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绪论 1

上篇 石油和石油产品的化学组成与使用性能 13

第一章 石油的化学组成 13

第一节 原油的一般性质、元素组成、馏分组成和分类 13

一、原油的一般性质 13

二、原油的元素组成 15

三、原油的馏分组成 17

四、原油的分类 19

第二节 石油的烃类组成 21

一、天然气及石油的单体烃组成 23

二、石油的族组成 31

三、石油的结构族组成 36

第三节 石油中的含硫化合物 38

一、石油及其馏分中硫的分布 38

二、石油中含硫化合物的组成 39

第四节 石油中的含氮化合物 45

一、石油及其馏分中氮的分布 46

二、石油中含氮化合物的组成 50

第五节 石油中的含氧化合物 52

一、石油中酸性含氧化合物的分布 52

二、石油中含氧化合物的组成 54

三、石油酸的性质及其利用 56

第六节 石油中的微量元素 57

一、石油中微量元素的含量及其分布 57

二、石油中微量元素存在的形态 61

第七节 石油中的胶状沥青状物质 63

一、胶质、沥青质的元素组成和平均相对分子质量 64

二、胶质、沥青质的结构特征 66

三、石油胶体分散体系 68

四、胶质、沥青质的性质 70

主要参考文献 71

第二章 石油及天然气的成因 73

第一节 油气成因学说发展概况 73

一、石油的无机成因说 73

二、石油的有机成因说 74

第二节 石油和天然气的生成 75

一、生油的原始物质 75

二、生油环境 80

三、沉积盆地中有机残体的演化与油气生成的阶段性 81

四、现代油气成因理论新进展 88

五、石油的运移和富集 89

第三节 石油中各族烃类的形成 91

一、正构烷烃的形成 91

二、异构烷烃的形成 92

三、环烷烃的形成 92

四、芳香烃的形成 93

第四节 天然气的成因 93

一、生物成因气 93

二、油型气 94

三、煤型气 94

四、非烃气体的成因 95

主要参考文献 96

第三章 石油及油品的物理性质 97

第一节 馏程、实沸点蒸馏曲线和平衡汽化曲线 97

一、馏程测定 97

二、实沸点蒸馏 98

三、平衡汽化 99

第二节 平均相对分子质量 102

一、平均相对分子质量的定义 102

二、数均相对分子质量的测定方法 102

三、石油馏分平均相对分子质量的近似计算方法 105

四、石油及其馏分的数均相对分子质量 105

第三节 密度和相对密度 106

一、石油及油品的密度、相对密度及其测定方法 106

二、液体油品相对密度与温度、压力的关系 107

三、混合油品的密度 107

四、相对密度与化学组成的关系 108

五、石油及其馏分的相对密度 108

六、特性因数（K w）和相关指数（BMCI） 110

第四节 光学性质 112

一、折射率的测定 112

二、折射率与化学组成的关系 112

三、石油馏分及其组分的折射率 113

四、比折射度、分子折射度和色散率 115

第五节 黏度 116

一、黏度的单位 116

二、黏度的测定方法 117

三、黏度与剪切速率的关系 118

四、黏度与化学组成的关系 118

五、黏度与温度的关系 119

六、黏-温性质与分子结构的关系 121

七、石油及其馏分的黏度和黏-温性质 122

八、黏度与压力的关系 123

第六节 石油的热性质 124

一、石油的比热容、焓、蒸发热、熔化热和燃烧热 124

二、石油及其产品的浊点、结晶点、倾点和凝点 126

三、石油产品的闪点、燃点和自燃点 127

四、石油的临界性质 129

第七节 石油的其他性质 130

一、石油的电性质 130

二、石油的导热系数 131

三、石油的表面张力 131

主要参考文献 132

第四章 石油化学组分分离及分析方法 133

第一节 精密分馏、分子蒸馏及超临界溶剂萃取分馏 133

一、精密分馏 133

二、分子蒸馏 134

三、超临界溶剂萃取分馏 135

第二节 气相色谱法 135

一、气相色谱法原理 136

二、气相色谱仪 136

三、气相色谱法在石油工业中的应用 139

