国渣油中集中了如我国渣油中集中了70硫；硫；3)直馏汽油中，以硫醇和硫醚为主，含少许二硫化物和噻吩；直馏汽油中，以硫醇和硫醚为主，含少许二硫化物和噻吩；4)中间馏分中，主要是硫醚和噻吩类；中间馏分中，主要是硫醚和噻吩类；5)高沸点馏分中，主要是硫醚、噻吩及其同系物；高沸点馏分中，主要是硫醚、噻吩及其同系物；6)除上述含硫化合物外，原油中还有相当大一部分硫存在于除上述含硫化合物外，原油中还有相当大一部分硫存在于胶质、沥青质中。这部分含硫化合物分子量更大，结构也胶质、沥青质中。这部分含硫化合物分子量更大，结构也复杂得多。复杂得多。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物一、石油中含硫化合物一、石油中含硫化合物2、分布规律、分布规律第35页馏馏分分(沸程，沸程，)硫含量，硫含量，g/g大大庆庆胜胜利利孤孤岛岛辽辽河河中原中原江江汉汉伊朗伊朗阿曼阿曼原油原油10008000209001800520018300148009500500渣油渣油1700135002930036009400235003400021700S渣油渣油/S原油，原油，%74.773.375.070.068.072.255.966.1表表2-12 国产原油中各馏分中硫分布国产原油中各馏分中硫分布第36页表表2-13 沙特阿拉伯原油常压馏分中硫化合物类型分布沙特阿拉伯原油常压馏分中硫化合物类型分布第37页1)对金属设备腐蚀；对金属设备腐蚀；2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物一、石油中含硫化合物一、石油中含硫化合物3、对加工过程及油品性质影响、对加工过程及油品性质影响第38页2)油品燃烧生成油品燃烧生成SO2和和SO3，造成环境污染；，造成环境污染；3)硫化氢和低分子硫醇污染空气；硫化氢和低分子硫醇污染空气；4)影响油品储存安定性；影响油品储存安定性；5)使催化剂中毒，如铂重整催化剂最怕硫。使催化剂中毒，如铂重整催化剂最怕硫。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物一、石油中含硫化合物一、石油中含硫化合物3、对加工过程及油品性质影响、对加工过程及油品性质影响第39页1)比硫含量低，通常在比硫含量低，通常在0.050.5m%范围内，极少有超范围内，极少有超出出0.7m%；2)我国大多数原油含氮量在我国大多数原油含氮量在0.10.5m%之间，偏高；当之间，偏高；当前我国已发觉原油中氮含量最高是辽河油区高升原油，前我国已发觉原油中氮含量最高是辽河油区高升原油，达达0.73%。3)与硫在原油中分布一样，石油中氮含量也是随馏分沸程与硫在原油中分布一样，石油中氮含量也是随馏分沸程升高而增加，但其分布比硫更不均匀。升高而增加，但其分布比硫更不均匀。4)石油中硫约有石油中硫约有70%是集中在其减压渣油中，而石油中氮是集中在其减压渣油中，而石油中氮则更集中，约有则更集中，约有90%集中于其减压渣油中。集中于其减压渣油中。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物二、石油中含氮化合物二、石油中含氮化合物1、含氮化合物分布、含氮化合物分布第40页馏馏分分(沸程，沸程，)氮含量，氮含量，g/g大大庆庆胜胜利利孤孤岛岛辽辽河河中原中原伊朗伊朗轻质轻质阿曼阿曼原油原油160041004300310017001200160050012273600488.0272217129041558N渣油渣油/N原原油，油，%90.992.292.587.893.570.488.9表表2-14 国产原油中各馏分中氮分布国产原油中各馏分中氮分布第41页1)石油中含氮化合物，尤其是较重馏分中含氮化合物，石油中含氮化合物，尤其是较重馏分中含氮化合物，主要是主要是氮杂环芳香族化合物氮杂环芳香族化合物，因为在分离和判定上，因为在分离和判定上困难，迄今还未完全搞清楚。困难，迄今还未完全搞清楚。2)普通只是按其酸碱性分为普通只是按其酸碱性分为碱性碱性和和非碱性非碱性（是否能用（是否能用HClO4在醋酸中滴定）两大类。在醋酸中滴定）两大类。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物二、石油中含氮化合物二、石油中含氮化合物2、含氮化合物类型、含氮化合物类型第42页氮化物氮化物碱性氮：吡啶碱性氮：吡啶、喹啉、喹啉、氮杂蒽、氮杂菲氮杂蒽、氮杂菲非碱性氮：吡咯非碱性氮：吡咯、吲哚吲哚、咔唑咔唑、卟啉类化合物卟啉类化合物1.