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2.1.2环烷烃
是环状结构的饱和烃,又分为单环烷烃和多环烷烃两类。环烷烃的化学稳定性良好,与烷烃近似,但不如芳香烃,其密度较大,自燃点较高,辛烷值居中,因而它的燃烧性较好,且凝点低、润滑性好,是汽油、煤油和润滑油的良好成分,但润滑油中含多环烷烃多,则粘温性能差。 2.1.3芳香烃
是具有苯核结构的烃类。它的化学稳定性良好,其密度最大,自燃点最高,辛烷值也最高,是汽油的良好成分,而对柴油则是不良成分。此外,它对有机物的溶解力强,毒性也较大。在橡胶溶剂油和油漆溶剂油中需有适量芳香烃,以保证有良好的溶解能力,但因其毒性较大,故含量要适当控制。 2.1.4不饱和烃
不饱和烃主要指的是烯烃。它是具有双链结构的烃类。石油中一般不含这类烃,主要是在二次加工过程中产生的。它的化学稳定性最差,易氧化形成胶质,但其辛烷值较高,凝点较低。常利用这两个特性,将它加入汽油中,以提高汽油的辛烷值。掺入柴油以降低其凝点。但因其稳定性差,这类掺合产品均不宜长期储存。 2.2石油中的非烃类组成
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。分子量较低的非烃类化合物主要存在于轻一中馏分内;而分子量较高的则富集于胶质和沥青质中。石油的非烃化合物对石油的质量、加工及勘探都有重要的作用。 2.2.1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。 2.2.2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。可将其分为两组,一组为碱性化合物,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。包括初卟啉和脱氧玫红初卟啉,并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
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为石油有机成因说提供了有力的证据,引起了广泛的注意和重视。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,又称器族化合物。在石油中卟啉常与钒、镍等金属元素形成络合物,因而又称为有机金属化(络)合物,其基本结构与叶绿素结构极为相似。
但是,并不是所有原油中都含有卟啉,有相当一部分原油中不含或仅含痕量。一般中、新生代地层中形成的原油含卟啉较多,而古生代地层中含量甚低或不含。这可能与卟啉的稳定性差有关。在高温(>250℃)或氧化条件下,卟啉将发生开环裂解而破坏。
此外,原油中的卟啉类型还与沉积环境有密切关系,海相石油富含钒卟啉,而陆相石油富含镍卟啉。 2.2.3含氧化合物
石油中含氧化合物已鉴定出50多种。包括有机酸、酚和酮类化合物。其中主要是与酸官能团-COOH有关的有机酸,有C1-24的脂肪酸,C5-10的环烷酸,C10-15的类异戊二烯酸。石油中的有机酸和酚(酸性)统称石油酸,其中以环烷酸最多,占石油酸的95%,主要是五员酸和六员酸。几乎所有石油中都含有环烷酸,但含量变化较大,在0.03-1.9%之间。环烷酸易与碱金属作用生成环烷酸盐,环烷酸盐又特别易溶于水。因此地下水中环烷酸盐的存在是找油的标志之一。 2.3 原油的分类
原油的组成极为复杂,对原油的确切分类是很困难的。原油性质的差别,主要在于化学组成不同,所以一般倾向于化学分类法,但有时为了应用方便,也采用商品分类法。
原油的化学分类法以它的化学组成为基础,但因为有关原油化学组成的分析比较复杂,所以通常利用原油的几个与化学组成有直接关联的物理性质作为分类基础。在原油的化学分类法中,最常用的有特性因数分类法及关键馏分特性分类法。 2.3.1原油按关键馏分分类
原油在实沸点蒸馏装置馏出约250~275℃作为第一关键馏分;残油用没有填料柱的蒸馏瓶在40mmHg残压下蒸馏,切取275~300℃馏分(相当于常压395~425℃)作为第二关键馏分。
2.3.2按原油商品分类
原油的商品分类法可以作为化学分类法的补充,在工业上也有一定的参考价值,分类的根据包括:按密度分类、按含硫量分类、按含蜡量分类、按含胶质量分类等。
美国石油学会(简称 API)制订的用以表示石油及石油产品密度的一种量度。美国和中国以 API度作为原油分类的基准(见原油评价)。其标准温度为15.6℃(60°F),它和15.6℃时的相对密度(与水比)的关系API度为液体的比重指数,用来表示液体的相对密度。
①按原油的密度分类:
轻质原油 >34°API; <852kg/m3(20℃)
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中质原油 34~20°API; 852~930 kg/m3(20℃) 重质原油 20~10°API; 931~998 kg/m3(20℃) 特稠原油 <10°API; >998 kg/m3(20℃) ②按原油的含硫量分类: 低硫原油 硫含量<0.5% 含硫原油 硫含量0.5%~2.0% 高硫原油 硫含量>2.0%
但世界各国都按本国所使用原油性质规定,互不相同,以上所列的数可看作的分类是参考标准。
