石油的化学组成与物理性质.ppt

石油物性 (Physical Properties of Petroleum),Crude Oil Distillation Fractions Products (Gasoline, Diesel, Lube base oil etc.),石油的化学组成,石油的物理性质,石油的加工特性 与产品的使用性能,Micro-structure,Macro-properties,第一节 前言,一、研究石油物性的重要性 决定加工过程、产品质量、装置设计的关键性指标 二、物性研究的发展趋势 准确性高、更具理论根据的状态方程 基于更精确的结构分析结果，解决广泛的物性估算 三、物性研究的方法 测定 经验关联式 模型计算,理论与实验值的结合,四、物性与化学组成的关系 1、纯物质 结构和化学组成均反映在基础物性上，物性为定值。 2、混合物 物性取决于：组成和结构,可加和性分子可加 体积可加,不可和加实测和估算,确定组成,不确定组成,测定性质,“平均”,五、主要内容： 石油物性的概念、测试方法、预测方法 石油加工与物性变化 六、学习与考试方式，参考材料,第二节 石油及产品的化学组成,原油,电化学脱水脱盐,常 减 压 蒸 馏,汽油馏分,异构化,汽油调和组分,航煤馏分,柴油馏分,催化重整,高辛烷值汽油或芳烃,精制与脱蜡,航空煤油,液体石蜡,加氢或化学精制,柴油调和组分,常压渣油,减 压 蒸 馏,减压馏分油,减压渣油,催化裂化,加氢裂化,润滑油生产,脱沥青,延迟焦化,催化裂化汽柴油,气体,汽煤柴油,润滑油基础油,石蜡,脱沥青油,沥青,焦化汽油、柴油、蜡油,焦炭,元素组成：C、H、O、S、N、微量元素 石油的化学组成 烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃 非烃类组成：含S、N、O化合物,单体烃: 用于石油气及低沸点石油组分 烃类组成 族组成: 仪器气相色谱（GC） 轻馏分 填充柱冲洗 中间馏分和重馏分 结构族组成 : 一般用易测的物理性质关联 如n-d-m法，BL法,化学组成,物理性质,如何影响？,分子间作用！,分子间距,分子极性,分子空间结构和极性基团,第三节 石油及其产品的物理性质,重量特性,蒸发特性,流动特性,燃烧特性,组成结构对这些特性的影响,密度、相对密度、特性因数和平均分子质量 1、密度和相对密度 比重指数： 影响油品密度的因素 油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等,重量特性,分子结构与体积,A、油品密度与馏分组成和化学组成的关系 相同碳数烃类，烷烃的密度最小，芳烃的密度最大 同一原油，馏分油沸点升高和分子量增大， 密度随之变大 不同原油，相同馏分油的密度相差很大,重量特性,烷烃、环烷烃、芳烃密度比较,不同原油、不同馏分密度比较,B、温度、压力对密度的影响 温度对油品密度影响很大，温度升高时，油品体积膨胀， 因而密度减小 压力由于液体是不可压缩的， 温度不太高时，压力对液体油品密度的影响忽略不计。 只有在极高的压力下才考虑外压的影响。,C、油品的混合密度 当属性相近的两种或多种油品混合时，混合油品的密度可近似地按可加性计算， 即m = i V i 计算时，m和i的温度必须相同。 当密度相差很大的两个组分混合时，由于体积往往没有可加性，即混合后体积可能收缩，也可能膨胀。按上式计算导致较大的误差。,2、特性因数 表征石油馏分烃类组成， 烃类组成与沸点和相对密度相关。 烃类烷烃环烷烃芳烃 石油馏分 富含烷烃的馏分K值为12.513.0, 富含芳香烃的馏分K值为1011。 原油: 大庆原油K12.5， 胜利原油K12.1。,用途：了解化学性质、原油分类、确定原油加工方案等 来源：直接查图，或由其它物性通过关联式得到。,3、平均分子质量 油品是烃类混合物，其分子质量是各组分分子质量的加权平均值。 石油馏分的平均分子质量随沸点的升高而增大， 汽油馏分的平均分子质量大约为100120， 煤油为180200，轻柴油为210240， 轻质润滑油为300380，重质润滑油为370470。 平均分子质量是设计计算中常用数据之一，可以实测得到； 也可以根据其它易测的物性数据进行关联。,流动特性 1、粘度 粘度是表示流体在外力作用下流动时，流体内部各流动层作相对运动时的相互间的摩擦力大小的一个物理量。 定义式,（A）油品粘度的表示方法 运动粘度、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等, 动力粘度 动力粘度是流体流动时，流体内部相邻两层相距1cm，其接触面积为1cm2，相对运动速度为1cm/s时所产生的阻力。 