（轮机工程专业论文）原油与燃料油快速检验方法研究.pdf

中文摘要 摘要 随着改革开放的深入和现代化工业的飞速发展，我囤现有的原油资源已经远 远满足不了国民经济快速发展的需要，因此每年都得依靠大量的进口原油来满足 我国生产发展的需要。但是近年来在我国存在一些不法商人以燃料油的名义进口 原油进行加工生产各类原油及原油产品，充斥到国内市场牟取暴利，对国内成品 油市场造成极大的冲击，搅乱了国内成品油市场秩序。因此，进行原油与燃料油 快速检验方法研究对稳定成品油市场秩序，维护国家利益具有十分重要的意义。 本文期望通过对原油与燃料油的研究以及对比分析，来实现对原油和燃料油 在极短的时间内，准确的加以区分目的以打击不法商贩的走私行为。围绕此研究 目标，本文主要进行了如下的研究： 首先对原油的各项理化性质指标和金属元素的含量进行试验及分析，把这些 理化性质指标的数据汇总到一起，对测得的原油各项数据与燃料油的国际i s o 标 准中对燃料油的各项指标的规定进行对比分析研究。在此基础上，针对试验时间 相对较短的指标进行研究。经过多次试验和对比分析发现进口原油中都不存在铝 和硅元素，而进口的大部分燃料油中都存在铝和硅元素，只有q i 曼d , 部分的燃料油 中不存在铝和硅元素。因此，我们以此为突破口，确定了通过光谱分析对油品中 铝和硅元素的测定来判断油品的属性。对于很小一部分不含有铝和硅元素的燃料 油，我们应用馏程作为主要区分指标，并用密度与闪点作为区分的辅助指标。对 于该快速检验方法是否准确，我们还需要对其进行验证。主要分为实验室内部验 证和全国范围的验证。在进行全国验证之前，还应首先应对我国的实验室的试验 能力进行评价，对于试验能力符合要求的试验单位，我们可以授权其对该快速检 验方法进行最终的验证。最终经过验证，证明该方法可行。 关键词：原油：燃料油；光谱分析；初馏点；灰色理论 英文摘要 t h er e s e a r c ho fam e t h o dt od i s t i n g u i s hc r u d eo i la n d f u e lo i li naf a s tw a y a b s tr a c t w i t ht h ee n f o r c e m e n to fr e f o r ma n do p e n i n gu pp o l i c ya n dt h ed e v e l o p m e n to f m o d e mi n d u s t r i e s ，c h i n a ! sc u r r e n tc r u d eo i lr e s o u r c e sh a v eb e e nf a rf r o mm e e t i n gt h e n e e d so ft h en a t i o n a le c o n o m y t h e r e f o r eal a r g en u m b e ro fa n n u a lc r u d eo i lh a st ob e i m p o r t e dt om e e tt h en e e d so ft h ed e v e l o p m e n to fc h i n a sp r o d u c t i o n h o w e v e r , i n r e c e n ty e a r si no u rc o u n t r y , t h e r ea r es o m eu n s c r u p u l o u st r a d e r s ，i nt h en a m eo ff u e lo i l ， p r o c e s s i n gi m p o r t e dc r u d eo i la n dp r o d u c i n gv a r i o u sk i n d so fo i la n dp e t r o l e u m p r o d u c t s ，s oa st og e tp r o f i t si nt h ed o m e s t i cm a r k e t i tg r e a t l ys h o c k st h ed o m e s t i co i l m a r k e ta n dd i s t u r b st h em a r k e to r d e rf o rd o m e s t i co i lp r o d u c t s t h u s ，am e t h o do ff a s t w a yt od i s t i n g u i s hc r u d eo i la n df u e lo i li so fg r e a ti m p o r t a n c et ot h es t a b i l i t yo ft h e m a r k e to r d e ra n dt h es a f e g u a r do ft h en a t i o n a li n t e r e s t s t h r o u g hs o m er e s e a r c ha n dc o