1、1第二章第二章 石油天然氣及其產(chǎn)品石油天然氣及其產(chǎn)品在第一章，我們介紹了石油工業(yè)的發(fā)展歷程，石油工業(yè)在當今世界在第一章，我們介紹了石油工業(yè)的發(fā)展歷程，石油工業(yè)在當今世界起著舉足輕重的地位和作用。起著舉足輕重的地位和作用。石油被譽為工業(yè)的血液，當今工業(yè)是以石油為原料來衍生各種產(chǎn)品石油被譽為工業(yè)的血液，當今工業(yè)是以石油為原料來衍生各種產(chǎn)品的。我們已處在石油產(chǎn)品無處不在的時代。的。我們已處在石油產(chǎn)品無處不在的時代。2.1 2.1 認識石油天然氣認識石油天然氣2.2 2.2 石油天然氣的產(chǎn)品石油天然氣的產(chǎn)品22.1 2.1 認識石油天然氣認識石油天然氣認識石油天然氣，既是找油采油的基礎(chǔ)，也是煉油的基礎(chǔ)

2、。它是石油認識石油天然氣，既是找油采油的基礎(chǔ)，也是煉油的基礎(chǔ)。它是石油科技的研究對象?？萍嫉难芯繉ο蟆?.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)2.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)3石油的概念石油的概念石油（石油（Petroleum)Petroleum)廣義上講，石油指氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的以烴類為主的廣義上講，石油指氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的以烴類為主的混合物，具天然產(chǎn)狀。石油包括原油和天然氣?；旌衔?，具天然產(chǎn)狀。石油包括原油和天然氣。狹義上講，石油指原油（狹義上講，石油指原油（Crude OilCrude Oil），即采至地表的

3、），即采至地表的液態(tài)石油。液態(tài)石油。烴類（烴類（Hydrocarbons)Hydrocarbons)由碳和氫兩種原子構(gòu)成的化合物。由碳和氫兩種原子構(gòu)成的化合物。2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物4烴類有三個突出的特點：烴類有三個突出的特點： 1 1、石油中含有大大小小差別懸殊的烴類化合物。、石油中含有大大小小差別懸殊的烴類化合物。2 2、由于碳和氫原子排列的方式不同，構(gòu)成了許許多多結(jié)構(gòu)形式不同的烴，大概、由于碳和氫原子排列的方式不同，構(gòu)成了許許多多結(jié)構(gòu)形式不同的烴，大概分為三類：即烷烴（命名）分為三類：即烷烴（命名） 、環(huán)烷烴（命名）、環(huán)烷烴（命名） 、芳香烴。、芳香

4、烴。 3 3、當石油、當石油“大家庭大家庭”所處的環(huán)境發(fā)生變化時，石油所處的環(huán)境發(fā)生變化時，石油“大家庭大家庭”中烴的成員就會中烴的成員就會發(fā)生變化，同時產(chǎn)生新的原來石油中少見的烴分子，如烯烴、炔烴等。發(fā)生變化，同時產(chǎn)生新的原來石油中少見的烴分子，如烯烴、炔烴等。2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物52.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物由碳和氫兩種元素所組成，通式為由碳和氫兩種元素所組成，通式為CnH2n+2 CnH2n+2 的一類化合物，是飽和烴。的一類化合物，是飽和烴。常溫壓下，常溫壓下，C1-4C1-4是氣態(tài)，是氣態(tài)，C5-16C5-16是

5、液態(tài)，是液態(tài)，C16C16以上是固態(tài)。以上是固態(tài)。由于分子中碳原子的聯(lián)結(jié)順序和方式不同，烷烴存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。由于分子中碳原子的聯(lián)結(jié)順序和方式不同，烷烴存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。正丁烷，熔點正丁烷，熔點-138.4-138.4，沸點，沸點-0.5，相對密度，相對密度0.5788異丁烷，熔點異丁烷，熔點-159.6-159.6，沸點，沸點-11.7，相對密度，相對密度0.557烷烴62.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物分子中碳原子以單鍵相連成鏈狀分子中碳原子以單鍵相連成鏈狀無支鏈者稱正烷烴，有支鏈者稱異無支鏈者稱正烷烴，有支鏈者稱異烷烴烷烴烷烴72.1.1 2.1.1 石油中的烴

