與石油有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、一、 石油的外觀性質(zhì)1、石油是一種流動(dòng)性或半流動(dòng)性的粘稠液體，是一種復(fù)雜的混合物。2、大部分石油是黑色；也有暗綠色或暗褐色；少數(shù)顯赤褐色或淺黃色；極少數(shù)是無(wú)色。3、相對(duì)密度都小于1；絕大多數(shù)的相對(duì)密度都在0.800.98之間；個(gè)別的高達(dá)1.02或低至0.71；我國(guó)主要油田的相對(duì)密度都在0.85以上；3、許多石油都有臭味，是因?yàn)楹辛蚧锏脑?、不同石油的流動(dòng)性差別很大：在50攝氏度時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度可以低至1.46mm2/s,也可以高達(dá)20000 mm2/s。二、 石油的元素組成1、石油主要是由碳和氫兩種元素組成，其中碳含量在83%87%，氫含量在11%14之間，兩者合計(jì)在95%99%。2、只由碳

2、和氫組成的化合物叫做烴。3、石油碳和氫，還含有硫、氮、氧，這些元素的含量一般在1%5%；4、石油中的微量元素（已ppm為單位）：鎳、釩、鐵、銅、鈣、砷、氯、磷、硅等5、各種元素的存在形式一般都是以化合物的形式存在。三、 石油的烴類(lèi)組成1、石油主要是由烷烴、環(huán)烷烴和芳烴構(gòu)成。2、天然石油一般不含不飽和烴。3、頁(yè)巖油中會(huì)含有一定量的烯烴。4、烷烴：A、只有碳碳單鍵和碳?xì)滏I；烷烴的通式為CnH2n+2。 B、常溫常壓下，含14個(gè)碳原子的烷烴是氣體；含515個(gè)碳原子的烷烴是液體；含16個(gè)碳原子以上的正構(gòu)烷烴是固體 C、相關(guān)知識(shí)： 、干氣：含有大量甲烷和少量乙烷、丙烷的氣體稱(chēng)為干氣。 、除含有大量的甲烷

3、和乙烷外，還含有少量易揮發(fā)的液態(tài)烴蒸氣（戊烷、己烷和辛烷）氣體稱(chēng)之為濕氣。 D、一般條件下，烷烴的化學(xué)性質(zhì)很不活潑嗎，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)；但在特殊的條件下能夠發(fā)生氧化、鹵化、熱分解和硝化反應(yīng)等。5、環(huán)烷烴： A、含有脂環(huán)結(jié)構(gòu)的飽和烴。有單環(huán)脂環(huán)和稠環(huán)脂環(huán)。含有1個(gè)脂環(huán)且環(huán)上無(wú)取代烷基的環(huán)烷烴,分子通式為CnH2n。 B、石油的環(huán)烷烴主要是環(huán)戊烷系和環(huán)己烷系；國(guó)內(nèi)原油環(huán)己烷系多于環(huán)戊烷系，國(guó)外則相反。 C、在高沸點(diǎn)的餾分中，還含有雙環(huán)和多環(huán)的環(huán)烷烴及環(huán)烷芳香烴。 D、環(huán)烷烴性質(zhì)與烷烴類(lèi)似（氧化、鹵化、硝化熱分解），但稍活潑；能脫氫制芳烴。6、芳香烴：A、指帶有苯環(huán)的烴類(lèi)。苯的同系物的通式是CnH

4、2n-6（n6）B、同一種原油中，隨著沸點(diǎn)（相對(duì)分子質(zhì)量）的升高，芳烴的含量增加。C、芳烴的化學(xué)性質(zhì)較烷烴稍活潑，但芳烴中苯環(huán)很穩(wěn)定，不易被氧化，也不易發(fā)生加成反應(yīng)；帶側(cè)鏈的芳香烴，其側(cè)鏈容易被氧化成有機(jī)酸（是油品變質(zhì)的重要原因）；在一定條件下，芳香烴還能發(fā)生加氫反應(yīng)。7、烯烴： A、烯烴是指含有C=C鍵（碳-碳雙鍵）（烯鍵）的碳?xì)浠衔?；屬于不飽和烴，分為鏈烯烴與環(huán)烯烴。按含雙鍵的多少分別稱(chēng)單烯烴、二烯烴等。雙鍵中有一根易斷，所以會(huì)發(fā)生加成反應(yīng)。 單鏈烯烴分子通式為CnH2n，雙鍵基團(tuán)是烯烴分子中的官能團(tuán)，具有反應(yīng)活性，可發(fā)生氫化、鹵化、水合、鹵氫化、次鹵酸化、硫酸酯化、環(huán)氧化、聚合等加成反