m p a r a t i v ea n a l y s i so ft h ec r u d eo i la n df u e lo i l ，t h i s p a p e ra i m st oc o m b a tt h es m u g g l i n go fi l l e g a lv e n d o r sb ya c c u r a t e l yd i s t i n g u i s h i n gt h e c r u d eo i la n df u e lo i li nas h o r tp e r i o do ft i m e t h i sp a p e rc a r r i e so u tt h es t u d 3 f r o mt h e f o l l o w i n ga s p e c t s f i r s t l y , t om a k eat e s ta n da n a l y s i so fa l lc r u d ei n d i c a t o r so ft h ep h y s i c a la n d c h e m i c a lp r o p e r t i e s a n dm e t a lc o n t e n to ft h ee l e m e n t s ，t h e np u tt h ea g g r e g a t e i n d i c a t o r st o g e t h e r t h e ng i v ea na n a l y s i so nt h em e a s u r e d d a t aa n df u e lo i lt ot h e i n t e r n a t i o n a li s os t a n d a r di n d i c a t o r so ft h ef u e lr e q u i r e m e n t s o nt h i sb a s i s ，m a k ea r e s e a r c ho ft h et e s tt a r g e t si nar e l a t i v e l ys h o r tp e r i o do ft i m e a f t e rs e v e r a lr o u n d so f t e s t i n ga n dc o m p a r a t i v ea n a l y s i s i n g i ti sf o u n dt h a tt h e r ee x i s t sn os i l i c o ni nt h e i m p o r t e dc r u d eo i l ，w h i l ei te x i s t si nt h em 匈o f i t yo fi m p o r t e df u e lo i la n do n l yas m a l l f r a c t i o no ft h ef u e le l e m e n t sd on o tc o n t a i ns i l i c o n t h e r e f o r e ，t a k i n gt h ep o i n t ，w e d e c i d et od e t e r m i n et h ep r o p e r t i e so fo i lb yt h em e a s u r e m e n to ft h eq u a n t i t yo fs i l i c o n b ym e a n so fs p e c t r u m a sf o rt h es m a l lf r a c t i o no ft h ef u e le l e m e n t sw h i c hd on o t c o n t a i ns i l i c o n ，w ed i s t i n g u i s hb yt h es t a n d a r do fi n i t i a lb o i l i n gp o i n t t h ec o n t i n u e d s t u d ys h o w st h a tt h ed e n s i t ya n df l a s hp o i n tc a na l s ob et h ei n d i c a t o r st od i s t i n g u i s h b e t w e e n s t i l lw en e e dt ov e r i f yt h ea c c u r a c yo ft h em e t h o do fr a p i di d e n t i f i c a t i o n t h e l a b o r a t o r yv e r i f i c a t i o n sa r em a i n l yd i v i d e di n t oi n t e r n a lv e r i f i c a t i o na n dv a l i d a t i o n t h r o u g h