苯和甲苯谁是轻组分

对鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系和下古生界奥陶系天然气轻烃组成的对比研究（蒋助生等，1999；李剑等，2001）表明，上古生界天然气轻烃C6-C7组成以甲基环己烷、环己烷、苯和甲苯占优势，并且苯含量明显高于甲苯含量（苯/甲苯比值为1.0～5.2）；而下古生界天然气轻烃C6-C7分布相对复杂，主要呈两种分布类型：一种类型是以甲苯和苯为主（甲苯含量明显高于苯含量），其次是环己烷和甲基环己烷；另一种类型是以甲基环己烷和环己烷为主，苯和甲苯含量相对较低。笔者对采自鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系风化壳的29个天然气样轻烃C6-C7组成资料的分析也得出同样的认识；分析还表明，下古生界天然气轻烃C6-C7组成中甲苯/甲基环己烷比值变化范围较大，分布在0.05～1.8之间，说明下古生界风化壳的天然气来源比较复杂。

图5-1　鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系风化壳天然气中重烃含量的平面分布图

图5-2　鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系风化壳天然气中N2含量的平面分布图

图5-3　鄂尔多斯盆地中部气田下古生界天然气轻烃甲苯/甲基环己烷比值的平面分布图

在平面分布上，鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系风化壳天然气的轻烃C6-C7组成变化表现出非均质性。如图5-3所示，在中部气田的东部，甲苯/甲基环己烷含量较高，一般超过0.5，有的甚至超过1.0；而在中部气田的北部、西部和南部，甲苯/甲基环己烷含量相对较低，一般都低于0.5。对于苯/甲基环戊烷比值在平面上的分布情况类似于甲苯/甲基环己烷。

苯（Benzene，）是一种碳氢化合物，也是最简单的芳烃。在常温下苯为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产技术水平是一个国家石油化工业发展水平的标志之一。甲苯则是苯的同系物，亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”。

甲苯

甲苯是有机化合物，属芳香烃，结构简式为。甲苯是最简单、最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色，具有类似甲苯苯的芳香气味，沸点（常压）110.63℃，熔点-94.99℃。凝固点为-95℃，密度为0.866克／厘立方米。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水银低，可以在高寒地区使用；而它的沸点又比水的沸点高，可以测110.8℃以下的温度。因此从测温范围来看，它优于水银温度计和酒精温度计。另外甲苯比较便宜，故甲苯温度计比水银温度计也便宜。

甲苯在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，对光有很强的折射作用（折射率：1.4961）。甲苯几乎不溶于水(0.52克/升)，但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶，在氯仿、丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的黏性为0.6毫帕斯，也就是说它的黏稠性弱于水。甲苯的热值为40.940千焦/千克，闪点为4 ℃，燃点为535 ℃。蒸气和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.2%～7.0％（体积）。甲苯溶解溴后，在光照条件下，甲基上的氢原子被溴原子取代（与甲烷相似），而在铁作催化剂条件下，苯基上的氢原子被溴原子取代（与苯相似）；但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响，使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质，如苯环上的取代反应（卤化、硝化等），甲苯比苯容易进行，甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。

在氧化反应中（如与酸性高锰酸钾溶液），甲苯能由苯甲醇、苯甲醛而最终被氧化为苯甲酸。甲苯主要能进行自由基取代、亲电子取代和自由基加成反应。亲核反应则较少发生。 在受热或光辐射条件下，甲苯可以和某些反应物(如溴）在甲基上进行自由基取代反应。 甲苯与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯(TNT)。

甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化，生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它可以萃取溴水中的溴，但不能和溴水反应；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料；1份甲苯和3份硝酸硝化，可得到三硝基甲苯（俗名TNT）。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。

烟草种植

甲苯是石油的次要成分之一。在煤焦油轻油（主要成分为苯）中，甲苯占15%~20%。我们周围环境中的甲苯主要来自重型卡车所排的尾气（因为甲苯是汽油的成分之一）。许多有机物在不完全燃烧后会产生少量甲苯，最常见的如：烟草。大气层内的甲苯和苯一样，在一段时间后会由空气中的氢氧自由基（OH*)完全分解。

