第一章石油的组成和性质
第一节石油的化学组成
一、石油的一般性质
石油是从地层深处开采出来的可燃性粘稠液体矿物，常与天然气并存。从油田开采出来的未经加工的及经过初步处理的石油统称为原油；经过炼油厂炼制后所获得的各种产品则叫石油产品。
石油是多种碳氢化合物的混合物，外观是一种流动或半流动的粘稠液体。石油因其产地不同，性质上都有不同程度的差异。从颜色上看，天然石油绝大多数都是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐的，而且有些石油是呈赤褐、浅黄乃至无色的。如我国四川盆地开采出来的原油是黄绿色的，玉门原油是黑褐色的，大庆原油则是黑色的。石油具有不同的颜色，是因为它们所含的胶质和沥青质的数量不同。胶质和沥青质含量越多，石油颜色就越深。
绝大多数石油的相对密度介于0.8～0.98之间，但也有例外，如伊朗某石油相对密度高达 1.06，美国加里福利亚州石油相对密度却低到0.707。石油的相对密度取决于石油中含有重质馏分、胶质、沥青质的多少。石油中重质馏分、胶质和沥青质多，则石油的相对密度就大，反之相对密度就小。
由于石油里面含有不同数量的硫化物，因此石油都有不同程度的气味。
在常温下，大多数石油是可以流动的液体，但也有的是固体或半固体。石油的流动性主要取决于石油中含蜡量的多少。含蜡量少的，常温下呈液体状态，能流动；含蜡量高的，常温下呈固体或半固体。我国石油一般含蜡量比较高，有的高达30%。
二、石油的化学组成
石油的化学组成十分复杂，不同产地甚至同一产地而不同油井的原油，在组成成分上也有一定差异。
1．石油的元素组成
组成石油的主要元素是碳和氢，其中碳、氢两种元素占元素总量的96～99%。
此外，石油中还含硫、氮、氧等元素，在石油中的总含量一般在1～4%，但也有个别石油中含量较高。如墨西哥石油仅硫元素含量就可高达 3.5～5.3%。大多数石油含氮量甚少，约千分之几到万分之几，但也有个别石油，如阿尔及利亚及美国加里福利亚州石油含氮量达1.4～2.2%。
除上述五种元素外，在石油中还发现微量的金属元素和非金属元素。
在金属元素中，最重要的是钒（V）、镍（Ni）、铁（Fe）、铜（Cu）、铅（Pb），此外有钙（Ca）、钛（Ti）、镁（Mg）、钠（Na）、钻（Co）、锌（Zn）等。
在非金属元素中，主要有氯（Cl）、硅（Si）、磷（P）、砷（A S）等，它们的含量都很少。石油中的硫、氮、氧及金属和非金属的含量虽然很少，但对石油的加工过程影响很大。
上述各种元素在原油中都不是以单质的结构存在，而是以不同形式与碳和氢元素相互结
合形成化合物存在于石油中。
2．石油的烃类组成
从元素组成可以看出，石油是复杂的有机化合物的混合物，它包括由碳、氢两种元素组成的烃类和碳、氢两种元素与其它元素组成的非烃类。这些烃类和非烃类的结构和含量决定了石油及其产品的性质。
石油中的主要成分是烃类，在天然石油中主要含有烷烃、环烷烃和芳香烃，一般不含有烯烃。在不同的石油中，各族烃类含量相差较大，在同一种石油中，各族烃类在各个馏分中的分布也有很大的差异。
（1）石油中的烷烃
烷烃是组成石油的主要成分之一，随着分子量的增加，烷烃分别以气、液、固三态存在于石油中。
在常温下，从甲烷到丁烷是气态，它是天然气的主要成分。天然气含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷等气体，还含有少量易挥发的液态烃如戊烷、己烷直至辛烷的蒸气，以及有极少量的芳香烃及环烷烃。
在常温下，C5～C15的烷烃为液态，主要存在于汽油和煤油中，其沸点随着分子量的增加而上升。在蒸馏石油时，C5～C10的烷烃多进入汽油馏分（200℃以下）的组成中，而C11～C15的烷烃则进入煤油馏分（200～300℃）的组成中。
C16以上的烷烃在常温下为固态，一般多以溶解状态存在于石油中，当温度降低时，就有结晶析出，工业上称这种固体烃类为蜡。通常在300℃以上的馏分中，即从柴油馏分开始才含有蜡。含蜡量的多少，对油品的凝点的高低有很大影响。
蜡按其结晶形状不同，可分为两种，一种是结晶较大，呈板状结晶的称为石蜡；另一种是呈细微结晶的微晶形蜡称为地蜡。
石蜡主要分布在柴油和轻质润滑油馏分中，分子量一般为300～500，分子中碳原子数为20～35，熔点在30～70℃。石蜡的主要成分是正构烷烃，也含有少量的异构烷烃、环烷烃及少量的芳香烃。
地蜡主要分布在重质润滑油馏分、重油和渣油中，分子量一般为500～700，分子中碳原子数为35～55，熔点60～90℃。地蜡的组成较为复杂，各类烃都有，但以环状烃为主体，正、异构烷烃的含量都不高。
我国大庆原油含蜡量高，蜡的质量好，是生产石蜡的优良原料。
（2）石油中的环烷烃
环烷烃是石油的主要组分之一，也是润滑油组成的主要组分。在石油中所含的环烷烃主要是环戊烷和环己烷及其衍生物。
环烷烃在石油各馏分中的含量是不同的，它们的相对含量随馏分沸点的升高而增加，但在更重的石油馏分中，因芳香烃的增加，环烷烃则逐渐减少。一般来说，汽油馏分中的环烷烃主要是单环环烷烃（重汽油馏分中有少量双环环烷烃）；在煤油、柴油馏分中除含有单环环烷烃外（它较汽油馏分中的单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数目），还出现了双环及三环环烷烃（在煤油、柴油重组分中已出现多于三环的环烷烃）；而在高沸点馏分中则包括了单、双、三环及多于三环的环烷烃。
环烷烃含量对油品粘度影响较大，一般含环烷烃多，油品粘度就大，它是润滑油组成的
主要组分，其中少环长侧链的环烷烃是润滑油的理想组分。
（3）石油中的芳香烃
芳香烃也是石油的主要组分之一，在轻汽油（小于120℃）中含量较少，而在较高沸点（120～300℃）馏分中含量较多。一般在汽油馏分中主要含有单环芳烃，煤油、柴油及润滑油馏分中不但含有单环芳烃，还含有双环及三环芳烃，三环及多环芳烃主要存在于高沸馏分及残油中。多环芳烃具有荧光，这是石油能发生荧光的原因。
芳香烃的抗爆性很高，是汽油的良好组分，常用做提高汽油质量的掺合剂。灯用煤油中含芳烃多，点燃时会冒黑烟并易使灯芯结焦，是有害组分，润滑油馏分中含有多环短侧链的芳香烃，它将使润滑油的粘温特性变坏，高温时易氧化而生胶，因此，润滑油精制时要设法除去。
芳香烃用途很广泛，可作为炸药、染料、医药、合成橡胶等，是重要的化工原料之一。
3．石油的非烃化合物
石油中除了含各种烃类以外，还含有相当数量的非烃化合物，尤其在石油重馏分中的含量更高。非烃化合物的存在，对石油处理和加工及产品的使用性能具有很大的影响。在石油加工过程中，绝大多数精制过程都是为了解决非烃化合物的问题。为了能正确地解决石油处理和加工及产品使用中的一些问题，就必须学习研究石油中非烃化合物及其化学组成。
石油中的非烃化合物主要有含硫、含氧、含氮化合物以及胶质、沥青质等。
（1）含硫化合物
硫是石油中常见的元素之一，不同的石油含硫量相差很大，可从万分之几到百分之几。如我国克拉玛依石油含硫量只有0.04%，而委内瑞拉原油含硫量却高达 5.48%。由于硫对石油加工影响极大，所以含硫量常作为评价石油的一项重要指标。
通常将含硫量大于2%的石油称为高硫石油，低于0.5%的称为低硫石油，介于0.5～2%之间的称为含硫石油。我国石油大多属于低硫石油。
硫在石油中的分布一般是随着石油馏分沸点范围的升高而增加，大部分硫均集中在残油中。硫在石油中大部分以有机含硫化合物形式存在，极小部分以元素硫存在，含硫化合物按性质可分为酸性含硫化合物、中性含硫化合物、热稳定性较高的含硫化合物三大类：酸性含硫化合物主要有硫化氢（H2S）和硫醇（RSH）。
石油中硫化氢和硫醇含量都不大，它们大多是石油加工过程中其它含硫化合物的分解产物。硫化氢和硫醇大多数存在于低沸点馏分中，已经从石油的汽油馏分中，分离出十多种硫醇，但在高沸馏分中尚未发现它们。
硫醇具有极强烈的特殊臭味，空气中含硫醇浓度为2.2×10-12g/m3时就可闻到。硫醇能与烯烃缩合生成胶质，对汽油安定性有影响。在高温时，硫醇能分解成硫化氢，硫醇和硫化氢对金属都有腐蚀作用，特别是硫化氢对金属的腐蚀作用更显著，在油品精制时，这类化合物必须除掉。
中性含硫化合物主要有硫醚（RSR′）和二硫化物（RSSR′）。
硫醚是石油中含量较多的硫化物之一。硫醚在石油中的分布是随着馏分沸点的上升而增加，大量集中在煤油、柴油馏分中。硫醚是中性液体，热稳定性高，与金属不发生化学反应。
二硫化物在石油馏分中含量较少，而且较多集中于高沸馏分。二硫化物也不与金属发生化学反应，但它的热稳定性较差，受热后可分解成硫醚、硫醇或硫化氢。
热稳定性较高的含硫化合物主要有噻吩和四氢噻吩。
噻吩具有芳香气味，在物理性质和化学性质上接近于苯及其同系物。噻吩对热极为稳定，易溶于硫酸中，利用此性质可将噻吩除去。噻吩主要分布在石油的中间馏分中。
含硫化合物对石油加工及产品质量的影响是多方面的，总的有以下几方面：
①严重腐蚀设备。在石油处理和加工时，含硫化合物对一般的钢材腐蚀严重，尤其是在炼油装置的高温重油部位（常压塔底、减压塔底、焦化塔底等），及低温轻油部位（初馏塔顶、常压塔顶等），腐蚀更为严重。在石油产品的使用中，各种含硫燃料燃烧后生成SO2和SO3。遇水生成H2SO3和H2SO4，对机器零件造成强烈的腐蚀。
②在加工过程中生成的H2S及低分子硫醇等有毒气体造成有碍人体健康的空气污染。
③汽油中有含硫化合物，会降低汽油的感铅性及安定性，使燃料性质变坏。
④在气体和各种石油馏分的催化加工时，会造成催化剂中毒。
因此，在原油处理和加工过程中，必须把硫化物除去。
（2）含氧化合物
石油中的含氧量一般都很少，大约在千分之几的范围内，但也有个别石油含量较高，达2～3%。石油中的氧大部分集中在胶质、沥青质中，这里讨论的是胶质、沥青质以外的含氧化合物。
石油中的含氧化合物可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物中有环烷酸、脂肪酸以及酸类，总称石油酸。中性氧化物有醛、酮、醚等，在石油中的含量极少。
在石油的酸性氧化物中，环烷酸最重要，约占石油酸性氧化物的90%左右，但它在石油中的含量一般多在1%以下。环烷酸在石油馏分中的分布规律较特殊：在中间馏分（沸点范围约为250～350℃左右）中含量最高，而在低沸馏分及高沸重馏分中环烷酸含量都比较低，大致从煤油馏分开始，随馏分沸点升高其含量逐渐增加，到轻质润滑油及中质润滑油馏分其含量达到最高点，以后又逐渐下降。
在石油的酸性氧化物中，除了环烷酸外，还有酚类，如苯酚、甲酚、二甲酚、萘酚等。酚类在石油直馏产品中的含量较少。
酸性含氧化合物都具有强烈的腐蚀性，能腐蚀设备。中性含氧化合物也会进一步氧化，最后生成胶质，会影响油品使用性能，因此，在原油精制过程中必须除去含氧化合物。
（3）含氮化合物
石油中含氮量很少，一般在万分之几到千分之几。我国大多数原油含氮量均低于0.5%，如大庆原油含氮量仅0.13%。
石油中的含氮量一般是随馏分沸点升高而增加，因此，氮化物大部分以胶质，沥青质形式存在于渣油中。
石油中的氮化物可分为碱性和中性两类。碱性氮化物有毗啶、喹啉、异喹啉、胺（R-NH2）及它们的同系物。中性氮化物有吡咯、吲哚、咔唑及它们的同系物。
碱性氮化物约占20～40%，其余60～80%为中性氮化物。
氮化物在石油中含量虽少，但对石油加工及产品使用都有一定的影响。氮化物能使催化剂中毒，在油品储存中，会因氮化物与空气接触氧化生胶而使油品颜色变深，气味变臭，并降低油品安定性，影响油品的正常使用。因此，在油品精制过程中，也必须把含氮化合物除去。
（4）胶质和沥青质
在石油的非烃化合物中，胶质、沥青质是很大一类物质。它们在石油中含量相当可观，我国各主要原油中，含有约百分之十几至四十几的胶质和沥青质。