o u tt h ec o u n t r y b e f o r ec a r r y i n go u tt h ev a l i d a t i o nt h r o u g h o u tt h ec o u n t r y , w e s h o u l df i r s te v a l u a t et h et e s t i n ga b i l i t i e so ft h el a b o r a t o r i e s ，a n dt h e na u t h o r i z et h e q u a l i f i e do n e st od ot h ef i n a lt e s to fm e t h o do ft h er a p i di d e n t i f i c a t i o n a tl a s t ，a f t e rt h e v e r i f i c a t i o n s ，i tp r o v e st h a tt h i sm e t h o di sc o r r e c ta n dv e r yu s e f u l ! k e yw o r d s ：c r u d eo i l ；f u e lo i l ；s p e c t r u m ；i n i t i a lb o i l i n gp o i n t ；g r e ) s y s t e m t h e o r y 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文 愿油墨缝挝迪迭逵捡验友选班塞 。除论文中已经注明 引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未 公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：塞墨 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密口( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：粟丹导师签名：魏序军 日期：年月日1 原油与燃料油快速检验方法研究 第1 章绪论 1 1 选题背景 随着改革开放的深入和现代化工业的飞速发展，我国现有的原油资源已经远 远满足不了国民经济快速发展的需要。从1 9 9 3 年开始我国从原油出口国转变为原 油净进口国，每年都得依靠大量的进口原油来满足我国生产发展的需要。图1 1 比 较直观的表明了我国近年来原油的进口量，从图1 1 中可以看出，我国原油的进口 量近年来一直保持迅猛增长的态势，在短短几年内翻了一倍多【】。 万吨 图1 1 近年来我国进口原油数量 f i g 1 1t h ea m o u n to ft h ei m p o r tc r u d eo i l 年份 2 0 0 5 年我国原油的净进口量达1 2 7 亿吨，占了我国原油总需求的4 0 以上。 而目前中国是世界上仅次于美国和日本的第三大原油进口国，同时也是仅次于美 国的第二大原油消费国。据海关统计，2 0 0 6 年我国从世界五大洲的2 0 多个国家和 地区进口原油达1 4 5 1 8 亿吨，日均进口量为2 9 1 万桶，创下历史新高，并且进口 量继续逐年增长i 引。 据有关国际机构的预测，中国在2 0 1 0 年、2 0 1 5 年的原油进口量将分别在1 5 亿吨和2 亿吨左右，自给率则将逐步下滑到5 0 ，甚至更低；而据有关数据预测， 到2 0 2 0 年前后我国的原油进口量很有可能要超过日本( 日本目前的石油进口量约 为2 5 亿吨) 而突破3 亿吨，成为世界第一大油品进口国【j j 。 同样，对燃料油的需求也在不断上升。我国燃料油供应越来越依赖进口，目 前燃料油已成为除了原油以外进口量最大的原油产品。根据我国加入世界贸易组 第1 章绪论 织的承诺，从2 0 0 2 年起开始允许非国营贸易企业从事部分数量原油和成品油的进 口，以及自2 0 0 4 年1 月1 日起国家宣布取消了燃料油的进出口配额，逐步放开燃 料油的进口，实行进口自动许可管理，从此燃料油进口量逐年增加。 原油是我国专项控制的大宗进口能源商品。国家有严格的法律法规，除规定 的几家大公司有经营权外，任何个人或单位无权私自经营进口原油。但随着能源 进口量的不断增加，特别是地方炼油厂的兴起，燃料油深加工是一项获利丰厚的 开发项目，促使一些不法商人钻取我国政策法规的空子，将易于加工的原油以燃 料油的名义进口，扰乱了国内能源市场的秩序，给国家造成了极大的损失。 从海关查私的角度考虑，原油与燃料油在相关法律的执行上也是不一样的。 国家以许可证的形式对原油加以控制，由专门机构统一经营。而燃料油在政策法 规上虽然也是以许可证的形式加以控制，但没有指定专门机构统一经营。所以， 以燃料油的名义进口原油，在政策法规上属于非法走私。