汽车运行材料（第3版）课件：石油的组成

石油的基本知识石油：是埋藏在地下的天然矿产物，未经炼制前称之为原油。物理性质：常温下大都呈流体或半流体状态，颜色多是黑色或深棕色，也有暗绿色、赤褐色或黄色，且有特殊气味。原油性质大庆混合原油胜利混合原油大港混合原油玉门原油克拉玛依原油孤岛混合原油相对密度0.85520.90700.86960.86980.86780.9492粘度（50℃，mm2/s）22.15121.3820.6415.919.23243.5凝点（℃）2420208–50–4含盐（NaCl）（mg/L）—

140741480919.92酸值（mgKOH/g）

—0.56

—0.400.781.70我国部分石油产地的原油密度及主要性质石油的组成石油的分类石油的炼制方法石油产品和润滑剂的分类第一节第二节第三节第四节第一节石油的组成一、石油的元素组成石油主要是碳、氢、硫、氧和氮等元素组成。主要元素是碳，占83％~87％，其次是氢ꎬ占11％~14％，两者合计占96%

~99%，两者的比例(C/H)为6~7.5。石油的元素组成原油产地元素组成（%）（m/m）CHSONC/H大庆（混合油）85.7413.310.11

—0.156.45胜利（混合油）86.2612.200.80

—0.417.07大港（混合油）85.6713.400.12

—0.236.39玉门83.8512.870.18

—0.456.46克拉玛依86.1313.300.040.280.256.47伊朗85.412.81.060.74—

6.67墨西哥84.211.43.60.80

—7.39美国宾夕法尼亚84.913.70.50.90

—6.20第一节石油的组成二、石油的烃类组成由碳和氢两种元素组成的化合物，叫作碳氢化合物，通常称为烃。原油的烃大多只有烷烃、环烷烃和芳烃三类，少数原油中还含有烯烃。１.烷烃——开链的饱和烃，分子式通式为CnH2n+2；２.环烷烃——闭链饱和烃，分子式通式为CnH2n；３.芳烃——具有苯环结构的烃；４.烯烃——含有碳碳双键的烃，分子式通式为CnH2n。第一节石油的组成二、石油的烃类组成各种烃类对石油产品性质的影响烃类密度自燃点辛烷值十六烷值化学安定性黏度黏温性低温性烷

烃正构小低低高好小最好差（高分子）异构高高低差（分支多）好环烷烃少环中中中中好大好好多环差（多侧链）差芳香烃少环大高高低好大好中多环差（长链）差烯烃稍大于烷烃高高低差——好第一节石油的组成三、石油的非烃类组成

非烃类化合物大多对原油加工和石油产品的质量带来不利影响，所以在炼制过程中都要尽可能将它们除去。１.含硫化合物

我国石油大多数属于低硫石油和含硫石油。

硫在石油馏分中的分布一般是随着馏分沸点的升高而增加，并且大部分集中在残油中。

硫在石油中存在的形态已经确定的有：元素硫（S）、硫化氢（H2S）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR′）、环硫醚以及二硫化物（RSSR′）、噻吩及其同系物等。２.含氧化合物

石油中的含氧量一般很少，且均以有机化合物的状态存在。它可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。

酸性氧化物有环烷酸、脂肪酸和酚类；中性氧化物有醛、酮等，它们的含量极少。第一节石油的组成三、石油的非烃类组成３.含氮化合物

石油中含氮量很少，在已有含氮化合物中，大多为杂环化合物，如吡咯（C4H5N）、吡啶和喹啉，另外还有少量的胺类（RNH2）。

随石油馏分沸点的升高，其含氮量增加，含氮化合物的性质不稳定，在石油产品加工过程中的精制时，应将氮化物清除干净。４.胶状和沥青状物质

胶质和沥青质是含有C、H、O、N、S等元素的多环化合物的混合物，其结构非常复杂。它是石油中非烃类化合物的主体，一般轻质石油含5%～10%，重质石油含40%～50%。5.矿物质