胶质和沥青质是石油中结构最复杂、分子量最大的物质，在其组成中，除含碳、氢外，还含有硫、氮、氧等元素。
胶质是一种粘稠的液体或半固体状态的胶状物，其颜色为黄色至暗褐色。它的平均分子量约为600～800，最高可达1000左右，相对密度在 1.0～1.07之间。胶质具有很强的着色能力，0.005%（质）的胶质就能使无色汽油变为草黄色，所以油品的颜色主要是由于胶质的存在而引起的。胶质能溶于石油醚、苯、乙醚中，也溶于石油馏分。胶质在石油中的分布是从煤油馏分开始，随馏分沸点的上升，其含量不断增多，在渣油中的含量最大。
胶质很易被吸附剂吸附，因此，油品用石油醚稀释后，再用硅胶吸附，就可得出油品中的胶质的含量，这些胶质称为硅胶胶质。胶质受热氧化时，可以转变为沥青质，进而生成不溶于油的油焦质。
沥青质是一种黑色的、无定形脆性的固体，相对密度大于1。它的分子量很高，大约为1300或更高些。沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，但不溶于石油醚，而石油的其它组分都能溶于石油醚中，因此，当在石油中加入适量的石油醚后，沥青质就可以沉淀出来。
沥青质没有挥发性，石油中的沥青质全部集中在渣油中，但它是以胶体状态分散在石油中，而不是像胶质一样与石油形成真溶液。沥青质在300℃以上温度时，就会分解成焦炭状物质和气体。
胶质和沥青质一般都能与硫酸起作用，作用后的产物能够溶于硫酸中，一般把在一定条件下和硫酸起作用的物质称为硫酸胶质。硫酸胶质实际上包括胶质、沥青质及能和硫酸反应或溶解在硫酸中的物质，所以同一油品中硫酸胶质的数量大于硅胶胶质。
胶质、沥青质对油品性质影响很大，灯用煤油含有胶质，会影响灯芯吸油量并使灯芯结焦，因此灯用煤油要求精制至无色；润滑油含有胶质，会使粘度指数降低，在自动氧化过程中生成积炭，造成机器零件磨损和细小输油管路堵塞；裂化原料中含有胶质、沥青质容易在裂化过程中生焦。因此，石油馏分中的胶质和沥青质在油品加工过程中必须除去。
三、石油的分馏和馏分
石油是一个多组分的复杂混合物，各个组分有其各自不同的沸点。按照各组分沸点的差别，使混合物得以分离的方法称为分馏。通常炼油厂没有必要把石油分成单个组分，而是按需要将石油分成几个部分。按一定的沸点范围分得的油品称为馏分。例如分成沸点小于200℃的馏分、200～300℃的馏分等等。应该强调的是即使温度范围很小的馏分，它还是一个混合物，只不过包含的组分数目比原油少而已。
对常用石油馏分常冠以汽油、煤油、柴油、润滑油等名称。但馏分并不就是石油产品，还必须将馏分进一步加工以满足油品规格的要求。同一沸点范围的馏分也可因目的不同而加工成不同产品。例如航空煤油（150～280℃）、灯用煤油（200～300℃）、轻柴油（200～350℃）都含有200～280℃的馏分。减压塔分馏出的馏分既可加工成润滑油产品，也可作为催化裂化原料油。一般把馏程小于200℃的馏分称为汽油馏分或低沸馏分；馏程在200～350℃的馏分称为煤柴油馏分或中间馏分，馏程在350～500℃的馏分称为润滑油馏分或高沸馏分。从原油直接分馏得到的馏分称为直馏馏分，其产品称为直馏产品。
由于人们使用石油一般是将其分成馏分，然后再加工成各种产品。因此研究石油的化学组成，自然也不是把整个石油当作浑然一体，而是具体地以石油馏分作为研究对象。
在研究石油的化学组成时，我们不仅希望知道各种物质在石油中的总含量，更重要是希望知道它们在各个馏分中的含量，从而掌握它的分布规律。因此采用了馏分组成（各馏分的百分数）与化学组成（各族化合物的百分数）相结合的办法来研究石油的组成。在研究中往往从不同角度来认识石油。例如，从元素组成角度了解石油中究竟存在哪些元素，其含量关系如何；从化学组成及馏分组成角度来认识石油，看看它究竟含有哪些化合物或哪些族化合物，这些化合物随馏分变化的分布情况如何。
第二节 石油及油品的物理性质
石油及产品的物理性质是科学研究和生产实践中评定石油及油品使用质量的重要指标，同时也是原油预处理、加工过程工艺计算和设备选型的必要依据。
石油及其产品是各种烃类和非烃类化合物组成的复杂混合物，其物理性质是组成它的各种化合物性质的综合表现，因此石油及其产品的物理性质与其化学组成有着密切的内在联系。由于石油及其油品的组成不易测定，而其许多物理性质又不具有简单的可加性，所以对它们的物理性质需采用规定的试验方法直接进行测定。在实际工作中，往往采用根据若干基本物性数据借助图表查找或借助公式计算其它物性的方法，以节约时间提高效率。这些图表和公式是依据大量实测数据归纳得到的，是经验性的或半经验性的。近年来，由于计算机技术的广泛应用，各种物性之间的关联尽量用数学式表示，以便于运算。
一、密度和相对密度 1．定义
单位体积内油品的质量称为油品的密度。通常以g/cm 3、kg/m 3为单位，以ρ表示。
V
m
=
ρ （1-1） 式中 m ——物质的质量，kg ；
V ——物质的体积，m 3。
液体油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。通常以d 表示，因为水在4℃时的密度为1g/cm 3，所以常以4℃水作为基准.。将温度为t ℃时油品的密度和4℃水的密度之
比称为油品的相对密度，写成t
d 4。可以看出，液体油品的相对密度与密度在数值上是相等的，
但相对密度是无量纲的量，而密度是有量纲的量。
我国常用的相对密度是用 20℃油品和4℃水的密度之比，即20
4d 。国外常用6.156.15d 表示15.6℃（60℉）油品与15.6℃（60℉）水的密度之比。20
4d 与6.156.15d 的换算可用下式计算：
d d d ?-=6
.156.15204 （1-2）
式中校正值d ?的范围为0.0037～0.0051，具体的数值可从表1-1中查得。在欧美各国对油品尤其是原油的相对密度还常用比重指数来表示，它又可称为API 度。API 度的定义为：
比重指数5.131141.5
)(API 6
.156
.15o
-=
d （1-3）
由此式可见，相对密度愈小的其APl 度愈大，而相对密度愈大的则其API 度愈小。 2．密度与温度、压力的关系
当温度升高时，油品的体积就会膨胀，这就导致其密度和相对密度的减小。石油及其产品是馏程宽、组成复杂的碳氢化合物的混合物，所测定的密度是指混合物的平均密度，为了比较精确地计算从某个温度测定的平均密度换算到另一个温度的平均密度，要考虑在很小的平均密度间隔内温度变化1℃时油品密度的变化。当温度变化不大时，油品的体积膨胀系数只随油品相对密度的不同而有所变化，其范围为（0.0006～0.0010）/℃。当温度在0～50℃的范围内，不同温度下的相对密度按下式换算：
)20(2044--=t d d t β （1-4）
式中 t
d 4——温度为t ℃时油品的相对密度；
20
4d ——温度为20℃时油品的相对密度；
β—— 油品的温度体积校正系数，1/℃。
当温度变化不大时，β只随油品的相对密度不同而变化，其值见表1-2。
液体受压后体积变化很小，通常压力对液体油品密度的影响可以忽略。只有在几十兆帕的极高压力下才考虑压力的影响。
表1-1
20
4d 与6.156.15d 的换算表
3．油品的密度与组成的关系
油品的密度取决于组成它的烃类的分子大小和分子结构。
同一原油的各个馏分，随着沸点上升，分子量增大，密度也随着增大。但对不同原油的同一馏分，密度却有较大的差别，这主要是由于它们的化学组成不同所致。
当碳原子数相同时，芳香烃的密度最大，环烷烃次之，烷烃最小。因此，当石油馏分的馏程相同时，含芳香烃越多密度越大，含烷烃越多密度越小，因而通过密度的数据大致可判断油品中哪种烃类的含量较多。原油及其馏分的相对密度范围见表1-3。
4．混合油品的密度
当两种或更多的油品混合时，混合油品的密度可按加和性进行计算，即按比例取其平均值：
∑==n
i i i m V 1
ρρ （1-5）
式中 i ρ——混合油品中i 各组分的密度，kg/m 3；
i V ——混合油品中i 组分的体积分率。
根据式（1-5），当油品粘度很大又难以直接测定其密度时，可用等体积已知密度的煤油与之混合稀释，然后测定混合油品的密度，即可求出该粘度较大的油品的密度。
表1-2油品的温度体积校正系数
表1-3 原油及其馏分的相对密度范围
二、沸程
对于纯化合物，在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸气压与外界压力相等时的温度称为沸点。在一定的外压下，液态纯物质的沸点为一个恒定值。如不加说明，物质的沸点一般都是指其在常压下的沸腾温度。当液体为若干种化合物的混合物时，在一定外压下其沸腾温度并不是恒定的，随着气化过程中液相里较重组分的不断富集，其沸点会逐渐升高。所以，对于石油馏分这类组成复杂的混合物，一般常用沸点范围来表征其蒸发及气化性能，沸点范围又称沸程。
石油馏分沸程的数值，会因所用的蒸馏设备不同而不同。对于同一种油样，当采用分离精确度较高的蒸馏设备时，其沸程较宽，反之则较窄。因此，在列举石油馏分的沸程数据时，需说明所用的蒸馏设备和方法。在石油处理和加工工艺设备计算中，常常是以馏程来简便地表征石油馏分的蒸发和气化性能。
馏程测定是一种在标准设备中，按照GB6536—86规定的方法进行的简单蒸馏。国外将此类方法称为ASTM（American Society for Testing Material ，美国材料试验学会）蒸馏或恩氏蒸馏。由于这种蒸馏属于渐次气化，基本不具有精馏作用，随着温度的逐渐升高，不断气化和馏出的是组成范围较宽的混合物。因而馏程只是概略地表示该油品的沸点范围和一般蒸发性能，同时只有严格按照所规定的条件进行测定，其结果才有意义，才能相互进行比较。其测定过程是，将100mL（20℃）油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热，其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。随后，其温度逐渐升高而不断地馏出，依次记下馏出液达10mL、20mL 直至90mL 时的气相温度，称为10%、20%、…、90%馏出温度。当气相温度升高到一定数值后，它就不再上升反而回落，这个最高的气相温度称为干点（或终馏点）。有时也可根据产品规格要求，以98%或97.5%时的馏出温度来表示终馏温度。在大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有代表性的10%、50%和90%的馏出温度及干点。
油品从初馏点到干点这一温度范围称为馏程或沸程。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。低温度范围的馏分称为轻馏分，高温度范围的馏分称为重馏分。蒸馏温度与馏出量之间的关系称为馏分组成，它是油品质量的重要指标，常用油品的馏程见表1-4。
表1-4 常用油品的馏程
根据馏程测定的数据，以气相馏出温度为纵坐标，以馏出体积分数为横坐标作图，即可得到该油品的蒸馏曲线。图1-1为大庆原油中汽油的蒸馏曲线。由图可见，其中10%到90%这一段接近于直线。因此，往往可以用蒸馏曲线的10%到90%之间的斜率S （℃/%）来表示该油品沸程的宽窄，即当石油馏分的沸程愈宽时，其蒸馏曲线的斜率愈大。具体计算如下式：
10
90%10%90--=
馏出温度
馏出温度S （1-6）
此斜率表示从馏出10%到90%之间，每馏出1%的沸点平均升高值。例如，某石油恩氏蒸馏曲线中的10%点馏出温度为78℃，90%点馏出温度为为180℃，则其斜率为：
2.110
9078