第三节 液相及超临界流体色谱法 148

一、液固吸附色谱法 148

二、离子交换色谱法 152

三、凝胶渗透色谱法 153

四、分配及键合相色谱法 154

五、高效液相色谱法 155

六、超临界流体色谱法 157

七、固相萃取法 157

第四节 元素分析方法 158

一、碳和氢含量的测定 158

二、硫含量的测定 159

三、氮含量的测定 161

四、氧含量的测定 163

五、微量元素含量的测定 163

第五节 由物理性质关联化学组成的方法 164

一、用苯胺点法测定汽油馏分的族组成 164

二、用n-d-M（折射率-相对密度-相对分子质量）法测定减压馏分的结构族组成 166

三、用密度法测定重油的结构族组成 167

第六节 近代物理分析方法 169

一、红外光谱法 169

二、核磁共振波谱法 173

三、质谱法 176

第七节 其他化学组分分析方法 178

一、用卤素加成法测定不饱和烃含量 178

二、硫醇硫的测定和博士试验 179

三、酸值（或酸度）和碱性氮含量的测定 180

四、用尿素包合法分离正构烷烃 180

主要参考文献 182

第五章 石油产品的使用性能及其与化学组成的关系 183

第一节 汽油 184

一、汽油机（点燃式发动机）的工作过程及其对燃料的使用要求 184

二、汽油的蒸发性 185

三、汽油的安定性 187

四、汽油的抗爆性 190

五、汽油的质量标准和品种牌号 195

六、醇类汽油机燃料 198

第二节 柴油 200

一、柴油机（压燃式发动机）的工作过程及其对燃料的使用要求 200

二、柴油的自燃性 200

三、柴油的蒸发性 205

四、柴油的流动性 205

五、柴油的安定性、腐蚀性和洁净度 206

六、柴油的质量标准和品种牌号 207

七、生物柴油 208

第三节 喷气燃料（航空煤油） 209

一、喷气发动机的工作过程及其对燃料的要求 209

二、喷气燃料的燃烧性能 210

三、喷气燃料的安定性 214

四、喷气燃料的低温性能 215

五、喷气燃料的腐蚀性 215

六、喷气燃料的洁净度 217

七、喷气燃料的起电性 217

八、喷气燃料的润滑性 218

九、喷气燃料的牌号 218

第四节 润滑油 219

一、概述 219

二、内燃机润滑油 222

三、齿轮油 229

四、电器绝缘油 230

五、液压油 232

第五节 润滑脂 233

一、润滑脂的组成 233

二、润滑脂的结构 235

三、润滑脂的制造方法 236

四、润滑脂的主要性能 236

五、润滑脂的分类 238

第六节 石油蜡 239

一、石蜡 239

二、微晶蜡 242

第七节 石油沥青 245

一、石油沥青的流变性 245

二、石油沥青的化学组成、胶体结构与使用性能的关系 246

三、石油沥青的分类 250

第八节 石油焦 251

一、石油焦的分类 251

二、石油焦的主要质量指标 252

三、石油焦的品种 253

主要参考文献 253

第六章 润滑油及燃料添加剂 255

第一节 润滑油添加剂 255

一、清净剂和分散剂 255

二、抗氧剂和抗氧抗腐剂 259

三、载荷添加剂 260

四、黏度指数改进剂 261

五、降凝剂 262

六、防锈剂 263

七、抗泡剂 264

第二节 发动机燃料添加剂 265

一、抗氧剂和金属钝化剂 265

二、汽油清净剂 265

三、抗静电剂 265

四、防冰剂 265

五、抗磨防锈剂 266

六、柴油流动性改进剂 266

七、柴油十六烷值改进剂 266

主要参考文献 267

第七章 原油评价及原油加工方案 268

第一节 原油评价的内容 268

一、原油的性质分析 268

二、原油的简单评价 268

三、原油的基本评价 269

四、原油的综合评价 270

第二节 国内外主要原油的性质及特点 273

一、我国主要原油的性质及特点 273

二、国外部分原油的性质及特点 275

第三节 原油性质及其加工方案 276

一、原油加工方案的类型 277

二、原油的类型与加工方案的关系 277

三、典型的原油加工流程 278

主要参考文献 279

下篇 石油加工过程的化学原理 283