6、類化合物石油中的烴類化合物烷烴對許多化學試劑是不活潑的。它烷烴對許多化學試劑是不活潑的。它不和一般的氧化劑和還原劑發(fā)生反應。不和一般的氧化劑和還原劑發(fā)生反應。由于碳和氫的電負性相當接近，烷烴由于碳和氫的電負性相當接近，烷烴分子中的碳氫只發(fā)生輕微的極化，結(jié)分子中的碳氫只發(fā)生輕微的極化，結(jié)果，它一般不受堿的影響。烷烴分子果，它一般不受堿的影響。烷烴分子中也沒有未共享電子以提供被酸進攻中也沒有未共享電子以提供被酸進攻的位置。因此，烷烴通常是不活潑的。的位置。因此，烷烴通常是不活潑的。烷烴8烷烴的主要反應是鹵代和燃燒。在高溫缺氧的條件下可以發(fā)生熱裂反應，斷裂為烷烴的主要反應是鹵代和燃燒。在高溫缺氧的條

7、件下可以發(fā)生熱裂反應，斷裂為分子量較小的烷、烯并生成氫。分子量較小的烷、烯并生成氫。 2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物烷烴9鹵代反應是自由基反應，包括鏈引發(fā)、鏈傳遞和鏈終結(jié)的連鎖反應。以甲烷鹵代反應是自由基反應，包括鏈引發(fā)、鏈傳遞和鏈終結(jié)的連鎖反應。以甲烷的氯代為例：的氯代為例： 2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物烷烴102.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物烷烴11烷烴的系統(tǒng)命名法烷烴的系統(tǒng)命名法(IUPAC (IUPAC 法法) )如下：如下： （1 1） 選擇一個最長的碳鏈為主鏈，視作母體，按主鏈所含碳原子數(shù)稱為

8、某烷。選擇一個最長的碳鏈為主鏈，視作母體，按主鏈所含碳原子數(shù)稱為某烷。 （2 2） 把側(cè)鏈作為取代基，從距離取代基最近的一端開始依次用把側(cè)鏈作為取代基，從距離取代基最近的一端開始依次用1,2,31,2,3等阿拉伯等阿拉伯數(shù)字給主鏈碳原子編號，把取代基的位次和名稱寫在母體名稱之前。表示取代基位數(shù)字給主鏈碳原子編號，把取代基的位次和名稱寫在母體名稱之前。表示取代基位次的阿拉伯數(shù)字和漢字之間要加一短橫。次的阿拉伯數(shù)字和漢字之間要加一短橫。 （3 3） 同一主鏈上如有幾個相同的取代基，取代基的位次號數(shù)應逐個注明，阿拉同一主鏈上如有幾個相同的取代基，取代基的位次號數(shù)應逐個注明，阿拉伯數(shù)字之間用伯數(shù)字之間

9、用“，”隔開。取代基的個數(shù)用二、三、四隔開。取代基的個數(shù)用二、三、四等中文數(shù)字表示。如果等中文數(shù)字表示。如果含有幾個不同的取代基，按含有幾個不同的取代基，按“次序規(guī)則次序規(guī)則”依次列出，小的取代基寫在前面，大的取依次列出，小的取代基寫在前面，大的取代基寫在后面。代基寫在后面。 （4 4） 如有等長碳鏈均可作為主鏈時，應選擇取代基較多的為主鏈。如有等長碳鏈均可作為主鏈時，應選擇取代基較多的為主鏈。 （5 5） 如側(cè)鏈還有取代基，從與主鏈相連的碳原子開始，把側(cè)鏈的碳原子依次編如側(cè)鏈還有取代基，從與主鏈相連的碳原子開始，把側(cè)鏈的碳原子依次編號。側(cè)鏈上取代基的位置就由這個編號所得的號數(shù)來表示。把這個取

10、代基的位置號號。側(cè)鏈上取代基的位置就由這個編號所得的號數(shù)來表示。把這個取代基的位置號數(shù)和名稱寫在側(cè)鏈位置的后面和側(cè)鏈名稱的前面。數(shù)和名稱寫在側(cè)鏈位置的后面和側(cè)鏈名稱的前面。 2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物烷烴122.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物組成烴分子的碳原子相互連接成環(huán)狀的，叫環(huán)烴，在環(huán)烴分子中，碳原子之間組成烴分子的碳原子相互連接成環(huán)狀的，叫環(huán)烴，在環(huán)烴分子中，碳原子之間全是單鍵相互結(jié)合的叫環(huán)烷烴，也叫飽和脂環(huán)烴。全是單鍵相互結(jié)合的叫環(huán)烷烴，也叫飽和脂環(huán)烴。由三個、四個碳原子組成的環(huán)烷烴，環(huán)的穩(wěn)定性較差，在一些試劑的作用下易由三個