甲苯与苯的性质很相似，是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官。

甲苯主要由原油经石油化工过程而制成。作为溶剂它用于油类、树脂、天然橡胶、合成橡胶、煤焦油、沥青、醋酸纤维素，也作为溶剂用于纤维素油漆和清漆以及用为照相制版、墨水的溶剂。甲苯也是有机合成，特别是氯化苯酰、苯基、糖精、三硝基甲苯和许多染料等有机合成的主要原料。它也是飞机和汽车汽油的一种成分。

甲苯具有挥发性，在环境中比较不易发生反应。由于空气的运动使其广泛分布在环境中，并且通过雨和从水表面的蒸发使其在空气和水体之间不断地再循环，最终可能因生物的和微生物的氧化而被降解。对世界上很多城市空气中的平均浓度进行汇总，结果表明甲苯浓度通常为112.5～150毫克/立方米，这主要来自于汽油有关的排放（汽车废气、汽油加工），也来自于工业活动所造成的溶剂损失和排放。

甲苯是基本有机原料之一，大量由于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。从甲苯中可以衍生出许多种化工原料，例如：苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料等。

甲苯也是重要的化工原料。危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快，容易产生和积聚静电。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。 甲苯又是燃料的重要成分。使用甲苯的工厂、加油站，汽车尾气是主要污染源。城市空气中的甲苯，主要来自于汽油有关的排放及工业活动造成的溶剂损失和排放。贮运过程中的意外事故是甲苯的又一个污染源。甲苯能被强氧化剂氧化。

甲苯为一级易燃物，其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时，冒出黑烟，火焰沿地面扩散。进入起火现场，眼睛会流泪且与咽喉皆感刺痛、发痒，并可闻到特殊的芳香气味。

进入人体的甲苯，可迅速排出体外。甲苯易挥发，在环境中比较稳定，不易发生反应。由于空气的运动，使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速挥发至大气中。甲苯毒性小于苯，但刺激症状比苯严重，吸入会出现咽喉刺痛感、发痒和灼烧感；刺激眼黏膜，会引起流泪、发红、充血；溅在皮肤上局部会出现发红、刺痛及疱疹等。重度甲苯中毒后，或呈兴奋状：躁动不安，哭笑无常；或呈压抑状：嗜睡，木僵等，严重的会出现虚脱、昏迷。甲苯微溶于水，当倾倒入水中时，可漂浮在水面，或呈油状分布在水面，会引起鱼类及其他水生生物的死亡。受污染水体散发出苯系物特有刺鼻气味。

在中国东部陆相断陷盆地已探明的石油地质储量中，除常规原油以外，特殊性质原油（如稠油、轻质油）占有相当大的比例，利用常规的地球化学研究手段，已经不能有效解决其成因来源的判识问题。开发特殊油气成因来源的判识技术，是已探明储量成因来源分析和成藏精细研究的重要前提。

（一）钌离子催化氧化技术及稠油成因来源判识

中国东部陆相断陷盆地稠油分布非常普遍。以济阳坳陷为例，已探明稠油储量为5×108t，可开采稠油储量约2.3×108t（张善文，2003）。受勘探开发和工艺技术条件的限制，早期对稠油油藏的研究程度和勘探程度均相对较低。随着各富油洼陷逐步进入高勘探程度阶段，稠油资源逐渐成为能源接替的重要阵地。然而，相对于常规原油而言，稠油中绝大部分饱和烃都已缺失，甾烷、萜烷等常规生物标志化合物含量也大幅度下降，仅仅依靠常规地球化学指标难以提取稠油中的母源信息，制约了对其成藏规律的认识，必须加强稠油的成因来源判识技术研究。

相对饱和烃而言，稠油中沥青质含量较高。由于自身特有的结构及性质，与原油中的其他组分相比，沥青质受生物降解、水洗等作用的影响比较小，依然蕴藏着相对丰富的成因来源信息。对这些信息的提取成为研究工作的关键。因此，开发稠油中沥青质的成因来源分析技术，最大限度地捕捉相关的母源信息，成为解决稠油勘探的一项重要任务。

1.钌离子催化氧化分析技术的建立

据研究表明，沥青质的基本单元是环状稠核的多芳环“层”，多芳环上多数情况下有甲基取代；单个的芳香层经过分子之间或分子内部的缔结形成“微晶”；几个微晶可以形成不同大小的“聚集体”或“胶束”。由于沥青质的大分子凝聚的胶体性质，为其结构中的生物标志物提供了空间保护。但其难点是如何提取这些信息，并应用于稠油油藏的勘探评价。

