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原油的分类和化学组份

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一、原油的分类

原油的理化性质因产地而异。如按密度分为轻质原油和重质原油;按化学组成分为石蜡基、环烷基和中间基;按含硫量分为低硫、含硫和高硫三类。具体的分类方法如下。

(一)按API度分类

以原油中具有特定馏程的轻、重两个馏分的相对密度(API度)为依据进行分类:

① 石蜡基原油,API度不小于40;

② 中间基原油,API度介于33~40之间;

③ 环烷基原油,API度不大于33。

(二)按相对密度分类

相对密度是反映原油性质的一个重要指标。通常根据相对密度分类为:

① 轻质原油,相对密度不大于08654;

② 中质原油,相对密度介于08654~09340之间;

③ 重质原油,相对密度介于09340~10000之间;

④ 特重原油,相对密度大于或等于10000。

(三)按硫含量分类

原油的硫含量对于原油的加工和利用有着不利的影响,因此经常按照硫含量的高低对原油进行分类:

① 低硫原油,硫含量低于05%;

② 含硫原油,硫含量在05%~20%之间;

③ 高硫原油,硫含量高于20%。

(四)按蜡含量分类

按照原油中的蜡含量对原油进行分类为:

① 低蜡原油,蜡含量低于25%;

② 含蜡原油,蜡含量在25%~100%之间;

③ 高蜡原油,蜡含量高于100%。

目前国产原油除胜利油田和南疆油田为含硫原油外,其他都属于低硫原油。我国主要油田原油的共同特点是API度小、密度较大、含蜡量高、轻馏分含量较少等。几大主要油田原油性质见表101。

我国主要原油油田性质

二、原油的元素组成

尽管不同地区的油田所产的原油性质千差万别,但其元素组成却基本一致,主要由碳、氢、硫、氮、氧5种元素组成。其中主要是碳和氢,这两种元素在原油中含量一般占95%以上。原油的氢碳比是反映原油化学组成的一个重要参数。对于烃类化合物来说,氢碳比是一个与其化学结构和分子量大小有关的参数,随着石油及其产品中环状结构的增加,其氢碳比下降,尤其是随芳香环结构的增加,其氢碳比显著减小。硫、氮、氧一般称为石油的杂原子,它们在原油中的含量只有百分之几,但是含有这些杂原子的非烃化合物的含量却非常高。我国主要原油的硫含量一般都较低,而氮含量相对较高。

除碳、氢、硫、氮、氧外,原油中还含有微量的金属和非金属元素。石油中的微量元素有几十种,目前已经检测出59种,其中金属微量元素45种。这些微量元素按其化学属性可分为变价金属、碱金属和碱土金属、卤素和其他元素三大类。其中含量较多的是镍、钒、铁和铜,对工作场所劳动者可能带来职业病危害的金属和类金属元素是镍、钒、铅和砷等。

三、石油的化学组成

从化学组成来看,石油中主要含有烃类和非烃类两大类物质,其中烃类主要是烷烃、环烷烃和芳香烃。

在石油的各个馏分中,因石油的产地及种类不同,烃类和非烃类的相对含量差别很大。轻质石油的烃类含量高达90%以上,但是重质石油的烃类含量相对较低,有的甚至低于50%。

石油中的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。这些非烃化合物在石油中的含量比较大,尤其在石油重质馏分和减压渣油中的含量更高。非烃化合物的存在对于石油的加工工艺以及石油产品的使用性能都有很大的影响,同样也是石油炼制过程中职业卫生关注的重点。

1石油中的含硫化合物

石油中的硫含量随原油产地的不同差别很大,其含量从万分之几到百分之几。硫在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸点的升高而增加,大部分硫集中在重馏分油和渣油中。

硫在石油中的存在形态主要有元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩等。这些硫化物按照性质可分为活性硫化物和非活性硫化物两大类。活性硫化物主要包括元素硫、硫化氢以及硫醇等,它们对金属设备具有较强的腐蚀作用;非活性硫化物主要包括硫醚、二硫化物和噻吩等对金属设备无腐蚀作用的硫化物,一些非活性硫化物受热分解后会变成活性硫化物。

石油中的硫化物除了元素硫和硫化氢外,其余均以有机硫化物的形式存在于原油和石油产品中。原油中硫醇的含量不多,一般多存在于轻质馏分中。噻吩及其同系物是石油中主要的一类含硫化合物,苯并噻吩系、二苯并噻吩系和萘并噻吩系化合物主要集中于重质石油馏分中。此外,原油中还有一部分硫存在于渣油和胶质、沥青质中。

2石油中的含氮化合物

石油中的氮含量一般比硫含量低,通常在005%~05%之间。石油中的氮分布随着馏分沸点的升高,其氮含量迅速增加,约有80%的氮集中在400℃以上的重油中。我国原油的氮含量偏高,且在炼制过程中90%的氮浓集于原油的减压渣油中。

石油中的含氮化合物通常分为碱性含氮化合物和非碱性含氮化合物两大类。不论是碱性还是非碱性含氮化合物,其氮原子均处在环结构中,为氮杂环系化合物,而脂肪族含氮化合物在石油中很少发现。石油中的碱性含氮化合物主有吡啶系、喹啉系、异喹啉系、吖啶系和苯胺类衍生物等。随着馏分沸点的升高,碱性含氮化合物的环数也相应增多。石油中的弱碱性和非碱性含氮化合物主要有吡咯系、吲哚系和咔唑系。随着馏分沸点的升高,非碱性含氮化合物的含量也逐渐增加,主要集中在石油较重的馏分和渣油中。

3石油中的含氧化合物

石油中的氧含量一般为千分之几,个别石油可高达2%~3%。在石油中,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。

石油中的酸性含氧化合物包括环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类等,它们总称为石油酸;中性含氧化合物包括醇、酯、醛及苯并呋喃等,它们的含量非常少。石油中酸性含氧化合物的含量一般用酸值(酸度)来表示,酸性含氧化合物的含量越高,则其酸值就越大。

石油中的含氧化合物主要以酸性含氧化合物为主,其中主要是环烷酸,占石油酸性含氧化合物的90%左右,而脂肪酸、芳香酸和酚类的含量很少。

四、我国主要原油的性质及类型

我国有十几个油区,其中大庆、胜利、辽河、新疆等油区的产量最大。这些油区的原油大致可分为三种类型。

1石蜡基原油

我国此类原油的产量最多。大庆、中原、吉林、新疆油田所产的原油都属于石蜡基原油。它们一般具有含硫低、镍和钒含量不高、残炭低、无庚烷沥青质、蜡含量高、凝点高等特点。

2中间基与石蜡中间基原油

该类原油包括胜利、辽河和大港等原油。与石蜡基原油相比,这类原油的蜡含量较低,镍含量一般较高。

3环烷基与环烷中间基原油

属于此类原油的有孤岛、单家寺(胜利油区)、羊三木(大港油区)、高升(辽河油区)等原油。该类原油的产量较少,大多是密度大于093g/cm3 的重质原油,含蜡不多,凝点较低,而胶质、残炭、酸值和镍含量较高。

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