11、、四個碳原子組成的環(huán)烷烴，環(huán)的穩(wěn)定性較差，在一些試劑的作用下易發(fā)生開環(huán)反應。五個以上碳原子構(gòu)成的環(huán)較穩(wěn)定。石油中多為五員環(huán)和六員環(huán)。發(fā)生開環(huán)反應。五個以上碳原子構(gòu)成的環(huán)較穩(wěn)定。石油中多為五員環(huán)和六員環(huán)。這些環(huán)烷烴的性質(zhì)與飽和鏈烴相似。這些環(huán)烷烴的性質(zhì)與飽和鏈烴相似。 環(huán)烷烴132.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物環(huán)烷烴的通式為環(huán)烷烴的通式為CnH2nCnH2n，它們與相應的烯烴屬同分異構(gòu)體。在環(huán)烷烴中，目前，它們與相應的烯烴屬同分異構(gòu)體。在環(huán)烷烴中，目前使用較多的是環(huán)己烷，常用為使用較多的是環(huán)己烷，常用為樹脂樹脂的有機溶劑以及制的有機溶劑以及制尼龍尼龍-6-6的原料。的

12、原料。環(huán)烷烴14（一）環(huán)烷烴的物理性質(zhì)（一）環(huán)烷烴的物理性質(zhì)環(huán)烷烴的物理性質(zhì)與烷烴相似，在常溫下，小環(huán)環(huán)烷烴是氣體，常見環(huán)環(huán)烷烴是液環(huán)烷烴的物理性質(zhì)與烷烴相似，在常溫下，小環(huán)環(huán)烷烴是氣體，常見環(huán)環(huán)烷烴是液體，大環(huán)環(huán)烷烴呈固態(tài)。環(huán)烷烴和烷烴都不溶于體，大環(huán)環(huán)烷烴呈固態(tài)。環(huán)烷烴和烷烴都不溶于水水。由于環(huán)烷烴分子中單鍵旋轉(zhuǎn)受到一定的限制，分子運動幅度較小，具有一定的對稱由于環(huán)烷烴分子中單鍵旋轉(zhuǎn)受到一定的限制，分子運動幅度較小，具有一定的對稱性和剛性。因此，環(huán)烷烴的沸點、熔點和比重都比同碳數(shù)烷烴高。性和剛性。因此，環(huán)烷烴的沸點、熔點和比重都比同碳數(shù)烷烴高。2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油

13、中的烴類化合物環(huán)烷烴15（二）環(huán)烷烴的（二）環(huán)烷烴的化學化學性質(zhì)性質(zhì)常見環(huán)、中環(huán)和大環(huán)環(huán)烷烴較穩(wěn)定，化學性質(zhì)與鏈狀烷烴相似，與強酸（如常見環(huán)、中環(huán)和大環(huán)環(huán)烷烴較穩(wěn)定，化學性質(zhì)與鏈狀烷烴相似，與強酸（如硫酸硫酸）、）、強堿（如強堿（如氫氧化鈉氫氧化鈉）、強）、強氧化氧化劑（如高劑（如高錳錳酸鉀）等試劑都不發(fā)生反應，在高溫或光酸鉀）等試劑都不發(fā)生反應，在高溫或光照下能發(fā)生自由基照下能發(fā)生自由基取代反應取代反應；小環(huán)環(huán)烷烴環(huán)；小環(huán)環(huán)烷烴環(huán)丙烷丙烷和環(huán)和環(huán)丁烷丁烷不穩(wěn)定不穩(wěn)定, ,除可以發(fā)生自由基除可以發(fā)生自由基取代反應，易開環(huán)發(fā)生取代反應，易開環(huán)發(fā)生加成反應加成反應。2.1.1 2.1.1 石油中的

14、烴類化合物石油中的烴類化合物環(huán)烷烴16芳香烴：分子中含有一個或多個苯環(huán)的烴類，芳香烴：分子中含有一個或多個苯環(huán)的烴類，簡稱芳烴，屬于不飽和烴。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)，簡稱芳烴，屬于不飽和烴。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)，可分為三類：可分為三類：A A、單環(huán)芳烴，分子中只含一個苯環(huán)的芳烴。、單環(huán)芳烴，分子中只含一個苯環(huán)的芳烴。如苯、甲苯、二甲苯等，具有特殊的芳香味。如苯、甲苯、二甲苯等，具有特殊的芳香味。B B、稠環(huán)芳烴。兩個或兩個以上的苯環(huán)分別、稠環(huán)芳烴。兩個或兩個以上的苯環(huán)分別共用兩個相鄰的碳原子而成的芳烴。如萘、共用兩個相鄰的碳原子而成的芳烴。如萘、蒽、菲。蒽和菲互為同分異構(gòu)體。蒽、菲。蒽和菲互為同分異構(gòu)體。C