第八章 热转化 283

第一节 石油的热转化反应 283

一、烷烃的热转化反应 283

二、环烷烃的热转化反应 285

三、芳香烃的热转化反应 285

四、烯烃的热转化反应 286

五、非烃类化合物的热转化反应 287

第二节 烃类热解反应的历程 288

一、自由基链反应历程 288

二、自由基非链反应历程 291

三、分子反应历程 292

第三节 烃类热解反应动力学 292

一、各类单体烃的热解反应动力学 293

二、烃类混合物的热解反应动力学 295

第四节 高温热解 296

一、概述 296

二、原料对高温裂解的影响 297

三、反应条件对高温裂解的影响 299

四、烃类高温裂解反应动力学特征 302

第五节 减黏裂化 304

一、概述 304

二、渣油减黏裂化反应 305

三、渣油在减黏裂化过程中胶体性质的变化 307

四、渣油减黏裂化的影响因素 309

五、临氢减黏裂化及供氢剂临氢减黏裂化 309

第六节 延迟焦化 311

一、概述 311

二、原料及反应条件对延迟焦化的影响 313

三、石油焦的生成 314

主要参考文献 316

第九章 催化裂化 318

第一节 概述 318

第二节 催化裂化反应 320

一、催化裂化的正碳离子链反应历程 320

二、各族烃类的催化裂化反应 323

三、石油馏分的催化裂化 329

四、重油的催化裂化 332

五、催化裂化的反应热 333

第三节 催化裂化催化剂 334

一、催化裂化催化剂的组成和结构 334

二、催化裂化催化剂的性能 340

三、催化裂化催化剂的助剂 345

四、分子筛催化剂的进展 348

第四节 催化裂化反应的影响因素 349

一、催化剂的影响 349

二、原料组成的影响 350

三、反应条件的影响 356

第五节 催化裂化反应及催化剂再生动力学模型 360

一、催化裂化反应动力学模型 360

二、催化裂化催化剂再生动力学模型 361

第六节 多产低碳烯烃的催化裂化新工艺 363

一、最大量生产丙烯的技术 363

二、生产低碳烯烃兼顾汽油的技术 364

三、生产乙烯、丙烯为主的催化热裂解 365

主要参考文献 366

第十章 催化重整 368

第一节 概述 368

第二节 催化重整的化学反应 369

一、六员环烷烃脱氢反应 369

二、异构化反应 371

三、烷烃脱氢环化反应 372

四、氢解及加氢裂化反应 374

五、积炭反应 374

第三节 催化重整催化剂 375

一、催化重整催化剂的双功能特性 375

二、催化重整催化剂的组成 376

三、催化重整催化剂的失活 385

四、催化重整催化剂的再生 386

五、催化重整催化剂的品种及性能 387

第四节 催化重整原料的影响 388

一、馏分范围的选定 388

二、烃类组成的影响 389

三、杂质含量的影响 391

第五节 反应条件对催化重整的影响 392

一、反应温度 392

二、反应压力 393

三、空间速度 394

四、氢油比 394

第六节 催化重整反应及催化剂再生动力学模型 395

一、催化重整反应动力学模型 395

二、催化重整催化剂再生动力学模型 396

主要参考文献 396

第十一章 催化加氢 398

第一节 加氢处理 398

一、概述 398

二、加氢处理反应 399

三、加氢处理催化剂 412

四、加氢处理的影响因素 419

第二节 加氢裂化 421

一、概述 421

二、加氢裂化反应 424

三、加氢裂化催化剂 429

四、加氢裂化的影响因素 430

第三节 润滑油加氢、临氢降凝和重油加氢 433

一、润滑油加氢 433

二、临氢降凝 435

三、重油加氢 440

第四节 氢气的制取 444

一、烃类水蒸气转化法制氢 444

二、重油部分氧化法制氢 449

主要参考文献 450

第十二章 高辛烷值汽油组分的制取 452

第一节 催化烷基化 452

一、概述 452

二、异丁烷与烯烃的烷基化反应 453

三、原料对烷基化过程的影响 455

四、硫酸法烷基化 456

五、氢氟酸法烷基化 459

六、烷基化方法的新进展 461