石油中矿物质燃烧后形成灰分，灰分由Si、Ca、Mg、Fe、Na、Al、Mn、V、Ni等元素组成。在未加添加剂的石油产品中，其灰分越大，质量越差。第一节石油的组成四、烃类在石油馏分中的分布

碳原子个数少，分子量小和环数少的烃分布在低沸点馏分中；反之，则分布在高沸点馏分中。１.烷

烃—随着馏分沸点的升高而逐渐减少；２.环烷烃—在石油馏分中的分布比较均匀，但在中间馏分中稍多；３.芳

烃—随着馏分沸点的升高而逐渐增多。上述分布规律是仅对原油的直馏馏分来说的。第二节石油的分类

石油按不同的方法分类，主要有以下几种。１.工业分类法：在工业上通常按原油的密度区分为四类。

密度＜0.830的原油称为轻质原油；

密度=0.830～0.904的原油称为中质原油；

密度=0.904～0.966的原油称为重质原油；

密度＞0.966的原油称为特重质原油。第二节石油的分类2.商品分类法（1）按含硫量分类：含硫量小于0.5%的原油称低硫原油；含硫量等于0.5%～2.0%的原油称含硫原油；含硫量大于2.0%的原油称高硫原油。（2）按含蜡量分类：当凝点低于-6℃时，称低蜡原油；当凝点在–15℃～20℃时，称含蜡原油；当凝点大于21℃时，称多蜡原油。（3）按含胶量分类：含胶质量小于17%，称低胶原油；含胶质量在18%～35%，称含胶原油；含胶质量在35%以上，称多胶原油。第二节石油的分类3.化学分类法按特性因素分类：式中：K——特性因素；T——该原油的中平均沸点，K。根据特性因素，可把石油分为三类：（1）石蜡基原油：石油特性因素在12.15以上的称石蜡基原油。特点：是含有较多的石蜡，因而凝点高。（2）中间基原油：石油特性因素在11.50～12.15的称中间基原油。特点：这类石油含有一定数量的烷烃、环烷烃和芳烃。（3）环烷基原油：石油特性因素在10.50～11.50的称环烷基原油。特点：有较多的环烷烃，凝点低。第二节石油的分类4．关键馏分特性分类由于原油的化学组成复杂，烃类在轻质馏分和重质馏分中的分布有较大的差异，用特性因素分类比较笼统，不够确切，而其中平均沸点的数据也不易采集准确。所以，也有用关键馏分特性分类法对原油分类。用特定仪器，把石油在常压和减压下蒸馏出两个馏分：馏程为250℃～275℃的叫作第一关键馏分；残油在蒸馏烧瓶中进行减压蒸馏取得275℃～300℃的馏分为第二关键馏分。然后再算出其特性因素，按照规定的标准，可将原油分为七类：即石蜡基、石蜡—中间基、中间—石蜡基、中间基、中间—环烷基、环烷—中间基和环烷基石油。第三节石油的炼制方法一、炼油厂的类型1.燃料型：以生产汽油、喷气燃料、灯用煤油、轻柴油、重柴油和重油等燃料为主要目的，同时也附带生产燃料气、芳香烃和石油焦。2.燃料—润滑油型：除了生产各种燃料油外，同时还生产各种润滑油。3.燃料—化工型：除具有燃料型的工艺特点和装置外，还通过催化重整、催化裂化以及抽提和分离等工艺，尽量制取芳烃和烯烃，作为合成纤维、炸药、橡胶和树脂等工业的原料；同时还利用芳烃和烯烃为基础原料，通过化工装置生产醇、酮、酸等基本有机原料。第三节石油的炼制方法二、炼制石油的过程1.一次加工－预处理后，常、减压蒸馏；2.二次加工－催化重整、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、烷基化等。3.炼制工艺－分离、转化和精制（1）分离：一种是按沸点不同的范围来分离，即常压、减压蒸馏；另一种是按照化学组成分离，如溶剂或分子筛脱蜡等。（2）转化：一种是把化学结构转化，如催化重整和异构化；另一种把化学结构和沸点范围同时转化，如烷基化、热裂化、催化转化和加氢裂化等。（3）精制：一种是净化除去硫、氧和氮的化合物，如电化学、脱硫醇和加氢精制等；另一种是稳定的，把不饱和烃转变为饱和烃，如加氢精制。第三节石油的炼制方法三、蒸馏