③按含蜡量分类:一般是在石油中取出一馏分,其粘度值为53mm2/s(50℃),然后测其凝点。当凝点低于-6℃时,称为低蜡原油;当凝点在-15℃~20℃时,称为含蜡原油;当凝点大于21℃时,称为多蜡原油。按含蜡量分类:
低蜡原油 蜡含量0.5%~2.5% 含蜡原油 蜡含量2.5%~10% 高蜡原油 蜡含量>10%
④按含胶质分类以重油(沸点高于300℃的馏分)中胶质含量来分。含胶质量小于17%,称为低胶质原油;贪胶质量在18%~35%,称为含胶质原油;含胶质量大小35%,称为多胶质原油。 2.4石油产品
石油产品可分为: 石油燃料、 石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。 石油工业一向以生产汽油、煤油和工业锅炉用的燃料油为主。20世纪20年代至30年代,更先进的炼油技术出现,以法国人荷德利发明的(催化裂化法)最为重要。所谓催化裂化就是利用热力、压力和催化剂把重油裂解为较轻油类,主要是汽油。另一种炼油法是聚合法,与裂化法刚好相反:把小分子合成大分子,将提炼所得的较轻气体聚合成汽油和其他液体。 2.4.1汽油
是消耗量最大的品种。 汽油的沸点范围(又称馏程)为30-205℃, 密度为0.70-0.78克/厘米3,商品汽油按该油在汽缸中燃烧时抗爆震燃烧性能的优劣区分。
市场上所见到的97号、98号汽油产品执行的产品具有更高的辛烷值和优良的抗爆性,用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上,可提高发动机的功率,减少燃料消耗量;具有良好的蒸发性和燃烧性,能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少;具有较好的安定性,在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质,对发动机部件及储油容器无腐蚀性。汽油作为有机溶液,还可以作为萃取剂使用,作为萃取剂最广泛的应用为国内大豆油主流生产技术:浸出
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油技术。 2.4.2喷气燃料
主要供喷气式飞机使用。沸点范围为60-280℃。为适应高空低温高速飞行需要,这类油要求发热量大,在-50℃不出现固体结晶。 2.4.3柴油
沸点范围有180-370℃和350-410℃两类。对石油及其加工产品,习惯上对沸点或沸点范围低的称为轻,相反成为重。故上述前者称为轻柴油,后者称为重柴油。
柴油按凝固点分级,如10、-20等,表示低使用温度,柴油广泛用于大型车辆、船舰。由于高速柴油机(汽车用)比汽油机省油,柴油需求量增长速度大于汽油,一些小型汽车也改用柴油。对柴油质量要求是燃烧性能和流动性好。燃烧性能用十六烷值表示愈高愈好,大庆原油制成的柴油十六烷值可达68。高速柴油机用的轻柴油十六烷值为42-55,低速的在35以下。 2.4.4燃料油
用作锅炉、轮船及工业炉的燃料。商品燃料油用粘度大小区分不同牌号。 2.4.5石油溶剂
用于香精、油脂、试剂、橡胶加工、涂料工业做溶剂,或清洗仪器、仪表、机械零件。 2.4.6煤油
纯品为无色透明液体,含有杂质时呈淡黄色。略具臭味。沸程180-310℃(不是绝对的,在生产时常需根据具体情况变动)。平均分子量在200-250之间。密度大大于0.84g/cm3。闪点40℃以上。运动黏度40℃为1.0-2.0mm2/s。不溶于水,易溶于醇和其他有机溶剂。易挥发。易燃。挥发后与空气混合形成爆炸性的混合气。爆炸极限2-3% 。燃烧完全,亮度足,火焰稳定,不冒黑烟,不结灯花,无明显异味,对环境污染小。
不同用途的煤油,其化学成分不同。同一种煤油因制取方法和产地不同,其理化性质也有差异。
煤油的质量依次降低:动力煤油、溶剂煤油、灯用煤油、燃料煤油、洗涤煤油。 煤油因品种不同含有烷烃28-48%,芳烃20-50%或8%~15%,不饱和烃1-6%,环烃17-44%。碳原子数为11-16。此外,还有少量的杂质,如硫化物(硫醇)、胶质等。其中硫含量0.04%-0.10%。不含苯、二烯烃和裂化馏分。 2.4.7润滑油
从石油制得的润滑油约占总润滑剂产量的95%以上。除润滑性能外,还具有冷却、密
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封、防腐、绝缘、清洗、传递能量的作用。产量最大的是内燃机油(占40%),其余为齿轮油、液压油、汽轮机油、电器绝缘油、压缩机油,合计占40%。商品润滑油按粘度分级,负荷大,速度低的机械用高粘度油,否则用低粘度油。炼油装置生产的是采取各种精制工艺制成的基础油,再加多种添加剂,因此具有专用功能,附加产值高。 2.4.8润滑脂
俗称黄油,是润滑剂加稠化剂制成的固体或半流体,用于不宜使用润滑油的轴承、齿轮部位。 2.4.9石蜡油
包括石蜡(占总消耗量的10%)、地蜡、石油脂等。石蜡主要做包装材料、化妆品原料及蜡制品,也可做为化工原料产脂肪酸(肥皂原料)。 2.4.10石油沥青
主要供道路、建筑用。 2.4.11石油焦
用于冶金(钢、铝)、化工(电石)行业做电极。
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