与石油有关的基础知识.docx

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与石油有关的基础知识

一、石油的外观性质

1、石油是一种流动性或半流动性的粘稠液体，是一种复杂的混合物。

2、大部分石油是黑色；也有暗绿色或暗褐色；少数显赤褐色或浅黄色；极少数是无色。

3、相对密度都小于 1；绝大多数的相对密度都在 0.80—0.98 之间；个别的高达 1.02 或

低至 0.71；我国主要油田的相对密度都在 0.85 以上；

3、许多石油都有臭味，是因为含有硫化物的原因

4、不同石油的流动性差别很大：

在 50 摄氏度时，运动粘度可以低至 1.46mm2/s,

也可以高达 20000 mm2/s。

二、石油的元素组成

1、石油主要是由碳和氢两种元素组成，其中碳含量在 83%—87%，氢含量在 11%—14

之间，两者合计在 95%—99%。

2、只由碳和氢组成的化合物叫做烃。

3、石油碳和氢，还含有硫、氮、氧，这些元素的含量一般在 1%—5%；

4、石油中的微量元素（已 ppm 为单位）：

镍、钒、铁、铜、钙、砷、氯、磷、硅等

5、各种元素的存在形式一般都是以化合物的形式存在。

三、石油的烃类组成

1、石油主要是由烷烃、环烷烃和芳烃构成。

2、天然石油一般不含不饱和烃。

3、页岩油中会含有一定量的烯烃。

4、烷烃：

A、只有碳碳单键和碳氢键；烷烃的通式为 CnH2n+2。

B、常温常压下，含 1—4 个碳原子的烷烃是气体；含 5—15 个碳原子的烷烃是液

体；含 16 个碳原子以上的正构烷烃是固体

C、相关知识：

Ⅰ、干气：

含有大量甲烷和少量乙烷、丙烷的气体称为干气。

Ⅱ、除含有大量的甲烷和乙烷外，还含有少量易挥发的液态烃蒸气（戊烷、己

烷和辛烷）气体称之为湿气。

D、一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼吗，不易与其他物质反应；但在特殊的

条件下能够发生氧化、卤化、热分解和硝化反应等。

5、环烷烃：

A、含有脂环结构的饱和烃。

有单环脂环和稠环脂环。

含有 1 个脂环且环上无取代

烷基的环烷烃,分子通式为 CnH2n。

B、石油的环烷烃主要是环戊烷系和环己烷系；国内原油环己烷系多于环戊烷系，

国外则相反。

C、在高沸点的馏分中，还含有双环和多环的环烷烃及环烷—芳香烃。

D、环烷烃性质与烷烃类似（氧化、卤化、硝化热分解），但稍活泼；能脱氢制芳

烃。

6、芳香烃：

A、指带有苯环的烃类。

苯的同系物的通式是 CnH2n-6（n≥6）

B、同一种原油中，随着沸点（相对分子质量）的升高，芳烃的含量增加。

C、芳烃的化学性质较烷烃稍活泼，但芳烃中苯环很稳定，不易被氧化，也不易发

生加成反应；带侧链的芳香烃，其侧链容易被氧化成有机酸（是油品变质的重

要原因）；在一定条件下，芳香烃还能发生加氢反应。

7、烯烃：

A、烯烃是指含有 C=C 键（碳-碳双键）（烯键）的碳氢化合物；属于不饱

和烃，分为链烯烃与环烯烃。

按含双键的多少分别称单烯烃、二烯烃

等。

双键中有一根易断，所以会发生加成反应。

 单链烯烃分子通式为

CnH2n，双键基团是烯烃分子中的官能团，具有反应活性，可发生氢化、

卤化、水合、卤氢化、次卤酸化、硫酸酯化、环氧化、聚合等加成反

应，还可氧化发生双键的断裂，生成醛、羧酸等。

B、常温常压下单烯烃中 C2—C4 是气体（是非极性分子，不溶或微溶于水）

，C5—C18 是液体，C18 以上是固体。

C、在空气中烯烃易氧化成酸性物质或胶质，特别是二烯烃和环烯烃，从

而影响油品的安定性。

四、石油的馏分组成

1、汽油馏分（低沸点馏分）：

小于 200 度。

2、煤、柴油馏分（也叫中间馏分）：

200 至 350 度（航空煤油—150 至

280 度；轻柴油的馏分—200 至 350 度）。

3、减压馏分（润滑油馏分或高沸点馏分）:

350 至 500 度。

4、渣油:

大于 500 度。

5、石油馏分不是石油产品，需要进一步加工才变成石油产品；同一沸点范

围的馏分也可以因为加工目的的不同变成不同的产品。

6、我国主要油田的原油中汽油馏分少（一般低于 10%），渣油含量高.