180=--=
S （℃/%）
由于石油中部分相对分子质量较大的组分对热不稳定，所以蒸馏时的液相温度一般不能超过350℃，否则就会发生分解现象。因此，对于较重的石油馏分需要在减压下进行蒸馏，以降低其馏出温度。从所测得的减压下馏出温度，可借助有关的图表或计算式求得其相应的常压下馏出温度。
三、平均沸点
馏程在原油的评价和油品规格上虽然用处很大，但在工艺计算上却不能直接应用，因此工艺计算上为了要表示某一馏分的特征，需要用平均沸点的概念。它常用在原油处理工艺计算及其它物理性质的计算中。
平均沸点有几种，意义和用途也不一样，但都是根据恩氏蒸馏体积平均沸点和斜率求得，现分别叙述。
1．体积平均沸点
恩氏蒸馏的10%、30%、50%、70%、90%，这五个馏出温度的平均值称为油品的体积平均沸点。
5
90
70503010t t t t t t v ++++=
（1-7）
式中 v t ——油品的体积平均沸点，℃；
10t 、30t 、50t 、70t 、90t ——恩氏蒸馏10%、30%、50%、70%、90%的馏出温度，℃。 体积平均沸点主要用来求定其它难以直接测定的平均沸点。 2．质量平均沸点
质量平均沸点为各组分质量百分数和相应的馏出温度的乘积之和。
i i w t w t w t w t w t ++++= 332211 （1-8）
式中 w t ——油品的质量平均沸点，℃，
1w 、2w ……i w ——各组分的质量百分数， 1t 、2t ……i t ——各组分的馏出温度，℃。 3．分子平均沸点
分子平均沸点为各组分摩尔分数和相应的沸点乘积之和。
i i m t n t n t n t n t ++++= 332211 （1-9）
式中 m t ——油品的分子平均沸点，℃，
1n 、2n ……i n ——各组分的摩尔分数； 1t 、2t ……i t ——各组分的馏出温度，℃。
对于石油窄馏分，可近似地用恩氏蒸馏50%点温度代替分子平均沸点。 4．立方平均沸点
立方平均沸点为各组分体积百分数乘以各组分沸点（K ）的立方根之和再立方。
32211)(31
3131i i cu T V T V T V T +++= （1-10）
式中 cu T ——油品的立方平均沸点，K ；
1V 、2V ……i V ——各组分的体积百分数；
1T 、2T ……i T ——各组分的馏出温度，K 。
立方平均沸点可用来求定油品的特性因数和运动粘度。 5．中平均沸点
中平均沸点me t 为立方平均沸点与分子平均沸点的算术平均值。
2
cu
m me t t t +=
（1-11） 式中 me t ——油品的中平均沸点，℃；
cu t ——油品的立方平均沸点，℃；
其它符号意义同前。
中平均沸点可用来求定油品的特性因数、氢含量、平均分子量等。
上述五种平均沸点，除了体积平均沸点可根据油品的恩氏蒸馏数据直接计算外，其它几种按公式计算很难，因此，通常总是先利用恩氏蒸馏数据求得体积平均沸点，然后根据体积平均沸点计算沸点校正值，其校正值可按下列公式计算。
w v w t t ?+= （1-12） m v m t t ?-= （1-13）
cu v cu t t ?-= （1-14） me v me t t ?-= （1-15）
25.06667.016388.5027060.064991.3ln S t v w +--=? （1-16） 3333.06667.070684.3011810.015158.1ln S t v m +--=? （1-17）
45
.045.045679.2089970.082368.0ln S t v cu +--=? （1-18）
3333.06667.064678.3012800.053181.1ln S t v me +--=? （1-19）
式中 w ?——质量平均沸点的校正值，℃；
m ?——分子平均沸点的校正值，℃；
cu ?——立方平均沸点的校正值，℃； me ?——中平均沸点的校正值，℃；
S ——恩氏蒸馏曲线斜率；
其它符号意义同前。
四、特性因数
人们在研究各族烃类性质时发现将各族烃类以兰金氏温度（°R ）表示的沸点的立方根
对60℉的相对密度（6
.156.15d ）作图，都近似为直线，但其斜率不同，将此斜率命名为特性因数
K 。所谓特性因数，是把相对密度与平均沸点关联起来，说明油品化学组成特性的一个复合参数。特性因数K 值，在一定程度上可以反映出原油的烃类分布情况。特性因数K 可用下式表示为：
6.156
.153
6.156.153
K
216.1R d T d T K == （1-20）
对石油馏分来说，式（1-20）中，K T 最早用的是分子平均沸点，以后改用立方平均沸
点，近来又建议用中平均沸点。
表1-5列出几种纯烃的特性因数，由表中数据可以看出：烷烃的K 值最大，芳香烃K 值最小，而环烷烃的K 值介于二者之间。
石油馏分是烃类的复杂混合物，研究证明，纯烃的规律也完全适用于石油馏分，即油品的K 值低，说明它含芳香烃多，K 值高，说明它含烷烃多。一般含芳烃多的油品，K 值在9.7～11.0之间，含烷烃较多的油品，K 值在12.0～13.0之间；而含环烷烃较多的油品，其K 值在11.0～12.0之间。因此，通过K 值的大小，可以大致判断石油馏分的化学组成。
我国某些原油的特性因数见表1-6所示。特性因数K 对于了解石油及其馏分的化学性质、分类、确定原油的加工方案是相当有用的，同时，还可以用它结合相对密度或平均沸点来求定油品的其它物理性质。
表1-5 纯烃的特性因数
表1-6 我国某些原油的特性因数
五、蒸气压
蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力，蒸气压愈高的液体愈易于气化。蒸气压是原油处理和加工工艺设计的重要基础物性数据，也是某些轻质油品的质量指标。
1．纯烃的蒸气压
对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。当体系的压力不太高，液相的摩尔体积与气相的摩尔体积相比可以忽略，且温度远高于其临界温度，气相可看作理想气体时，纯化合物的蒸气压与温度间的关系，可用下列Clapeyron-Clausius 方程表示为：
2
ln RT H dT P d V
?= （1-21） 式中 ΔH V ——摩尔蒸发热，J/mol ；
R ——摩尔气体常数，8.314J/（mol ·K ）； T ——温度，K ；
P ——纯烃在T 时的蒸气压，Pa 。
当温度变化不大时，ΔH V 可视为常数，则可上式积分得到：
C RT
H P V
+?-
=-ln （1-22） 或 )11(ln 1
221T T R H P P V -?= （1-23） 即ln P 与1/T 之间呈线性关系。
在实际应用中，常用经验的或半经验的方法来求出纯烃的蒸气压，其中比较简便的如下列Antoine 方程：
C
T B
A P +-
=ln （1-24） 式中A 、B 、C 常数随烃类而异，可从有关数据手册查得，此式的使用范围为1.3～200kPa 。
当已知烃类的临界性质和偏心因子时，建议用下式计算其蒸气压。
)1()0()(ln )(ln ln r r r P P P ω+= （1-25）
关联项的计算式如下：
6)0(169347.0ln 28862.1/09648.692714.5)(ln r r r r T T T P +--= （1-26） 6)1(43577.0ln 472.13/6875.152518.15)(ln r r r r T T T P +--= （1-27）
式中 r P ——对比蒸气压，c P P /； P ——蒸气压，kPa ；
c P ——临界压力，kPa ；
)0()(ln r P 、)1()(ln r P ——关联项； ω——偏心因子；
r T ——对比温度，c T T /； T ——温度，K ；
c T ——临界温度，K 。
式（1-25）仅适用于非极性化合物，限制对比温度要大于0.3，且不能用于冰点以下温度。当对比温度大于0.5时本法最为可靠。
2．烃类混合物及石油馏分的蒸气压
当体系压力不高，气相近似于理想气体，与其相平衡的液相近似于理想溶液时，对于组分比较简单的烃类混合物，其总的蒸气压可用Dalton-Raoult 定律求得：
∑==n
i i i P x P 1
（1-28）
式中 P 、P i ——分别为混合物和组分i 的蒸气压，Pa ；
x i ——平衡液相中组分i 的摩尔分率； n ——混合物的组分数。
与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。在一定的温
度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值。
石油尤其是其中较重馏分的组成极其复杂，尚难以测定其单体烃组成，因此无法用Dalton-Raoult 定律求取其蒸气压。对于沸点范围较窄的石油馏分（指实沸点蒸馏温度差小于30℃的馏分），可用下列各式用选代法计算其蒸气压。
当蒸气压P ＜0.27kPa （X ＞0.0022）时
8752041.0987672.043761560
.6538.3000lg ---=
X X P （1-29）
当0.27kPa ≤P ≤101.325kPa （0.0013≤X ≤0.0022）时
8752041.0972546
.076.95994296
.5129.2663lg ---=
X X P （1-30）
当P ＞101.325kPa （X ＜0.0013）时
8752041.0989679
.036412631
.6085.2770lg ---=
X X P （1-31）
式中X 是温度（T ，K ）和沸点（T b ，K ）的函数，由下式计算：
b
b b T T T T X '-'
-'=
3861.01.74800051606.0/ （1-32） 其中T b ′是校正到特性因数K =12时的沸点（K ），其校正式如下：
325
.101lg
)12(39.1P
K f T T b b --=' （1-33）
式中f 为校正因子。对于蒸气压小于0.1MPa 和沸点高于200℃的物质，其f=1；对沸点低于95℃的物质，其f=0；对于蒸气压小于0.1MPa 和沸点在95℃至200℃之间的物质，其f 值由下式算得：
1.111/)5.366(-=b T f （1-34）
特性因数K 为一种表征石油馏分烃类组成的参数，可按式（1-20）计算。
当蒸气压接近常压时，此法较为可靠。 六、平均相对分子量
由于石油及其产品都是复杂的混合物，而所含化合物的相对分子量是各不相同的，其范围往往又很宽，所以对它们只能用平均相对分子量来加以表征。对于石油及其产品这种含有众多不同组分的分散体系，用不同的统计方法可以得到不同定义的平均相对分子质量。在原油预处理和加工工艺计算中，所用的石油馏分相对分子量一般采用数均相对分子量。数均相对分子量M n 是应用最广泛的一种平均相对分子量，它是依据溶液的依数性（冰点下降、沸点上升等）来进行测定的。它的定义是体系中具有各种相对分子质量的分子的摩尔分率与其相应的相对分子质量的乘积的总和，也就是体系的质量除以其中所含各类分子的物质的摩尔数总和的商，具体可由下式表示为：
∑∑∑∑∑======
=
=n
i i
n
i i
n
i i
n
i i
i
n
i i i n N
W N
M
N M n M 111
1
1
（1-35）
式中n——i组分的摩尔分率；
M——i组分的相对分子量；
N i——i组分的物质的摩尔数，mol；
W i——i组分的质量，g。
表1-7几种原油馏分的相对分子量分布
表1-8 石油各馏分的平均相对分子量