由于馏分燃料油与原油 存在本质上的区别，因此，用轻质原油代替馏分燃料油进口成为不可能，然而中 质或重质原油在外观上与燃料油是很难区分的，都是黑色粘稠的油类，以及目前 国内还没有能将原油与燃料油快速准确检验出来的方法，因此海关部门仅仅是凭 借外贸部门的进口报关单来确定油品的属性，这就给一些不法商贩造成了可乘之 机，以燃料油名义进口原油，对国内成品油市场造成了极大的冲击和影响。 原油属于可加工原生态矿物，不法商人利用原油进行加工生产各类原油及原 油产品，充实到国内市场牟取暴利，对国内成品油市场造成极大的冲击，搅乱了 国内成品油市场秩序，从而使国内成品油市场秩序混乱，使国家蒙受损失。因此， 进行原油与燃料油快速检验方法研究，就非常切实可行，也非常必要，它对稳定 成品油市场秩序，维护国家利益具有十分重要的现实意义【4 】。 1 2 国内外同类研究现状及存在的问题 由于原油与燃料油快速检验方法的研究，到目前为止国内外还没有一套切实 可行的方法可以借鉴，仅能从原油或燃料油本身的性质入手开展工作，从中找出 规律性的东西和比较差异，以确定种类。该项工作比较浩繁，这主要是由原油种 类繁多，分类多样化决定的。原油包括超轻原油、轻质原油、中质原油和重质原 油i 引。对超轻原油和轻质原油来说与燃料油比较好区分，而对中质原油和重质原油 2 原油与燃料油快速检验方法研究 来说，特别是重质原油与燃料油比较难区分。无论在外观上，质量及粘度上都比 较相近，一般方法是无法将其区分开来的。 而燃料油是一种不可再生和加工的油料组分，它是由炼油厂生产各类成品油 后不能再加工的渣油调和而成，其组成主要包括渣油组分和调和组分两大类，其 调和组分主要由轻质组分构成，一般来说由柴油或低粘度燃料油组成。由于燃料 油含有调和组分，这部分在性质上与重质原油的轻组分的性质比较相近，给原油 和燃料油在区分上造成难度，有时无法确定。 如果把上述问题解决了，原油和燃料油就可完全区分开来，从而给不法商人 无可乘之机。 世界上，首先是英国标准协会( b s i ) 于1 9 7 9 年开始着手起草船用燃料油的 规格标准。 1 9 8 0 年i s o 设立了i s o t c 2 8 s c 4 w g 6 ( 石油关系技术委员会分类、标准分 技术委员会船用燃料油的分类、规程标准工作小组) ，以b s i 草案作为i s o 船用燃 料油规格标准原案进行讨论。 1 9 8 2 年在i s o 召开的第5 次工作小组会上完成了“石油产品一燃料一船用 燃油的规格”的标准原案，作为提案上交分类、规格标准分技术委员会( s c 4 ) ， 并于1 9 8 7 年制定了i s 0 i s 标准，即i s 0 8 2 1 7 标准。与此同时，公布了i s 0 8 2 1 6 标准关于“石油产品一燃料一分类i 一船用燃油”议案。 1 9 8 7 年制定的船用燃料油规格国际标准( 初版) 经过修订又于1 9 9 6 年颁布 了第2 版，即i s 0 8 2 1 7 ：1 9 9 6 ( e ) 标准。由于目前燃油粘度并不是唯一可靠的质量 指标，所以在i s 0 8 2 1 7 ：1 9 9 6 标准中对船用燃料油的质量评价己不仅仅是粘度，还 包括密度、倾点、残碳、灰分、含硫量、含钒量等多项参数。 国际船用燃料油规格标准工作小组i s 0 8 2 1 7 修订工作由i s o t c 2 8 s c 4 w g 6 z g 工作小组负责，工作小组约有2 0 名成员，每年召开2 次会议。在2 0 0 4 年，i s 0 8 2 1 7 的第三个版本出版发行，被命名为i s o d i s8 2 1 7 。 我国目前除了将i s 0 8 2 1 6 分级标准已转化成中国国家标准外，对于更为重要 的i s 0 8 2 1 7 ：1 9 9 6 质量标准转化工作，目前尚未见到确切的信息1 5 】。 这些标准的出台虽然为鉴定和评价燃料油提供了依据，但是由于需要检测的 项目较多，需要较长的时间，因此不能用于直接原油与燃料油快速检验方法。 第1 章绪论 本课题的研究重点和难点在于如何在较短的时间内通过检测一个或几个指标 就能区分原油和燃料油。为此，必须通过大量的实验研究，找出原油和燃料油的 最本质区别指标，并对该指标进行研究，建立该指标的评价标准，从而解决原油 和燃料油的快速区分的难题1 6 1 。 1 3 研究的意义 由于到目前为止，国际国内尚没有快速准确检验原油与燃料油的可行方法， 因此，原油与燃料油的快速检验方法的研究及提出，就非常具有可行性。 首先，该方法的提出及应用实施可以有效地提高我国有关油品检测鉴定部门 ( 如海关等) 的工作效率和准确性，避免鉴定单位只是仅仅凭借外贸部门的进口 报关单来确定油品的属性，以适应现代社会的快节奏的步伐。因为不论是原油还 是燃料油的进口，在抵港卸货前，都需将货品送交海关部门进行审核检验，而若 这些部门的工作效率较低的话，即没有在原定船舶卸货之r 前检验出该油品是否 合格的话，一方面就可能使将原油以燃料油的名义进口的商贩得到可乘之机，使 非法进口的原油充斥到我国国内市场，对国内原油市场造成了极大的冲击和影响。 另一方面，就有可能要求受检验的船舶后延卸货期，从船舶的营运方面考虑，这 将会给船舶带来一定的经济损失的。因此要求相关的检验检疫部门应在较短的时 间内准确的检测出油品的属性。从这个角度考虑，需要有一种快速准确检验原油 与燃料油的方法作为技术方法的支持。 