第二节 催化醚化 463

一、概述 463

二、醚化催化剂 465

三、醚化的影响因素 466

第三节 催化异构化 467

一、概述 467

二、异构化反应的影响因素 468

三、异构化催化剂 469

第四节 催化叠合 471

一、概述 471

二、叠合反应 471

三、非选择性叠合 472

四、选择性叠合 473

主要参考文献 475

第十三章 原油的预处理、石油产品的精制及废水处理 476

第一节 原油的脱水脱盐 476

一、原油中所含的水和盐 476

二、原油脱水脱盐原理 478

第二节 气体脱硫及硫磺回收 482

一、气体脱硫 482

二、硫磺回收 483

第三节 轻质油品的精制 484

一、酸碱精制 484

二、催化氧化脱硫醇 487

三、吸附脱硫 489

第四节 润滑油的精制 490

一、溶剂脱沥青 490

二、溶剂精制 493

三、溶剂脱蜡 496

第五节 炼油厂废水处理 500

一、物理处理方法 501

二、物理-化学处理方法 502

三、生物化学处理方法 503

主要参考文献 506

第十四章 用石油及天然气制取石油化学品 507

第一节 以甲烷为原料合成的产品 507

一、合成气 507

二、甲醇 507

第二节 以低分子烯烃为原料合成的产品 508

一、以乙烯为原料的合成 508

二、以丙烯为原料的合成 510

三、以丁烯和丁二烯为原料的合成 513

第三节 以芳香烃为原料合成的产品 514

一、以苯为原料的合成 514

二、以甲苯为原料的合成 518

三、以二甲苯为原料的合成 518

第四节 以高级烷烃为原料合成的产品 519

一、高级脂肪酸 519

二、高级脂肪醇 520

三、氯化石蜡 520

四、长链二元酸 520

五、单细胞蛋白 520

主要参考文献 521

第十五章 用煤制取液体燃料 522

第一节 制取煤基液体燃料的原料 522

一、煤的成因 523

二、煤的组成 523

第二节 用煤制取合成气 527

一、煤气化制取合成气的基本化学反应 527

二、气化用原料煤的要求 528

三、煤的气化方法 528

第三节 煤（或油页岩）低温干馏制取液体燃料 529

一、煤或油页岩的干馏 529

二、低温干馏对原料煤的要求 530

三、低温干馏产物 531

第四节 煤直接液化制取合成液体燃料 536

一、概述 536

二、煤加氢液化过程中的化学反应 537

三、煤加氢液化的影响因素 538

四、煤液化粗油的组成和性质 541

第五节 煤间接液化技术 543

一、费托合成 543

二、由CO和H2合成甲醇和低碳醇 546

三、由CO和H2合成二甲醚 547

四、甲醇转化为烃类 549

五、碳一化学的其他产品 550

主要参考文献 552

附录 55

附录一 烃类及非烃类的物理性质 555

附表1-1 正构烷烃的物理性质 555

附表1-2 异构烷烃的物理性质 556

附表1-3 环烷烃的物理性质 557

附表1-4 烯烃的物理性质 558

附表1-5 二烯烃及炔烃的物理性质 559

附表1-6 芳香烃的物理性质 560

附表1-7 含氧化合物的物理性质 561

附表1-8 含硫、含氮、含氯化合物的物理性质 562

附录二 常用图表 563

附表2-1 国际单位与其他单位换算表 563

附表2-2 相对密度与API度换算表 564

附表2-3 石油密度温度系数（γ值）表 565

附表2-4 运动黏度、恩氏黏度、赛氏黏度、雷氏黏度对照表 566

附表2-5 不同温度下水的蒸汽压 569

附图2-1 n-d-M法求％CA列线图（20℃） 571

附图2-2 n-d-M法求％CR列线图（20℃） 572

附图2-3 n-d-M法求R A列线图（20℃） 573

附图2-4 n-d-M法求R T列线图（20℃） 574

附图2-5 n-d-M法求％C A列线图（70℃） 575

附图2-6 n-d-M法求％C R列线图（70℃） 576

附图2-7 n-d-M法求R A列线图（70℃） 577

附图2-8 n-d-M法求R T列线图（70℃） 578

附图2-9 石油馏分性质关联图 579