多数原油，其碱性氮含量约占总氮含量多数原油，其碱性氮含量约占总氮含量1/4到到1/3。2.较轻馏分氮主要是碱性氮，较重馏分及渣油氮主要非碱性氮。较轻馏分氮主要是碱性氮，较重馏分及渣油氮主要非碱性氮。3.含有吡啶环含氮化合物能与无（有）机强酸反应生成结晶状盐类；含有吡啶环含氮化合物能与无（有）机强酸反应生成结晶状盐类；吡啶环和苯环一样含有芳香性，对热和氧化稳定，不易破裂。吡啶环和苯环一样含有芳香性，对热和氧化稳定，不易破裂。4.吡咯类和吲哚类化合物是不稳定，易于氧化和聚合而生成棕褐色吡咯类和吲哚类化合物是不稳定，易于氧化和聚合而生成棕褐色胶状物质；石油产品中含吡咯类化合物较多时，其颜色很轻易变胶状物质；石油产品中含吡咯类化合物较多时，其颜色很轻易变深和产生沉淀。深和产生沉淀。第43页1)石油中还有一类含有四个吡咯环所组成卟吩结构石油中还有一类含有四个吡咯环所组成卟吩结构卟啉类化合物卟啉类化合物，其含量甚微，普通只有百万分之，其含量甚微，普通只有百万分之几十，但却很主要。几十，但却很主要。2)石油中卟啉化合物主要有脱氧叶红初卟啉和初卟石油中卟啉化合物主要有脱氧叶红初卟啉和初卟啉啉III两种类型，其结构以下：两种类型，其结构以下：2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物二、石油中含氮化合物二、石油中含氮化合物2、含氮化合物类型、含氮化合物类型第44页脱氧叶红初卟啉脱氧叶红初卟啉初卟啉初卟啉III第45页卟啉铁络合物为卟啉铁络合物为血红素血红素衍生物，卟啉镁为衍生物，卟啉镁为叶绿素叶绿素衍衍生物，在石油中发觉卟啉铁和卟啉镁，为石油生物起源生物，在石油中发觉卟啉铁和卟啉镁，为石油生物起源提供了有力证据。提供了有力证据。石油中卟啉化合物主要是与钒（石油中卟啉化合物主要是与钒（VO2+）或镍（）或镍（Ni2+）以螯合物形式存在，大多存在于重馏分和渣油中。）以螯合物形式存在，大多存在于重馏分和渣油中。第46页造成催化剂中毒；造成催化剂中毒；易生成胶状沉淀，影响油品安定性。易生成胶状沉淀，影响油品安定性。二、石油中含氮化合物二、石油中含氮化合物2、含氮化合物类型、含氮化合物类型2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物第47页酸性氧化物：酸性氧化物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸。环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类，总称石油酸。中性氧化物：中性氧化物：酮、醛、酯，含量极少。酮、醛、酯，含量极少。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物三、石油中含氧化合物三、石油中含氧化合物1、类型、类型第48页1)1)酸度：中和酸度：中和100ml试油所需试油所需KOHmg数（轻质油品）数（轻质油品）或中和或中和1g试油所需试油所需KOHmg数（重质油品）数（重质油品）1)2)酸含量：酸值酸含量：酸值*酸平均分子量酸平均分子量2)3)各种原油酸值从百分之几各种原油酸值从百分之几mgKOH/g到几个到几个mgKOH/g，改变，相差可达两个数量级。改变，相差可达两个数量级。3)4)普通来说环烷基原油酸值较高，而石蜡基原油酸值较低，普通来说环烷基原油酸值较高，而石蜡基原油酸值较低，我国胜利、辽河和新疆三个油区中主要原油酸值都比较高。我国胜利、辽河和新疆三个油区中主要原油酸值都比较高。4)原油中各馏分酸值不随沸点改变，而是存在若干峰值，在原油中各馏分酸值不随沸点改变，而是存在若干峰值，在300450之间有最高峰。之间有最高峰。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物三、石油中含氧化合物三、石油中含氧化合物2、酸度（酸值）与酸含量、酸度（酸值）与酸含量第49页1)占酸性氧化物占酸性氧化物90以上；以上；2)分分布布规规律律特特殊殊，在在中中间间馏馏分分（250400）中中含含量最高；量最高；3)环环烷烷酸酸盐盐类类是是非非常常有有用用化化工工原原料料，能能够够用用作作防防腐腐剂剂、乳化剂、植物生长激素、润滑油添加剂等。乳化剂、植物生长激素、润滑油添加剂等。2.3石油中非烃化合物石油中非烃化合物三、石油中含氧化合物三、石油中含氧化合物3、环烷酸、环烷酸第50页自自19221922年最早对墨西哥原油中年最早对墨西哥原油中1212种微量元素检测结果报导种微量元素检测结果报导以来，已从石油中检测出以来，已从石油中检测出5959种微量元素，其中金属元素为种微量元素，其中金属元素为4545种。