非烃化合物：含硫、含氮、含氧化合物以及胶状沥青状物质；
（1）含硫化合物：活性硫化物和非活性硫化物。 活性硫化物：元素硫、硫化氢和硫醇，对金属设备有较强的腐蚀作用； ① 元素硫和硫化氢：在原油及其馏分中多以溶解态存在。 ② 硫醇（RSH）：含量不多且通常集中在汽油馏分中。非活性硫化物：硫醚、二硫化物和噻吩，对金属设备无腐蚀作用。 ① 硫醚（RSR’）：是原油中含量较多的含硫化合物，在轻馏分和中间馏分中比较集中。 ② 二硫化物（RSSR’）：石油馏分中含量很少，较多富集于高沸点馏分中。 含硫化合物对石油加工的危害有：腐蚀金属设备、恶化石油产品的使用性能、催化加工中会使催化剂中毒、污染环境。
（2）含氮化合物 碱性含氮化合物：在冰醋酸和苯的样品溶液中能被高氯酸—冰醋酸滴定的含氮化合物。 非碱性含氮化合物：在冰醋酸和苯的样品溶液中不能被高氯酸—冰醋酸滴定的含氮化合物。 碱性含氮化合物：吡啶系、喹啉系、异喹啉系和吖啶系； 非碱性含氮化合物：吡咯系、吲哚系、咔唑系和卟啉系； 石油中的非碱性含氮化合物性质不稳定，易被氧化和聚合，是导致石油二次加工油品颜色变深和产生沉淀的主要原因。在石油加工中氮化物能使催化剂中毒。 
（3）含氧化合物 包括酸性含氧化合物和中性含氧化合物。 酸性含氧化合物：环烷酸、芳香酸、脂肪酸和酚类等，它们总称为石油酸。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％。中性含氧化合物包括酮、醛和酯类等，在石油中的含量极少。 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。 
（4）胶质 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。