第一章  石油及其产品的化学组成和物理性质
原油是从地下开采出来的、未经加工的石油。原油经炼制加工后得到各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等石油产品。了解石油及其产品的化学组成和物理性质，对于原油加工、产品使用以及石油的综合利用等有重要意义。
第一节  石油的化学组成
一、石油的外观性质
石油通常是一种流动或半流动状的粘稠液体。世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80～0.98之间，但也有个别max.book118.com。我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。不同石油的流动性差别也很大，有的石油其50℃运动粘度为1.46毫米2/秒，有的却高达20000毫米2/秒。
许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。
石油外观性质的差异反映了其化学组成的不同。
二、石油的元素组成
石油主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，其中碳含量为83～87%，氢含量为11～14%，两者合计为95～99%，由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃，在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。这些非碳氢元素含量一般为1～4%。但也有个别例外，如国外某原油含硫高达5.5%，某原油含氮量为1.4～2.2%。虽然石油中非碳氢元素的含量很少，但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。
石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外，还有微量的金属元素和其它非金属元素，如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计(ppm)。
以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。所以，石油的组成是极为复杂的。
三、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。但已确定石油中的烃类主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃这三种烃类构成。天然石油中一般不含烯烃、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页岩油中含有不同数量的烯烃。
(一)烷烃
烷烃是石油的主要组分。在常温常压下，C1～C4（即分子中含有1～4个碳原子）的;烷烃为气体，C5～C15的烷烃为液体，大于C16的正构烷烃为固体。
含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷的天然气称为干气，除含有较多的甲烷、乙烷外，还含有少量易挥发的液态烃蒸气（如戊烷、己烷、辛烷）的天然气称为湿气，高分子烷烃是固态，但一般溶于油中，低温下析出。
在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼，不易与其它物质发生反应，但在特殊条件下，烷烃也会发生氧化、卤化、硝化及热分解等反应。
(二)环烷烃
环烷烃是环状的饱和烃，也是石油的主要组分之一。石油中的环烷烃主要是含五碳环的环戊烷系和含六碳环的环己烷系。从数量上看，一般是环己烷系多于环戊烷系。
随着石油馏分沸点的升高，环烷烃相对含量增加，在高沸点的石油馏分中，还含有双环和多环的环烷烃以及环烷-芳香烃。在更重的石油馏分中，因为芳香烃的含量增加使得环烷烃的相对含量有所减少。
环烷烃的抗爆性较好、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。
环烷烃的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，环烷烃在一定条件下还能脱氢生成芳香烃。
(三)芳香烃
芳香烃是指分子中含有苯环的烃类，一般苯环上带有不同的烷基侧链，也是石油的主要组分之一。同一种原油中，随着沸点（或分子量）的升高，芳香烃的含量增多。石油中除含有单环芳香烃外，还含有双环和多环芳香烃。
芳香烃的化学性质较烷烃稍活泼，可与一些物质发生反应，但芳香烃中的苯环很稳定，强氧化剂也不能使其氧化，也不易起加成反应。在一定条件下，芳香烃上的侧链会被氧化成有机酸，这是油品氧化变质的重要原因之一，芳香烃在一定条件下还能选行加氢反应，
(四)烯烃
石油中一般不含烯烃。烯烃主要存在于石油的二次加工产物中。
烯烃又分为单烯烃(即分子中含有一个双键)、双烯经和环烯烃。在常温常压下，单烯烃C2～C4气体， C3～C18是液体，C18以上是固体。
烯烃分子中有双键，因此烯烃的化学性质很活泼，可与多种物质发生反应。在一定条件下可进行加成、氧化和聚合等各种反应。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更易氧化，影响油品的安定性。
四、石油的馏分组成
石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同的沸点。石油加工的第一步——蒸馏(或分馏)，就是根据各组分沸点的不同，用蒸馏的方法把石油 “分割”成几个部分，这每一部分称为馏分。
通常我们把沸点小于200℃的馏分称为汽油馏分或低沸馏分，200～350℃的称为煤、柴油馏分或中间馏分，350～500℃的称为减压馏分或高沸馏分，大于500℃的为渣油。
必须注意，石油馏分不是石油产品。石油产品必须满足油品规格的要求。通常馏分油要经过进一步的加工才能变成石油产品。此外，同一沸点范围的馏分也可以因目的不同而加工成不同产品。例如航空煤油（即喷气燃料）的馏分范围是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，也可以作为裂化的原料。
国内外部分原油直馏馏分和减压渣油的含量列于表1-1。
从表1-1可以看出：与国外原油相比，我国一些主要油田原油中汽油馏分少（一般低于10％），渣油含量高，这是我国原油的主要特点之一。
表1-1  原油直馏馏分及渣油含量
	相对密度
d42。0	汽油馏分
﹤200℃
％(重)	煤柴油馏分200～300℃
％(重)	减压馏分350～500℃
％(重)	渣  油
﹥500℃
％(重)		大庆	0.8635	10.78	24.02
(200～360℃)	23.95
(360～500℃)	41.25		胜利	0.8898	8.71	19.21	27.25	44.83		大港	0.8942	9.55	19.7
(200～360℃)	29.8
(360～500℃)	40.95		伊朗	0.8551	24.92	25.74	24.61	24.73		印尼米纳斯	0.8456	13.2	26.3	27.8
(350～480℃)	32.7
(﹥480℃)		阿  曼	0.8488	20.08	34.4	8.45	37.07		五、石油的非烃组成
石油中的非烃化合物主要指含硫、氮、氧的化合物。这些元素的含量虽仅约1～4％，但非烃化合物的含量都相当高，可高达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。非烃化合物的存在对石油加工和石油产品使用性能影响很大，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。如果处理适当，综合利用，可变害为利，生产一些重要的化工产品。例如，从石油气中除硫的同时，又可回收硫磺。
含硫化合物
硫是石油中常见的组成元素之一，不同的石油含硫量相差很大，从万分之几到百分之几。硫在石油馏分中的含量随其沸点范围的升高而增加，大部分硫化物集中在重油中。由于硫对于石油加工影响极大，所以含硫量常作为评价石油的一项重要指标。
硫在石油中少量以元
炼油工艺基础知识.doc