种。可分为三类可分为三类:1 1、变价金属变价金属，如，如V V、NiNi、FeFe、MoMo、CoCo、WW、CrCr、CuCu、MnMn、PbPb、GaGa、HgHg等；等；2 2、碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属：如：如NaNa、K K、BaBa、CaCa、SrSr、MgMg等；等；3 3、卤素和其它元素卤素和其它元素：如：如C1C1、BrBr、SiSi、A1A1、AsAs等。等。2.4石油中微量元素第51页1.从世界范围来看，石油中含量最高微量元素是钒，最高可达1000ppm以上；其次是镍，最高可达100ppm以上。2.微量元素分布规律与S、N相同，即随沸点升高含量增加，而且主要浓集在渣油中。一、含量与分布一、含量与分布2.4石油中微量元素第52页元素元素含量含量,ppm美国美国(加利福加利福尼尼亚亚)利比利比亚亚博斯坎博斯坎(委委内瑞拉内瑞拉)阿阿尔尔伯达伯达(加拿大加拿大)阿阿萨萨巴斯卡巴斯卡(加拿大加拿大)尼日利尼日利亚亚伊朗伊朗(轻质轻质)费费多洛夫多洛夫(前前苏联苏联)西西苏苏尔尔古古(前前苏联苏联)As砷砷0.6550.0770.2840.00240.1111.200.0952.40.25Br溴溴0.291.33-0.0720.491-0.0160.00130.0022Cd镉镉0.004-Cl氯氯1.471.81-25.539.3-2.2732.5818.0Co钴钴13.50.0320.1780.00270.0540.1980.300.00290.024Cr铬铬0.640.00230.430-0.0930.380.017-0.022Cu铜铜0.930.190.21-0.210.032-Hg汞汞68.94.944.770.69610.8371.4-17Ga镓镓0.300.01-Hg汞汞23.1-0.0270.0840.0510.139-I碘碘-1.360.719-K钾钾-4.93-0.0180.049Mn锰锰1.200.790.210.0480.01-0.401.4Mo钼钼-7.85-Na钠钠13.213.020.32.923.621.10.60.450.10Ni镍镍98.449.11170.6099.385.912610Sb锑锑0.0560.0550.303-0.273-0.0010.0011Sc钪钪0.00090.00030.004-0.00080.0044-0.0006Se硒硒0.3641.100.3690.00940.00520.370.058-U铀铀-0.015-V钒钒7.58.211100.68213.69.5532136Zn锌锌9.7662.90.6920.6700.0462.60.3240.150.75表表2-15 国外几个原油中微量元素含量国外几个原油中微量元素含量第53页表表2-16 我国原油各馏分中五种微量元素含量分布我国原油各馏分中五种微量元素含量分布原油原油馏馏分分(沸程沸程)含量含量,g/gFeNiCuVAs大大庆庆原油原油0.73.10.20.040.900初初馏馏-2000.40.10.20.010.200200-3500.40.10.20.010.500350-5000.40.15002.47.250015.0750.34.10.054华华北北原油原油1.815500-56.90.51.5-辽辽河河原油原油9.332.50.30.60.045350-5001.20.20.10.01-35017.734.90.20.8-50036.864.70.32.2-大港大港原油原油-18.50.760.1-350-500-1.860.38500-67.52.61陆相生油特征,Ni/V1，则为海相生油。6.普通来说，在含硫石油中含钒较多，镍在低硫高氮石油中较多；我国原油基本属于低硫陆相成油，所以其镍含量都大于钒含量。7.钙含量高是我国原油另一个特点。除个别例外，钙含量与原油酸值存在一定关系：酸值增加，钙含量也增加。