石油化学笔记
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第一章:PONA: Paraffin(烷烃)、Olefin(烯烃)、Naphthene(环烷烃)、Aromatic(芳香烃)、naphtha (石脑油)一、原油crude oil分类:1、Density(密度)light crude oil 轻质≤0.8654Middle crude oil 中质0.8654~0.9340Heavy crude oil 重质0.9340~1.000Extra heavy crude oil 特重≥1.0002、元素组成:C.carbon 83%~87% N.nitrogen 0.02~2.0%H.hydrogen 10~14% S.sulfur 0.05~8.0%O.oxygen 0.05~2.0% Metals <0.1%3、馏分组成:IBP——180/200℃轻馏分/汽油/石脑油naphtha180/200℃——350℃AGC(Atmospheric Gas oil)常压瓦斯油/柴油350——500℃VGO(Vacuum Reduced crude)减压瓦斯油>350℃AR常压渣油(Atomspheric Residue oil)>500℃VR (Vacuum Residue oil)减压渣油我国原油特点:低硫高氮,偏重常规原油,渣油含量高汽油馏分含量少石油直馏馏分:P N A天然气(Natural Gas)Liquefied petroleum gas (LPG)(液化石油气):主要组成C3、C4烃类汽油馏分特点:主要组成为正构及支链较少(具有一个甲基)的烷烃,及部分环烷烃、芳烃。
4、石油中烃类表示方法:⑴单体烃组成DHA(Detailed Hydrocarbon Analysis)⑵族组成HGA(Hydrocarbpn Group-type Analysis)⑶结构族组成SGA(Structural Group Analysis)5、四组分分析法(SARA method)S——saturate饱和分A——aromatic芳香分R——resin 胶质A——asphaltene沥青渣油:油中最重,分子量最大,成分较复杂(四组分分析法)6、生物标志化合物(Biomarker)⑴类异戊二烯型异构烷烃Isoprenoid-type⑵正构烷烃n-paraffins⑶卟啉化合物porphynina二、①含硫化合物(sulfur compounds)课本P35活性硫Active sulfur compoundes非活性馏Non-active sulfur compounds同一种油随沸点升高,分子量高,硫含量增加;汽油中含硫量最低,减压汽油中硫含量最高。
②harmful:A、corrosion apparantus(Tower tanks)腐蚀塔罐B、catalyst poisoning 催化剂中毒C、corrosion engines 腐蚀发动机D、increasing motor vehicle exhaust emission增加了机动车废气排放E、stability (products)安定性③根据硫含量对原油分类<0.5% low sufur crude oil 低硫0.5~2.0% sufur-bearing crude oil 含硫>2.0% high sufur crude oil 高硫三、Oxygen compounds 含氧化合物1、分类:①Acidic organic compounds 酸性含氧化合物Naphthenic acids 环烷酸aliphatic acids 脂肪酸aromatic acids 芳香酸Carboxylic acids 羧酸phenols 苯酚②Neutial oxygen compounds 中性含氧化合物酮、醛、呋喃、苯并呋喃、酯2、危害:corrosion apparantus Stability posioning3、环烷酸是目前唯一被人们利用的非烃化合物,酸性含氧化合物在轻质石油中硫含量较少,含氧化合物主要集中在高沸点馏分中四、Nitrigen compounds 含氮化合物1、分类:basic nitrogen compounds 碱性氮Non-basic nitrogen compounds 非碱性氮2、危害: a、catalyst poisoning 催化剂中毒B、environment pollution(phot-chemistry smog 光化学烟雾)C、stability3、根据氮含量对原油分类≥0.25% high nitrogen-bearing crude oil 高氮< 0.25% low nitrogen-bearing crude oil 低氮4、特点:随沸点升高,碳数增多,分子量升高,氮含量升高;碱性氮占1/3左右,主要在轻质馏分中,非碱性氮主要在减压馏分中;硫氮含量随温度升高而增加五、Trace elements微量元素Transition metals 过渡金属:V、Ni、Fe、Mn、Mo、Cr、Ti、Cu、Pb、Ga、HgAlkali metals and alkaline earth metal 碱金属与碱土金属:Na、K、Ba、Ga、SiHalogen and others 卤素及其他:Cl、Br、I(碘)、Si、Al、As大庆原油是世界上As含量最高油田;在500~600℃馏分中,Ni和V主要以金属卟啉络合物形式存在,>600℃馏分中Ni和V主要以非卟啉络合物形式存在。
石油中微量元素如Fe、Cu、V含量不很高,大多数随沸点升高而增加,主要在>500℃的渣油中。
