石油中含有相当数量的非烃类化合物，尤其在石油重馏分中的含量更高。非烃类化合物的存在，对石油的加工及产品的使用性能具有很大的影响。在石油加工过程中，绝大多数精制过程都是为了解决非烃类化合物的问题。为了能正确地解决石油加工和产品使用中的一些问题，就必须学习研究石油中非烃类化合物及其化学组成。
石油中的非烃类化合物主要有含硫、含氧、含氮化合物以及胶质，沥青质。
一、含硫化合物
硫是石油中常见的元素之一，不同的石油含硫量相差很大，可以从万分之几到百分之几。
如我国克拉玛依石油含硫量只有0.04%，而委内瑞拉原油含硫量却高达5.48%。另有报道，我国华北某油田的一油区其原油的含硫量高达11%。由于硫对石油加工过程的影响极大，所以含硫量常作为评价石油的一项重要指标。
通常将含硫量大于2%的石油称为高硫石油,低于0.5%的称为低硫石油，介于0.5～2.0%之间的称为含硫石油。我国石油大多属于低硫石油。
硫在石油中的分布一般是随着石油馏分沸点范围的升高而增加，大部分硫均集中在残油中。硫在石油中大部分以有机含硫化合物形式存在，极小部分以元素硫存在;含硫化合物按性质可分为三大类：
1、酸性含硫化合物
主要为硫化氢(H2S)和硫醇(RSH)。
石油中硫化氢和硫醇含量都不大，它们大多是石油加工过程中其它含硫化合物的分解产物。硫化氢和硫醇大多数存在于低沸点馏分油中。研究过程中，已经从石油的汽油馏分中分离出10多种硫醇，但在高沸点馏分中尚未发现它们。
硫醇具有极强烈的特殊臭味。若空气中含硫醇浓度为2.2×10 g/m3时就可以闻到。硫醇能与烯烃缩合生成胶质，对汽油安定性有影响。在高温时，硫醇能分解成硫化氢。硫醇和硫化氢对金属都有腐蚀作用，特别是硫化氢对金属的腐蚀作用更显著。在油品精制时，这类化合物必须除掉。
2、中性含硫化合物
主要有硫醚(RSR’)和二硫化物(RSSR’)。
硫醚是石油中含量较多的硫化物之一。硫醚在石油中的分布是随着馏分沸点的上升而增加，大量集中在煤油、柴油馏分中。硫醚是中性液体，热稳定性比较高，与金属不发生化学反应。
二硫化物在石油馏分中含量较少，而且较多的集中在高沸点馏分中。二硫化物也不与金属发生化学反应，但它的热稳定性较差，受热后可分解成硫醚、硫醇或硫化氢。
3、热稳定性较高的含硫化合物
主要有噻吩( ) 和四氢噻吩( )，还有苯硫酚( ) 。
它们具有芳香气味，在物理性质和化学性质上接近于苯及其同系物。噻吩对热极为稳定，易溶于硫酸中，利用此性质可将噻吩除去。
噻吩主要分布在石油的中间馏分中。
含硫化合物对石油加工及产品质量的影响是多方面的，总的有以下几方面：
(1)严重腐蚀设备：在石油炼制时，含硫化合物对一般的钢材腐蚀严重，尤其是在炼油装置的高温重油部位(常压塔底、减压塔底、焦化塔底等)，及低温轻油部位(初馏塔顶、常压塔顶等)，腐蚀更为严重。
在石油产品的使用中，各种含硫燃料燃烧后生成SO2和SO3,遇水生成H2SO3和H2SO4，对机器零件造成强烈的腐蚀。
(2)在加工过程中生成的H2S及低分子硫醇等有毒气体造成有害人体健康的空气污染。
(3)汽油中的含硫化合物，会降低汽油的安定性及其对添加剂的敏感性，使燃料性质变坏。
(4)在气体和各种石油馏分的催化加工时，会造成催化剂中毒。
因此，在油品精制过程中，必须把硫化物除去。
二、含氧化合物
石油中的含氧量一般都很少，大约在千分之几的范围内，但也有个别石油含量较高，达2～3%。石油中的氧大部分集中在胶质、沥青质中，这里讨论的是胶质、沥青质以外的含氧化合物。
在石油中的含氧化合物可分为酸性氧化物和中性氧化物两类。酸性氧化物中有环烷酸、脂肪酸以及酚类，总称石油酸。中性氧化物有醛、酮、醚等，在石油中的含量极少。
在石油的酸性氧化物中，环烷酸最重要，约占石油酸性氧化物的90%左右，但它在石油中的含量一般多在1%以下。环烷酸在石油馏分中分布规律较特殊：在中间馏分(沸点范围约为250～350℃ 左右)中含量最高，而在低沸点馏分及高沸点重馏分中环烷酸含量都比较低。大致从煤油馏分开始，随馏分沸点升高其含量逐渐增加，到轻质润滑油及中质润滑油馏分其含量达到最高点，以后又逐渐下降。
在石油的酸性氧化物中，除了环烷酸外，还有酚类，如苯酚、甲酚、二甲酚、萘酚等。酚类在石油直馏产品中的含量较少。