原油中所含化合物的相对分子量是从几十到几千。由表1-7可见，其各馏分的平均相对分子质量是随其沸程的上升而增大的。当沸程相同时，各原油相应馏分的平均相对分子质量还是有差别的，显然石蜡基原油如大庆原油的相对分子质量最大，中间基原油如胜利原油的次之，而环烷基原油如欢喜岭原油的最小。
尽管如此，石油各馏分的平均相对分子量还是有个大致的范围。如表1-8所示，汽油馏分的平均碳数约为8，其平均相对分子质量为100～120；轻柴油馏分的平均碳数约为16，其平均相对分子质量约为220～240；减压馏分的平均碳数约为30，其平均相对分子质量约为370～400；减压渣油的平均碳数约为70，其平均相对分子质量约为1000。
在不具备实测条件的情况下，石油馏分的平均相对分子量可查相关图表和用一些经验公式计算得到。现将有关的经验公式介绍如下：
（1）拟合的Winn图计算式
对于石油馏分的平均分子量，可根据馏分相对密度6.15
6.
15
d或特性因数K和馏分的中平均沸
点
me
t查石油馏分分子量和特性因数关系图（Winn图）得到。为了便于计算机计算，将其拟合成数学表达式。
∑∑==+
=
2
02
)
32
8.1(
lg
j i
j
i
me
ij
K
t
A
M（1-36）
式中 M ——原油或馏分的平均分子量；
me t ——原油或馏分的中平均沸点，℃；
K ——原油或馏分特性因数； A i j ——系数。
其中 A 00=0.667202，A 01=0.1552531，A 02=-5.378496×10-3
A 10=4.583705×10-3，A 11=-5.755585×10-4，A 12=2.500584×10-5 A 20=-2.698693×10-6，A 21=3.87595×10-7，A 22=-1.566228×10-8 （2）Riazi-Daubert 关联式
016
.1196.24
10
66.1d
T M me
-?= （1-37） 式中 me T ——原油或馏分的中平均沸点，K ；
d ——原油或馏分6
.156.15d 的相对密度。 （3）寿德清—向正为关系式
202
)(ρme me me me eT KT d cKT bT a M ++++= （1-38）
式中 me T ——石油馏分的中平均沸点，K ；
20ρ——20℃石油馏分的密度，g/cm 3；
a 、
b 、
c 、
d 、
e ——系数，其值为：
a =184.534，
b =2.29451，
c =-0.233246，
d =1.328853×10-5，
e =-0.62217
式（1-38）系用国产原油直馏馏分油、催化裂化和焦化馏分油实测数据回归得到的。 七、粘度
粘度是评价石油及石油产品流动性的指标。在油品的流动和输送过程中，粘度对流量和压力降的影响很大，因此，在工艺计算中粘度又是不可缺少的物理参数。
1．粘度的定义
粘度是表示液体流动时分子间因摩擦而产生阻力的大小。按牛顿关于液体内摩擦的定律，当液体在作层流流动时，相邻两液体间内摩擦力可表示为：
L
V
S
F d d μ= （1-39） 式中 F ——两液体层之间的内摩擦力； S ——两液体层之间的接触面积；
V d ——两液体层之间的相对运动速度； L d ——两液体层的距离；
L
V
d d ——与流动方向垂直的速度梯度； μ——内摩擦系数（即该液体的动力粘度）。
动力粘度μ的物理意义是当两个液体层面积各为lm 2、相距lm ，相对移动速度为1m/s
时所产生的阻力，单位为Pa ·s 。
通常在手册中查到的粘度是以物理制单位表示的。在物理单位制中，动力粘度单位是达
因·秒/厘米，通常称为泊，其1%称厘泊（cP ），工程计算时需将其换算成法定单位制（SI ）或工程制单位。以厘泊计的粘度，换算成SI 单位以Pa ·s 表示，其数值应除以1000。
除了动力粘度外，在工程还常用到运动粘度。运动粘度为液体的动力粘度与其同温度、压力下的密度之比，用下式表示为：
ρ
μ
ν=
（1-40） 式中 v ——运动粘度，m 2/s ；
μ——动力粘度，P a ·s
ρ——液体的密度，kg/m 3。
在法定单位制中，运动粘度单位为m 2/s 。在物理单位制中，运动粘度单位为cm 2/s ，称为斯，斯的百分之一称为厘斯（cSt ）。
2．油品粘度与组成的关系
粘度既然反映了液体内部的分子摩擦，因此它必然与分子的大小和结构有密切的关系。 当油品的比重指数减少（密度增大），平均沸点升高时，也就是说当油品中烃类分子量增大时，则粘度增加。
当油品的平均沸点相同时，因原油的性质不同，特性因数有差别，所以粘度也不同。随特性因数的减少，粘度则增加。也就是说当石油馏分的沸点相同时，含烷烃多的油品粘度小，而含环烷烃及芳烃多的油品粘度大。
从以上分析可知：油品的粘度与密度、平均沸点及特性因数有关，因此，可由油品的比重指数，立方平均沸点及特性因数来查阅文献[1]求得油品的粘度。用这种方法查得的粘度有一定误差，因此，若要精确计算应该用实测数据。
3．粘度与压力的关系
当液体所受的压力增大时，其分子间的距离缩小，引力也就增强，导致其粘度增大。当压力低于4.0MPa 时，压力对液体油品粘度的影响不大，可以忽略。对于石油产品而言，只有当压力大到20MPa 时对粘度才有显著的影响，如压力达到35MPa 时，油品的粘度约为常压下的两倍。当压力进一步增加时，粘度的变化率增大，直至使油品变成膏状半固体。石油馏分在高压下的粘度可用下列经验方程计算。
)01638.00239.0(89476
.6log
278
.000μμμ+=P （1-41） 式中 μ——在温度T 、压力P 下的粘度，mPa ·s ；
0μ——在温度T 和大气压力下的粘度，mPa ·s ；
P ——系统压力，MPa 。
式（1-41）不宜用于压力大于 68.95MPa 的情形。当压力低于34.48MPa 时，计算值与实验值之间的误差约为5.0%。当压力高于68.95MPa 时，平均误差增加到8.0%。
4．粘度与温度的关系
对评定石油产品的性质，粘度与温度的关系是十分重要的。当温度升高时，所有石油馏分的粘度都降低，而当温度降低时，粘度则升高。油品粘度随温度变化的这种性质称为粘温特性。 油品粘度最好是根据计算温度从实验室测出的粘温关系曲线上查找。如果没有这类曲线，则按下列关系式计算。
（l ）粘温指数关系式
)(11t t t e v v --=ζ （1-42）
式中 t v 、1v ——分别是温度为t 、1t 时的油品运动粘度，m 2/s ；
ζ——粘温指数，l/℃。可根据两个已知粘度值1v 、2v 求得，
2
112ln 1
v v t t -=
ζ（21t t <） 式（1-42）适用于轻质成品油及部分重燃油和低粘原油。由于该式计算比较简便，因此对于中粘原油，如果两已知粘度对应的温度值相差不超过5℃，即21t t -≤5℃，则可用来计算该温度范围内的粘度值。
（2）有两个常数的粘温关系式
当已知石油馏分两温度的粘度时，可以按下列表达式计算石油馏分在规定范围内的任意温度的粘度。
6.0)]ln exp[exp(-+=T b a v （1-43）
其中 11ln )6.0ln(ln T b v a -+=
2
121ln ln )
6.0ln()6.0ln(ln T T v v b -+-+=
式中 v ——石油馏分在温度T 下的粘度，mm 2/s
T ——系统温度，K ；
1v 、2v ——石油馏分在温度T 1、T 2时的粘度，mm 2/s ； T 1、T 2——粘度1v 、2v 对应的温度，K ； a 、b ——方程系数。
应用式（1-43）计算粘度应注意下列两点：
① 本计算方法仅适用于液体石油馏分，当温度高于245℃时，石油发生裂解，使得粘度估算发生偏差。当选择已知粘度点时，其对应的温度尽可能包括估算温度或其中一点靠近估算温度。这个方法仅适用于牛顿流体。当在远离实验值区域使用时应该小心。
② 低温时，本方法的偏差很大。对于高聚物、含蜡油和某些硅化的酯类，如果用310.93K 和372.05K 两个温度点下的已知粘度来估算外延温度点下的粘度时，其结果往往比实验值低得多。对于高分子量的芳香烃，本方法的误差很大。在低温时，对于某些高分子量纯组分以及某些超纯矿物油，用本方法得出的估算值往往比实验值高。一般来讲，对于纯组分粘度估算，平均误差小于4%，并且在0～100℃范围内更为精确。当温度高于100℃时，粘度的估
算值总是偏高，并且偏差随着温度的升高而增大。芳香基石油馏分比烷基石油馏分的估算误差大。当在相隔一个数量级的两个粘度值间进行内插时，误差比上面指出的还要大。
八、燃烧性质
1．闪点和燃点
油品在一定条件下加热，液体表面上的蒸汽和周围的空气形成混合气，当混合气中油气量达到一定比例时，使形成一种爆炸性的混合气，遇到火焰时就能闪火或爆炸。
油品发生闪火或爆炸，必须有一定的条件，即油气和空气混合物中油气的浓度要有一定的范围，低于这个范围，油气不足，高于这一范围，则空气不足，均不能闪火、爆炸，因此，这一浓度范围，就称爆炸范围，其下限浓度称为爆炸下限，上限浓度称为爆炸上限。
为了安全，油品在贮存和运输时所产生的蒸汽和空气混合物，其浓度应在爆炸范围以外，这样才不致在接近火焰时发生闪火与爆炸。
在规定的仪器内和一定的条件下，加热油品到某一温度，一定量的油品蒸汽与空气形成混合物，当用明火接触时，就会发生短暂的闪火（一闪即灭），这时的温度称为油品的闪点。
油品的闪点与其馏分组成、化学组成以及压力有关。油品的沸点范围越低，则其闪点越低，例如汽油的闪点为-50～30℃，煤油的闪点为28～60℃，润滑油的闪点为130～325℃，油品的汽化性越大，其闪点越低，因此，只要有极少量轻质油混入润滑油中，就可以使其闪点显著降低；烯烃的闪点比烷烃、环烷烃、芳香烃都低。含石蜡较多的油品闪点较高；相反，含胶质较多的环烷—芳香基石油所得的粘度相同的油品闪点较低。
油品的闪点随压力增大而升高，因为压力增大，油品的沸点范围升高，不易蒸发，故油品的闪点也升高。
测定闪点的方法有两种：闭口闪点和开口闪点。它们的区别在于加热蒸发及引火条件的不同，所测得的闪点数值也不一样，适用的油品也不同。
开口闪点仪一般用来测定重质油料如润滑油、残油等，闭口闪点仪则对轻、重油品都适用。
在闭口闪点仪中，油品的蒸发是在密闭的容器中进行的，而在开口闪点仪中，蒸发的油蒸汽可自由扩散到空气中，而且容易分散开来，因此，同一油品用闭口闪点仪测得的闪点比开口闪点仪测得的闪点低，两者差别相当大。油品的闪点越高，这种差别也越大。
在测定闪点的同一仪器中，当油品的温度到达闪点后继续加热到某一温度，引火后液体开始燃烧，火焰不再熄灭的最低温度称为油品的燃点。油品的燃点一般比其闪点高20～300℃。
油品的闪点和燃点标志着油品的爆炸性和着火的危险性，是油品重要的安全指标，它关系着油品的储存、运输和使用的安全。用闪点也能判断润滑油或重油中是否混有轻组分以及在加工和使用过程中有无分解现象发生，分解产品混入油中会使闪点显著降低。
2．自燃点
将油品加热到某一温度，令其与空气接触不需引火油品自行燃烧的最低温度称为该油品的自燃点。
油品的沸点越低，越不易自燃，故自燃点也就越高，反之，自燃点越低。
油品的自燃点与化学组成有关，含烷烃多的油品其自燃点较低，含芳烃多的自燃点最高，
