《石油基础知识培训》PPT课件.pptVIP

1,2.1.1石油的一般性状,石油（或原油）通常是黑色或褐色的流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般介于0.80.98之间。世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。,2.1石油的化学组成,2,2.1.1.1我国主要原油的一般性质,3,2.1.1.2国外部分原油的一般性质,4,与国外原油相比，我国主要油区原油的1、凝点及蜡含量较高。2、庚烷沥青质含量较低。3、相对密度大多在0.850.95之间，属偏重的常规原油。,5,2.1.2、石油的元素组成石油基本化学组成：碳、氢、硫、氮、氧(1)碳的质量分数一般为83%87%(2)氢的质量分数为11%14%(3)硫的质量分数为0.05%8%(4)氮的质量分数为0.02%2%(5)氧的质量分数为0.05%2%,6,2.1.3、石油的烃类组成,烷烃，环烷烃，芳香烃,石油的烃类组成,原油伴生气,原油中含的液态烃,原油中含的固态烃蜡,干气,湿气,低沸点馏分,中沸点馏分,高沸点馏分,芳香烃黏度反映分子结构的信息，而且环可以认为是黏度的载体。,53,3.油品的粘温性质粘温性质：油品的粘度随温度变化的性质,油品的粘度随温度的变化幅度小，则称为油品的粘温性质好表征粘温性质的指标有：粘度指数和粘温性质,54,（1）粘度指数VI目前世界上通用的表征粘温性质的指标，我国目前也采用此指标。此法是选定两种原油的馏分作为标准，一种是粘温性质良好的宾夕法尼亚原油，把这种原油的所有窄馏分（称为H油）的粘度指数人为地规定为100；另一种粘温性质不好的德克萨斯海湾沿岸原油，把这种原油的所有窄馏分（称为L油）的粘度指数人为地规定为0。一般油样的粘度指数介于两者之间，粘度指数越大表明粘温性质越好。对于粘温性质很差的油品，其粘度指数可以是负值。,55,当粘度指数（VI）为1100时：,当粘度指数（VI）等于或大于100时：,56,（2）粘度比指油品的50条件下运动粘度与其100条件下运动粘度之比，即50/100。对于粘度水平相当的油品，粘度比越小，表示该油品的粘温性质越好；但当粘度水平相差较大时，则不能用粘度比进行比较。,57,(3)粘温性质与分子结构的关系正构烷烃的粘温性质最好，分支程度增大，粘温性质越差。环状烃（环烷烃和芳香烃）的粘温性质较链状烃差。分子环数相同时，其侧链越长粘温性质越好，侧链上有分支会使黏度指数下降。,58,4.石油及石油馏分的粘温性质石油各馏分的粘度都随着其沸程的升高而增大相对分子质量增大环状烃含量增多所致当石油馏分的沸程相同时石蜡基原油的粘度最小中间基居中环烷基的最大,59,2.2.4油品的闪点、燃点、自燃点、凝点,1.闪点指油品在常压下油气和空气混合气相当于爆炸下限或上限时的油品温度。闪点是一个温度范围。平时我们使用爆炸下限温度或者爆炸上限温度来作为油品的闪点。汽油的闪点是相当于爆炸上限的油品温度，而煤、柴油和润滑油等的闪点是相当于爆炸下限时的油品温度。,60,二、燃点和自燃点燃点：油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃烧不少于5秒钟时的最低温度自燃点：把油品预热到很高温度，然后使其与空气接触，则不需引火，油品即可能因剧烈氧化而产生火焰自行燃烧，能产生自燃的最低温度称为自燃点,61,闪点、燃点和自燃点与油品的组成的关系同族烃中，分子量增大，闪点增高，燃点增高，自燃点降低油品越轻，闪点越低，燃点越低，自燃点越高烷烃比芳烃易于自燃，所以烷烃的自燃点低(芳香烃比烷烃稳定)，但烷烃的闪点却比粘度相同而含环烷烃和芳香烃较多的油品高,62,3.浊点和冰点,浊点:标准状态下冷却至开始出现混浊的最高温度为其浊点。混浊是由于水分或固体从样品中析出。冰点；在测定浊点后，继续将试油冷却，直到油中呈现出肉眼能看得见的晶体时的温度就是冰点。,63,4.