石油讲稿-1-概况+原油

课程内容：第一章 原油及其组成 第二章 石油产品及其使用第三章 石油产品的性质第四章 原油加工过程第五章 石油产品添加剂参考书目：石油化学，陈绍洲,华东理工大学出版社石油产品技术，欧风，烃加工出版社Fuel Oil Manual,Paul F S,Industrial Press Inc,1986概况世界石油消费量为40亿吨左右主要集中在北美、亚太和欧洲地区石油消费量较多的6国家依次为美国、日本、中国、德国、俄罗斯、韩国，其消费量占全球总量的一半，且每个国家的石油消费量均超过了1亿吨，占4%以上。1、世界油气资源概况地球上的煤、石油和天然气资源分布图2000年全球探明的可采石油储量分布图2003年全球探明的可采石油储量和当年的开采量统计表2000年全球探明的可采天然气储量分布图2003年全球探明的可采天然气储量统计表2、我国的油气资源我国的石油和天然气的分布我国的主要油田情况我国的石油、天然气勘探进展情况截至2004年底，我国石油探明可采储量67.91亿吨,天然气探明可采储量2.76万亿立方米 我国的原油加工和原油消耗情况20012003年石油产量1.61.8亿吨2003年原油加工能力达到2.4亿吨以上2004年达到2.6亿吨1993年我国成为石油净进口国2001年进口6490万吨。2002年进口近8000万吨2003年进口9112万吨估计我国2010年的石油消费量在2.7亿4亿吨预计我国在20052020年石油的产量将在1.8亿2.1亿吨，每年缺口为0.71.8亿吨预计2020年中国石油进口将达3.6亿吨3、世界按地区分布的原油加工能力第一章：原油第一章：原油一一、原油的组成、原油的组成二、原油的分类二、原油的分类三、原油的评价三、原油的评价一一、原油的组成、原油的组成1原油的元素组成原油的元素组成2原油及其馏分中烃类组成的表示方法原油及其馏分中烃类组成的表示方法（1）单体烃组成）单体烃组成（2）族组成）族组成（3）结构族组成）结构族组成3原油及其馏分中的非烃组分原油及其馏分中的非烃组分1原油的元素组成原油的元素组成原油的元素组成的大致范围如下：C：83.0%-87.0%H：10.0%-14.0%N：0.01%-0.7%O：0.05%-1.5%S：0.05%-5%原油的元素组成差别不很大,特别是碳含量。原油中硫含量的相对差别还是很大的。硫含量常作为原油分类中的一个指标。硫含量小于0.5%的称为低硫原油硫含量在0.5%2.0%的称为含硫原油硫含量大于2%的称为高硫原油。我国主要的几种原油在元素组成上有如下特点:l氢含量较高;2硫含量较低;3氮含量较高2原油及其馏分中烃类组成的表示方法原油主要由各种烃类化合物组成原油中烃类组成一般可以通过对各直馏馏分的研究来逐步搞清楚烃类组成的表示方法单体烃组成族组成结构族组成（1）单体烃组成）单体烃组成定义：这种方法要求将组成石油馏分的每一种定义：这种方法要求将组成石油馏分的每一种烃类单体化合物的含量全部表示出来。烃类单体化合物的含量全部表示出来。适用范围：这方法只适用于部分低沸点馏分适用范围：这方法只适用于部分低沸点馏分分析方法：分析方法：依靠气相毛细管色谱进行分离和定量分析依靠气相毛细管色谱进行分离和定量分析依靠质谱等与色谱的结合进行单体烃的定性依靠质谱等与色谱的结合进行单体烃的定性（2）族组成）族组成定定义义：将将组组成成石石油油馏馏分分的的所所有有烃烃类类化化合合物物按按它它们们在有机化学中的分类归属在有机化学中的分类归属,按族表示它们的含量。按族表示它们的含量。即即：链链烷烷烃烃、环环烷烷烃烃、烯烯烃烃、芳芳香香烃烃、胶胶质质、沥沥青青质质（常常把把链链烷烷烃烃族族简简称称为为烷烷烃烃族族,把把包包括括链链烷烷烃烃和环烷烃的大族称为饱和烃）和环烷烃的大族称为饱和烃）烃族组成的表示也可以更加详细一些烃族组成的表示也可以更加详细一些适用范围：适用于各种石油馏分。适用范围：适用于各种石油馏分。