目前沥青质的研究方法主要有以下三种（熊永强等，1998；徐冠军等，2003）：①热解法，该方法对纯物质的定性较有效，多应用于高分子材料结构或成分的分析，应用于成分复杂的油气评价则有一定的局限性；②甲基化热解法，是一种化学辅助热裂解的方法，原理是将大分子中的羧酸和酚类化合物定量地转化为甲基酯或甲基醚，从而易于进行气相色谱或质谱分析，这种方法对含氧官能团等具有良好的选择性；③化学降解法（Peng，1999），这种方法通过选择合适的催化剂，断裂某类化学键，达到将大分子转化为小分子的目的。

本次研究采用钌离子催化氧化（RICO）化学降解技术，将沥青质中的烷基侧链或烷基桥提取出来，用以开展油源对比研究。该方法提出时间较早，初期主要应用于沥青质结构的研究，但是国内引进并应用于油气勘探的时间较晚，其主要原理如下：利用钌离子的高度选择性及高碘酸钠的氧化性，选择性地氧化沥青质（或非烃）中的芳核，原理如图2-1所示。由于该方法可以较好地保存与芳核相连的支链及芳核之间的烷基桥，并将这种支链或烷基桥变成小分子的羧酸游离出来，故通过对生成的羧酸进行合理的酯化、分离，就可进行常规的色谱、色质分析，进一步获取稠油的成因、成熟度评价、来源判识等方面的信息。本次研究中所建立方法的进展主要体现在：①制作完成了可稳定、安全制取重氮甲烷的装置；②明确了氧化产物中的a-甲基及异戊二烯类型酸酯可以有效区分沙三型与沙四型原油；③发现甾烷酸、藿烷酸、伽马蜡烷酸酯可以应用于油源对比；④利用一元酸酯与二元酸酯相对丰度表征了原油的成熟度。上述研究成果进一步证实了钌离子催化氧化产物性质稳定，可以应用于油源对比（图2-1）。

图2-1 钌离子催化氧化原理图

（据Peng，1999）

2.应用实例解析

首先在郑家、王庄地区对钌离子催化氧化技术进行了方法实验。郑家—王庄地区位于东营凹陷北部陡坡带的西段，油藏埋藏浅（1000～1500m），原油总体以稠油为主，但在平面上和纵向上性质变化很大，存在“稠中有稀”的现象。在同一油藏中，往往构造高部位的原油性质较稀，而低部位的原油性质较稠。以郑422井稠油为例，其饱和烃类及异戊二烯烃降解殆尽，甾烷也遭受到较大的损耗，C27、C28、C29甾烷已被其他杂峰所干扰，常规地球化学参数很难对其成因来源进行判识。

将稠油样品进行组分分离，分离出足量的沥青质，然后按照已建立的方法进行钌离子催化氧化处理，产物进行色谱—质谱分析。图2-2清晰地显示该样品C28、C29、C30甾烷酸（酯）呈“V”字型分布，且C28甾烷酸（酯）含量高于C30甾烷酸（酯），伽马蜡烷酸酯的含量较高，植烷酸酯高于姥鲛烷酸酯，其特征与沙四段烃源岩相近，表明该原油来源于沙四段烃源岩。该样品C30ααα20S/（20S+20R）为0.43，低于饱和烃中测得的C29ααα20S/（20S+20R）的值（0.52），C31αβ藿烷酸酯S/R为1.15，表明该样品处于成熟阶段。根据同样的方法分析，发现一些样品中也存在源自沙三下亚段烃源岩的油气特征。

图2-2 郑422井稠油样品钌离子催化氧化产物谱图

在解决稠油来源判识和成熟度评价的同时，结合包裹体分析等资料，对郑家—王庄地区的稠油成藏过程进行了研究。该区部分稠油样品在甾烷已遭受较强降解的情况下，仍然有异戊二烯类化合物的存在，表明有两期以上的原油充注，前期充注的降解严重，甾烷遭受严重损失，而后期充注后由于埋深较大，遭受生物降解的程度较低，故仍然保存有异戊二烯类化合物。包裹体均一化温度分布（表2-1）也支持区内存在两期成藏的结论。

