① 汞、氧气、石油分别都是以什么形态存在的呢
汞、氧气、石油分别都是以什么形态存在的呢？
石油是十分复杂的烃类及非烃类化合物的混合物，主要的组成元素是碳和氢，还有少量的硫、氧等杂原子，以及五十种微量元素如镍、钒、铁、钠等。组成石油的化合物的相对分子质量从几十到几千，其分子结构也是多种多样。合理、完整地描述石油混合物中各分子结构与含量，对于炼厂在分子层次管理石油加工过程，有着重大的意义。
01.石油分子模型构建背景
要想在数万种分子的混合物中定量各分子组成，仍是一个极大的挑战。目前，对于沸点高于汽油的组分，主流的分析方法无法给出所有分子细节上的定性与定量信息。为了在缺乏完整实验数据的情况下，仍能得到油品的分子组成信息，对石油混合物进行相平衡和物性计算，学术界先是发展了不同的石油组分特征化方法，后又逐渐摸索出了一条石油分子组成模型的技术路线，即基于模型化合物的虚拟分子集的方法。
本文先对石油组分特征化方法进行介绍，随后对虚拟分子集法作阐述。
02.石油组分特征化方法
为了对复杂的石油体系进行表征，揭示其结构特性，研究者提出了多种简化的表征方法，这些简化方法可以看作早期的石油分子特征化工作内容，有些至今仍被广泛使用。
2.1 虚拟组分法
虚拟组分法是把石油或石油馏分按沸程分为一系列窄馏分，每个窄馏分都被看作一个组分，称为虚拟组分，同时以窄馏分的平均沸点、密度、平均相对分子量等表征各虚拟组分的性质。
如此，石油馏分这一复杂混合物就可以看成是由一定数量虚拟组分构成的混合物，然后按多元气液平衡的处理方法进行计算。可以说，传统石油加工的流程模拟方法学基本上是建立在已超过80年历史的虚拟组分理论之上。
图1：虚拟组分示例
虚拟组分方法是现在的流程模拟软件广泛采用的方法，该方法处理石油混合物的优点在于虚拟组分数目可以根据需要进行任意划分，临界性质关联式的选择可根据体系不同而进行选择。可以说，传统石油加工的流程模拟方法学基本上是建立在已超过80年历史的“虚拟组分”理论之上。
2.2 真分子法
真分子法使用某个真实分子来代表一个石油馏分。该方法使用真实分子代表馏分组成，计算结果的精度较高，但是对于复杂馏分则需要选择数量庞大的真实分子，且代表重质馏分的真实分子性质仍需要估算，增加了模型运算量和复杂程度。
2.3 连续热力学法
连续热力学法是将石油当作含有无限多组分的混合物，通过适当的分布函数来描述其分子组成。
连续热力学法计算过程严格，理论基础较为完善，不需要临界性质关联式进行估算，可在一定程度上提高相平衡计算过程的效率。但是该方法不足之处是简化了进料分布函数，认为该函数与气、液相分布函数同类型，因此只能近似计算，精度并没有十分明显的提升。
03.基于模型化合物的虚拟分子集
传统的石油组分特征化方法对于不同馏分的适应性较差，且划分方法过于粗糙，导致包含的分子组成细节信息过少。随着石油分子检测分析方法的发展，全二维气相色谱（GC×GC）、高效液相色谱（HPLC）、核磁共振谱（NMR）以及傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）等测量方法也用来描述油品性质及杂原子分布情况，人们对石油分子的理解变的更为深刻。虽然目前并没有单一的仪器分析手段能够实现对所有分子的定性和定量表征，但已在石油中鉴定出数种分子芳香环系核心，显示出石油分子核心具有较明显的连续性，根据这些性质，研究者开发了多种基于计算机辅助表示分子的方法。
图2：125种常见于石油馏分中的多环核心，图片来自文献①
3.1 结构导向集总法
1992年，Mobil公司的Quann和Jaffe提出了结构导向集总法（Structure-Oriented Lumping, SOL），使用22个结构向量来清晰地描述石油分子的结构。结构导向集总的核心概念是结构向量，即认为石油中的分子都可以用向量表示。下表展示了各个结构向量及其对不同元素的贡献值。
② 石油的主要成分是什么
石油，地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。
石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品，如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
古埃及、古巴比伦人在很早以前已开采利用石油。“石油”这个中文名称是由北宋大科学家沈括第一次命名的。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，石油炼制（职业暴露）在2A类致癌物清单中。
石油的成分主要有：油质（这是其主要成分）、胶质（一种粘性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳质。石油是由碳氢化合物为主混合而成的,具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体。严格地说,石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。构成石油的化学物质用蒸馏能分解。原油作为加工的产品，有煤油、苯、汽油、石蜡、沥青等。严格地说，石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子量最小的4种烃，全都是煤气。
元素组成：石油主要是碳氢化合物。它由不同的碳氢化合物混合组成，组成石油的化学元素主要是碳（83%~87%）、氢（11%~14%），其余为硫（0.06%~0.8%）、氮（0.02%~1.7%）、氧（0.08%~1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95%~99%，各种烃类按其结构分为：烷烃、环烷烃、芳香烃。 一般天然石油不含烯烃而二次加工产物中常含有数量不等的烯烃和炔烃。含硫、氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。