第一章 1. 石油资源在国民经济中的地位 为经济发展供应能源，支撑材料工业发展，促进农业发展，为工业部门提供动力，是重要的支柱产业。 石油和天然气出发，生产出一系列石油产品及石油化工中间体。塑料、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、溶剂，涂药，农药，染料、医药等与国际民生密切相关的重要产品。 2. 了解石油化学组成有何实际意义？ 因为原油虽在表观特征上与烃类相似，然而在利用原油和加工原油的角度看，各种原油在性质上的差异是很明显的。有的原油通过蒸馏就可以得到产率较高的合格汽油，有的却只能得到很低产率的低质汽油。有的原油常温下要凝固，有的在0℃仍能流动。有的原油很容易获得沥青，有的却非常困难。原油及其加工后产品的性质都是由它们的化学组成所决定的，包括烃类的组成和非烃类的组成。因此，在确定一种原油的加工方案前，首先要了解它的性质和组成。 3. 石油的定义 石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。 4. 常规石油是指哪些石油资源？ 常规石油就是指油气田可以用传统的技术（自喷、人工举升、注水气）采油等进行开发。主要是各种烷烃，环烷烃，芳香烃的混合物。 5. 非常规石油指哪些石油资源？ 目前，对非常规油气资源尚无明确定义，人们采用约定俗成的叫法将其分为非常规石油资源及非常规天然气资源两大类。前者主要指重（稠）油、超重油、深层石油等，后者主要指低渗透气压气、煤层气、天然气水合物、深层天然气及无气成因油气。此外，油页岩通过相应的化学处理后产出的可燃气和石油，也属于非常规油气资源。 6. 世界石油资源的大致情况 原油的分布从总体上来看极端不平衡；从东西半球来看，约3/4的石油资源集中在东半 球，西半球占1/4；从南北半球看，石油资源主要集中于北半球，从纬度分布看，主要集中于北纬20°—40°和50°—70°两个纬度带内，波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20°—40°内，该带集中了51.3%的世界石油储量。50°—70°纬度带内有著名的北海油田，俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。 7．中国石油资源的大致情况 中国石油可采资源探明率为43%，尚有57%的剩余可采资源有待探明。总体属于石油勘探中级成熟阶段。但中国待探明石油资源70%以上主要分布在沙漠、黄土塬、山地等等，勘探开发难度加大，技术要求和成本费用越来越高。未来中国石油储量增长的主要领域在西部和海上。另外，南沙海域石油资源丰富。根据初步估算石油可采量约为100亿吨，其中70%在中国断续国界以内。 8. 世界石油资源消耗的大致情况消费量（亿吨油当量）
钻机定义 石油钻井的地面配套设备称为钻机，石油钻机是由多种机器设备组成的一套大功率重型联合工作机组。 钻机八大系统 （1）起升系统 组成：天车、游车、大钩、绞车、滚筒、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等井口工具。 作用：下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。 （2）旋转系统 组成：转盘、水龙头、钻头、钻柱。 作用：保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。 （3）循环系统 组成：泥浆泵、地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备。其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机等。 作用：从井底清除岩屑；冷却钻头和润滑钻具。 泥浆泵号称钻机的“心脏” 泥浆的循环流程： 泥浆泵－地面高压管汇－立管－水龙带－水龙头－钻柱（方钻杆、钻杆、钻铤）－钻头－环形空间－地面排出管线－固控设备－泥浆池－泥浆泵 起升系统、循环系统和旋转系统是钻机的三大工作机组 （4）动力系统 组成：柴油机、电动机。 作用：为整套机组（三大工作机组及其他辅助机组）提供能量。 （5）传动系统
组成：联轴器、离合器、变速箱、皮带传动、链条传动等装置 作用：把动力传递给泥浆泵、绞车和转盘（三大工作机） （6）控制系统 组成：机械控制、气控制、电控制和液控制等。 作用：控制各系统、设备按工艺要求进行。司钻通过钻机上司钻控制台可以完成几乎所有的钻机控制：如总离合器的离合；各动力机的并车；绞车、转盘和钻井泵的起、停；绞车的高低速控制等。 （7）钻机底座系统 组成：钻台底座、机房底座。 作用：支撑和安装各钻井设备和工具，提供钻井操作场所，方便钻机设备的移运。 （8）辅助设备系统 组成：供气设备、辅助发电设备、井口防喷设备、钻鼠洞设备及辅助起重设备等。 作用：协助主系统工作，保证钻井的安全和正常进行。
石油物性第一次作业 1.雾霾产生的基本体制： 雾霾，从表面的层次上不能看出，可以细分为雾和霾两部分。雾霾其实就是一种特殊的气溶胶。气溶胶（aerosol）是指由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。雾霾就是空气中的灰尘、硫酸、硝酸或者是有机碳氢化合物颗粒物分散悬浮在液态水或冰晶组成的雾中，这样就组成了所谓的气溶胶系统。而且硫酸硝酸等这些粒子有一部分就是我们所相关的气煤柴油燃烧所生成的，所以治理好雾霾也与我们的产品油的品质有关。 SO2、NOx以及可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是造成我们看似灰蒙蒙的霾的主要原因所在。所以，治理点也应该放在治理有毒细颗粒物上，比如说减少工业排放的废气，北方冬天燃煤，汽车尾气等要加以控制，因为这些都会产生大量的有毒颗粒物。 2.消除雾霾的有效方法： 从雾霾的理化特性来看，消除雾霾最有效的方法就是破坏这层气溶胶。气溶胶的消除，主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。这是气溶胶消除的基本原理，应用到实际情况下，如果这种粗分散体质在一个巨大的引力场下，溶胶就会自己进行破坏。接下来一些是我的猜想，我觉得形成雾霾的时候比一些小的固体颗粒堆积在一起更容易治理一些，因为形成的雾霾是一种气溶胶，我们只要破坏了溶胶就可以治理雾霾，破除溶胶的方法我所了解有加热或者加入带想反电荷的溶胶体，显然，加热空气的方法不是非常的现实，但是溶胶既然是带电的，那或许可以在一个外加电厂的条件下给它分离，但是电厂消耗的能耗又不敢估算。还有，一些空气净化器产品据说可以消除雾霾，高效的活性炭滤网结合长距离的气流喷射，然后在滤网内锁住空气污染物。这种方法显然是可行的，但是回归到这么大空间的大气，去哪里找一个如此大的滤网和气流呢。所以，归根结底，还是要从源头出发来治理，治理雾霾最主要的方法是减少排放。 与我们专业息息相关的就是。各种化石能源的大规模使用是造成雾霾天气的最主要原因。现在的发电技术还是依靠燃烧煤来发电，而实际上被燃烧的煤只有
钻机天车、井架、底座培训手册 川油广汉宏华有限公司 2005.4
目录 1培训目的 (1) 2概述 (1) 3钻机天车 (2) 3.1天车的分类 (2) 3.1.1顺穿天车 (2) 3.1.2花穿天车 (3) 3.1.3花穿与顺穿的比较 (4) 3.２天车主要结构(例TC315-7) (5) 3.３天车主要技术参数 (6) 3.４天车的检查、维护保养及故障排除 (7) 4钻机井架 (8) 4.1井架分类 (8) 4.2井架主要结构（例JJ315/45-K2） (10) 4.3井架主要技术参数 (11) 5钻机底座 (13) 5.1底座分类 (13) 5.2底座主要结构（例DZ315/9-S3） (15) 5.3底座主要技术参数 (15) 6保证井架、底座使用安全的一般要求 (16) 7井架，底座的安装与调整 (18) 7.1地基 (18) 7.2基准 (18) 7.3自升式井架、底座起放作业 (18) 7.4井架的调整 (22) 8井架、底座的检查、维护与修理 (23)
1培训目的 〔1〕了解钻井机械中天车、井架和底座的基本功能。 〔2〕了解钻井机械中天车、井架和底座的设计特点和结构。 〔3〕了解钻井机械中天车、井架和底座的主要技术参数。 〔4〕重点了解钻井机械中天车、井架和底座的安装、调试、维护保养，日常检查，故障及其危害，故障的检查与排除及防止故障发生的措施等。 2概述 天车、井架和底座是石油钻机的重要组成部分。随着不同地貌条件和地质条件下的油气田的勘探开发，按照不同的钻井工艺要求，设计制造出各种不同功能的钻机，因而也就出现了各种不同结构类型的天车、井架和底座。下面以宏华公司制造的成套钻机ZJ50DBS作为实例，具体介绍钻机的天车、井架和底座的基本功能、结构特点、主要技术参数以及安装、调试、维护保养、日常检查和维修等。ZJ50DBS钻机配套的天车、井架和底座型号分别为TC315-7、JJ315/45-K2和DZ315/9-S3。 图1（ZJ50DBS在乌兹别克斯坦古德扎克42号井作业）
本文由ｌｊｏｈｎｓｏｎ５３ｄｅ贡献 ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。 石油的组成与性质 ２００７－６－２１ １３：４６：０３ 国际石油网 网友评论 石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体．石油是古代海洋 或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料．石油的 性质因产 地而异，密度为 ０．８ ￣ １．０ 克／厘米 ３，粘度范围很宽，凝固点差别 很大（３０ ￣ －６０°Ｃ），沸点范围为常温到 ５００°Ｃ 以上，可容于多种有机溶剂， 不溶于水，但可与水形成乳状液． 组成石油的化学元素主要是碳 （８３％ ￣ ８７％），氢（１１％ ￣ １４％），其余为硫（０．０６％ ￣ ０．８％），氮（０．０２％ ￣ １．７％），氧（０．０８％ ￣ １．８２％）及微量金属元素（镍，钒，铁等）．由碳和 氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占 ９５％ ￣ ９９％，含硫， 氧， 氮的化合物对石油产品有害， 在石油加工中应尽量除去． 不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大， 但主要属于烷 烃， 环烷烃， 芳香烃三类． 通常以烷烃为主的石油称为石蜡基石油； 以环烷烃， 芳香烃为主的称环烃基石油；介于二者之间的称中间基石油．我国主要原油的特 点是含蜡较多，凝固点高，硫含 量低， 镍，氮含量中等，钒含量极少．除个别 油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占 １／３．组成不同类的石油，加工方法有差 别，产品的性能也不同，应当物尽其用．大 庆原油的主要特点是含蜡量高，凝 点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油． 能源基础知识 ２００７－６－７ １５：２２：１６ 国际石油网 网友评论 通常凡是能被人类加以利用以获得有用能量的各种来源都可以称为能源．能源 种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人 类需求．根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型． 首先根据产生的方式以及是否可以再利用能源可分为一次能源和二次能源， 可再生能源和不可再生能源． 