凝点和倾点,对于石油产品，没有固定的“冰点”，也没有固定的“溶点”。所谓油品的“凝点”是在严格的仪器、操作条件下测得油品刚失去流动时的最高温度。倾点：是指油品能从规定仪器中流出的最低温度，也称为流动极限，它比凝点能更好地反映油品的低温性能凝点是柴油，润滑油等油品的重要低温流动指标,64,2.2.5油品的热性质,1.焓(1)定义：,状态函数,(2)石油馏分焓值求定H=f（T、P、性质）石油馏分的焓值可以从有关图表中查的，也可借助有关方程式计算得到。,H=U+pV,65,(3)规律同温度下，密度小，特性因素值大，焓值越高；烷烃的焓值大于芳烃；轻馏分的焓值大于重馏分的。(4)说明：焓值是相对值，其绝对值无法知道油品性质，温度，压力的函数混合物的焓值按可加值计算石油馏分的焓值可从有关图表中查得,66,2.质量热容（比热）(1)定义单位质量物质在某一温度T下，所吸热量与温度升高值之比。单位(kJ/kg)。,由热力学可知，,体积恒定时为质量定容热容Cv，压力恒定时为质量定压热容Cp，液体和固体Cv和Cp相差很小，气体相差较大。理想气体：Cp-Cv=R,67,(2)律性烃类的质量热容随温度和分子量的增加而增加。不同烃，碳原子数相同时，烷烃最大，环烷烃次之，芳烃最小。压力的影响，对液体烃类可忽略；对气体烃类，随压力的增高而增大，P0.35Mpa需要校正。质量热容可查图表得到,68,3.汽化热(h)(1)定义单位质量物质在一定温度下由液态转化为气态所吸收的热量，单位kJ/kg。h=f（T、P）T升P升h降。常压、沸点下汽化热潜热：指物质在常压汽化或冷凝时吸收或放出的热量，此时没有温度的变化；,69,(2)规律随分子量的增大，汽化热减小；分子量接近时，烷烃、环烷烃差不多，芳烃稍高。(3)求取用中平均沸点、平均分子量、相对密度查图表球的,70,2.3.1发动机燃料1.汽油,（1）品种牌号和用途主要牌号：以辛烷值不同划分为90#93#97#三个牌号(GB17930-2006)用途：主要用于轻型汽车，机具，也可用于活塞式发动机飞机及快艇等,2.3主要石油产品,71,（2）主要性能要求抗爆性：辛烷值蒸发性：馏程安定性腐蚀性低温性有害物质含量控制含氧化合物,72,2.柴油,（1）品种牌号及其用途牌号：车用柴油标准(GB/T19147-2003)按凝点划分为10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#，-50#等7个牌号用途：是压燃式发动机燃料。可用于柴油汽车、大型机械设备、机车、轮船发动机等。,73,分类：分为轻柴油和重柴油两种。转速为1000rmin以上的高速柴油机以轻柴油为燃料；转速5001000rmin的中速柴油机及转速低于500rmin的低速柴油机则使用重柴油。大量应用的是轻柴油。,74,（2）主要性能指标自燃性和抗爆性蒸发性和黏度流动性抗腐蚀性和耐磨性安定性安全性,75,3.煤油（1）品种牌号及其用途国产喷气燃料有5中：代号为RP-1，2，3，4，5，1号冰点低，适用于高空和寒冷地区2，3号用于远程大型飞机4号用于亚音速飞机5号专供舰载飞机,76,2主要性能要求良好的燃烧性能。是指它的热值要高，燃烧要稳定，不易因工作条件变化而熄火，一旦高空熄火后能容易再起动，燃烧要完全，产生积炭要少。适当的安全性。适当的润滑性良好的安定性。良好的低温性。无腐蚀性。良好的洁净性。,77,2.3.2润滑油，脂2.3.2.1润滑油1润滑油的分类我国基本上是按照国际标准化组织的ISO6743/01981的润滑剂分类标准规定了GB7631.187国家标准，把润滑剂分为19组,78,习惯分类：（1）内燃机润滑油如汽油机油、柴油机油等。用量最多的一类润滑油，约占总量的一半。（2）齿轮油在齿轮传动装置上使用的润滑油，特点是它在机件间所受的压力很高。（3）液压油及液力传动油在传动、制动装置及减震器中传递能量的液体介质，起润滑及冷却作用。（4）工业设备用油机械油、汽轮机油、压缩机油、汽缸油以及并不起润滑作用的电绝缘油、金属加工油等。,79,2.