单位：SI制：帕秒（Pa .S） ,cgs制：泊（P）和厘泊（CP）， 1 Pa .S = 10 P = 1000 cP 运动粘度 运动粘度是动力粘度 与相同温度、压力下该流体密度的比值 1 米2/秒104斯(st)106厘斯(cst)（毫米2/秒） 动力粘度/运动粘度可以用旋转粘度计/毛细管粘度计或落球式粘度计等测定。一般油品大多采用简便的毛细管粘度计法测定。, 恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度 我国石油产品规格中还有恩氏粘度 欧美各国还有赛氏粘度和雷氏粘度 恩氏粘度200毫升试油在t时，流经恩氏粘度计中规定尺寸的小孔所需时间与同体积蒸馏水在20时流过所需时间的比值。 赛氏粘度和雷氏粘度测量一定体积试油在t时通过赛氏粘度计或雷氏粘度计规定尺寸管子所需要的时间，以秒作粘度的数值，称为赛氏秒或雷氏秒。 运动粘度与恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度之间查有关图表可以进行换算。,特定较重油品,（B）影响粘度的因素 油品粘度与化学组成的关系 粘度与分子大小和结构有密切的联系： 随烃类分子量的增大，粘度是增加的； 分子量相近的烃类（如C7）， 烷烃的粘度最小，环烷烃的粘度最大，芳烃介于二者之间。,烷烃、环烷烃、芳烃的运动粘度比较,油品粘度与温度的关系 温度升高时，所以液体石油馏分的粘度都减小，而温度降低时，粘度都增大，油品粘度随温度变化的性质称为粘温性质。 不同化学组成的油品，其粘度随温度变化的幅度是不一样的，变化幅度小表示粘温性质好。 粘温性质的表示方法常用的有两种：粘度比和粘度指数。 粘度比常用50与100运动粘度的比值50 /100，比值愈小，粘温性能愈好 粘度指数是常用的表示油品粘温性能的方法，粘度指数愈高则粘温性能愈好。,2、凝固和低温流动性 油品凝固的本质粘温凝固（低含蜡油品） 结构凝固（含蜡油品） 凝固点 倾点 浊点 结晶点,油品凝固时的温度,蜡析出不同程度时的温度,对固体产品： 熔点是测定预先熔化的石油产品的降温曲线，降温曲线中温度下降最慢的一段曲线的开始温度，即为油品的熔点。 熔点是石蜡和地蜡的重要规格指标之一。 软化点把规定尺寸和重量的小钢球放在一个预先装好沥青试样的铜环上，然后放入水中，加热水直至小钢球将沥青压下落下时的温度。 滴点在严格的试验条件下加热试样，试样由仪器的小孔中滴出第一滴的温度。 上述反应油品流动性的物性，除凝点或倾点有一定的普遍性外，其它物性都是针对特定的油品而言；另外，所以性质的测定或定义都是条件性的。,蒸发特性,蒸气压、沸点、平均沸点、恩氏蒸馏馏程,1、蒸汽压 某一温度下，液体与液面上方的蒸汽呈平衡状态时，该蒸汽所生产的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压，蒸汽压表示液体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，表明液体越易汽化。,油品蒸汽压的变化规律如下： 纯烃类：同一种烃类，随温度的升高，蒸汽压增大；同一族烃类，分子量增大或沸点的升高，蒸汽压下降。 b) 烃类混合物：混合烃的蒸汽压不仅随温度不同而异，而且在一定温度时，又随其汽化率不同而异。,总之，油品越轻，越容易汽化，蒸汽压越大。 泡点蒸汽压，即汽化率为零时的蒸汽压。 雷德蒸汽压，它是在38，气相体积：液相体积4测定的条件蒸汽压。 2、沸点与馏程（沸程） 纯物质：沸点是一常数。 石油馏分：沸点不是一个固定值，而是表现为一定宽度的温度范围，称为沸程。 恩氏蒸馏馏程：特定蒸馏方法得到的 沸程,1、闪点 在加热油品时，随油品温度的升高，油品上方中油气的浓度逐渐增大，当用外火源去引燃油气混合气时，发现在一定浓度范围内，油品上方会出现瞬间闪火现象。 闪点是指油品在常压下油气混合气相对于爆炸下限或上限浓度时油品的温度。汽油的闪点相当于爆炸上限的温度，煤柴油等是相当于下限浓度的油温。 测定油品闪点开口闪点和闭口闪点 开口闪点一般用以测定重质油料的闪点， 闭口闪点对轻、重油都适用。 闪点是油品安全性的指标，敞开装油容器或倾倒油品时的温度应比油品低17以下,燃烧特性闪点、燃点和自燃点,2、燃点和自然点 燃点油品在规定条件下加热油品到被外部火源引燃并连续燃烧不少于5秒针时的最低油温。 自燃点如果油品被预先加热到很高温度，然后使其与空气接触，则不需外部火源油品就可能因剧烈的氧化而产生火焰而燃烧,3、闪点、燃点和自燃点与油品组成之间的关系 同一族烃类的沸点越低，其自燃点愈高，故愈不易自燃。 油品愈轻，其闪点和燃点愈低，而自燃点愈高。所以，减压渣油是最易自燃的油品。 油品的闪点、燃点和自燃点