一次能源包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭， 石油， 天然气资源，其中包括水，石油和天然气在内的三种能源是一次能源的 核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能，风能，地热能，海洋能， 生物能以及核 能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内，而电力，煤气， 汽油，柴油，焦炭，洁净煤，激光和沼气等能源都属于二次能源．其次根据能源 消耗后是否造成环境 污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤 炭，石油等，清洁型能源包括水力，电力，太阳能，风能以及核能等．最后根据 能源使用的类型又可分为常 规能源和新型能源．常规能源包括一次能源中的可 再生的水力资源和不可再生的煤炭， 石油， 天然气等资源． 新型能源包括太阳能， 风能，地热能，海洋能，生物能 以及用于核能发电的核燃料等能源． 随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重 视对可再生能源，环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人 类科学技 术的不断进步， 专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源， 以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求， 而且我们能够预计地球上还 有很多尚未被 人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究． 黑金－ 黑金－石油的秘密 ２００７－６－７ １５：１５：１３ 黑金的诞生 过去 ２０ 年来在地质学和地球化学的研究下， 对于石油成因的了解已经大有 进展，石油的生物成因说已近不争的事实．虽然无机（非生物）成因的油气也可 能存在， 但属少量．生物成因说的重要证据是生物指标，也就是石油中残留的 生物分子仍具有生物体的分子构造或特性，是生物体中原有不易分解的化合物， 在石油形成过程 中残留下来，一般可用来判别石油前身的生物种类，年代和沉 积时的环境． 此外，从碳的稳定同位素分析也不利于无机成因说的可能性，因为油气和生 物相似，含有比无机碳较少的 碳－１３ 同位素（Ｃ１３）．地球上的石油绝大多数 产在含有生物有机物的盆地中，也支持生物成因说．如今我们已经能够利用生物 成因说的准则，成功地预测石油 的产量和分布．石油成因的研究不仅是学理上 的研究，也有实际上的功用． 石油是古代生物遗骸经由很复杂的生物和化学作用转化而成的， 据估计大约 只有千分之一或更少的生物 体，有机会经过很快的掩埋与氧隔绝避免腐烂，并 转化成石油的前身油母质．油母质是一种大分子的有机地质聚合物，以固态存在 于页岩或碳酸岩的颗粒间，它的成 分很复杂，含碳，氢和少量的氮，硫，氧． 油母质的形成一般认为是由生物聚合物例如蛋白质等先分解成单分子体， 再重新 聚合成油母质． 湖里沉积物中的
重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、粘度高。重油的比重一般在0．82～0．95，比热在10,000～11,000kcal／kg左右。其成分主要是炭水化点物素，另外含有部分的（约0．1～4％）的硫黄及微量的无机化合物。 因为原油是混合物，因各种物质含量不同那么他的燃烧值是有所不同的，也确定不了比热的。 原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。 密度：原油相对密度一般在0.75～0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9～1.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。 粘度：原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。温度增高其粘度降低，压力增高其粘度增大，溶解气量增加其粘度降低，轻质油组分增加，粘度降低。原油粘度变化较大，一般在1～100mPa?s之间，粘度大的原油俗称稠油，稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说，粘度大的原油密度也较大。 凝固点：原油冷却到由液体变为固体时的温度称为凝固点。原油的凝固点大约在-50℃～35℃之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关，轻质组分含量高，凝固点低，重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，凝固点就高。 含蜡量：含蜡量是指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。石蜡是一种白色或淡黄色固体，由高级烷烃组成，熔点为37℃～76℃。石蜡在地下以胶体状溶于石油中，当压力和温度降低时，可从石油中析出。地层原油中的石蜡开始结晶析出的温度叫析蜡温度，含蜡量越高，析蜡温度越高。 析蜡温度高，油井容易结蜡，对油井管理不利。含硫量是指原油中所含硫(硫化物或单质硫分)的百分数。原油中含硫量较小，一般小于1%，但对原油性质的影响很大，对管线有腐蚀作用，对人体健康有害。根据硫含量不同，可以分为低硫或含硫石油。 含胶量：含胶量是指原油中所含胶质的百分数。原油的含胶量一般在5%～20%之间。胶质是指原油中分子量较大(300～1000)的含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，呈半固态分散状溶解于原油中。胶质易溶于石油醚、润滑油、汽油、氯仿等有机溶剂中。 其他：原油中沥青质的含量较少，一般小于1%。沥青质是一种高分子量(大于1000以上)具有多环结构的黑色固体物质，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳。沥青质含量增高时，原油质量变坏。 原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃。根据烃类成分的不同，可分为的石蜡基石油、环烷基石油和中间基石油三类。石蜡基石油含烷烃较多；环烷基石油含环烷烃、芳香烃较多；中间基石油介于二者之间。 目前我国已开采的原油以低硫石蜡基居多。大庆等地原油均属此类。其中，最有代表性的大庆原油，硫含量低，蜡含量高，凝点高，能生产出优质煤油、柴油、溶剂油、润滑油和商品石蜡。胜利原油胶质含量高(29%)，比重较大(0.91左右)，含蜡量高(约15-21%)，属含硫中间基。汽油馏分感铅性好，且富有环烷烃和芳香烃，故是重整的良好原料。
石油的基本组成及其性质： （一）石油的元素组成： 石油是埋藏于地下的天然矿产物八圣过勘探、开采出的未经炼制的石油也叫做原油。在常温下,原油大都呈流体或半流体状态,颜色多为黑或深棕色,少教为暗绿、赤褐或黄色,并且有特殊气昧。原油经过炼制后的成品叫做石油产品。 不同产地的原油,其相对密度也不相同,但一般都小于l,多在0.8一0.98之间,个别低于0.70。凝点的差异也较大,有的高达30‘C以上,有的却低于一 50‘C。 原油之所以在外观和物理性质上存在差异,根本原因在于其化学组分不完全相同。原油既不是由单一元索组成的单质,也不是由两种以上元素组成的化合物,而是由各种元素组成的多种化合物的混合物。因此,其性质就不象单质和纯化合物那样确定，而是所含各种化合物性质的综合体现。 原油的主要组成成分是碳和氢,碳氢化合物也简称为烃,烃是原油加工和利用的主要对象。 原油中所含各种元索并不是以单质形式存在,而是以相互结合的各种碳氢及非碳氢化合物的形式而存在。 原油中含有的硫、氧、氮等元素与碳、氢形成的硫化物、氮化物、氧化物和胶质、沥青质等非烃化合物,其含量可达10%一20%,这些非烃化合物大都对原油的加工及产品质量带来不利影响,在石油的炼制过程中应尽可能将它们除去。此外,原油中所含微量的氯、碘、砷、磷、镍、钒、铁、钾等元素,也是以化合物的形式存在。其含量虽小,对石油产品的影响不大,但其中的砷会使得催化重整的催化剂中毒,铁、镍、钒会使催化裂化的催化剂中毒。故在进行原油的这类加工时,对原料要有所选择或进行预处理。 （二）石油的烃类组成: 石油中的烃类按其结构不同,大致可分为烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃等几类。不同烃类对各种石油产品性质的影响各不相同。 l.烷烃 烷烃是石油的重要组分,凡是分子结构中碳原子之间均以单键相互结合,其余碳价都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃,它是一种饱和烃,其分子通式为 CnH2n+2。 烷烃是按分子中含烃原子的数目为序进行命名的,碳原子数为l-10的分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;10以上者则直按用中文数字表示J目只含一个碳原子的称为甲烷;含有十六个碳原子的称为十六烷。这样,就组成了为数众多的烷烃同系物。 烷烃按其结构之不同又可分为正构烷烃与异构烷烃两类,凡烷烃分子主碳链上没有支碳链的称为手宁导,而有支链结构的称为异构烷。 在常温下,甲烷至丁烷的正构烷呈气态;戊烷至十五烷的正构烷呈液态;十六烷以上的正构烷呈蜡状固态(是石蜡的主要成分）。 由于烷烃是一种饱和烃,故在常温下,其化学安定性较好,但不如芳香烃。在一定的高温条件下,烷烃容易分解并生成醇、醛、酮、醚、羧酸等一系列氧化产物。税烃的密度最小,粘温性最好,是燃料与润滑油的良好组分。 正构烷与异构烷虽然分子式相同,但由于分子结构不同,性质也有所不同。异构烷烃较碳原子数相同的正构烷烃沸点要低,且异构化愈甚则沸点降低愈显著。另外,异构烷烃比正构烷烃粘度大,粘温性差。正构烷烃因其碳原子呈直链排
V c 20 4 100 石油的组分分析和物理性质测定 一、实习目的 石油的性质包括物理性质和化学组成，二者之间有密切的联系，了解石油的性质对石油地质研究和评价石油的工业品质有着十分重要的意义。通过观察和简易的实验演示了解：（1）石油的主要族组分组成分析；（2）石油的基本物理性质。 二、实习内容和方法 （一）石油馏份试验 石油是由各种碳氢化合物为主的有机化合物所组成的，每一种化合物均有一定的沸点和凝点。按一定的温度间隔蒸馏切割出不同沸点范围的原油组分，为原油的一个馏分。 实验时称50g油样，倒入恩氏蒸馏烧瓶中（图实1-1 ），将烧瓶均匀加温，记下馏出第一滴时的温度（初馏点）及温度为150C、170C、210C、230C、250 C、270C、300C时馏出 的体积，根据下式可计算各馏分的数量： 式中：U:为每一馏分含量（体积百分数）； Vc :为每一馏分馏出量（ml）; Wo :为油样量（g）; D 420：为20C时油样的比重。 （二）石油组分分析 石油的组分，包括饱和烃、芳烃、胶质和沥青质。根据石油中不同组分的化合物同吸附剂间的吸附性能不同，以及各种有机冲洗剂的极性不同，其脱附快慢也不同的原理，选择适当的吸附剂配比及冲洗剂的用量，可以把原油中各族组分分离。目前常采用柱色层法，以硅胶和氧化铝为吸附剂，用正己烷和无水乙醇、苯与上述组分相似性质的溶剂作为冲洗剂，冲洗色层柱，从而将原油各组分分离。试验时，首先将脱硫、脱水并经馏程切割（210C以上馏份）的原油溶于正己烷中，静置后用滤纸脱去沥青质，再将滤液通过漏斗倒入色层柱中，见图实 1-2 ;然后用正己烷淋洗脱附饱和烃，收集冲洗液，自然挥发干即可得出含量。再用苯淋洗脱附芳烃，收集冲洗液得其含量；残留在色层柱上的为胶质，是吸附能力极强的含氧、氮、硫的非烃化合物，可由减差法计算其含量。若要专门研究可用苯一甲醇将其全部冲洗下来。若定量分析时，一切仪器用品均应事先洗净, 严格称重。 （三）石油的物理性质 1. 石油颜色的观察 石油颜色的深浅取决于胶质和沥青质的含量。一般胶质和沥青质含量愈高, 颜色愈深。 观察原油的颜色有两种方法，一种是在透射光下观察，即将样品朝光源方向，观察试管中对着眼睛一侧的颜色。若原油色深，透明度差，可摇动原油样品，观察留在试管壁上原油薄膜的颜色。另一种是在反射光下的观察，即向着光源一侧试管壁的颜色，常有荧光颜色干扰，不常采用。