其次，由于中质和重质原油在外观和某些特征方面都与燃料油非常的接近， 这是造成难于检验的根本原因，因此迫切要求我们从根本上入手，从中找出原油 与燃料油的显著的差异，进而区别原油与燃料油的属性。测出全部的理化性质指 标，一定可以达到区分的目的，但是这样会耗费大量的时间，不适合在海关查私 方面应用。测出部分数据，虽说可能耗时很短，但有可能由于所测指标不具规律 性或其他原因，不一定能达到区分的目的。经过前期的调研我们发现原油的一些 理化性能指标与燃料油的理化性能指标存在着较大的差异。若从这些性能指标出 发，找出差异较大且试验方法快速以及区别油品的属性的准确率较好的指标，也 就试验出了检验原油与燃料油的快速准确的方法。 再次，可以填补我国有关能源进口的有关政策法规的缺陷之处，有力的打击 4 原油与燃料油快速检验方法研究 那些将原油以燃料油的名义进口的不法商贩的违法行为，使他们没有政策法规的 空子可以钻，从而使我国的能源市场秩序得到稳定，以及国家的利益得到维护和 减少不必要的经济损失。 综上所述，研究原油与燃料油快速检验方法具有重要意义。 1 4 研究的内容 本文依托国家质检总局科技计划项目“原油与燃料油快速检验方法研究”t 7 】， 主要从原油和燃料油的各项理化性质指标及金属元素的含量出发，期望通过对原 油与燃料油的理化性质及金属元素的含量的研究以及对比分析，来实现对原油和 燃料油在极短的时间内，准确的加以区分目的。这是本文的研究目标，因此围绕 此研究目标，本文的研究内容主要设计为以下几个部分： 首先，对我国曾经进口的各个国家和地区的原油进行资料的搜集与整理。一 般来讲，我们首先得选择原油与燃料油的理化性质指标。在此基础上，对各个国 家和地区的原油的各项理化性质指标和金属元素的含量进行试验及分析，包括测 试时间，试验步骤的难易程度、后续的计算量，测试数据的准确性并得到我国曾 进口各国家和地区的原油的各项理化性质指标包括金属元素含量的数据。把这些 理化性质指标的数据汇总到一起，参照国际i s o 标准中对燃料油的规定，对测得 的原油各项数据与燃料油的国际i s o 标准中对燃料油的各项指标的规定进行比较 与分析，试图找出一些具有一定规律的东西i 引，见第2 章内容。 其次，快速检验方法的研究。在第2 章的基础上，我们系统的对油品的各项 指标进行研究。由于本方法的一个重要特点是快速，所以首先针对试验时间相对 较短的指标进行研究。为此，我们首先选择了应用光谱技术对油品中的金属元素 的含量的测定方法进行研究，经过多次试验和对比分析发现，由于油品冶炼及加 工工业的日益完善，进口原油中都不存在铝和硅元素，而进口的大部分燃料油中 都存在铝和硅元素，只有很小部分的燃料油中不存在铝和硅元素。因此，我们以 此为突破口，最终确定了通过光谱对油品中铝和硅元素的测定来判断油品的属性， 见第3 章内容。但是对于很小一部分不含有铝和硅元素的燃料油该如何与原油进 行区分，我们还需对其继续进行研究，通过研究发现，馏程 2 1 1 也可以作为区分原 油与燃料油的一个指标。继续研究得出密度与闪点也可以作为区分的指标，见第4 第1 章绪论 章内容。 第三，原油与燃料油快速检验方法的最终确定及实验室内部验证。经过前面 章节的分析与研究，我们归纳总结得出了最终的方法原油与燃料油的快速检 验方法。针对原油与燃料油区分问题，本方法通过其常规理化指标和金属元素含 量的研究，得出了仅仅应用油品的几项试验时问较短的指标，参照本文中对各项 指标所设定的界限值，就能在最短的时间内将油品区分开来。对于该快速检验方 法是否准确，我们还需要对该方法进行实验室内部的多次验证，以确定最终的可 行性。为此，我们对我国曾进口的主要国家和地区的燃料油进行了实验室的实验 分析，最终确定可行。见第6 章内容。 最后，对于在实验室内部验证可行的原油与燃料油的检验检疫方法，我们要 在全国范围内对该方法的适用性进行检验，以确定该方法是否真正的可行、适用。 在对该方法进行全国验证之前，首先应对我国的实验室的试验能力进行一个评价， 假如所选的实验室的能力水平较低下、试验设施配备不齐全、测试结果不足够精 确就很有可能对该快速检验方法的准确性有所影响。所以，对全国范围内的实验 室的能力验证是必要的前提。对于全国范围内实验室能力的验证，我们丌展了名 为p t c t 0 0 1 的能力验证计划f 9 1 以检验实验室的实验能力。对于实验能力符合 要求的试验单位，我们可以授权其对该快速检验方法进行最终的验证，见第6 章 内容。 6 原油与燃料油快速检验方法研究 第2 章原油与燃料油基本性质 2 1原油与燃料油的基本特性 2 1 1 原油的基本特性 ( 1 ) 原油的来源 原油系指从地下开采出来的，未经加工的天然石油。它是由古代的浅海、湖 泊沼泽等地的动植物和海藻等有机物，沉在海底经过长期变化而形成。堆积的动 植物遗体由于地层的变动或自然沉积埋没在闭塞的海湾或湖泊沼泽下的泥泞中， 经过几百万年到几千万年长期隔绝空气或空气极少的情况下，在水底泥岩深到数 百至数千米之下，受到自然温度1 0 0 。( 2 以上和压力3 0 0 大气压以上，经过地壳中自 然催化作用，发生发酵、还原等作用而形成的。