5、應(yīng)，還可氧化發(fā)生雙鍵的斷裂，生成醛、羧酸等。B、常溫常壓下單烯烴中C2C4是氣體（是非極性分子，不溶或微溶于水），C5C18是液體，C18以上是固體。C、在空氣中烯烴易氧化成酸性物質(zhì)或膠質(zhì)，特別是二烯烴和環(huán)烯烴，從而影響油品的安定性。四、石油的餾分組成1、汽油餾分（低沸點(diǎn)餾分）：小于200度。2、煤、柴油餾分（也叫中間餾分）：200至350度（航空煤油150至280度；輕柴油的餾分200至350度）。3、減壓餾分(潤(rùn)滑油餾分或高沸點(diǎn)餾分):350至500度。4、渣油:大于500度。5、石油餾分不是石油產(chǎn)品，需要進(jìn)一步加工才變成石油產(chǎn)品；同一沸點(diǎn)范圍的餾分也可以因?yàn)榧庸つ康牡牟煌兂刹煌漠a(chǎn)品。

6、6、我國(guó)主要油田的原油中汽油餾分少（一般低于10%），渣油含量高. 五、石油的非烴組成 1、原油的非烴化合物主要指含硫、氮和氧的化合物；雖然這三種元素的含量一般不超過(guò)5%，但這三種非烴化合物的含量卻高達(dá)20%以上。非烴化合物主要是分布在重質(zhì)餾分和渣油中。 2、含硫化合物： A、不同的原油硫含量差別很大：從萬(wàn)分之幾到百分之幾；在石油組分中硫含量隨著沸點(diǎn)范圍的升高而增加；大部分硫化物集中在重油中。 B、存在形式： 少量以硫單質(zhì)和硫化氫形式存在，大多數(shù)以有機(jī)硫化物存在；硫醇、硫醚、環(huán)硫醚、二硫化物、噻吩及其同系物。 C、含硫化合物的主要危害： 、元素硫、硫化氫、硫醇稱(chēng)為活性硫，能夠腐蝕金屬； 、硫醚

7、、二硫化物、噻吩（）稱(chēng)之為非活性硫，本身不能腐蝕金屬，但熱分解能夠產(chǎn)生硫醇和硫化氫； 、硫化物使油品的安定性變壞：不僅是油品發(fā)臭（空氣中硫醇的濃度到達(dá)0.00001mg/L時(shí)就可以聞到），還會(huì)顯著促進(jìn)角質(zhì)的生成。 、含有含硫化合物的油品燃燒后的氣體中含有二氧化硫、三氧化硫可以污染大氣的物質(zhì)。 、二次加工過(guò)程中使某些催化劑中毒。3、含氮化合物A、石油中氮的含量一般在萬(wàn)分之幾到千分之幾之間；密度大、膠質(zhì)多、含硫量高的石油，含氮量一般較高；石油組分中氮化物的含量隨沸點(diǎn)范圍的升高而增加；大部分氮化物以膠狀、瀝青狀物質(zhì)存在渣油中。B、氮化物的存在形式：大多數(shù)是氮原子在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的雜環(huán)化合物。 、堿性氮化