直直馏馏油油一一般般以以链链烷烷烃烃、环环烷烷烃烃和和芳芳香香烃烃含含量量来来表表示，二次加工油在上述三族烃外再加上一项烯烃示，二次加工油在上述三族烃外再加上一项烯烃分析方法：分析方法：常常用用液液固固色色谱谱法法进进行行分分离离,饱饱和和烃烃首首先先流流出出色色谱谱柱柱,芳香烃则根据轻重依次流出芳香烃则根据轻重依次流出还还可可用用质质谱谱和和核核磁磁共共振振等等将将烃烃族族组组成成分分析析得得更更详详细细（3）结构族组成）结构族组成定定义义：将将组组成成石石油油馏馏分分的的所所有有烃烃类类化化合合物物中中的的亚分子的结构单元按类型表示它们的含量。亚分子的结构单元按类型表示它们的含量。常常用用CA、CN、Cp和和RT、RA、RN等等特特征征指指标标来来表示表示分析方法分析方法:有几十种有几十种,最常用的是最常用的是n-d-M法和法和n-d-v法法3原油及其馏分中的非烃组分原油及其馏分中的非烃组分主要的为S、N、0、还有微量Fe、Ni、V、Cu等除极少部分硫以元素硫的形态存在以外,绝大部分非碳氢元素都是以化合物形式存在的原油中的非烃化合物种类繁多,几乎所有的非烃化合物都含有碳氢元素,多数情况下分子中杂原子数远少于碳氢原子数。因此虽然原油中非碳氢元素总含量一般只占0.5%5%,但原油中非烃化合物的含量却可占到5%50%原油中的非烃化合物主要集中在渣油和高沸馏分之中。直馏的轻馏分和中间馏分中虽然只含较少量的非烃化合物1含硫化合物含硫化合物分分布布规规律律：在原油的直馏馏分中的含量随沸点升高而增加分分布布形形态态：有元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类和结构复杂的大分子含硫化合物特特性性：硫化物常会恶化产品的使用性能。会促进设备结焦,使催化剂中毒，引起大气污染。但有时对石油产品的使用和石油加工过程是有利的.元素硫,硫化氢和低分子硫醇统称为活性硫，能与金属作用而引起设备的腐蚀硫醚是中性液体,热稳定性高,与金属没有作用二硫化物是中性液体,但热安定性差,受热后易分解成硫醚、硫醇或硫化氢。噻吩类对热稳定,其物化性质与对应的芳香烃相近。元素硫和硫化氢在以溶解态存在,含量一般在0.01%0.1%。硫醇在常集中在轻馏分中,具有强烈的特殊臭味硫醚是含量较多的一种,在轻馏分和中间馏分中较集中。结构有链烷基、环烷基、链烷基-环烷基硫醚,硫杂环烷和苯并硫杂环烷二硫化物是常见的一类含硫化合物,一般含量不高。噻吩类也是含量较多的一种,集中在高沸点馏分和渣油中。一般渣油噻吩硫占其总硫的50%以上。已检出的有几十种,例如苯并噻吩、二苯并噻吩、奈并噻吩和二奈并噻吩等都已被检出。还存在同时含有两种以上杂原子的含硫化合物。在高沸点馏分和渣油中还含有大量的胶质和沥青质,都是含有杂原子包括硫的高分子化合物原油中含硫化合物的组成，因原油来源不同而有明显差别。同一原油的不同馏分中含硫化合物的分布也不相同。某原油中两个馏分的硫分布数据（2）含氮化合物含氮化合物原油中含氮化合物一般较少,而且大部分是以胶质或沥青质状态存在于高沸馏分和渣油中氮主要以各种含氮杂环的化合物存在,还有少量的苯胺类和酰胺类化合物。含氮化合物依其碱性强弱可分为碱性氮和非碱性氮石油中的碱性氮主要是含砒碇环结构的杂环化合物和胺类化合物。非碱性氮化物中还包含金属卟琳化合物。不同原油氮分布不一样,同一原油不同馏分中氮化物分布也不同，但对多数原油来说,碱性氮占总氮量的比例却是接近的,在1/3左右。（3）含氧化合物）含氧化合物原油的氧含量较低,一般在0.1%1%。原油中的氧集中在高沸馏分和渣油之中,而且大部分以胶质和沥青质形式存在。此外，还有机酸和少量的中性含氧化合物。有机酸有多种，其中环烷酸约占90%。环烷酸在各种原油中的含量差别很大,大庆油中含量很低,克拉玛依油为0.48%,苏联格罗兹内油超过1%。辽河油的重组分中含量也超过1%环烷酸在高温下对金属设备有严重的腐蚀作用。环烷酸有不少工业用途,如作为油品的稠化剂和油漆的催干剂等，是重要的化学品（4）微量元素）微量元素微量金属以油溶性化合物的形态存在,主要分布在渣油中，金属卟琳化合物为最主要的一种。该分子中有四个砒咯环,它们通过次甲基连接成卟吩核,核中心存在一个处于络合态的金属离子,与四个氮原子形成配位键，已发现的卟琳化合物有不少类已发现的微量金属中以钒、镍、铁、铜的含量最高。