它是一种流动或者半流动的粘稠 的液体，其粘度范围非常宽。密度约为8 0 0 o 1 0 0 0 0k g m 3 ，略微轻于水，沸点范 围则为常温到5 0 0 以上。原油可溶于多种有机溶剂，虽不溶于水，但可与水形成 乳浊液。原油的颜色非常丰富，红、金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明；原油的 颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量，含的越高颜色越深。原油的颜色越浅则 说明其油的品质越好【2 4 】。 ( 2 ) 原油的成分 原油是一种成分十分复杂的混合物。就其化学元素而言，根据一些原油的分 析证明，一般原油的元素组成大体为：c o 旷- 8 4 - - 8 7 、h - - - 1 2 1 4 、c ： h 心1 7 2 、s 籼1 5 5 、n 籼0 l 2 2 、o 籼2 1 4 。 除此之外，原油中还含有微量的氯、碘、砷、磷、钾、钠、铁、镍等元素，以化 合物形式存在。 原油中主要成分是碳和氢，二者合计占约9 6 - - 一9 9 ，存在形式是二者组成 的碳氢化合物，称之为烃类，分子量从十几到几千，因而在很大程度上决定了原 油的性质，是原油加工和利用的主要对象。原油产品利用于燃烧产生能量、制作 润滑油、制作化工产品都主要利用的是各类型烃类及其衍生物；原油中含有的硫、 氮、氧等元素，含量约占1 3 ，他们与碳、氢形成的硫化物、氮化物、氧化 物、和胶质、沥青质等非烃化合物，其含量常达1 0 2 0 ，它们的含量虽然不 第2 章原油与燃料油基本性质 大，但对原油产品的性质却有很大的影响。这些非烃类化合物大都对原油n - r 和 产品质量带来不利影响，炼制中应尽量除去：原油中含有的微量各类其他元素， 也是以化合物形式存在，虽对原油产品影响不大，但砷会使铂重整催化剂中毒， 铁、镍、钒会使催化裂化的催化剂中毒。所以，加工时，对原料要有所选择或予 以处理。虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不 同国家，反映出的原油品种则纷繁众多，其物理性质有很大的差别。 ( 3 ) 原油的分类 原油根据不同的指标有各种各样的分类方法，例如表2 1 的原油物性分类方 法。但是至今为止还没有一个公认的标准分类方法。 表2 1 原油物性分类标准 t a b 2 1t h ec a t e g o r i e ss t a n d a r do f t h ec r u d eo i l 密度( g c m 3 ) 2 0 c含蜡量( m m ) 含硫鼙( m m ) 轻质原油 0 8 5 2低蜡原油 0 9 9 8 特高蜡原油 2 5 ( 4 ) 原油的用途 原油是原生态矿物能源，是生产加工各种燃料如汽油、柴油、航空燃料、煤 油、溶剂油等、液化气、润滑油、石蜡、燃料油、道路沥青等的最基本原料，简 单地说就是一种可再加工能源。 2 1 2 燃料油的基本特性 ( 1 ) 燃料油的定义 燃料油又被称作为重油、渣油，是一种呈暗黑色的特别粘稠的液体。对于燃 料油的定义有两种说法，欧洲对燃料油的定义一般是指原油经蒸馏而留下的黑色 粘稠残余物，或它与较轻组分的参合物，主要用作蒸汽炉及各种加热炉的燃料或 作为大型慢速柴油燃料及作为各种工业燃料。但在美国则指任何闪点不低于 3 7 8 。c 的可燃烧的液态或可液化的原油产品f 2 5 j 。 燃料油是成品油的一种，是原油加工过程中在汽、煤、柴油之后从原油中分 离出来的较重的剩余产物。它主要是以原油加工过程中的常压油、减压渣油、裂 8 原油与燃料油快速检验方法研究 化渣油、裂化柴油和催化柴油等为原料调和而成，其特点是粘度大，含非烃化合 物、胶质、沥青质多。 ( 2 ) 燃料油的分类 根据性质和使用用途，以及当前国际标准( i s o ) 、a s t m 标准和国家标准， 燃料油可以分两大类，即馏分燃料油和残渣燃料油f 2 6 1 。 馏分燃料油是由原油直接蒸馏或催化裂化后再经蒸馏组分调和而成。包括柴 油和重柴油等。其特点是具有一定的透光度，即清澈透明，因此在性质上非常容 易与原油进行区分。 而残渣燃料油是由直馏残渣油或催化裂化残渣油或抽出油等根据需要调和而 成，包括重油和渣油等。由于残渣燃料油是由渣油调和而成，而渣油含胶质沥青 质比较高，因此残渣燃料油特点是黑色粘稠，不具有透光度，并且粘度大，含非 烃化合物、胶质、沥青质多，没有轻组分。 因此，本文的快速鉴定方法重点在于如何区分残渣燃料油与原油。 ( 3 ) 燃料油的国际i s o 标准 长期以来，人们养成了表达船用燃料油的唯一指标是粘度，随后加上密度， 直至现在，轮机管理人员注重和掌握的多限于粘度和密度。因此，很多油公司和 船员习惯按雷氏粘度进行分级，后来采用国际单位制后演变为以5 0 。c 运动粘度逐 渐取代。 对于燃料油，因为其属于力n - l - 成的成品商品，因此，可以对其进行统一的规 范。国际上虽然已有各种各样的标准规范，但各国已经逐步采用了i s o 对于燃料 油的规定，具体指标见表2 2 f 2 7 1 。