石油基础组成与馏分特性概述

石油的组成

1、石油的外观性质

     石油是从地下开采出来的油状可燃物，石油通常是流动或半流动状的粘稠液体。从颜色看，绝大多数石油是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐，甚至呈赤褐、浅黄色乃至无色。以相对密度论，绝大多数石油介于0.8-0.98之间，但也有个别相对密度大于1.02和低于0.71的，如伊朗某地高达1.06g/cm³，美国某地低至0.707g/cm³。许多石油具有浓烈的气味，这是因为含有有臭味的含硫化物的缘故。 
    我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。

    我国主要油田有玉门油田、克拉玛依油田、大庆油田、华北油田、塔里木油田、环渤海湾的胜利、大港、冀东油田、四川油田、地处鲁豫二省交界处的中原油田、地处东北松辽平原的吉林油田、南阳盆地上高效开发的河南油田、西北高原上蓬勃发展的长庆油田、地处华中腹地的江汉油田、江苏油田、青海油田、吐哈油田、地处西南边陲的滇黔桂油田、二连油田、在南中国海、渤海、东海等海域的海上油田。

2、石油的元素组成

石油元素组成主要由碳、氢、硫、氮、氧五种元素组成。其中碳含量为83-87%，氢含

量为11-14%，两者合计为96-99%，硫、氮、氧三种元素总量为1-4%。
    碳氢两种元素组成的碳氢有机化合物简称为烃。

    在石油炼制过程中它们是加工的主要对象。虽然石油中硫、氮、氧元素含量很少，但它们对石油的性质，石油加工过程以及产品的使用性能有很大影响。此外，石油中还含有微量金属和其他非金属元素，如铁、镍、铜、钒、铅、锌、镁、钙、钠、钾、硅、砷、氯、磷、碘等。 

3、石油的烃类组成

    石油主要是由各种不同的烃类组成的。石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。但已确定的有三种：烷烃、环烷烃、芳香烃。烯烃是在石油二次加工中产生的。

    烷烃包括正构烷烃和异构烷烃。在常温常压下，C1~C4的烷烃为气体，C5~C15的烷烃为液体，大于C15正构烷烃为固体。在一般条件下，烷烃的化学性质稳定，安定性仅次于芳香烃，密度小，不易与其他物质发生反应，但在加热或催化剂以及光化学作用下，烷烃也会发生氧化、卤化、硝化、热分解以及催化脱氢、异构化和烷基化等反应。

    环烷烃是环状的饱和烃，也是石油的主要组分之一，含量在石油中仅次于烷烃。它抗爆性较好，凝点低，有较好的润滑性能和粘温性，是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。化学性质与烷烃相近，但稍活泼，在一定条件下可发生氧化、卤化、硝化、热分解等反应，但更重要的是环烷烃在一定条件下还能脱氢生成芳香烃，因此是制取芳烃的重要原料。

芳香烃是指含有苯环结构的烃类。有单环、双环、多环。芳烃化学安定性良好，密度大，自燃点高，辛烷值也高，是汽油的良好成分。芳烃密度一般为0.86~0.9g/cm³，芳烃在石油馏分中含量，随沸点升高而增多。汽油中主要含单环芳烃。芳烃在汽油中燃烧性好，是汽油良好组分。但在柴油机中难以自燃而燃烧性能差。

4、石油的馏分组成

    通常我们把沸点小于200℃馏分称为汽油馏分或低沸馏分；200℃~350℃馏分称为煤、柴油馏分；350℃~500℃馏分称为减压馏分或高沸馏分；大于500℃馏分称为渣油。

石油馏分并不等于石油产品，石油馏分只是中间产品或半成品。石油产品必须满足油品规格的要求，必须符合油品的质量标准。通常馏分油要经过进一步的加工才能成为合格的石油产品。此外，同一沸点范围的馏分也可以因目的不同而加工不同的产品。例如：喷气燃料馏分范围是150~280℃，灯用煤油是200~300℃，轻柴油是200~350℃。减压馏分油既可以加工成润滑油产品，也可作为催化裂化或加氢裂化的原料油。

