第8章石油炼制分解.doc

第8章 石油炼制 8.1 石油的组成 由于地质构造、原油产生的条件和年代不同，世界各地所产原的化学组成和物理性质有的相差很大，有的却很相似即使是同一地区的原油，有的在组成和性质上也很不相同。组成原油的主要化学元素有：碳、氢、硫、氮、氧以及微量金属元素，各元素的含量如表8-1： 表8-1 组成石油的主要化学元素及含量 元素 碳 氢 硫 氮 氧 镍、钒、钠等 含量（质量分数）/% 83~87 11~14 0.04~6 0.1~1.5 0.01~0.5 0.005~0.02 由碳氢化合物形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%~99%，硫、氮、氧及微量元素总共不超过5%，这些元素以碳氢化合物的衍生物形态存在于石油中含有硫、氮、氧的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。 不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要属于烷烃、环烷烃、芳香烃三类。表8-2列出了我国部分原油的碳氢元素及硫氮含量。 表8-2 我国部分原油的碳氢硫及氮含量 化学元素 原油产地 C（质量分数）/% H（质量分数）/% S（质量分数）/% N（质量分数）/% 大庆 胜利 孤岛 新疆 大港 85.87 86.26 85.12 86.13 85.67 13.73 12.20 11.61 13.30 13.40 0.01 0.80 2.09 0.05 0.12 0.16 0.41 0.43 0.13 0.23 8.1.1 石油的烃类组成 从以上的元素组成可知，石油是复杂的有机化合物的混合物，它包括碳、氢两种元素组成的烃类和碳、氢两种元素和其他元素组成的非烃类。这些烃类和非烃类的结构和含量决定了石油及其产品的性质。 天然石油中的烃类主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃以及在分子中兼有这三类烃结构的混合烃，一般不含有烯烃、炔烃等不饱和烃，只有在石油的二次加工产物中和利用油页岩制得的人造石油（页岩油）中含有不同数量烯烃。 石油及其馏分中烃类类型分布规律如表8-3中 表8-3 石油及其馏分中烃类类型及其分布规律烃类类型 结构 特征 分布规律 烷烃 正构烷烃（含量高） C1~C4为气态烃 C5~C15为液态烃 C16以上为固态烃 C1~C4是天然气和炼厂气的主要成分C5~C11存在于汽油馏分（≤200℃）中C11~C16存在于煤油馏分（200~300℃）中C16以上的多以溶解状态存在于石油中，当温度降低时，有结晶析出，这种固体烃类为蜡 异构烷烃（含量低，且带有两三个甲基的多） 环烷烃（只有五元、六元环） 环戊烷系（五碳环） 单环、双环、三环及多环，以并联方式为主 汽油馏分中主要是单环环烷烃（重汽油馏分中有少量的双环环烷烃）煤油、柴油馏分中含有单环、双环及三环环烷烃，且单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数高沸点馏分中则包括了单环、双环、三环及多于三环的环烷烃 环己烷系（六碳环） 芳环 单环芳烃 烷基芳烃 汽油馏分中主要含有单环芳烃煤油、柴油及润滑油馏分中，不仅含有单环芳烃，还含有双环及三环芳烃高沸点馏分及残渣油中，除了含有单环、双环芳烃外，还含有三环芳烃及多环芳烃 双环芳烃 并联多（萘系）、串联少 三环稠合芳烃 菲系多蒽系 四环稠合芳烃 蒎系等 8..2 石油的非烃类组成 石油中的非烃化合物是指除C、H两种主要元素外，还含有硫或氮或氧，亦或金属原子（主要是钒和镍）的一大类化合物。石油中这些元素的含量不多，但含这些元素的化合物却不少，有时可达石油重量的30%。其中又主要是含硫、氮、氧的化合物。1. 含硫化合物 硫是碳和氢之后的第三个重要元素，含硫的化合物也最为多见。目前石油中已鉴定出的含硫化合物将近100种，多呈硫醇、硫醚、硫化物（H2S）和噻吩（含硫的杂环化合物的形式存在，在重质石油中含量较为丰富) 2. 含氮化合物 石油中含氮化合物较为少见，平均含量小于0.1%。目前从石油中分离出来的含氮化合物有30多种，主要是以含氮杂环化合物形式存在。可将其分为两，一为碱性化合物，有吡啶、喹啉、异喹啉、吖啶及卟啉、吲哚、咔唑及其同系物其中以含钒和镍的金属卟啉化合物最为重要。 原油中的卟啉化合物首先是由特雷勃斯（C.Treibs，1934）发现的卟啉化合物包括初卟啉和脱氧玫红初卟啉，特雷勃斯提出石油中的卟啉是由植物的叶绿素和动物氯化血红素转化来的。这个发现为石油有机成因说提供了有力的证据，了广泛的和重视。目前对卟啉的研究已逐步深入并发现了多种类型。卟啉是以四个吡咯核为基本结构，由甲川桥联结的含氮化合物，又称器