1 9 7 8 年国际标准化组织开始工作，于1 9 8 7 年正 式颁布了i s o8 2 1 7 标准。吸收船东协会、造船协会等各方面的意见，2 0 0 7 年作了 进一步修改。 但是国际i s o 标准的分类方法虽然流传较广，该方法却一直没有标准规格的 支撑，比如i f o l 8 0 或l f 0 3 8 0 燃料油仅规定上线指标，而没有规定下线指标。因 此对于目前石油加工工艺复杂的状况，极易与原油混淆。 9 第2 章原油与燃料油基本性质 表2 2 残渣燃料油的国际i s o 标准 t a b 2 1r e q u i r e m e n t sf o rm a r i n er e s i d u a lf u e l so fi s o 类别i s o f 项目单位限度 r m 卢r m 日r m 亡 r r ：l r m fr m dr m i r m k r m hr m k 3 03 08 03 8 03 8 0 3 8 07 0 07 0 0 常度1 5 。ck g m 3 m a x9 6 0 i9 7 5 i9 8 0 i9 9 1 09 9 1 01 0 1 0 09 9 1 01 0 1 0 0 运动粘度，5 0 m m sm a x 3 0 0 8 0 01 8 0 03 8 0 07 0 0 0 闭u 闪点 m i n。6 06 06 0 6 06 0 倾点，冬季 m a x02 43 03 03 0 3 0 夏季 m a x62 43 03 03 0 3 0 残炭，( m ，m ) m a x1 01 41 52 01 82 22 2 灰分( m m ) m a x0 1 00 1 0 0 1 00 1 50 1 50 1 5 水分，( v v ) m a x0 50 50 50 50 5 硫含量，( m ，m ) m a x3 5 04 0 04 5 04 5 04 5 0 钒含量 m g k g m a x1 5 03 5 0 2 0 0 5 0 03 0 06 0 06 0 0 总潜在沉淀物( m ，m ) m a x0 1 00 1 00 1 00 1 00 1 0 铝+ 硅 m g k g m a x8 08 08 08 08 0 用过的润滑油无润滑油( u l o ) 锌含量 m a x 1 5 m g ，k g m a x 1 5 磷含量 n l a x 3 0 - 钙含量 注：锌、磷和钙含量如果小于等十姚格限度以下，则认为4 i 含有润滑油：高十规格限度则认为含有润滑； 2 2 原油与燃料油的理化性质指标及分析 目前，各国原油由于具有不同的性质，因此没有相应的标准；而燃料油则具 有相应的国际标准，因此，从某种意义上讲，对送检的油样按燃料油的标准进行 全面化验分析，就可以进行鉴定。但是由于上述原因，进行全面的化验分析是不 符合实际情况的，因此，我们必须针对不同情况，确定一种快速的检测方法，从 而实现对送检油样的快速鉴定。下面对燃料油各项性能指标的分析操作步骤进行 阐述，以此来综合确定最终鉴定方法。 2 2 1 粘度 ( 1 ) 粘度的特性 粘度是油品内分子摩擦的量度，即油品流动时分子问阻力的大小，是评定油 1 0 原油与燃料油快速检验方法研究 品流动性的指标，是油品最重要的特性参数之一【2 引。油品的粘度表明油品的稀稠 程度，以及流动的快慢程度。粘度表示方法很多，在英国常用雷氏粘度( r e d w o o d v i s c o s i t y ) ，美国惯用赛氏粘度( s a y b o l tv i s c o s i t y ) ，欧洲大陆则往往使用恩氏粘度 ( e n g l e rv i s c o s i t y ) ，但各i bi - 逐步更广泛地采用运动粘度( k i n e m e t i cv i s c o s i t y ) ，因 其测定的准确度较上述诸法均高，且样品用量少，测定迅速。各种粘度间的换算 通常可通过已预先制好的转换表查得近似值。 通常所说的粘度也是指运动粘度，它是指在相同温度下不同密度的运动粘度 或绝对粘度的商，见下式( 2 1 ) 。油品的粘度的数值必须跟温度连用，不指明温度 的粘度无法判断其适用性。目前虽然大多数的油品的规格说明均把在1 0 0 ( 2 时的粘 度做为参考粘度，但是在5 0 时的粘度做为参考粘度使用更为普遍。 ，：堕( 2 1 ) p 式中：l 卜- 油品的运动粘度； 1 1 油品的动力粘度； p 同温度下油品的密度。 国际单位制为m 2 s 或m m 2 s 。但通常在实际使用中使用厘斯( c s t _ 工程单 位) ，l c s t = 1 0 6 m 2 s = 1 m m 2 s 。 油品的粘度指标是关系油品质量的重要指标。国际石油市场上，船用燃料油 的价格一般都是按其粘度的高低加以区别。作为船舶轮机人员，了解油品的粘度， 可以掌握对其的泵送、贮存条件；可以正确地对燃料油加温预热，使其符合喷射、 雾化所需要的条件。目前，船舶上都是按照柴油机说明书提出的要求范围来选择 所使用的燃料油。 ( 2 ) 油品的运动粘度的测定方法【2 9 1 是： 1 ) 根据油样选用合适毛细管粘度计，保证测定秒数在3 0 0 1 8 0 s 范围内。 