石油及其产品的物理性质 石油及其产品的物理性质是评定石油加工性能及油品使用质量的重要指标，同时也是设计炼油设备和装置的必要依据。 一、蒸汽压 蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力，蒸气压愈高的液体愈易于气化。蒸气压是石油加工设备设计的重要基础物性数据，也是某些轻质油品的质量指标。 1、纯烃的蒸气压 对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。 2、烃类混合物及石油馏分的蒸气压 与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。在一定的温度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值。 二、平均沸点 在求定石油馏分的各种物理参数时，为简化起见，常用平均沸点来表征其气化性能。石油馏分的平均沸点的定义有下列五种： ①体积平均沸点tV（℃）； ②质量平均沸点tW（℃）； ③实分子平均沸点tm（℃）； ④立方平均沸点tcu（K）； ⑤中平均沸点tMe（℃）； 这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点可由石油馏分的馏程测定数据直接算得，其他几种平均沸点可借助体积平均沸点与蒸馏曲线斜率查表算出。 三、密度 1、密度和相对密度
原油及油品的密度和相对密度在生产和储运中有着重要意义，在原料及产品的计量以及炼油装置的设计等方面都是必不可少的。 2、石油及油品的密度、相对密度 密度是物质的质量与其体积的比值，其单位为g/cm3或kg/m3。由于油品的体积随温度的升高而膨胀，而密度则随之变小，所以，密度还应标明温度。例如，油品在t℃的密度用ρt来表示。我国规定油品在20℃时的密度为其标准密度，表示为ρ20。 物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。因为水在4℃时的密度等于1.0000 g/cm3，所以通常以4℃水为基准，将温度t℃的油品密度对4℃时的水的密度之比称为相对密度。常用来表示，它在数值上等于油品在t℃时的密度。我国常用的相对密度是 。 气体的密度一般用kg/m3表示，其相对密度是该气体的密度与空气在标准状态（0℃，0.1013Mpa）下的密度之比，空气在标准状态下的密度为1.2928kg/m3。在较低的压力下（小于0.3MPa），气体的密度和比容（密度的倒数）可用理想气体状态方程式计算。而当压力较高时，就需要用计算真实气体的状态方程式来求取。 3、液体油品相对密度与温度、压力的关系 当温度升高时，油品的体积就会膨胀，这就导致其密度和相对密度的减小。当温度变化不大时，油品的体积膨胀系数γ只随油品相对密度的不同而有所变化，其范围为（0.0006～0.00l0）/℃。当温度在0～50℃范围内，不同温度（t℃）下的相对密度可按下式换算： =－γ(t － 20) 其中的γ值可以查得。若温度与20℃差别较大.则须查专门的图表（GB1885－1983）。 液体受压后体积变化很小，通常压力对液体油品密度的影响可以忽略。只有在几十兆帕的极高压力下才考虑压力的影响。 4、混合油品的密度 当属性相近的两种或多种油品混合时，其混合物的密度可近似地按可加性计算。 一般情况下，油品混合时，体积基本是可加的，按上式计算不会引起很大误差。但当属性相差很大的两类组分（如烷烃和芳香烃）混合时，体积可能增大；而密度相差悬殊的两个组分（如重油和轻烃）混合时，体积可能收缩，这样便须加以校正。 5、相对密度与化学组成及相对分子质量的关系 当分子中碳原子数相同时，芳香烃的相对密度最大，环烷烃的次之，烷烃的最小，烯烃
目录：石油世界 浏览字体：大中小1钻井知识 钻头 钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等。衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速。 钻机八大件 钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵。 钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。 钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量。钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井；4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力。 常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。 钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐。 钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气流动阻力。 预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法，d、dc指数法，页岩密度法；
原油性质分类简介 按组成分类：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类； 按硫含量分类：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类； 按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油以三类。 原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。 密度：原油相对密度一般在0.75～0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9～1.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。 粘度：原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。温度增高其粘度降低，压力增高其粘度增大，溶解气量增加其粘度降低，轻质油组分增加，粘度降低。原油粘度变化较大，一般在1～100mPa?s之间，粘度大的原油俗称稠油，稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说，粘度大的原油密度也较大。 凝固点：原油冷却到由液体变为固体时的温度称为凝固点。原油的凝固点大约在-50℃～35℃之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关，轻质组分含量高，凝固点低，重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，凝固点就高。 含蜡量：含蜡量是指在常温常压条件下原油中所含石蜡和地蜡的百分比。石蜡是一种白色或淡黄色固体，由高级烷烃组成，熔点为37℃～76℃。石蜡在地下以胶体状溶于石油中，当压力和温度降低时，可从石油中析出。地层原油中的石蜡开始结晶析出的温度叫析蜡温度，含蜡量越高，析蜡温度越高。析蜡温度高，油井容易结蜡，对油井管理不利。含硫量是指原油中所含硫(硫化物或单质硫分)的百分数。原油中含硫量较小，一般小于1%，但对原油性质的影响很大，对管线有腐蚀作用，对人体健康有害。根据硫含量不同，可以分为低硫或含硫石油。 含胶量：含胶量是指原油中所含胶质的百分数。原油的含胶量一般在5%～20%之间。胶质是指原油中分子量较大(300～1000)的含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，呈半固态分散状溶解于原油中。胶质易溶于石油醚、润滑油、汽油、氯仿等有机溶剂中。 其他：原油中沥青质的含量较少，一般小于1%。沥青质是一种高分子量(大于1000以上)具有多环结构的黑色固体物质，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳。沥青质含量增高时，原油质量变坏。 原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃。根据烃类成分的不同，可分为的石蜡基石油、环烷基石油和中间基石油三类。石蜡基石油含烷烃较多；环烷基石油含环烷烃、芳香烃较多；中间基石油介于二者之间。 目前我国已开采的原油以低硫石蜡基居多。大庆等地原油均属此类。其中，最有代表性的大庆原油，硫含量低，蜡含量高，凝点高，能生产出优质煤油、柴油、溶剂油、润滑油和商品石蜡。胜利原油胶质含量高(29%)，比重较大(0.91左右)，含蜡量高(约15-21%)，属含硫中间基。汽油馏分感铅性好，且富有环烷烃和芳香烃，故是重整的良好原料。
石油及其主要产品化学组成和物理性能 １、石油的化学组成 1.1 颜色与密度 石油(俗称原油)通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体，由于含有硫等其它物质,一般都有不同程度的臭味。 多数原油的密度集中在750~950kg/ｍ3之间,也有个别原油的密度在100０kｇ/m3以上或在８00 kｇ/m3以下。 1.2 元素组成 一般而言,原油由以下几种元素或化合物组成:碳——８3～8７%，氢——１１~14%，硫——１～3％(硫化物、二硫化物和单质硫等),氮——低于1％（以带胺基的碱性化合物为主)，氧——低于１％（存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有机化合物中），金属和非金属物质——低于1％(镍、铁、钒、铜、砷等）。根据硫含量的不同，可分为低硫原油（硫含量小于0.5%)、含硫原油(硫含量０.5~２.０%）和高硫原油(硫含量大于2.0%)三类。 碳／氢原子比（有时也称氢/碳原子比）是反映原油属性的一个重要参数,与其原有的化学结构有关系。 1.3 烃类组成 原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃,这些烃类组成是以气态、液态、固态的化合物存在。根据烃类成分的不同，原油也可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类。石蜡基原油含烷烃较多；环烷基原油含环烷烃、芳香烃较多；中间基原油介于二者之间。 原油中的烃类含量因为产地种类不同差异很大,相对密度较小的轻质原油中