主要性能要求（1）对内燃机润滑油的性能要求适当的粘度和良好的黏温性能粘度太小，那就会导致油膜厚度太薄，从而加大机件的磨损，甚至烧坏；粘度太大，则用于克服液体内摩擦所耗的能量就会太大，这也是不经济的。,80,内燃机在正常运转时，有些部位的温度可高达300，而在起动时温度又比较低。在高寒地区的冬季，室外的气温甚至低到零下几十摄氏度。这就要求内燃机润滑油的粘度随温度的变化而变化较小，即具有较高的粘度指数。,81,较强的抗氧化能力内燃机润滑油不仅使用的温度高，而且是循环使用，不断与含氧的气体接触，所以很容易因氧化而变质。因此，需要设法提高润滑油的氧化安定性，以延长其在内燃机中的使用寿命。,82,良好的清净分散性由于润滑油本身的氧化和缩合以及与燃料燃烧产物的相互作用，在内燃机中会产生各种沉淀物。其沉淀物可以分为三类，即：积炭，漆膜，油泥为此，内燃机润滑油还要求具有把各类沉淀物尽量从金属表面上洗涤下来并分散于润滑油中的功能。由于基础油本身并不具备这种功能，所以必须加入各种类型的清净分散添加剂。,83,低温流动性由于内燃机在冬季的起动温度很低，润滑油如果没有良好的低温流动性，便不能正常地泵送，这样运动部位就不能形成正常的润滑状态，因而导致磨损。,84,抗磨性由于在气缸壁上油膜很难维持，所以，气缸壁与活塞之间经常处于边界润滑或混合润滑状态，同时，在主轴承和连杆轴承上的负荷也比较大，这就要求内燃机润滑油具有良好的抗磨性能。各种烃类的抗磨性能虽有差别，但都还不能满足要求，这就需要加入具有抗磨作用的添加剂来改善这方面的性能。良好的防腐性能,内燃机润滑油的各种质量要求中，除清净分散性和抗磨性是靠加入相应的添加剂来改善外，主要还是取决基础油的化学组成结构以及馏分组成。就粘度而言，其大小既与润滑油原料馏分的轻重有关，又与其化学结构有关，一般来说，环状烃的粘度比链状烃的大。至于粘温性质，则以正构烷烃的为最好，少环长侧链的环状烃及少分支的异构烷烃的也比较好，以多环短侧链结构的烃类为最差。抗氧化安定性的情况比较复杂，内燃机油中饱和烃和单环芳烃含量有利于改善其抗氧化安定性，而多环芳烃含量高则是不利的；同时，非烃的含量也有较大的影响，一定量的含硫化合物可以对氧化起抑制作用，而即使很少量的含氮化合物也会促进烃类的氧化。润滑油低温性能，主要是其中的正构烷烃和其他高熔点烃类的含量。,86,对于内燃机润滑油，其理想的组分是少环长侧链的烃类以及少分支的异构烷烃，而多环短侧链烃类和正构烷烃则是非理想组分，应该用脱蜡和精制等方法将它们除去。至于非烃化合物，一般来说是非理想组分，但少量的含硫化合物有时能对氧化反应起抑制作用。,87,（2）对齿轮油的性能要求,适当的黏度良好的热氧化安定性良好的抗磨、耐载荷性能良好的抗泡沫性能良好的防锈、防腐蚀性良好的抗乳化性能良好的抗剪切安定性良好的低温流动性,88,（3)对液压油及液力传动油的性能要求,黏度和黏度指数热安定性防锈性和防腐蚀性抗乳化性和水解安定性氧化安定性剪切安定性排气性抗磨性良好的承载能力,89,（4）电器绝缘油的性能要求,绝缘性良好良好的传热性和流动性出色的氧化安定性较低的析气性,90,2.3.2.2润滑脂,定义：是将稠化剂分散于液体润滑油中所组成的一种稳定的固体或半固体产品分类：按稠化剂类型分类:皂基和非皂基润滑脂国内合成润滑脂分类方法其他分类方法,91,2.3.3轻烃,通俗地讲：天然气是C1、C2，液化气是C3、C4，在常温常压下它们呈气态，属气态轻烃C4-C10或C5-C8的组份，在常温常压下呈液态，属液态轻烃,92,2.3.4石油蜡蜡-固体分类：石蜡和微晶蜡,93,石蜡是以含油蜡为原料，经发汗或溶剂脱油再经白土或加氢精制所得到的。主要成分为正构烷烃，也有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的环烷烃。烃类分子的碳原子数约为1735（平均分子量300450）。,94,微晶蜡,是石油的重馏分或减压渣油经溶剂脱沥青，溶剂精制，脱蜡，脱油，再经白土或加氢精制得到的。