镍和钒是两种比较重要的钙、镁、锌、钛等也已被确定存在于原油之中石油中的非金属微量元素如硅、硼、砷等都已被研究确认，其中砷对重整催化剂有毒化作用大庆油和克拉兰玛依油含砷很高,分别达1000p.p.b和600p.p.b一些原油中上述金属元素的含量见表5）胶质和沥青质）胶质和沥青质石油中的非烃化合物中还有许多具有较高分子量的复杂有机化合物,称为胶状沥青状物质。胶状沥青状物质按其在正庚烷中的溶解与否分成胶质和沥青质所谓胶质实际上是指原油、渣油或其他油样中正庚烷可溶物中在氧化铝吸附色谱分离中不被苯冲洗下来的那部分组分胶质：能溶于正庚烷,是半液态的物质,流动性很差,但有延牲。平均分子量在6002000之间，受空气氧化或加热可能转变为沥青质，也就是能进一步缩聚成更大的分子，而且具有更高的碳氢比。胶质的平均分子结构的模型沥青质不溶于正庚烷,但能溶于苯，是一种暗褐色到黑色的无定形固态物质，加热不熔融,但超过300会发生分解和缩合的反应，平均分子量很大,一般在20006000之间在石油或渣油中以胶体状态存在。沥青质具有明显的二维方向的多环体系特性,这种有限线度的平面层(或称“薄片)是由稠环芳烃与氧、硫、氮杂环构成的。这种”薄片“的尺寸大约在1.01.5nm到1.25.0nm之间,薄片可以互相,平行地堆砌成一种三维的微粒,当然层与层之间不是完全平行规整的。这种在三维方向上近似有序的堆砌层数约为46层。沥青质分子的结构这种结构图的构造原则是使结构中的硫、氮、氧原子数,羟基和羰基的数量,碳原子和氢原子的化学环境等与元素分析,质谱,核磁共振,红外等测定结果尽量接近二、原油的分类二、原油的分类1工业分类工业分类(商业分类商业分类)法法(1)按相对质量密度分类按相对质量密度分类(2)按含硫量分类按含硫量分类2化学分类法化学分类法1工业分类工业分类(商业分类商业分类)法法(1)按相对质量密度分类按相对质量密度分类轻质原油：API34(d204API20（0.93d2040.85）重质原油：20API10（0.99d2040.93）超重质原油：API0.99)（2）按含硫量分类）按含硫量分类低硫原油：含硫量2.0%2化学分类法化学分类法世界上至今还没有一个公认的原油标准分类方法关键馏分分类法：美国矿物局制定，为我国采用的方法。它是以原油中特定的轻（250275）、重(395425)两个关键馏分的API度为指标,并以特性因数K值为参考指标,对原油进行分类原油的分类（美国矿物局制定关键馏分分类法）原油的分类（美国矿物局制定关键馏分分类法）表表2-1原油的分类（美国矿物局制定关键馏分分类法）原油的分类（美国矿物局制定关键馏分分类法）原油类别原油类别轻馏分轻馏分（250275）、）、101.3Kpa重馏分重馏分(395425)、101.3KpaAPI度（度（K值）值）馏分分类馏分分类API度（度（K值）值）馏分分类馏分分类石蜡基石蜡基 40.0(11.9)石蜡基石蜡基 30.0(12.2)石蜡基石蜡基石蜡石蜡-中间基中间基 40.0(11.9)石蜡基石蜡基20.129.9(11.512.2)中间基中间基中间中间-石蜡基石蜡基33.139.9(11.511.9)中间基中间基 30.0(12.2)石蜡基石蜡基中间基中间基33.139.9(11.511.9)中间基中间基20.129.9(11.512.2)中间基中间基中间中间-环烷基环烷基33.139.9(11.511.9)中间基中间基 20.0(11.5)环烷基环烷基环烷环烷-中间基中间基 33.0(11.5)环烷基环烷基20.129.9(11.512.2)中间基中间基环烷基环烷基 33.0(11.5)环烷基环烷基 20.0(11.9)石蜡基石蜡基 20.0(11.5)环烷基环烷基环烷环烷-石蜡基石蜡基 33.0(12.2)石蜡基石蜡基三、原油的评价三、原油的评价1 1原油评价的目的和内容原油评价的目的和内容2 2实沸点蒸馏实沸点蒸馏1 