酸性含氧化合物都具有强烈的腐蚀性，能腐蚀设备。中性含氧化合物也会进一步氧化，最后生成胶质，会影响油品使用性能，因此，在精制过程中必须除去含氧化合物。
三、含氮化合物
石油中含氮量很少，一般在万分之几到千分之几。我国大多数原油含氮量均低于0.5%，如大庆原油含氮量仅0.13%。
石油中的含氮量一般是随馏分沸点升高而增加，因此，氮化物大部分以胶质，沥青质形式存在于渣油中。
石油中的氮化物可分为碱性和中性两类。碱性氮化物有吡啶 喹啉
异喹啉 、胺的同系物。中性氮化物有：吡咯、吲哚、咔唑及其同系物。
碱性氮化物约占20～40%，其余60～80%为中性氮化物。
氮化物在石油中含量虽少，但对石油加工及产品使用都有一定的影响。氮化物能使催化剂中毒，在油品贮存中，会因氮化物与空气接触氧化生胶而使油品颜色变深，气味变臭，并降低油品的安定性，影响油品的正常使用。
因此，在油品精制过程中，也必须把含氮化合物除去。
四、胶质、沥青质
在石油的非烃类化合物中，胶质、沥青质是很大一类物质。它们在石油中相当可观，我国各主要原油中，含有约百分之十几至四十几的胶质和沥青质。
表1-6 我国部分原油胶质、沥青质含量
|
原油产地
|
沥青质，%
|
硅胶胶质，%
|
原油产地
|
沥青质，%
|
硅胶胶质，%
|
|
大庆
胜利
大港
|
0.98
5.1
——13.14——
|
15.9
23.2
|
玉门
克拉玛依
孤岛
|
1.4
0.63
8.5
|
12.3
13.2
33.5
|
胶质、沥青质是石油中结构最复杂、分子量最大的物质，在其组成中，除含碳、氢外，还含有硫、氮、氧等元素。
1、胶质
胶质是一种很粘稠的液体或半固体状态的胶状物，其颜色为黄色至暗褐色。它的平均分子量约为600～800，最高可达1000左右，相对密度在1.0～1.07之间。胶质具有很强的着色能力，0.005%(质)的胶质就能使无色汽油变为草黄色，所以油品的颜色主要是由于胶质的存在而引起的。
胶质能溶于石油醚、苯、乙醚中，也溶于石油馏分。胶质在石油中的分布是从煤油馏分开始，随馏分沸点的上升，其含量不断增多，在渣油中的含量最大。
胶质很易被吸附剂吸附，因此，油品用石油醚稀释后，再用硅胶吸附，就可得出油品中胶质的含量，这些胶质称为硅胶胶质。
胶质受热氧化时，可以转化为沥青质，进而生成不溶于油的油焦质。
2、沥青质
沥青质是一种黑色的、无定型脆性的固体，相对密度大于1。它的分子量很高，大约为1300或更高些。沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，但不溶于石油醚，而石油的其它组分都能溶于石油醚中。因此，当在石油中加入适量的石油醚后，沥青质就可以沉淀出来。
沥青质没有挥发性，石油中的沥青质全部集中在渣油中，但它是以胶体状态分散在石油中，而不是象胶质一样与石油形成真溶液。
沥青质在300℃以上温度时，就会分解成焦炭状物质和气体。
胶质、沥青质一般都能与硫酸起作用，作用后的产物能够溶于硫酸中。一般地，把在一定条件下和硫酸起作用的物质在石油中所占体积的比例称为硫酸胶质。硫酸胶质实际上包括胶质、沥青质及能和硫酸反应或溶解在硫酸中的物质。所以同一油品，硫酸胶质的数量大于硅胶胶质。
胶质、沥青质对油品性质影响很大，灯用煤油含有胶质，会影响灯芯吸油量并使灯芯结焦，因此灯用煤油要求精制至无色;润滑油含有胶质，会使粘度指数降低，在自动氧化中生成积炭，造成机器零件磨损和细小输油管道堵塞;裂化原料中含有胶质、沥青质容易在裂化过程中生焦。
因此，石油馏分中的胶质、沥青质在精制过程中必须除去。
沥青质的宏观结构是胶状颗粒，称为胶粒。胶粒的最基本单元是稠环芳香“薄片，”由“薄片”结合成“微粒”，又由“微粒”结合成“胶粒”。
胶状—沥青状物质对石油加工和产品使用有一定的影响。灯用煤油含有胶质，容易堵塞灯芯，影响灯芯吸油量并使灯芯结焦，因此灯用煤油要精制到无色。润滑油中含有胶质会使其黏温性能变坏。在自动氧化过程中生成炭沉积，造成机件表面的磨损和细小输油管路的堵塞。作为裂化原料的石油馏分中含有胶质、沥青质，容易在裂化过程中生胶，因此必须对其含量加以控制。