15、 C、多環(huán)芳烴。含兩個以上的苯環(huán)。、多環(huán)芳烴。含兩個以上的苯環(huán)。 2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物芳香烴17芳香烴主要來源于煤焦油和石油。芳香烴不溶于水，溶于有機溶劑。芳香烴主要來源于煤焦油和石油。芳香烴不溶于水，溶于有機溶劑。芳香烴一般比水輕；沸點隨分子量的增加而升高。芳香烴一般比水輕；沸點隨分子量的增加而升高。芳香烴易起取代反應，在一定條件下也能起加成反應。如苯跟氯氣在芳香烴易起取代反應，在一定條件下也能起加成反應。如苯跟氯氣在鐵催化劑條件下生成氯苯和氯化氫，在光照下則發(fā)生加成反應生成六鐵催化劑條件下生成氯苯和氯化氫，在光照下則發(fā)生加成反應生成六氯化苯氯化苯(C

16、6H6Cl6)(C6H6Cl6)。芳香烴主要用于制藥、染料等工業(yè)。芳香烴主要用于制藥、染料等工業(yè)。 2.1.1 2.1.1 石油中的烴類化合物石油中的烴類化合物芳香烴182.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)一、原油的化學成分一、原油的化學成分19組成石油的元素CHSNO主要主要次要次要微量微量鎳、釩、鐵、銅等金屬元素烴類烴類非非烴烴類類97%-99%2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)202.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)21石油中的非烴化合物含硫化合物含硫化合物含氮化合物含氮化合物含氧化合物含氧化合物膠質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)著色能力強2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原

17、油的性質(zhì)222.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)232.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)242.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)252.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)262.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)272.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)28三、原油的物理性質(zhì)三、原油的物理性質(zhì)2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)29三、原油的物理性質(zhì)三、原油的物理性質(zhì)2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)30三、原油的物理性質(zhì)三、原油的物理性質(zhì)2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)31三、原油的物理性質(zhì)三、原油的物理性質(zhì)2.1.2

18、2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)32四、重質(zhì)油2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)我國在我國在1515個大中型含油氣盆地和地區(qū)發(fā)現(xiàn)，規(guī)模大，成帶分布，從中元古界個大中型含油氣盆地和地區(qū)發(fā)現(xiàn)，規(guī)模大，成帶分布，從中元古界到下第三系均有。到下第三系均有。33四、重質(zhì)油2.1.2 2.1.2 原油的性質(zhì)原油的性質(zhì)342.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)天然氣的概念天然氣的概念廣義的天然氣是指存在于自然界的一切氣體。根據(jù)其存在環(huán)境可將天然氣分廣義的天然氣是指存在于自然界的一切氣體。根據(jù)其存在環(huán)境可將天然氣分為為8 8類：大氣；地表沉積物中氣；沉積巖中的氣；海洋中溶解氣；變質(zhì)巖中氣；

19、類：大氣；地表沉積物中氣；沉積巖中的氣；海洋中溶解氣；變質(zhì)巖中氣；巖漿巖中氣；地幔排出氣；宇宙氣。巖漿巖中氣；地幔排出氣；宇宙氣。狹義的天然氣，指與油氣田有關(guān)的以烴類為主的可燃氣體。狹義的天然氣，指與油氣田有關(guān)的以烴類為主的可燃氣體。352.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)362.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)372.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)天然氣的化學組成天然氣的化學組成 氣（油）藏中天然氣的主要成分是烴類，通常甲烷占優(yōu)勢，并有數(shù)量不等氣（油）藏中天然氣的主要成分是烴類，通常甲烷占優(yōu)勢，并有數(shù)量不等的重烴氣（的重烴氣（C2+C2+）。但在某些石油伴生氣（氣頂氣和油溶氣）中，重烴氣含量）。但在某些石油伴生氣（氣頂氣和油溶氣）中，重烴氣含量可以超過甲烷。非烴氣在絕大多數(shù)氣藏氣中為次要組成，但在某些氣藏中可可以超過甲烷。非烴氣在絕大多數(shù)氣藏氣中為次要組成，但在某些氣藏中可以成為主要組成，形成以成為主要組成，形成N2N2氣藏、氣藏、CO2CO2氣藏、氣藏、H2SH2S氣藏等。氣藏等。382.1.3 2.1.3 天然氣的性質(zhì)天然氣的性質(zhì)烴類組成烴類組成天然氣的烴類組成一般以甲烷為主，重烴氣為次。重烴氣以天然氣的烴類組成一般以甲烷為主，重烴氣為次。重烴氣以C2H6C2H6和和C3H