Crude oil→Distillation fraction →Fcc/hydrocracking/reforming原油→一次加工(原油蒸馏)→二次加工(催化加氢重整)→三次加工(烷基化异构化醚化)石油产品:fuel(燃料)、lube(润滑油)、wax(蜡)、asphatt(沥青)、coke(石油焦)、sol&solvent (溶剂)↓(汽油gasoline、柴油diesel、煤油jet fuel)渣油:原油沸点最高,相对分子量最大,含杂原子最多,结构最为复杂部分;我国主要减压渣油C含量在85%以上,H含量在12%左右,与国外渣油相比,S含量不高,N 含量相对较高。
第二章:一:基本理化性质:① Density密度:温度函数我国标准规定20℃时石油及其产品密度为标准密度(standard density)。
②相对密度relative density:把某温度下油品密度与规定温度的水密度之比,记d420(4℃时水的密度,20℃油的密度),国际记d15.615.6C原子数相同时,ρA>ρN/ρO>ρP,正构烷烃、亚构烷烃、正烷基环己烷的相对密度随碳数的增加而增大,正烷基苯随碳数的增加而减小。
d15.615.6-131.5③API°:API°=141.5/根据API°对原油进行分类:≥32 light crude oil 轻质原油20- 32 Mid-heavy crude oil 中质原油10—20 heavy crude oil 重质原油≤10 extra-heavy crude oil 特重质原油④特性因数K w characterization factor:K w=1.216*T b1/3/ d15.615.6=T1/3/d60°F60°F根据K w对原油分类:>12.1 paraffins 石蜡基11.5—12.1 aromatics 中间基K g<11.5 naphthenes 环烷基密度性质相近,具有可加性:如大庆直馏汽油和胜利直馏汽油个100ml,混合是否具有可加性?是,因为沸点差异小。
大轻直馏石脑油和大庆VR密度是否具有可加性?否。
⑤苯胺点(Aniline point):当温度升至两相界面恰好消失时,的温度称该混合物的临界溶解温度,以苯胺为溶剂对应温度为苯胺点。
苯胺是极性溶剂,极性较大的烃类在苯胺中溶解较大,苯胺点最低。
苯胺点:烷烃>环烷烃>烯烃>芳香烃。
同族烃类苯胺点随相对分子量的增加而升高。
⑥黏度和黏温性能(viscosity&viscosity-temperature property):粘度不具有可加性⑴动力粘度(绝对黏度)dynamic(absolute) viscosity⑵运动粘度 kinematic viscosity mm²/s⑶条件粘度contidition viscosity:恩氏黏度(E)、赛氏粘度(s)、雷氏粘度(s)同一烃类,化合物相对分子质量越大,粘度越大;不同烃类相对分子质量相近时,环状分子结构粘度大于链状结构,分子中环数越多粘度越大;当环数相同时,侧链越长粘度越大;石油馏分中,随馏分沸程升高,相对分子质量和环状烃增加,粘度增大;当馏分沸程相同时,不同基属的石油粘度大小:石蜡基<中间基<环烷基。
黏温性能表示油品粘度随温度而变化的性质。
国内油k=0.65,国外油k=0.80粘温性能公式:lglg(νt+k)=b+mlgTνt-运动粘度mm2/sb、m-经验常数(与油品性质有关)T-体系温度K粘温性能的评定标准:①、粘度比:ν50/ν100((50℃时粘度/100℃时粘度)粘度比越大,粘温性能越差②、粘度指数Viscosity Index:粘度指数越大,粘温性越好。
当0≤VI≤100时VI=[(L-U)/(L-H)]×100VI≥100时VI=(10N-1)/0.00715+100N=(lgH-lgU)/lgYU-40℃时的ν值Y-100℃时的ν值H-与Y相同的H标准油在40℃时的运动粘度L-与Y相同的L标准油在40℃时的运动粘度正构烷烃的粘温性质最好,异构烷烃粘度指数随分支程度增加而减小,环状化合物的粘温性取决侧链上C的数目与环的数目,侧链长度和数目增多,粘度指数增加,但环数增加,粘度指数减小。
第二节蒸发性能(volatility properties)1、馏程和平均沸点(Distillation Range& Average boiling point)2、沸点:boiling point3、初馏点:IBP(Initial Boiling Point)4、馏出温度(Distillation temperatures)5、干点 Dry point 终馏点 End-point/Final boiling point6、蒸发损失 distillation loss 蒸发百分率 percentage evaporated7、馏出量<蒸发量馏出温度>蒸发温度平均沸点(Average Boiling Point)体积平均沸点(Volume average boiling point)由恩氏馏程数据计算VABP=(t10+t30+t50+t70+t90)/5质量平均沸点(molar average boiling point)MABP立方平均沸点(weight average boiling point)WABP实分子平均沸点(cubic average boiling point )CABP中平均沸点(mean average boiling point)MeABP二、蒸汽压(vapor pressure)雷德蒸汽压(Reid Vapor Pressure)RVP雷德蒸汽压的测定是规定油品蒸汽与油品的体积比为4:1,测定38℃时,用雷德法所测定的油品蒸汽的最大压,一般较真正饱和蒸汽压略低。