五、石油的非烃组成

1、原油的非烃化合物主要指含硫、氮和氧的化合物；虽然这三种元素的含

量一般不超过 5%，但这三种非烃化合物的含量却高达 20%以上。

非烃化

合物主要是分布在重质馏分和渣油中。

2、含硫化合物：

A、不同的原油硫含量差别很大：

从万分之几到百分之几；在石油组分

中硫含量随着沸点范围的升高而增加；大部分硫化物集中在重油中。

B、存在形式：

少量以硫单质和硫化氢形式存在，大多数以有机硫化物存在；硫醇、

硫醚、环硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物。

C、含硫化合物的主要危害：

Ⅰ、元素硫、硫化氢、硫醇称为活性硫，能够腐蚀金属；

Ⅱ、硫醚、二硫化物、噻吩（）称之为非活性硫，本身

不能腐蚀金属，但热分解能够产生硫醇和硫化氢；

Ⅲ、硫化物使油品的安定性变坏：

不仅是油品发臭（空气中硫醇的浓

度到达 0.00001mg/L 时就可以闻到），还会显著促进角质的生成。

Ⅳ、含有含硫化合物的油品燃烧后的气体中含有二氧化硫、三氧化硫

可以污染大气的物质。

Ⅴ、二次加工过程中使某些催化剂中毒。

3、含氮化合物

A、石油中氮的含量一般在万分之几到千分之几之间；密度大、胶质多、含

硫量高的石油，含氮量一般较高；石油组分中氮化物的含量随沸点范围

的升高而增加；大部分氮化物以胶状、沥青状物质存在渣油中。

B、氮化物的存在形式：

大多数是氮原子在环状结构中的杂环化合物。

Ⅰ、碱性氮化物：

吡啶、喹啉及

其同系物；

Ⅱ、非碱性氧化物：

吡咯、吲哚及

其同系物； 金属卟啉化合物。

C、氮化物的危害

Ⅰ、含有氮化物的油品长期与空气接触易生成胶质。

Ⅱ、氮化物是二次加工中某些催化剂的毒物。

4、含氧化合物

石油中的氧含量一般是千分之几，个别会高达2%—3%；大部分集

中在胶质和沥青质中；全部以有机物的形式存在；

分为酸性氧化物和中性氧化物类：

酸性：

环烷酸、脂肪酸、酚类，统称石油算，环烷酸占

90%。

中性：

酮、醛、酯，占比例很少

主要集中在中间馏分（沸程 250—400 度）；

附加：

纯环烷酸是一种油状液体，，有特殊的臭味，具有腐蚀性；

5、胶 状沥青状物质

石油中的非烃化合物大部分以胶质沥青质存在，是多环复杂化合

物，含量从百分之几到百分之几十，绝大部分存在减压渣油中。

胶质既能溶于石油醚（低沸点烷烃），又能溶于苯，还能溶于一

切石油馏分；有很强的着色力；

沥青质不溶于石油醚而溶于苯，是暗褐色或漆黑色的易脆的非晶

体固体粉末；

胶质受热或在常温下氧化可以变成沥青质；

二者在高温下已变成焦炭。

六、石油及其产品的物理性质

1、原油的评价试验：

测定原油的物理性质，瑞沸点范围（馏分组成）相对密度、

粘度、凝点、闪点、残炭、含硫量等。

2、石油及其产品测定的标准：

国际标准—ISO；国家标准—GB；中国石油化工

集团公司行业标准 —SH.