8、物：吡啶、喹啉及其同系物； 、非堿性氧化物：吡咯、吲哚及其同系物；金屬卟啉化合物。C、氮化物的危害 、含有氮化物的油品長(zhǎng)期與空氣接觸易生成膠質(zhì)。 、氮化物是二次加工中某些催化劑的毒物。4、含氧化合物石油中的氧含量一般是千分之幾，個(gè)別會(huì)高達(dá)2%3%；大部分集中在膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中；全部以有機(jī)物的形式存在；分為酸性氧化物和中性氧化物類(lèi)： 酸性：環(huán)烷酸、脂肪酸、酚類(lèi)，統(tǒng)稱(chēng)石油算，環(huán)烷酸占90%。 中性：酮、醛、酯，占比例很少主要集中在中間餾分（沸程250400度）； 附加：純環(huán)烷酸是一種油狀液體，有特殊的臭味，具有腐蝕性； 5、膠狀瀝青狀物質(zhì) 石油中的非烴化合物大部分以膠質(zhì)瀝青質(zhì)存在，是多環(huán)復(fù)雜化合物，

9、含量從百分之幾到百分之幾十，絕大部分存在減壓渣油中。 膠質(zhì)既能溶于石油醚（低沸點(diǎn)烷烴），又能溶于苯，還能溶于一切石油餾分；有很強(qiáng)的著色力； 瀝青質(zhì)不溶于石油醚而溶于苯，是暗褐色或漆黑色的易脆的非晶體固體粉末； 膠質(zhì)受熱或在常溫下氧化可以變成瀝青質(zhì)； 二者在高溫下已變成焦炭。六、石油及其產(chǎn)品的物理性質(zhì)1、原油的評(píng)價(jià)試驗(yàn)：測(cè)定原油的物理性質(zhì)，瑞沸點(diǎn)范圍（餾分組成）相對(duì)密度、粘度、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、殘?zhí)?、含硫量等?、石油及其產(chǎn)品測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB；中國(guó)石油化工集團(tuán)公司行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SH.3、油品密度： A、密度定義：規(guī)定溫度下，單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量；單位是g/cm3或kg/m3。

10、B、油品的標(biāo)準(zhǔn)密度：油品在20度的密度稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)密度。 C、相對(duì)密度：油品密度與規(guī)定溫度下水的密度之比，用d表示 4度時(shí)水的密度是0.99997g/cm3,近似等于1 我國(guó)常用的相對(duì)密度d420（20度時(shí)油品的密度與4度水的密度之比） D、油品的密度與組成密切相關(guān)：同一原油的不同餾分，隨沸點(diǎn)范圍升高，密度增大；對(duì)不同原油的同一沸點(diǎn)范圍的餾分油，含芳香烴越多，密度越大，含烷烴越多，密度越小。 4、蒸汽壓 A、定義：一定溫度下，純凈物的液體與液面上方的蒸汽之間形成物質(zhì)平衡，此時(shí)蒸汽的壓力稱(chēng)為飽和蒸汽壓，簡(jiǎn)稱(chēng)蒸汽壓。蒸汽壓只隨溫度的變化而變化，溫度升高，蒸汽壓升高。蒸汽壓越高，氣體越容易氣化。 B、汽

11、油的蒸汽壓:汽油的蒸汽壓不僅與溫度有關(guān)，還與餾分組成有關(guān)。溫度相同，餾分組成不同，蒸汽壓也不同。5、餾程：在一定壓力下，純凈物加熱到某一溫度時(shí)就會(huì)沸騰，此溫度稱(chēng)之為沸點(diǎn)，是一個(gè)具體的數(shù)值石油是一個(gè)復(fù)雜的混合物；在一定壓力下，其沸點(diǎn)是一個(gè)溫度范圍。進(jìn)行蒸餾時(shí)流出第一滴冷凝液體的氣相溫度稱(chēng)之為初餾點(diǎn)，餾出物的體積依次達(dá)到10%、20%、30%、90%的氣相溫度分別稱(chēng)為10%、20%、30%、90%餾出溫度，蒸餾到最后氣體的最高溫度稱(chēng)之為干點(diǎn)或終餾點(diǎn)，初餾點(diǎn)和終餾點(diǎn)之間的溫度范圍稱(chēng)之為石油的餾程。初餾點(diǎn)和10%餾出溫度過(guò)高，冷車(chē)不易啟動(dòng)；過(guò)低又易產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象（夏季在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較高的油管中的汽油，蒸發(fā)