蒸馏法是利用石油中不同分子量和不同结构的烃具有不同沸点的性质，一次加热后，将一定沸点范围的烃分别收集，从而获得各种燃料和润滑油的一种加工方法。包括1.常压蒸馏2.减压蒸馏实际生产中，通常将常压蒸馏和减压蒸馏联为一体，如右图所示。2026/9/14第三节石油的炼制方法四、裂化1．热裂化高分子化合物在高温下裂解为低分子化合物的化学反应，叫做热裂化反应。利用热裂化反应把原油中的重质油（分子量较大的烃类）裂解为轻质燃料油的工艺叫做热裂化。单炉热裂化原理流程如图1-3所示。图1-3热裂化原理流程图l-原料；2-加热炉；3-反应塔；4-急冷油；5-高压蒸发气；6-低压蒸发塔；7-分馏塔；8-吸收油；9-裂化气；10-粗气油；11-轻柴油；12-残油2026/9/14第三节石油的炼制方法四、裂化2．催化裂化在催化剂的作用和一定温度的条件下，使沸点较高的原料油经过一系列化学反应裂化为轻质油的加工工艺，叫催化裂化。催化裂化的工艺流程原理如图1-4所示。图l-4催化裂化原理流程图l-原料；2-再生器；3-再生废气（去CO锅炉）；4-反应器；5-分馏塔；6-富气；7-汽油；8-轻柴油；9-重柴油；10-油浆；11-回炼油；12-蒸气；13-主风；14-增压风2026/9/14第三节石油的炼制方法四、裂化3．加氢裂化在有催化剂和氢气存在的条件下，使重质油受热后通过裂化反应转化为轻质油的加工工艺，叫做加氢裂化。加氢裂化的工艺流程如图l-5所示。图l-5加氢裂化原理流程图1-原料；2-新氢；3-加热炉；4-反应器；5-循环氢；6-高压分离器；7-燃料气；8-轻汽油；9-煤油；10-分馏塔；11-低压分离器；12-循环油第三节石油的炼制方法五、其他方法1.催化重整：烃类分子重新排列成新的分子结构的过程叫重整。在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子进行的重整，叫催化重整。铂重整原理流程（图1-6）。图1-6铂重整原理流程图l-原料；2-预分馏塔；3-预加氢；4-汽提塔；5、6、7-重整；8-后加氢；9-稳定塔；10-轻馏分；11-富氢气体；12-燃料气；13-戊烷馏分；14-稳定重整产物；15-分离器；16、17、18-加热炉；19-循环氢；20-分离器第三节石油的炼制方法五、其他方法2.烷基化：在催化剂存在下，烷烃与烯烃的化学加成反应叫烷基化。

烷基化的工艺流程如图1-7所示。图l-7烷基化（硫酸法）原理流程图1-新鲜硫酸；2-液化气；3-脱丙烷塔；4-异丁烷塔；5-循环压缩机；6-碱洗；7-脱异丁烷塔；8-脱正丁烷塔；9-再蒸馏塔；10-丙烷一丙烯馏分；11-轻烷基化油；12-重烷基化油；13-正丁烷一丁烯馏分；14-水洗；15-阶梯式反应器第三节石油的炼制方法五、其他方法3.延迟焦化延迟焦化是使原料油受热后的生焦现象不在加热炉管内而延迟到焦炭塔内出现。延迟焦化原理流程如图1-8所示。图l-8延迟焦化原理流程图l-水；2-原料；3、4-焦碳塔；5-分馏塔；6-气体；7-汽油；8-柴油；9-蜡油；10-石油焦第三节石油的炼制方法六、石油产品精制1.燃料的精制：经蒸馏或裂化、焦化等二次加工所得轻质燃料产品中，除常含少量杂质外，还含有极不安定的不饱和烃。为了保证油品质量，必须设法将它们除去，这一去除工艺称燃料的精制。包括电化学精制和加氢精制。2.润滑油的精制：减压蒸馏得到的润滑油馏分，要经过精制去掉润滑油中的不良成分，如环烷酸、胶质等。精制的方法主要有硫酸精制和溶剂精制。3.润滑油脱蜡：蜡在润滑油中容易使润滑油在低温下凝固，影响润滑油的流动性。去除工艺有：冷榨脱蜡；溶剂脱蜡；微生物脱蜡；和尿素脱蜡。第四节石油产品和润滑剂的分类一、总分类