烃类含量可能大于9０%，而相对密度较大的重质原油中的烃类含量甚至可能小于5０%。 炼油厂加工的的原油通常为液态。原油中含的液体状态烃按其沸点不同，可以分为低沸点馏分、中间馏分以及高沸点馏分。低沸点馏分，如在汽油馏分中含有C５～C１0的正构烷烃、异构烷烃、单环环烷烃、单环芳香烃(苯系）。中间馏分,如在煤油、柴油馏分中含有C１0～Ｃ20的正异构烷烃、带侧链的单环环烷烃、双环及三环环烷烃、双环芳烃。高沸点馏分,如在润滑油馏分中含有C20~Ｃ36左右的正异构烷、环烷烃和芳香烃。 1．４非烃化合物 原油中非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物和胶状沥青状物质等。原油中含硫化合物包括活性硫化物和非活性硫化物。原油中氮的分布随着馏分沸点升高,其氮含量迅速增加,约有８0%的氮集中在４0０℃以上的重油中。在原油中,氧元素都是以有机含氧化合物的形式存在的,主要分为酸性含氧化合物和中性含氧化合物两大类。原油中含氧化合物化合物主要以酸性含氧化合物为主，其中主要是环氧酸,占原油酸性含氧化合物的９０%。 2、石油及其主要石油产品的物理性能 ２．1 标准密度和相对密度 我国规定2０℃时的密度为石油产品(简称油品)的标准密度。原油的相对密度，在我国是指在一个标准大气压下，20℃原油与4℃纯水单位体积的质量比，又称比重。原油相对密度一般在0．7５-0.95之间，少数大于0．95或小于０．７5。通常相对密度在0．9-1.0的原油称为重质原油，小于0．9的原油称为轻质原油。
表-石油原油的理化性质及危险特性 中文名：石油原油危险货物编号：32003 标 英文名：petroleumgrudeoilUN编号：1267，1255识 分子式：/分子量：/CAS号：8002-05-9 理外观与性状暗黄、棕色或绿黑色液体。 化 熔点（℃）/相对密度(水=1)0.78～0.97相对密度(空气=1) 性沸点（℃）/饱和蒸气压（kPa）/ 质 溶解性不溶于水。 侵入途径吸入、食入。 LD50： 毒性 毒 LC50： 性 健康危害遇热分解释出有毒烟雾。吸入大量蒸气可引起神经症状。及 皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 健 眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15 康 分钟。就医。 危 急救方法 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输 害 氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食入：误服者用水漱口，就医。 燃烧性易燃燃烧分解物一氧化碳、二氧化碳 闪点(℃)-7～32爆炸上限（v%）8.7 引燃温度(℃)/爆炸下限（v%）1.1 燃 烧危险特性遇明火、高热能引起燃烧爆炸；能与氧化剂反应。 爆 储运条件：储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。防止阳光直射。炸 应与氧化剂分开存放。搬运时要轻装轻卸，防止包装和容器损坏。泄漏危 储运条件处理：迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。 险 与泄漏处理切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。用砂 性 土吸收，倒至空旷地方掩埋；对污染地面用水冲洗清肥皂或洗涤剂刷洗， 经稀释的污水放入废水系统。
灭火方法灭火剂：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。小面积可用雾状水扑救。
石油的组分分析和物理性质测定 一、实习目的 石油的性质包括物理性质和化学组成，二者之间有密切的联系，了解石油的性质对石油地质研究和评价石油的工业品质有着十分重要的意义。通过观察和简易的实验演示了解：（1）石油的主要族组分组成分析；（2）石油的基本物理性质。 二、实习内容和方法 （一）石油馏份试验 石油是由各种碳氢化合物为主的有机化合物所组成的，每一种化合物均有一定的沸点和凝点。按一定的温度间隔蒸馏切割出不同沸点范围的原油组分，为原油的一个馏分。 实验时称50g 油样，倒入恩氏蒸馏烧瓶中（图实1-1），将烧瓶均匀加温，记下馏出第一滴时的温度（初馏点）及温度为150℃、170℃、210℃、230℃、250℃、270℃、300℃时馏出的体积，根据下式可计算各馏分的数量： 式中：V n ：为每一馏分含量（体积百分数）； Vc ：为每一馏分馏出量（ml ）； Wo ：为油样量（g ）； D 420：为20℃时油样的比重。 （二）石油组分分析 石油的组分，包括饱和烃、芳烃、胶质和沥青质。根据石油中不同组分的化合物同吸附剂间的吸附性能不同，以及各种有机冲洗剂的极性不同，其脱附快慢也不同的原理，选择适当的吸附剂配比及冲洗剂的用量，可以把原油中各族组分分离。目前常采用柱色层法，以硅胶和氧化铝为吸附剂，用正己烷和无水乙醇、苯与上述组分相似性质的溶剂作为冲洗剂，冲洗色层柱，从而将原油各组分分离。 试验时，首先将脱硫、脱水并经馏程切割（210℃以上馏份）的原油溶于正己烷中，静置后用滤纸脱去沥青质，再将滤液通过漏斗倒入色层柱中，见图实1-2；然后用正己烷淋洗脱附饱和烃，收集冲洗液，自然挥发干即可得出含量。再用苯淋洗脱附芳烃，收集冲洗液得其含量；残留在色层柱上的为胶质，是吸附能力极强的含氧、氮、硫的非烃化合物，可由减差法计算其含量。若要专门研究可用苯—甲醇将其全部冲洗下来。若定量分析时，一切仪器用品均应事先洗净，严格称重。 （三）石油的物理性质 1. 石油颜色的观察 石油颜色的深浅取决于胶质和沥青质的含量。一般胶质和沥青质含量愈高，颜色愈深。 观察原油的颜色有两种方法，一种是在透射光下观察，即将样品朝光源方向，观察试管中对着眼睛一侧的颜色。若原油色深，透明度差，可摇动原油样品，观察留在试管壁上原油薄膜的颜色。另一种是在反射光下的观察，即向着光源一侧试管壁的颜色，常有荧光颜色干扰，不常采用。 %100/204 ?=D W V V o c n
石油钻机的主要系统 石油钻机 在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，获得石油或天然气的机械设备。 一部常用石油钻机主要由动力机、传动机、工作机及辅助设备组成。一般有八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统），要具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力。其主要设备有：井架、天车、绞车、游动滑车、大钩、转盘、水龙头（动力水龙头）及钻井泵（现场习惯上叫钻机八大件）、动力机（柴油机、电动机、燃气轮机）、联动机、固相控制设备、井控设备等、 [编辑本段] 石油钻机的主要系统 1. 提升系统 提升系统主要是由绞车、井架、天车、游动滑车、大钩及钢丝绳等组成。其中天车、游动滑车、钢丝绳组成的系统称为游动系统。提升系统的主要作用是起下钻具、控制钻压、下套管以及处理井下复杂情况和辅助起升重物。 2.旋转系统 旋转系统是由转盘、水龙头（动力水龙头）、井内钻具（井下动力钻具）等组成。其主要作用是带动井内钻具、钻头等旋转，连接起升系统和钻井液循环系统。 3.钻井液循环系统 钻井液循环系统是由钻井泵、地面管汇、立管、水龙带、钻井液配制净化处理设备、井下钻具及钻头喷嘴等组成。其主要作用是冲洗净化井底、携带岩屑、传递动力。 4.传动系统 传动系统是由动力机与工作机之间的各种传动设备（联动机组）和部件组成。其主要作用是将动力传递并合理分配给工作机组。 5.控制系统 控制系统由各种控制设备组成。通常是机械、电、气、液联合控制。机械控制设备有手柄、踏板、操纵杆等；电动控制设备有基本元件、变阻器、继电器、微型控制等；气动（液动）控制设备有气（液）元件、工作缸等。 6.起升系统 起升系统一般由液压缸组成。随着液压缸活塞杆的伸出将井架起升，活塞杆的缩回井架下放。
石油的基本组成及其性 质 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
石油的基本组成及其性质： （一）石油的元素组成：石油是埋藏于地下的天然矿产物八圣过勘探、开采出的未经炼制的石油也叫做原油。在常温下,原油大都呈流体或半流体状态,颜色多为黑或深棕色,少教为暗绿、赤褐或黄色,并且有特殊气昧。原油经过炼制后的成品叫做石油产品。不同产地的原油,其相对密度也不相同,但一般都小于l,多在一之间,个别低于。凝点的差异也较大,有的高达30‘C以上,有的却低于一50‘C。原油之所以在外观和物理性质上存在差异,根本原因在于其化学组分不完全相同。原油既不是由单一元索组成的单质,也不是由两种以上元素组成的化合物,而是由各种元素组成的多种化合物的混合物。因此,其性质就不象单质和纯化合物那样确定，而是所含各种化合物性质的综合体现。原油的主要组成成分是碳和氢,碳氢化合物也简称为烃,烃是原油加工和利用的主要对象。原油中所含各种元索并不是以单质形式存在,而是以相互结合的各种碳氢及非碳氢化合物的形式而存在。原油中含有的硫、氧、氮等元素与碳、氢形成的硫化物、氮化物、氧化物和胶质、沥青质等非烃化合物,其含量可达10%一20%,这些非烃化合物大都对原油的加工及产品质量带来不利影响,在石油的炼制过程中应尽可能将它们除去。此外,原油中所含微量的氯、碘、砷、磷、镍、钒、铁、钾等元素,也是以化合物的形式存在。其含量虽小,对石油产品的影响不大,但其中的砷会使得催化重整的催化剂中毒,铁、镍、钒会使催化裂化的催化剂中毒。故在进行原油的这类加工时,对原料要有所选择或进行预处理。 （二）石油的烃类组成:石油中的烃类按其结构不同,大致可分为烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃等几类。不同烃类对各种石油产品性质的影响各不相同。l.烷烃烷烃是石油的重要组分,凡是分子结构中碳原子之间均以单键相互结合,其余碳价都为氢原子所饱和的烃叫做烷烃,它是一种饱和烃,其分子通式为CnH2n+2。烷烃是按分子中含烃原子的数目为序进行命名的,碳原子数为l-10的分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;10以上者则直按用中文数字表示J目只含一个碳原子的称为甲烷;含有十六个碳原子的称为十六烷。这样,就组成了为数众多的烷烃同系物。烷烃按其结构之不同又可分为正构烷烃与异构烷烃两类,凡烷烃分子主碳链上没有支碳链的称为手宁导,而有支链结构的称为异构烷。在常温下,甲烷至丁烷的正构烷呈气态;戊烷至十五烷的正构烷呈液态;十六烷以上的正构烷呈蜡状固态(是石蜡的主要成分）。由于烷烃是一种饱和烃,故在常温下,其化学安定性较好,但不如芳香烃。在一定的高温条件下,烷烃容易分解并生成醇、醛、酮、醚、羧酸等一系列氧化产物。税烃的密度最小,粘温性最好,是燃料与润滑油的良好组分。正构烷与异构烷虽然分子式相同,但由于分子结构不同,性质也有所不同。异构烷烃较碳原子数相同的正构烷烃沸点要低,且异构化愈甚则沸点降低愈显着。另外,异构烷烃比正构烷烃粘度大,粘温性差。正构烷烃因其碳原子呈直链排列,易产生氧化反应.,即发火性能好,它是压燃式内燃机燃料的良好组分。但正构烷烃的含量也不能过多,否则凝点高,低温流动性差。异构烷由于结构较紧凑,性质安定,虽然发火性能差,但燃烧时不易产生过氧化物,即不易引起混合气爆燃,它是点燃式内燃机的良好组分。2.环烷烃环烷烃的化学结构与烷烃有相同之处,它们分子中的碳原子之间均以一价相互结合,其余碳价均与氢原子结合。其碳原子相互连接成环状,故称为环烷烃。由于环