烃类分子的碳原子数约为3060（平均分子量大于500800）。微晶蜡不仅含有正构烷烃，还含有大量的异构烷烃和环烷烃以及芳香烃。,95,2.石油蜡的主要性能（1）熔点影响熔点的主要因素是所选用原料馏分的轻重，从较重馏分脱出的石蜡的熔点较高。此外，含油量对石蜡的熔点也有很大的影响，石蜡中含油越多，则其熔点就越低。,96,（2）含油量含油量是指石蜡中所含低熔点烃类的量。含油量过高会影响石蜡的色度和储存的安定性，还会使它的硬度降低。所以从减压馏分脱出的含油蜡膏，还需用发汗法或溶剂法进行脱油，以降低其含油量。但大部分石蜡制品中需要含有少量的油，那样对改善制品的光泽和脱模性能是有利的。,97,（3）安定性石蜡制品在造型或涂敷过程中，长期处于热熔状态，并与空气接触，假如安定性不好，就容易氧化变质、颜色变深，甚至发出臭味。此外，使用时在光照下石蜡也会变黄。因此，要求石蜡具有良好的热安定性、氧化安定性和光安定性。影响石蜡安定性的主要因素是所含有的微量的非烃类化合物和稠环芳烃。为提高石蜡的安定性，就需要对石蜡进行深度精制，以脱除这些杂质。,98,2.3.5沥青和焦炭1.沥青的质量指标（1）针入度石油沥青的针入度是以标准针在一定的荷重、时间及温度条件下垂直穿人沥青试样的深度来表示，单位为1/10。非经另行规定，其标准的荷重为100g，时间为5s，温度为25。针入度表示石油沥青的硬度，针入度越小表明沥青越稠硬。我国用25时的针入度来划分石油沥青的牌号。,99,（2）延伸度延伸度表示沥青的塑性，在一定温度下以一定速度拉伸试样至断裂时的长度，以厘米表示。非经特殊说明，试验温度为25，拉伸速度为5每分钟。延度表示沥青在应力作用下的稠性和流动性，也表示它拉伸到断裂前的伸展能力。延度大，表示沥青的塑性变形性能好，不易出现裂纹。,100,（3）.软化点石油沥青的软化点是试样在测定条件下，因受热而下坠25.4时的温度，以摄氏度表示。软化点表示沥青受热从固态转变为具有一定流动能力时的温度。软化点高，表示石油沥青的耐热性能好，受热后不致迅速软化，并在高温下有较高的粘滞性，所铺路面不易因受热而变形。软化点太高，则会因不易熔化而造成铺浇施工的困难。,101,石油焦石油焦来自石油炼制过程中渣油的焦炭化可分为生焦和熟焦。生焦由延迟焦化装置的焦炭塔得到，又称原焦，它含有较多的挥发分，强度较差；熟焦是生焦经过高温煅烧（1300）处理除去水分和挥发分而得，又称煅烧焦。煅烧焦再在23002500下进行石墨化，是微小的石墨结晶长大，最后可以加工成电极。,102,中国海洋石油总公司开发的绥中36-1油田是迄今我国海上发现的第二大油田，绥中36-1原油为环烷基原油，环烷基原油含蜡量少，经常减压蒸馏的渣油就可作为道路沥青。按美国SHRP计划Superpave沥青胶结料试验规范评定，其AH-7、AH-90高等级道路沥青的性能等级可分别达到PG64-22和PG64-28。环烷基原油生产的沥青延度好，具有理想的流变性能，并且与石料结合能力强，低温时抗变形能力大，路面不易开裂，高温不易流淌，抗车辙能力强，具有较好的抗老化性能，因此环烷基原油是生产沥青的首选原油。其沥青生产工艺简单，流程短，生产成本低，可满足最高路面设计温度为64，最低为-22的路面设计要求。,103,.油品分析和油品储运,2.4.1油品分析的任务和作用油品分析:用统一规定的或公认的试验方法，分析检验油品的理化性质和使用新能的试验方法。油品分析的任务：对石油及其产品的物化特性，使用性能，化学组成以及化学结构进行分析。油品分析的作用：对石油产品的研究，生产，应用和储运具有指导作用,104,2.4.2油品主要质量指标的分析方法,1馏程的分析方法馏程是在一定温度范围内该石油产品中可能蒸馏出来的油品数量和温度的标示。采用恩氏蒸馏方法，即取100毫升试油在规定的仪器上，按规定的条件和操作方法进行。这种蒸馏是条件性的，蒸馏出的数量只是相对的比较数量，而不是真正的数值，即不是实沸点的蒸馏。但这仍然是控制汽油、煤油、喷气燃料和柴油等轻质燃料和各种溶剂油的重要指标。,105,2.