表2-1 郑斜41井包裹体样品均一化温度测定数据一览表

通过稠油的一元酸酯与二元酸酯对比图（图2-3）看出，随着埋深增加二元酸丰度降低，藿烷酸酯S构型逐渐增加，而R构型逐渐降低，推测该区第一期充注的原油成熟度较低，且因当时埋藏深度较浅，遭受了较严重的生物降解；后期充注了较高成熟度的原油，且因密度较轻，逐渐占据上层空间，因而呈现上部油成熟度高，下部成熟度低的特点。另外，根据原油的上轻下重、矿化度较高及两期充注等特征分析，原油的生物降解在靠近底水的地区比较严重，而远离油水边界的地方，原油受降解程度较轻。

图2-3 郑411井不同深度样品链状酸酯及萜烷酸酯对比图

钌离子催化氧化技术在东营凹陷北带王庄、宁海地区的稠油成因来源和成藏机制研究中的成功应用表明了该项技术的先进性，证实钌离子催化氧化技术在稠油勘探中具有十分重要的意义。

（二）烃源岩轻烃分析技术及轻质油和天然气成因来源判识标志研究

轻烃是天然气、原油及沉积岩石中烃类的重要组成部分，包含着可反映沉积环境、母质类型、成熟度及烃类运移等的丰富信息。岩石酸解烃所获得的轻烃组分，其主体源自吸附于矿物和岩石晶格内的烃类，排除了运移烃类的干扰，更能反映烃源岩生成烃类的真实特征。

1.轻烃指纹分析方法的建立

样品主要源自东营和沾化凹陷，包括Es3、 、 、Ek、C-P、 等层位。酸解烃脱气装置为自制的恒温真空酸解装置。样品首先进行低温粉碎，然后取60～100目样品40g，装入500mL平底烧瓶中，并加入蒸馏水50mL，待整个装置抽真空后，水浴加热至60～80℃，缓慢滴加50%的磷酸（酸解碳酸盐矿物），释放出二氧化碳、甲烷、乙烷和轻质烃类等酸解产物。用二氧化碳作为主要载体将酸解轻烃带至盛有饱和氢氧化钾溶液的集气瓶中，二氧化碳逐渐被碱液吸收，反应结束后，富集的烃类用注射针筒抽出，直接进样进行气相色谱分析，C3—C7各单体烃及其余正构烷烃用纯组分标定，其他单体烃用色谱-质谱并结合卡瓦指数确定。

2.轻烃指标判识天然气类型

以往的研究主要是利用轻烃参数来反映成熟度、母质类型等，如表征有机质成熟演化的参数庚烷值%、异庚烷值，CAⅠ（环烷指数Ⅰ=C7环戊烷系列/正庚烷）和CAⅡ（环烷指数Ⅱ=甲基环己烷/正庚烷）；反映母质类型的甲基环己烷指数（MCH%=100×MCC6/（MCC6+nC7+∑DMCC5），MCC6/∑DMCC5，苯指数(Bz/∑C6，%)等。为了更深入地研究不同烃源岩轻烃指纹差异性，在传统轻烃指标研究的基础上，加强了部分间二甲基烷烃的研究，同时参照Mango轻烃参数及其思路，来确定适合研究区油源对比的轻烃判识指标。图2-4为不同层系烃源岩的典型酸解烃色谱图。

在常规轻质油和天然气成因来源分析中，甲基环己烷指数主要用于反映母质类型；苯指数也是反映母质来源的很好的指标，主要用于区分油型气和煤型气（表2-2），但由于苯的同系物极性强，易于丢失，在应用方面受到一定的限制；CAⅠ和CAⅡ也可以用于划分天然气成因类型，一般来说，油型气CAⅠ大、CAⅡ小，而煤型气CAⅠ小、CAⅡ大。对于一般的天然气成因类型划分，应用天然气成因类型划分表及CAⅠ—CAⅡ天然气成因类型划分图解（图2-5）即可以实现。

