石油的化学成分和性质

石油的化学成分

石油是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿物,主要成分是液态烃,其元素、烃类和非烃组成如下。

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(一)石油的元素组成

组成石油的化学元素主要是碳、氢,其次为硫、氮、氧。从表1-2可看出:一般石油中碳的含量占84%~87%,氢的含量为11%~14%,两者在石油中以烃的形态出现,占石油成分的97%~99%。剩下的硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1%~4%。但是,在个别情况下,主要由于硫分增多,这个比例可高达3%~7%各油田石油的含硫量变化很大。多数油田石油的含硫量都不到1%,例如我国任丘油田0.33%0.43%,克拉玛依油田为0.05%;但是有些油田石油的含硫量却可高达4%石油中氮和氧的含量,很少超过1%~1.5%大多数石油的含氮量很少,只有万分之有各种煤、油页岩几到千分之几,但也有个别地区的石油,如美国加利福尼亚第三系石油分离出许多含氮有机化合物,氮含量可达1.4%~2.2%。除上述五种元素外,在石油中还发现其他微量元素,构成了石油的灰分由于石油的性沥青质。组分和族分是质不同,灰分含量的变化很大,从十万分之几到万分之几,胶质和沥青质含量多的石油,灰采用发射光谱法和中子活化分析法从石油灰分中发现了59种元素,按其含量多少和常见程度列举如下38种(有括弧者,不是所有石油都含有的灰分元素):C、H、S、N、O、Fe、Ca、Mg、(Si)、A、V、Ni、Cu、Sb、Mn、Sr、Ba、B、Co聚集和分布规律,制定Zn、Mo、Pb、Sn、(Na)、K、P、Li、Cl、Bi、Be、Ge、AgAs、Gd、Au、Ti、Cr、d

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如松辽盆地原油中已鉴定出Sr、Ni、Cu、Cr、Ba、Ga、B、Pb、Mo、Sc、V、Co等12种微量元素,其中含量较高的有Ni、Cu、Pb、Sr、Ba等5种。这些元素近似自然界有机物的元素组成,说明石油与原始有机质存在着明显的亲缘关系。尤其是钒(V)和镍(Ni)是分布普遍并具成因意义的两种微量元素,引起各国学者的注意。从美国、加拿大、委内瑞拉、原苏联、澳大利亚及北非、西非、中东等国家和地区所2可看出:一般石取原油样品的测定,平均含钒63mg、镍18mg/L。委内瑞拉博斯卡原油含钒量高达1200mg/L,含镍量达150mg/L161。我国任丘原油含钒量0.6~12.1mg/L,含镍量8.156.6mg/L。近几年来,石油灰分中的钒、镍含量及其比值(V/Ni)已被用来确定生油岩有机相、油源对比,取得了可喜成果。所以,研究石油灰分的元素组成对解决石油成因和运移聚集问题,都有重要意义。由上述元素组成可知,组成石油的化合物主要是烃类,其他非烃类则以含硫、含氮、含聚集问题,都有着重要意义。

氧化合物的形态存在于胶质和沥青质中。

(二)石油的烃类组成

碳和氢两种主要元素组成各种碳氢化合物存在于石油中。按本身结构的不同可分为三类:烃类、环烷烃、芳香烃

烃类又名脂肪族烃,通式为CnH2n+2,属饱和烃在常温常压下,含1个到4个碳原子(C1C4)的烷烃呈气态;含5个到16个碳原子(C-C16)的直链烷烃呈液态;17个碳原子(C17)以上的高分子烷烃皆呈固态。烷烃的密度、熔点及沸点均随相对分子质量增加而上升(表1-3)。所有烷烃的相对密度都小于1,几乎不溶于水(气态烃除外)。

环烷烃这是一类性质与烷烃相似,但在分子中含有碳环结构的饱和烃。它们由许多围成环的多个次甲基(CH2一)组成。组成环的碳原子数可以是3、4…,相应称为三员环、四员环…按分子中所含碳环数目,可以分为单环烷烃(通式CnH2n)双环烷烃(通式CnH2n-2)、三环烷烃(通式CnH2n-4)和多环烷烃。石油中的环烷烃多为五员环或六员环,其结构式和类型为:

芳香烃系指具有六个碳原子和六个氢原子组成的特殊碳环苯环的化合物,其特征是分子3.芳香烃

含有苯环结构,属不饱和烃。根据其结构不同可分为单环、多环、稠环三类芳香烃。单环芳香烃是指分子中含一个苯环的芳香烃,包括苯及其同系物,如苯、甲苯、对二甲苯

多环芳香烃是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃,如三苯甲烷、联苯

稠环芳香烃是指分子中含两个或多个苯环,彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合面

的芳香烃,

研究石油的化学组成和物理性质,对于查明油气的生成、运移、聚集和分布规律,制定开采、加工方案,评价油品的质量及综合利用石油的前景都具有非常重要的意义。

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