文档介绍：第一章油气水性质( 4 学时) §1 石油沥青类的概念及组分( 学时) 一、概念: 天然气、石油及其固态衍生物,统称为石油沥青类。石油沥青类、煤类、油页岩, 一部分硫, 都是自然界常见的可燃矿产, 因它们由古生物演变而来, 故统称为可燃有机矿产。岩石圈分为岩浆岩、变质岩和沉积岩, 而沉积岩又根据成因分为碎屑岩、化学岩及生物岩; 而生物岩根据可燃性又可分为可燃性生物岩、非可燃生物岩。二、组成组成可燃有机矿产的主要元素为碳和氢, 还会有少量的氧、硫、氮等杂质。其中煤所含碳要比石油多, 氢却比石油少; 氧在石油中也较少; C/H 比值以石油和沥青最小, 煤类最大。碳的热值约为 , 氢的热值约为 , 即一个单位的氢所放出的热量四倍于碳;氧则使可燃矿产的热值降低。因此石油的热值比煤类大。三、可燃有机矿产的分类从物理状态分类,可燃有机矿产可分为三类: 1 .气态可燃矿产:即天然气。 2 .液态可燃矿产:以石油为代表。 3 .固态可燃矿产:种类较多,包括煤、油页岩、硫磺及石油衍生物:地沥青、地蜡、石沥青等。§ 2 石油的性质和组成( 1 学时) 一、石油的组成: (一)石油的元素组成石油的主要成分 C、H、O、S、N。其中,C: 84~87% ,H: 11~14% , 两者占 97~99% ; O、S、N 总量仅占 1~4% ,个别情况下,高硫石油,这个比例可达 3~7% 。如墨西哥石油含硫 ~% 。石油中氮含量很少, 一般为千分之几到万分之几, 个别情况下 N 含量也很高, 如美国加利福尼亚第三系石油氮含量可达 ~% 。此外, 石油中还有其它微量元素, 构成了石油灰份, 目前, 采用发射光谱法和中子活化分析法从石油灰份中发现了其它微量元素 54 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明显的亲缘关系。尤其是( V)(N i )是分布普遍并且有成因意义的两种元素(钒、镍) ,把它们的比值( V/N i )用来确定生油岩相,进行油源对比。(二)石油的烃类组成石油主要由 C、H 两种元素组成,按两者之间结合的化学结构的不同可分为三类: 1 .烷烃类(又称脂肪烃类) ,通式为 C nH 2n+2 一般在常温常压下 1~4 个碳原子(C 1 ~C 4) 的烷烃呈气态; 含五到十六个碳原子正烷烃呈液态; 十七个以上碳原子的高分子烷烃呈固态。烷烃分子结构是碳原子与碳原子以单键相联接,排成直链式,其余碳原子键全部为氢原子所饱和的直链烃类。无支链者为正(构)烷烃,有支链者为异(构)烷烃(结构式参见教材)。在石油中不同碳原子数正烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线,称为正烷烃分布曲线。这说明石油中正烷烃同系物是一个连续系列。由于石油中正烷烃低分子多于高分子, 因而在正烷烃系列的 C 15 以内有一个极大值。在石油的烷烃馏分中, 最重要的是异戊间二烯型烷烃。其结构特点是在直链上每四个碳原子有一个***支链, 在结构上宛如由若干个异戊间二烯分子加氢缩合而成。它们可能是天然色素或萜烯类衍生的产物。它们在石油中的含量可达 % ,在石油和沉积物中往往以植烷、姥鲛烷和降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷含量最高。由于同源的石油, 所含异戊间二烯型烷烃的类型和含量均相似,所以它们被用来研究油源对比及运移。 2 .环烷烃即分子中含有碳环的饱和烃。根据组成碳环的碳原子数分为三员环、四员环、五员环……。按分子中所含碳环数目,可以分为单环烷烃( C nH 2n) 、双环烷烃( C nH 2n-2 ) 、三环烷烃(C nH 2n-4 ) 及多环烷烃。石油中的环烷烃多为五员环或六员环。环烷烃和脂肪烃分子中所有化合价均被饱和, 所以它们都属饱和烃, 性质相似, 化学稳定性高, 但其物性( 如密度, 熔点、沸点都比碳原子数相同的烷烃高,但相对密度小于 1)。 3 .芳香烃指具有六个碳原子和六个氢原子组成的物殊碳环——苯环的化合物, 其结构特点是分子中含有苯环结构,属不饱和烃。根据其结构,可分为单环、多环和稠环三类。单环芳烃,指分子中只含一个苯环的芳烃,包括苯及其同系物: CH 3 CH 3 苯甲苯对二甲苯 CH 3 多环芳烃是指分子中含两个或多个独立苯环的芳香烃。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而成的芳香烃。在石油的低沸点馏分中, 芳香烃含量较少, 且多为单环芳烃; 随沸点升高, 芳烃含量增加,并出现双环芳烃。在重质馏分中,还可出现稠环芳烃。(三)石油的非烃组成石油中非烃化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物。 1 .含硫化合物它在石油中的含量变化较大,从万分之几到百分之几。含硫化合物主要有: 单质硫 S、H 2S、硫醇( RSH )、硫醚( RSR ′)、