图2-4 不同层系的烃源岩的酸解烃典型色谱图

表2-2 天然气成因类型划分表

图2-5 CAⅠ和CAⅡ划分天然气成因类型图

区内轻质油和天然气主要表现为油型气特征，如何进一步判别其成因来源呢？结合前人的研究资料，经过对比筛选，认为综合利用K1、K2、2MC6/3MC6的值，能将不同的沉积环境，即Es3、 、 、Ek等烃源岩生成的天然气区分开来（图2-6、图2-7）。不同烃源岩轻烃指纹主要差异表现在以下方面：Es3轻烃中苯、甲苯的相对含量低，苯指数一般＜5%，甲基环己烷指数一般＜40%，C7中五元环烷烃大于邻近的甲基环己烷，具有五元环烷烃＞六元环烷烃的特点，MCC6/DMCC5一般＜1.4，主要表现为I型母质，天然气表现出油型气的特征，而且轻烃中季碳原子烃（如2,2二甲基丁烷、3,3二甲基戊烷等)含量相对较低，甚或微量，2,2DMC4/MCC5＜0.07，K1值介于0.7～1.3间，K2值介于0.7～1.6之间，2MC6/3MC6值在1.0附近。

轻烃中苯、甲苯的相对含量高，苯指数一般在5%～10%间，但有时苯指数可以与煤成气的指标相当，甲基环己烷指数一般在35%～45%之间，C7中五元环烷烃小于邻近的甲基环已烷，具有五元环烷烃＜六元环烷烃的特点，MCC6/DMCC5一般＞2，主要表现为Ⅱ型母质，天然气表现出一定腐殖型气特征，而且轻烃中季碳原子烃（如2,2二甲基丁烷、3,3二甲基戊烷等)含量相对较高，2,2DMC4/MCC5在0.15～0.80间，K1值介于1.2～1.8间，K2值可达2.8，2MC6/3MC6的值大于1。

轻烃中苯、甲苯的相对含量相对低，苯指数一般小于7%，甲基环己烷指数一般在30%～40%之间，C7中五元环烷烃小于邻近的甲基环己烷，具有五元环烷烃＜六元环烷烃的特点，MCC6/DMCC5一般小于2，表现为Ⅰ-Ⅱ型母质，天然气主要表现出油型气的特征，而且轻烃中季碳原子烃（如2,2二甲基丁烷、3 ,3二甲基戊烷等)含量介于E s3、 之间，2,2DMC4/MCC5在0.06～0.21间，K1值介于1.2～1.4间，K2值在1.5～2.5间，2MC6/3MC6的值大于1。

Ek的样品相对较少，总的特点是典型性差，与Es4的指标较为接近。

图2-6 不同成因的岩石酸解烃2，2-DMC4—K2值分布图

图2-7 不同成因的岩石酸解烃K1-K2值分布图

一、区别

1、特点不同

凝析油：

（1）在地下以气相存在，当它恢复到地面时是液态的。

（2）地面的凝析油是液态油，但在地层中是气体，称为凝析气。凝析气是高温高压下溶解在天然气中的石油混合物。凝析气藏位于地下数千米深的岩石中。开发的主要产品是凝析油和天然气。

轻烃：通过管网输送给用户的气体燃料，其中从液体到气体的轻烃组分不低于13%（v%）。混合比也可根据用户燃气器具燃气参数的要求进行调整。

2、成分不同

凝析油主要成分是C5至C11+烃类的混合物，并含有少量的大于C8的烃类以及二氧化硫、噻吩类、硫醇类、硫醚类和多硫化物等杂质，其馏分多在20 ℃ -200 ℃。

轻烃：戊烷（炭5）、己烷（炭6）、庚烷（炭7）、丙烯、丁烯、戊烯等。其中丙烷（即炭3，细分还有乙烷）、丁烷（炭4，细分还有异丁烷、正丁烷）。

二、用途

凝析油：主要用于供应天然气；

轻烃：替代二次能源的柴油以及利用价值更高的天然气和液化气，可改变和优化中国能源结构，不仅有很高的经济效益和环保效益，且具有更深远的能源战略意义。

扩展资料：

轻烃优势：

1、利用发生炉煤气可以提高热效率，且煤燃烧充分，可以降低能耗。与直接燃煤相比，可降低20%-40%的能耗。

2、可使配套窑炉温度达到1500°C，而且窑内温差小。

3、燃气发生炉符合工业炉烟气排放标准GB9079.88。废渣采用湿法排放，无污染，具有一定的社会效益。

4、生产煤气的使用可以显著改善工人的工作环境，降低劳动强度。

参考资料来源：百度百科-轻烃

参考资料来源：百度百科-凝析油