第五讲重质油化学组成
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重油及渣油的物理组成重油的定义是颇为任意而定的,但“重油”(这里指重质原油,下同一译者注〉这个术语通常适用于API重油度小于20.硫的重量含量一般(不总是)髙于2味的石油义见第二章此外,与常规原油相比,重油的颜色较暗甚至可能是黑色。
它一般含有相当部分的沥靑质和胶质,这些物质均系石油的不挥发组分,而且所含的杂原子(即硫、逋、氧)比例也最高。
简言之,石油的沥音质组分.或“重油”、“沥青”就是在将过量〈体积为40〉低沸点液态烃〈例如戊烷〉加入到石油或重油〈体积为1〉中所析出的那部分物质。
沥青质是一种深褐色至黑色的无定形固体,它在分解之前不会熔化,可溶于苯或芳烃类溶剂油中。
另一方面,胶质通过白土吸附(漂白土、活性白土等)从脱沥青油中分出。
用烃类液体洗涤白土,轻油馏分即从白土中除去,而胶质只能用极性更强的溶剂诸如苯、吡啶.三气甲烷等洗涤才能从白土上脱除。
胶质是一种深红色至黑色的半固相物质,其杂原子的含量比例也很髙,不过与沥青质不同,胶质能溶于低沸点液相烃类中。
原油的渣油〈有时称为沥青组分〉的广义定义为:石油经过非破坏性蒸馏除去所有挥发性物质后得到的残余物。
蒸馏温度一般维持在350℃〈660°F〉以下,因为普遍认为,超过350℃,石油组分热分解的速度是相当大的。
必须注意,在石油产品的某些专门测试方法(ASTM D-D-86)中,建议蒸馏温度提高至或直至观测到某一分解点为止。
渣油是一种黑色粘稠物质,是通过原油的常压或减压蒸馏获得的。
在室温下它可能是液体〔一般指常压渣油〉,或者几乎是固体(一般指减压渣油〉,这取决于原油的性质。
当从原油中取得的渣油是已经开始热分解的则把这种产物称为石油沥靑(Pitch)可能更为确切。
由沥靑基原油所得的渣油其化学组成是很复杂的。
物理方法的分馏往往表明,它含有大量的沥青质和胶质一甚至高达渣油发的50%或更高。
此外,渣油及较重的沥青基原油另一个特点是它含有生成灰分的金属成分,包括诸如钒和镍的有机金属化合物。
4 重质油、轻质油与天然气地球化学特征4.1 重质油--生物降解油4.1.1 生物降解原油分布特征生物降解原油在世界各地分布十分普遍。
据J M Hunt(1986年)统计,世界上约有1/5 的原油遭到细菌破坏,另外约有1/5的原油被细菌改造过。
我国已经在十几个盆地发现生物降解油藏70多个。
研究区降解原油平面上主要分布在盆地的北部斜坡带,该区由于构造抬升剥蚀严重,油藏破坏程度高,降解原油分布比较广泛。
垂向上,一般降解原油分布在小于1000m的地层,少量分布在1000~1200m地层。
目前发现的降解原油大多分布在北部斜坡带各个构造带,如在Ronier、Baobab、Mimosa等构造。
2012年至2013年研究中共发现4个降解油油样(表4-1),分布在北部斜坡带,埋深主要分布在1200m左右,API°范围为13.55~14.3,其油质明显较正常油重,族组分中饱和烃含量相对正常原油低,饱/芳比值低。
4.1.2降解油生标特征根据Peters 和Moldowan(1993年)提出的原油遭受不同程度生物降解的标准(图4-1)可知,本次研究中的4个重质油遭受轻微-中等降解,其中Daniela E-1井两个油样仅遭受轻微降解,Lanea SE-1井油样遭受轻微-中等降解,Baobab S-6井油样遭受中等程度降解。
现对其生物标志物特征进行分析。
表4-1 Bongor盆地下白垩统降解原油生物降解作用强度图4-1 原油生物降解级别(Peters 等,1993年)轻微降解原油正构烷烃轻微损失,饱和烃色谱图和总离子流图上“鼓包”不明显;甾烷、萜烷分布基本未受影响,和正常原油可以很好对比。
见图4-2a 中Daniela E-1井1272-1295m处油样。
中等降解原油正构烷烃轻微损失,原油饱和烃色谱图和总离子流图上“鼓包”不明显;萜烷分布基本未受影响,和正常原油可以较好对比,见图4-2b中Baobab S-6井油样。
绪论重质油的重要性重油的定义:渣油:原油中沸点大于500℃的馏分;稠油:相对密度大于0.934 的原油。
比重指数API=141.5d 15.615.6−131.5我国探明储量25亿吨,仅占全球1.44%;消费总量5.04亿吨(2012年);进口原油2.71亿吨、成品油3982万吨。
常规原油中渣油含量超过50%;稠油产量1800万吨,以100万吨/年的速度增长;原油加工总量4.68亿吨,其中重油达到2.4 亿吨。
技术进步方向:快速进料分析、加工灵活性、自动化、节能、环境保护。
三种模式炼厂所需要的关键技术:第一章重质油化学组成对重质油化学组成的表征总的包括四个层次:1)基本性质:密度、粘度、分子量2)元素组成:CHSNO及微量金属Ni、V、Ca、Na等3)族组成:Saturates、Aromatics、Resin、Asphaltene4)结构族组成:芳碳率、芳香环数、环烷环数等1、基本性质:外表观察2、元素组成:H/C(1.4-1.7,一般来说,石蜡基原油减压渣油的氢碳比较大,环烷基原油减压渣油的氢碳比较小。
重油分界线1.65、1.5;饱和分1.95,芳香分1.5-1.7,胶质1.4-1.5,正庚烷沥青质1.2)。
杂原子(2-7%)主要是硫(0.15%-5.5%)、氮(0.3%-1.4%)和氧。
微量金属:镍(130.6ppm)、矾、铁、铜。
第二章重质油的分离方法1、蒸馏方法:减压蒸馏(<540℃)、短程蒸馏(700℃,又称分子蒸馏,P<0.1Pa,d<2-3cm,t<1min)气相色谱模拟蒸馏(800℃,P135)、液固吸附色谱(P143)重质油四组分分离流程胶质吸附色谱分离及重质油六组分分离法芳香份吸附色谱分离及重质油八组分分离法2、溶解度:溶剂分离沥青质超临界溶剂萃取(SCFDE)分馏重质油(P135、P157):a. 介乎液体和气体之间;b. 密度:SCF≈液体,溶剂能力好;c. 扩散系数:SCF远大于液体;d. 粘度:SCF≈气体,扩散能力好;e. 流体性质随温度和压力变化最敏感,改变温度和压力流体性质就能发生明显改变,改变其溶解能力而达到不同组分的分离。