石油是一种复杂混合物，其每个组分都有各自的特性。从油品使用要求来说，没有必要把石油分成单个组分。因而，石油炼制的第一步就是用蒸馏的方法把石油按沸点差别“切割”成几个“馏分”，使石油得到初步分离。

石油产品多达上千种，过去人们一般认为大致可分为四类：

①燃料油（指广义的概念）：品种有汽油、喷气燃料、煤油、柴油、燃料油（指狭义的概念）等，总量约占石油产品的80%；主要作为发动机燃料、锅炉燃料和照明等用。

②润滑油和润滑脂：种类和牌号都比较多，润滑油大约占石油产品的5%，润滑脂比润滑油量要少得多。

③蜡、沥青和石油焦：是生产燃料油和润滑油的副产品，产量只占原油加工量的百分之几。

④石油化工产品：是有机合成工业的基本原料或中间体，有的石油化工产品可以直接使用。

目前我国根据《石油产品及润滑剂的总分类》（GB/T498-87）将石油产品分为六类，即燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青和石油焦。

5、石油的非烃组成

    主要指含硫、氮、氧的化合物以及胶状、沥青状物质。其中硫、氮、氧元素含量一般仅为1%～4%，但非烃化合物含量都相当高，可达20%以上。非烃化合物在石油各馏分中的分布是不均匀的。大部分集中在重质馏分和残渣油中。石油加工中绝大多数精制过程都是为了除去这类非烃化合物。

  （1） 含硫化合物：

硫化物的分布：

天然气中主要以硫化氢、二硫化物存在；原油中存在硫化氢、硫醇、硫醚等；直馏汽油中主要存在元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚及少量二硫化物和噻吩；直馏中间馏分中主要有硫醚类和噻吩类；直馏高沸馏分中的硫化物主要是稠环结构的化合物和硫原子在环结构上的杂环化合物。

硫化物的危害：

硫化物能加速油品的氧化变质，严重影响油品的使用性能；会引起储油设备、设施的腐蚀；在石油加工中生成含硫化氢和低分子硫醇的恶臭气体以及含硫燃料产生的含SO3和SO2废气，严重污染大气。

    第一类 是酸性含硫化合物，主要为硫、硫化氢、硫醇。

    第二类是中性硫化合物，主要为硫醚、二硫化合物。

第三类是对热稳定的硫化合物，主要是噻吩、四氢化噻吩、硫苯酚。

（2）含氮化合物

大部分氮化物以胶质、沥青质物质存在于渣油中。危害：石油中氮含量虽少，但对油品储运、油品使用及石油加工影响却很大。在储运过程中，因为光、温度和空气中氧的作用，氮化物很容易生成胶质，及少量的生成物就会导致油品颜色变深并产生臭味。氮化物还会使石油加工中的催化剂中毒。

    a、碱性氮化物：吡啶、喹啉、异喹啉。
    b、中性氮化物：吡咯、吲哚、咔唑。
（3）含氧化合物：
     石油中的含氧化合物大部分集中在胶质和沥青质中，因而，胶质沥青质含量多的重质石油，其含氧量一般比较高。

    a、酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸、酚类（苯酚、萘酚等）。总称石油酸，其中环烷酸占   90% 左右。   

    b、中性氧化物:醛、酮、脂类。它们在石油中含量极少，并不重要。

（4）胶状及沥青状物质
 胶质：一般指溶于石油醚（低沸点烷烃）、苯、三氯甲烷（CHCl3）和二硫化碳（CS2），而不溶于乙醇的物质。沥青质是能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳，但不溶于石油醚和乙醇的物质。

沥青质：暗褐色或深黑色脆性的非晶形固体粉末，密度稍大于胶质，是石油中分子量大、结构最复杂的组分。

按照它们物理性质和化学性质的差别，可将胶状、沥青状物质分为三类。
    第一类：中性胶质。
    第二类：沥青质。
    第三类：沥青质酸。