12、形成氣泡，堵塞油路，中斷給油）。汽油的50%餾出溫度是表示它的平均蒸發(fā)性，它能影響發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性；50%餾出溫度低，它的蒸發(fā)性和發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性就好，工作也較平穩(wěn)。汽油的90%餾出溫度和干點(diǎn)表示汽油中不蒸發(fā)和不能完全燃燒的重質(zhì)鎦分的含量。這兩個(gè)溫度低，表示其中的重質(zhì)組分少，能夠完全燃燒。反之，表示重質(zhì)組分多，汽油不能完全蒸發(fā)和燃燒。這樣，就會(huì)增加汽油消耗量，甚至稀釋潤(rùn)滑油，增加機(jī)件磨損。 殘留量：指停止蒸餾后，存在于燒瓶?jī)?nèi)的殘油的體積百分?jǐn)?shù)。 損失量：指蒸餾過(guò)程中，因漏氣、冷凝不好和結(jié)焦等造成試油損失的量，以油品樣品的體積減去蒸餾出來(lái)的液體體積和殘留量即得損失量。 餾程的測(cè)定方法 常用的餾程測(cè)定

13、方法有實(shí)沸點(diǎn)蒸餾和恩氏蒸餾。他們的不同是：前者的設(shè)備精密，；餾出物的氣相溫度較接近餾出物的沸點(diǎn)，溫度與餾出物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)呈對(duì)應(yīng)關(guān)系；后者設(shè)備簡(jiǎn)便，方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)易得，但餾程并不能代表油品的真實(shí)沸點(diǎn)范圍。實(shí)沸點(diǎn)蒸餾用于原油評(píng)價(jià)及制定產(chǎn)品的切割方案；恩氏蒸餾用于生產(chǎn)控制、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝計(jì)算。6、特性因數(shù) K=1.2167T1/3/d15.615.6 T烴類(lèi)的沸點(diǎn)、石油餾分的立方平均沸點(diǎn)或中平均沸點(diǎn)，單位是K. 烷烴的特性因數(shù)最高，環(huán)烷烴次之，芳香烴最低； 一般石油的特性因數(shù)在9.713之間； 含烷烴多的石油特性因數(shù)一般在12.513，含芳香烴多的特性因數(shù)一般在1011；大慶原油特性因數(shù)在12.

14、5，勝利原油在12.1；7、平均相對(duì)分子質(zhì)量 石油餾分的相對(duì)分子質(zhì)量是各組分相對(duì)分子質(zhì)量的平均值，催餾分沸程的升高而增大；汽油的平均相對(duì)分子質(zhì)量是100120，噴氣燃料是180200，輕柴油是210240，低粘度潤(rùn)滑油是300360.高粘度潤(rùn)滑油是370500。8、粘度 粘度是表示液體流動(dòng)是分子間產(chǎn)生摩擦力的大??；與液體組成、溫度和壓力有關(guān)。 有三種表示方法：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏粘度，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用運(yùn)動(dòng)粘度。 動(dòng)力粘度：表示液體在一定剪切應(yīng)力流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為所加剪切應(yīng)力與剪切速率之比；單位帕秒（Pas）,習(xí)慣用厘泊（cP）為單位，1 cP=1m Pa=103 Pas。運(yùn)動(dòng)粘度：液

15、體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度；其值為相同溫度下動(dòng)力粘度與其密度的比值；單位1m2/s=1000 0cm2/s(st)=1000000mm2/s(厘斯)。 恩氏粘度：條件粘度，常表示油品的粘度；在規(guī)定條件下，測(cè)定油品從特定儀器中流出200ml所用時(shí)間與20度時(shí)流出200ml蒸餾水所需的時(shí)間之比,用0E表示。特性因數(shù)大的石油餾分粘度??；特性因數(shù)小的石油餾分粘度大。石油餾分越重，沸點(diǎn)越高，粘度越大。 溫度對(duì)油品的粘度影響很大：溫度升高，液體油品的粘度減小，則油蒸氣的粘度增大。 油品粘度崔溫度變化的性質(zhì)稱(chēng)為粘溫性質(zhì)。粘溫性質(zhì)好的油品，其年度隨溫度變化的幅度較小。 粘溫性的表示方法： 粘度比：最常