3、油品密度：

A、密度定义：

规定温度下，单位体积内所含物质的质量；单位是 g/cm3 或

kg/m3。

B、油品的标准密度：

油品在 20 度的密度称为标准密度。

C、相对密度：

油品密度与规定温度下水的密度之比，用 d 表示

4 度时水的密度是 0.99997g/cm3,近似等于 1

我国常用的相对密度 d420（20 度时油品的密度与 4 度水的密度之

比）

D、油品的密度与组成密切相关：

同一原油的不同馏分，随沸点范

围升高，密度增大；对不同原油的同一沸点范围的馏分油，

含芳香烃越多，密度越大，含烷烃越多，密度越小。

4、蒸汽压

A、定义：

一定温度下，纯净物的液体与液面上方的蒸汽之间形成物质

平衡，此时蒸汽的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。

蒸汽压

只随温度的变化而变化，温度升高，蒸汽压升高。

蒸汽压越高，

气体越容易气化。

B、汽油的蒸汽压:

汽油的蒸汽压不仅与温度有关，还与馏分组成有关。

温度相

同，馏分组成不同，蒸汽压也不同。

5、馏程：

在一定压力下，纯净物加热到某一温度时就会沸腾，此温度

称之为沸点，是一个具体的数值

石油是一个复杂的混合物；在一定压力下，其沸点是一个温

度范围。

进行蒸馏时流出第一滴冷凝液体的气相温度称之为初馏点，

馏出物的体积依次达到 10%、20%、30%、…、90%的气相温度分别

称为 10%、20%、30%、…、90%馏出温度，蒸馏到最后气体的最高

温度称之为干点或终馏点，初馏点和终馏点之间的温度范围称之为

石油的馏程。

初馏点和 10%馏出温度过高，冷车不易启动；过低又易产生

气阻现象（夏季在发动机温度较高的油管中的汽油，蒸发形成气泡，

堵塞油路，中断给油）。

汽油的 50%馏出温度是表示它的平均蒸发性，

它能影响发动机的加速性；50%馏出温度低，它的蒸发性和发动机

的加速性就好，工作也较平稳。

汽油的 90%馏出温度和干点表示汽

油中不蒸发和不能完全燃烧的重质镏分的含量。

这两个温度低，表

示其中的重质组分少，能够完全燃烧。

反之，表示重质组分多，汽

油不能完全蒸发和燃烧。

这样，就会增加汽油消耗量，甚至稀释润

滑油，增加机件磨损。

残留量：

指停止蒸馏后，存在于烧瓶内的残油的体积百分数。

损失量：

指蒸馏过程中，因漏气、冷凝不好和结焦等造成试油损失

的量，以油品样品的体积减去蒸馏出来的液体体积和残

留量即得损失量。

馏程的测定方法

常用的馏程测定方法有实沸点蒸馏和恩氏蒸馏。

他们的不同是：

前者的设备精密，；馏出物的气相温度较接近

馏出物的沸点，温度与馏出物的质量百分数呈对应关系；后者设

备简便，方法简单，数据易得，但馏程并不能代表油品的真实沸

点范围。

实沸点蒸馏用于原油评价及制定产品的切割方案；恩氏蒸馏

用于生产控制、产品质量标准和工艺计算。

6、特性因数

K=1.2167T1/3/d15.615.6T—烃类的沸点、石油馏分的立方平均沸

点或中平均沸点，单位是 K.

烷烃的特性因数最高，环烷烃次之，芳香烃最低；

一般石油的特性因数在 9.7—13 之间；

含烷烃多的石油特性因数一般在 12.5—13，含芳香烃多的特性因数

一般在 10—11；

大庆原油特性因数在 12.5，胜利原油在 12.1；

7、平均相对分子质量

石油馏分的相对分子质量是各组分相对分子质量的平均值，催馏

分沸程的升高而增大；汽油的平均相对分子质量是 100—120，喷气

燃料是 180—200，轻柴油是 210—240，低粘度润滑油是 300—360.