2 ) 利用橡皮球使洁净、干燥的毛细管粘度计吸取适量的待测油样，油样吸入 粘度计下刻线处，随即将粘度计倒转翻j 下，注意不要产生气泡。 3 ) 将装有油样的粘度计浸入事先准备妥当的恒温浴中，用夹子将粘度计固定 在支架上，必须将粘度计扩张部分浸入一半，使外面的液面高于刻度，调整粘度 计成垂直状态。 第2 章原油与燃料油基本性质 4 ) 将温度计安放在使水银球与毛细管中部平行的地方。 5 ) 调节恒温浴的温度使之加热到所规定的温度，然后恒温到所需要的时间。 6 ) 备好秒表，然后用吸气球将油样从粘度计底部吸到中刻度以上，注意毛细 管和扩张部分中不要有气泡产生。 7 ) 观察油样液面：当油液面下落至中刻度处立即开动秒表计时，当下落至下 刻度时迅速关闭秒表，记录结果。 8 ) 重复测量至少4 次，取不少于三次的流动时间的算术平均值，作为平均流 动时间，记录结果。 9 ) 按下式计算油样的运动粘度值v t ( m m 2 s ) 。 1 7 t = c x l t ( 2 2 ) 式中：卜粘度计常数m n l 2 s 2 ； 卜油样平均流动时间s 。 根据测试的仪器不同，一般粘度的分析时间在1 6m i n 左右。对我国曾进口的 各个国家和地区的原油按照上述方法进行实验室测定，得粘度指标统计数据见附 录表1 7 。 2 2 2 密度 ( 1 ) 密度的特性 油品的密度是指在给定的温度条件下，油品的质量与体积的绝对关系，即： p ：竺 ( 2 3 ) p = 一 k z jj 。 v 其单位是k g m 3 ，g c m 3 等，由于体积随温度的变化而变化，故密度不能脱离温 度而独立存在。为便于比较，西方规定以1 5 0 c 下的密度作为原油的标准密度。 通常原油的密度约在7 0 0 0k g m 3 - - 1 0 0 0 0k g m 3 ，而渣油的密度达1 0 0 0 0 k g m 3 ，甚至达1 0 1 0 o k g m 3 左右。一般燃料油的密度因其化学构成而有所区别， 如碳、氧、硫等元素的含量百分比增加，燃料油的密度将增大。因而含芳香烃多 的，含胶质、沥青多的燃料油，其密度也较大：含环烷烃组分多的燃料油，其密 度居中；含石蜡族烃多的燃料油，其密度较小。因此，燃料油在其粘度相近时， 由其密度的情况，也可概略地估计其油品的质量作为参考。 密度既是质量指标，又是计量参数，使用中有非常重要的意义。在油品质量 1 2 原油与燃料油快速检验方法研究 控制中，密度反映了油品的轻重，可以粗略判定油品的品种，质地及混油状况。 对船用燃料油来说，密度越大，高沸点成分越多，胶质沥青质越多，质量越差。 在油品数量交接中，由于我国采用商品质量交接，所以密度的数值至关重要；在 使用中，船舶上用离心分油机处理燃料油或净化主机的系统润滑油，均应根据油 品通过分油机时的温度计算其密度，从而正确选择分油机所需要的比重盘和比重 螺钉。 ( 2 ) 密度的测定方法1 3 0 】是： 1 ) 将油样均匀摇晃大约5 m i n ，以使其具有代表性，但应注意保持油样的完整 性。 2 ) 在试验温度下将油样注入温度稳定、洁净的密度计量筒中，避免油样飞溅 和生成气泡，并要减少轻组分的挥发。 3 ) 用一片洁净的滤纸除去油样表面所形成的气泡。 4 ) 将装有油样的量筒垂直放在没有空气流动的恒温的地方。并且在整个试验 期间，环境温度的变化不应大于2 。 5 ) 用玻璃棒垂直缓慢搅拌油样，使整个量筒中的油样的密度和温度达到均匀， 然后取出玻璃棒。 6 ) 选用合适的密度计放入油样中，达到平衡时放开，让密度计自由的漂浮， 要注意避免弄湿液面以上的干管。把密度计按到平衡点以下l m m 或2 m m 处，让 它回到平衡位置，观察弯月面形状。 7 ) 当密度计离开量筒壁自由漂浮并静止时，读取密度计刻度值，读到最接近 刻度间隔的1 5 。 8 ) 记录密度计读数后取出密度计。此记录的密度计的刻度值即为油样的在该 试验温度下的密度值。 根据测试的仪器不同，一般密度的分析时间在2 1m i n 左右。对我国曾进口的 各个国家和地区的原油按照上述方法进行实验室测定，得密度指标统计数据见附 表1 7 。 2 2 3 闪点 ( 1 ) 闪点的特性 1 3 第2 章原油与燃料油基本性质 油品在特定的标准条件下加热至某一温度，令由其表面逸出的蒸气刚够与周 围的空气形成可燃性混合物，当以一标准测试火源与该混合物接触时即会引致瞬 时的闪火，此时油品的温度即定义为其闪点，其特点是火焰一闪即灭。定义c j j 点 的作用就是为了减少油品在贮存和使用过程中起火的危险。油品在运输储存中的 危险等级的规定，都是按其闪点来区分的。 在船上，对燃料油的储存、泵送需要加温时，要注意其温度不可达到或超出 其闪点，防止发生火灾或爆炸。通常燃油的闪点，出厂前均经过测定。燃油的闪 点。一般情况下掌握闪点即可指导使用，归纳起来闪点主要有以下几点使用意义： 1 ) 是衡量油品挥发性指标，闪点高，轻质组分少，不宜挥发；闪点低，轻组 分多，易挥发损失。 2 ) 是油品储存运输及使用的安全性指标，油品在运输、储存中的危险等级划 分是按闪点区分的。 3 ) 判断有否混油，如汽、柴油相混，燃、润油相混等。 ( 2 ) 闪点( 开1 ：3