16、用的是50度與100度的運(yùn)動(dòng)粘度比，也有用-20度與50度運(yùn)動(dòng)粘度比；粘度比越小，粘溫性越好。 粘度指數(shù)：粘度指數(shù)越高，粘溫性越好 正構(gòu)烷烴的粘溫性最好，環(huán)烷烴次之，芳香烴最差；烴類(lèi)結(jié)構(gòu)中環(huán)狀結(jié)構(gòu)越多，粘溫性越差；側(cè)鏈越長(zhǎng)，粘溫性越好。9、油品的低溫性能 油品的低溫性能包括：濁點(diǎn)、冰點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)、凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)等。 粘溫凝固：含蠟很少或不含蠟的油品，隨著溫度降低，粘度增大，當(dāng)粘度增大到一定程度時(shí)，油品變成無(wú)定形的粘稠狀物質(zhì)而失去流動(dòng)性，稱(chēng)為粘溫凝固。 構(gòu)造凝固:含蠟油品隨著溫度的降低，蠟就會(huì)以結(jié)晶的形式大量析出，連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把液體油品包裹起來(lái)而失去流動(dòng)性。 濁點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)和冰點(diǎn)：在規(guī)定條件下

17、，清晰的油品因蠟的結(jié)晶而成霧狀或渾濁時(shí)的最高溫度；繼續(xù)冷卻，出現(xiàn)肉眼能夠看見(jiàn)的晶體的最高溫度稱(chēng)為結(jié)晶點(diǎn)；出現(xiàn)結(jié)晶后，再次升溫，使結(jié)晶剛好消失的最低溫度稱(chēng)為冰點(diǎn)（同一油品的冰點(diǎn)比結(jié)晶點(diǎn)高13度）。 凝點(diǎn)：油品是復(fù)雜化合物，無(wú)固定凝點(diǎn)，也不等于熔點(diǎn)；指在規(guī)定條件下，測(cè)得的油品剛剛失去流動(dòng)性的最高溫度。 傾點(diǎn)：在標(biāo)準(zhǔn)條件下，被冷卻的油品能流動(dòng)的最低溫度。 冷濾點(diǎn)：表示柴油在低溫下堵塞濾網(wǎng)的可能性，指在規(guī)定條件下測(cè)得油品不能通過(guò)濾網(wǎng)時(shí)的最高溫度。 油品沸點(diǎn)越高，特性因數(shù)越大或含蠟量越高，其傾點(diǎn)或凝點(diǎn)越高，低溫流動(dòng)性越差。10、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn) 爆炸極限：油品在一定濃度范圍內(nèi)遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸或閃火

18、，這一濃度范圍就稱(chēng)為爆炸范圍或爆炸極限 閃點(diǎn)：在規(guī)定條件下，加熱油品所逸出的蒸氣和空氣組成的混合物與火焰接觸發(fā)生瞬間閃火的的最低溫度；分開(kāi)口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)，輕質(zhì)油品用開(kāi)口閃點(diǎn)，重質(zhì)油和潤(rùn)滑油用閉口閃點(diǎn)。 石油餾分的沸點(diǎn)越低，其閃電越低；汽油的閃點(diǎn)約為50至30度；煤油為28至60度；潤(rùn)滑油為130325度。 燃點(diǎn)：在規(guī)定條件下，當(dāng)火焰靠近油品表面的油氣和空氣的混合物時(shí)發(fā)生閃火并能持續(xù)燃燒至少5秒以上時(shí)的最低溫度。 自燃點(diǎn)：油品因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒，稱(chēng)為油品的自燃；產(chǎn)生自燃的最低溫度稱(chēng)為自燃點(diǎn)。 油品的沸點(diǎn)越高，其閃點(diǎn)和燃點(diǎn)越低，自燃點(diǎn)越高；含烷烴多的油品，其自然點(diǎn)低，但閃點(diǎn)高。11、油品的熱性質(zhì) 比熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)升高1度所需要的熱量；單位是kJ/(kg)或（kJ/(kgK);油品的比熱隨密度增加而減小，隨溫度升高而增大。 汽化潛熱:在常壓沸點(diǎn)下，單