1原油评价的目的和内容原油评价的目的和内容目的：（1）制定加工方案；（2）确定原油内在质量；（3）为工厂设计提供基础数据内容：(1)原油的一般性质测定(2)原油的实沸点蒸馏和窄馏分性质测定(3)直馏产品的产率及其性质测定(4)各种馏分油和渣油的化学组成分析(5)润滑油、石蜡、地蜡的潜含量测定及性质分析(6)原油在不同压力下的平衡汽化温度2 2实沸点蒸馏实沸点蒸馏内容：（1）实沸点蒸馏试验（2）原油实沸点蒸馏曲线(TBP曲线)（3）原油（窄馏分）性质曲线（4）性质等值曲线（5）直馏产品的切割及产率一性质曲线（6）直馏产品的烃类组成分析（1）实沸点蒸馏试验（2）原油实沸点蒸馏曲线(TBP曲线)（3）原油（窄馏分）性质曲线（4）性质等值曲线（5）直馏产品的切割及产率一性质曲线（6）直馏产品的烃类组成分析烃类组成有三种表示方法:单体烃、族组成和结构族组成。馏分轻、重不同的油品因其中烃类组成的复杂程度不同,分别采用不同的表示方法 谢谢大家!世界煤炭、石油、天然气资源分布图世界石油剩余探明可采储量分布图世界天然气剩余探明可采储量分布图序号序号石油储量排序石油储量排序石油产量排序石油产量排序/国家名称国家名称石油储量石油储量(万吨万吨)国家名称国家名称石油产量石油产量(万吨万吨)1沙特阿拉伯沙特阿拉伯3553424.66沙特阿拉伯沙特阿拉伯421502加拿大加拿大 2450589.04俄罗斯俄罗斯410803伊伊朗朗1723287.67 美美国国286254伊拉克伊拉克1575342.47伊伊朗朗186505科威特科威特1321917.81中中国国170756阿布扎比阿布扎比1263013.70墨西哥墨西哥168257委内瑞拉委内瑞拉1065753.42挪挪威威151758俄罗斯俄罗斯821917.81加拿大加拿大111009利比亚利比亚493150.68尼日利亚尼日利亚1060010尼日利亚尼日利亚342465.75英英国国1047511美美国国310643.84委内瑞拉委内瑞拉1007512中中国国250000.00阿布扎比阿布扎比925013墨西哥墨西哥214712.33科威特科威特925014卡塔尔卡塔尔208315.07巴巴西西767515阿尔及利亚阿尔及利亚154986.30利比亚利比亚7000/世界总计世界总计17339884.70世界总计世界总计340433.5/欧佩克小计欧佩克小计11911246.58欧佩克小计欧佩克小计13218020032003年世界主要国家石油估算探明储量和产量排名年世界主要国家石油估算探明储量和产量排名排序国家名称天然气储量（亿立方米）1俄罗斯475725.602伊 朗266179.803卡塔尔257684.704沙特阿拉伯65299.005阿布扎比55529.646美 国52937.507阿尔及利亚45307.208尼日利亚45024.039委内瑞拉41909.1610伊拉克31148.7022中 国15100.04/世界总计1720680.81/欧佩克小计 867179.812003年世界主要国家天然气估算探明储量排名表中国石油、天然气资源分布中国石油、天然气资源分布图中国主要油田地区炼厂量原油蒸馏，b/cd减压蒸馏，b/cd催化裂化，b/cd催化重整，b/cd加氢裂化，b/cd加氢处理，b/cd焦炭，吨/日非洲463230362513232210489478374622089144571841亚洲16120696031390095128613491917308809188828688920465东欧931023679336965139443361520477265654410003612570中东456471615183344536610066117464050120675603300北美15920476228914228366212294193467171828014648523125387南美67657236926249551306364429386206400182511421576西欧104147266136259711220078221466731009540941300411471总计67582408901272710901450964911347158471177141255583196610世界炼油能力地区分布(截至2005年1月1日)