第55页原油名称金属含量，ppmNiVNiVFeCu大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆单家寺欢喜岭井楼3.126.021.132.515.03.35.642.319.022.20.041.02.00.60.72.40.073.40.223.30.73.512.09.31.88.217.63.60.250.10，20.3500）渣油名称大庆华北中原胜利孤岛辽河大港江汉收率(占原油，%)41.138.732.347.151.039.332.344.3密度(20,g/cm3)0.92210.96530.94240.96981.0020.97170.94700.9492粘度(mm2/s，100)1069582578621120549.9143.8167.6元素(m%)C86.7785.9085.6285.584.8387.5486.2684.7H12.8111.811.7811.611.1611.5511.7611.9S0.160.471.131.352.930.310.292.35N0.380.910.530.850.770.600.570.96H/C原子比1.771.651.601.631.581.601.631.68残炭，%8.817.513.313.916.214.09.2-分子量(VPO)9009309009401020990870-金属元素Ni,ppm104212.64642.28325.8-V,ppm0.151.25.72.24.41.50.531.0第60页国外原油减压渣油性质渣油名称阿拉伯(轻质)科威特卡夫基伊朗卡乞萨兰伊朗阿哈加依印尼米纳斯收率(占原油,%)25.831.333.928.927.630.2密度(20,g/cm3)1.00311.01481.03051.01100.99990.9539API9.487.855.738.389.9316.75元素(%)C85.1083.9784.1384.8085.6287.13H10.3010.129.8410.2410.4512.04S2.935.055.403.453.220.16N0.220.310.360.490.490.47H/C原子比1.451.451.401.451.461.66残炭,%18.218.822.518.516.29.9分子量(VPO)800910980850800880金属元素Ni,ppm16.427.348.673.756.231.1V,ppm62.295.3153.2234.2182.01.6第61页惯用SARA方法分析渣油化学族组成2.5渣油以及渣油中胶质、沥青质一、渣油性质与组成一、渣油性质与组成2 2、减压渣油化学组成、减压渣油化学组成第62页减压渣油化学组成渣油名称饱和分(%)芳香分(%)胶质(%)庚烷沥青质(%)戊烷沥青质(%)我国渣油大庆40.832.226.90.10.4胜利19.532.447.90.213.7孤岛15.733.048.52.811.3单家寺17.127.053.52.417.0高升22.626.450.80.211.0欢喜岭28.735.033.62.712.6任丘19.529.251.10.210.1大港30.631.637.50.3-中原23.631.644.60.215.5新疆白克47.325.227.50.13.0新疆九区28.226.944.80.18.5井楼14.334.351.30.15.4国外渣油科威特15.755.622.66.113.9卡夫基13.350.822.313.622.6伊朗卡乞萨兰19.650.523.06.913.3伊朗阿哈加依23.351.221.14.49.6印尼米纳斯46.828.822.61.812.2阿拉伯(轻质)21.054.718.55.811.1国内外原油减压渣油族组成第63页与国外减渣相比，我国减压渣油组成有以下特点：1、饱和分含量差异很大；2、芳香分含量不太高，普通在30wt%左右；3、庚烷沥青质含量低庚烷沥青质含量低，普通3506)易溶于硫酸，与金属氯化物反应生成络合物；7)是沥青产品主要组分；8)在油品中易生成炭渣，造成零件磨损和堵塞。第68页1)黑色至深褐色无定形固体；2)其相对密度略大于1.0；3)全部集中在渣油中，普通不挥发；4)H/C：1.11.3。2 2、沥青质性质特点、沥青质性质特点沥青质 气体液体焦炭300350第69页比较有代表性观点是：1)由基本结构单元组成：以稠合芳香环系为关键，并合若干环烷环，在环上带有若干个长度不等烷基侧链，杂有S、O、N基团，并络合Ni、V、Fe等金属。2)胶质和沥青质分子由若干个结构单元组成，胶质13个，沥青质46个。3)胶质和沥青质存在差异，但没有截然不一样，从胶质到沥青质是一个渐变过程。3 3、胶质、沥青质结构、胶质、沥青质结构因为胶质、沥青质组成和结构十分复杂，即使进因为胶质、沥青质组成和结构十分复杂，即使进行了大量研究工作，但还没有完全搞清楚，迄今不少行了大量研究工作，但还没有完全搞清楚，迄今不少问题还有争议。问题还有争议。第70页第71页第72页