我国参照国际标准ISO8681：1986《石油产品及润滑剂的分类方法和类别的确定》，制定了GB/T498-2014《石油产品及润滑剂分类方法和类别的确定》，GB/T7631.1-2008《润滑剂、工业用油和有关产品（L类）的分类第1部分：总分组》等国家标准。石油产品的总分类类

别各类别的含义F燃料S溶剂和化工原料L润滑剂和有关产品W蜡B沥青第四节石油产品和润滑剂的分类一、总分类—品种类数字ISO—

类：石油产品和有关产品的类别用一个字母表示（表1-6），该字母与其他符号用短线相隔。

品种：由一组英文字母所组成，其首字总是表示组别，任何后面所跟的字母单独存在时有无含义，应在有关组或品种的详细分类标准中给予明确规定。

数字：位于产品名称最后，其含义也应规定在有关标准中。粘度等级导轨油润滑剂例：ISO-L-G-68第四节石油产品和润滑剂的分类二、润滑剂和有关产品（L类）的分类L润滑剂CKD320D级工业齿轮润滑剂按照GB/T3141规定的ISO粘度等级例：—

在此分类中，根据尽可能包括所使用的润滑剂和有关产品的应用场合这一原则把产品分成19个组。如还要制定每组产品的详细分类体系，可以制定各组产品的分类标准。第五节石油添加剂概述一、石油添加剂分类和代号

石油添加剂按应用场合可分为润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其他添加剂四部分。

润滑剂添加剂按照作用分为清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂等9组。

燃料添加剂按作用分为抗爆剂、防冰剂、抗静电剂、染色剂等15组。

复合添加剂按油品分为汽油机油复合剂，柴油机油复合剂、通用汽车发动机油复合剂、车辆齿轮油复合剂等12组。第五节石油添加剂概述二、润滑剂添加剂1．清净剂和分散剂：

清净剂和分散剂是油溶性表面活性剂，通过将无机酸、氧化中间产物和含氧酸中和及增溶，以阻止进一步缩合而生成漆膜和积炭；同时，将已经生成的漆膜分散在油中，阻止其黏附在活塞上，或将开始黏附在活塞上的漆膜和积炭洗下来并防止不溶于油的胶体、膝膜、积炭等凝聚和淤积。从而保证发动机活塞表面、气缸内表面等清洁干净。2．抗氧抗腐添加剂：

抗氧抗腐添加剂的作用在于抑制润滑油的氧化过程，钝化金属的催化作用，减少油品氧化变质，延长使用寿命，同时保护零件金属表面不受酸的腐蚀等。第五节石油添加剂概述二、润滑剂添加剂3．极压抗磨剂：

极压抗磨剂的作用是使机械在重负荷下操作时，摩擦部件由于受到高压作用，经常处于边界润滑状态，摩擦副温度和压力都较高的情况下，极压抗磨添加剂与金属发生化学反应，生成稳定性高的边界膜，以改善润滑状态，减低摩擦、磨损，防止产生卡住、擦伤、烧结，保证机械在苛刻条件下良好的润滑。4．油性剂和摩擦改进剂：

油性剂和摩擦改进剂的作用就是利用其分子之间及其分子与金属表面的吸附力，使油性剂和摩擦改进剂形成牢固的、抗剪切的、耐磨的油膜。第五节