闪点的分析方法闪点是在规定的开杯或闭杯内，用规定数量的试油加热到它蒸发的油气和空气的混和气接触规定的火焰时能发生闪火时，试油的最低温度。闪点测定法有开杯和闭杯二种，一般轻质油品(主要是燃料油)多用闭杯法，而重质油(主要是润滑油)多用开杯法。一般认为闭杯法测定范围在20275，而开杯法则无限制。一般同一种油品，用开杯测定的结果要比闭杯高出1030。这是因为开杯法在试油升温过程中蒸发的油气随时四散，而到达到闪火所需混和气浓度的温度较高。,106,3.冰点的分析方法在测定条件下，试样出现结晶后，再使其升温，后来形成的烃类结晶消失的最低温度即为冰点,107,4.残炭的分析方法残炭是在残炭测定装置的坩埚中，将试油按规定的试验条件，加热到试油蒸发分解而形成的焦黑色残留物。润滑油、燃料油等重质油都做全残炭。残炭值大小可以间接地说明在使用中可能发生结焦和积炭的倾向性，对某些润滑油也可以说明其精制深度。一般深度精制润滑油的残炭值小。,108,5.粘度的分析方法粘度是液体的内部摩擦阻力，也称为粘性，是由石油产品的组分决定的性质。在同样馏分的情况下，以烷烃为主要成分的石油产品的粘度较低，而粘温性(粘度随温度变化而改变的程度)较好；含芳烃或环烷烃多的油品粘度较高，而粘温性较差；含胶质较多的石油粘度较高，粘温性极差，并且安定性也很坏。,109,6.结晶点的分析方法浊点是该油中的某些烃类(主要是烷烃和芳烃)，在测定条件下开始析出结晶之前，使该油呈混浊状态的最高温度结晶点(或称冰点)是用目测看出有晶体结晶出现时的最高温度浊点和结晶点可以决定各种油料的低温使用性能。汽油、柴油和喷气燃料的浊点或结晶点，是在高于这温度时保证不致有蜡结晶或苯结晶的析出，防止造成供油系统滤油器或滤油网堵塞的指标，对灯油是保证不致有结晶堵塞灯芯的指标。,110,7.凝点的分析方法凝点是石油、润滑油及深色石油产品在试验条件下，冷却到液体不移动时的最高温度。即由于石油产品中的正构烷烃(石蜡)冷却到开始结晶而形成网格式骨架，骨架中包含着粘度变稠的油，并逐渐失去了流动性的温度。凝点的测定，是将试油装在规定的双层试管中，并将试管插入冷却剂中进行的。当试油冷却到预期的温度时，将试管倾斜45，并经1分钟而试油油面不发生移动时的最高温度即为该油的凝点。凝点的高低取决于该油烃类的组成，含烷烃(石蜡)较多的石油产品的凝点较高，含有胶质和沥青质时就能降低其凝点,111,8.针入度的分析方法石油沥青的针入度是以标准针在一定的荷重、时间及温度条件下垂直穿人沥青试样的深度来表示，单位为1/10。非经另行规定，其标准的荷重为100g，时间为5s，温度为25。针入度表示石油沥青的硬度，针入度越小表明沥青越稠硬。我国用25时的针入度来划分石油沥青的牌号。,112,9.酸度的分析方法酸度是以中和100毫升试油所需的氢氧化钾毫克数为计量单位，并以毫克KOH/100毫升表示的，一些燃料油类都是以酸度控制其有机酸含量的。酸值是以中和每一克试油所需氢氧化钾毫克数为计量单位，并以毫克KOH/克表示的。也就是根据试油密度不同，酸值单位一般是比酸度单位大70100倍的。酸值大的润滑油容易造成机件的腐蚀，而且还会促进润滑油变质，生成油泥，增加机械的磨损,113,10.水溶性酸碱水溶性酸碱是控制油品中不得含有无机酸或无机碱、以及低分子有机酸和某些碱性物等对金属腐蚀性物质的。一般油品中含有水溶性酸或碱，主要是由于酸碱精制工艺过程中的水洗或分离不好残留下来的，而低分子有机酸则是油品精制不良的残余，或者在加工过程中生成的。,114,11.硫含量的分析方法硫含量是保证用油的机械不受腐蚀和操作人员不致损害健康以及防止环境污染的指标。燃料中硫含量较多时，可以腐蚀油品的贮运设备和机械的供油系统。因而一些油品不但要控制硫含量，而且还要控制硫醇等活性硫含量。我国采用的定硫法有燃灯法和管式炉法等两种，一般汽油，煤油，柴油和溶剂油等轻质油用燃灯法，而重柴油，燃料油和润滑油等重质油用管式炉法。前者最后是用标准浓度的盐酸滴定，后者最后用标准浓度氢氧化钠滴定，按规定公式计算出所得数