高粘度润滑油是 370—500。

8、粘度

粘度是表示液体流动是分子间产生摩擦力的大小；与液体组成、温

度和压力有关。

有三种表示方法：

动力粘度、运动粘度和恩氏粘度，国际标准采

用运动粘度。

动力粘度：

表示液体在一定剪切应力流动时内摩擦力的量度，其

值为所加剪切应力与剪切速率之比；单位帕•秒（Pa•s）,习惯用厘泊

（cP）为单位，1 cP=1m Pa=10—3 Pa•s。

运动粘度：

液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度；其值为相

同温度下动力粘度与其密度的比值；单位—1m2/s=10000cm2/s（st）

=1000000mm2/s（厘斯）。

恩氏粘度：

条件粘度，常表示油品的粘度；在规定条件下，测定

油品从特定仪器中流出 200ml 所用时间与 20 度时流出 200ml 蒸馏水

所需的时间之比,用 0E 表示。

特性因数大的石油馏分粘度小；特性因数小的石油馏分粘度大。

石油馏分越重，沸点越高，粘度越大。

温度对油品的粘度影响很大：

温度升高，液体油品的粘度减小，

则油蒸气的粘度增大。

油品粘度崔温度变化的性质称为粘温性质。

粘温性质好的油品，

其年度随温度变化的幅度较小。

粘温性的表示方法：

粘度比：

最常用的是 50 度与 100 度的运动粘度比，也有用-20

度与 50 度运动粘度比；粘度比越小，粘温性越好。

粘度指数：

粘度指数越高，粘温性越好

正构烷烃的粘温性最好，环烷烃次之，芳香烃最差；烃类结构

中环状结构越多，粘温性越差；侧链越长，粘温性越好。

9、油品的低温性能

油品的低温性能包括：

浊点、冰点、结晶点、倾点、凝点和冷

滤点等。

粘温凝固：

含蜡很少或不含蜡的油品，随着温度降低，粘度

增大，当粘度增大到一定程度时，油品变成无定形的粘稠状物质而

失去流动性，称为粘温凝固。

构造凝固:

含蜡油品随着温度的降低，蜡就会以结晶的形式大

量析出，连成网状结构，把液体油品包裹起来而失去流动性。

浊点、结晶点和冰点：

在规定条件下，清晰的油品因蜡的结

晶而成雾状或浑浊时的最高温度；继续冷却，出现肉眼能够看见的

晶体的最高温度称为结晶点；出现结晶后，再次升温，使结晶刚好

消失的最低温度称为冰点（同一油品的冰点比结晶点高 1—3 度）。

凝点：

油品是复杂化合物，无固定凝点，也不等于熔点；指在

规定条件下，测得的油品刚刚失去流动性的最高温度。

倾点：

在标准条件下，被冷却的油品能流动的最低温度。

冷滤点：

表示柴油在低温下堵塞滤网的可能性，指在规定条件

下测得油品不能通过滤网时的最高温度。

油品沸点越高，特性因数越大或含蜡量越高，其倾点或凝点越

高，低温流动性越差。

10、闪点、、燃点和自燃点

爆炸极限：

油品在一定浓度范围内遇到明火就会发生爆炸或闪

火，这一浓度范围就称为爆炸范围或爆炸极限

闪点：

在规定条件下，加热油品所逸出的蒸气和空气组成的混

合物与火焰接触发生瞬间闪火的的最低温度；分开口闪点和闭口闪

点，轻质油品用开口闪点，重质油和润滑油用闭口闪点。

石油馏分的沸点越低，其闪电越低；汽油的闪点约为—50 至 30

度；煤油为 28 至 60 度；润滑油为 130—325 度。

燃点：

在规定条件下，当火焰靠近油品表面的油气和空气的混

合物时发生闪火并能持续燃烧至少 5 秒以上时的最低温度。

自燃点：

油品因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧，称为油品的

自燃；产生自燃的最低温度称为自燃点。

油品的沸点越高，其闪点和燃点越低，自燃点越高；含烷烃多

的油品，其自然点低，但闪点高。

11、油品的热性质

比热：

单位质量的物质升高 1 度所需要的热量；单位是

kJ/（kg•℃）或（kJ/（kg•K）;油品的比热随密度增加而减小，随温度升高

而增大。

汽化潜热:

在常压沸点下，单位质量的物质由液态转为气态需要

的热量；单位是 kJ/kg。

12、折射率

光在真空中的速度与光在物质中的速度比称为折射率。

通常用的折射率数据是光在空气中的速度与被空气饱和的物

质中速度之比。

在其他条件相同的条件下，烷烃的折射率最低，芳烃最高，

烯烃和环烷烃介于二者之间；对于环烷烃和芳烃；分子中环数越多，

折射率越高。

常用的折射率是：

nD20,即：

在温度 20 度，常压下钠的 D 线的

折射率。

13、残炭

用特定的仪器，在规定的条件下，将油品在不通空气的情况下加

热至高温，剩余的焦炭与油样的质量百分数，叫残炭。

生成焦炭的物质主要是胶质、沥青质和芳烃；残炭在一定程度上

反映了这三种物质的含量。