03 石油及油品的理化性质

1、第三章第三章 石油及油品的理化性质石油及油品的理化性质 目的意义：目的意义： （1 1）油品质量的评定标准）油品质量的评定标准 （2 2）加工过程控制参数）加工过程控制参数 （3 3）工艺设计的依据）工艺设计的依据 特点：条件性试验；图表或关联式特点：条件性试验；图表或关联式 石油及油品理化性质石油及油品理化性质 v蒸气压、沸程和平均沸点蒸气压、沸程和平均沸点 v密度、相对密度、特性因数和平均分子量密度、相对密度、特性因数和平均分子量 v油品流动性油品流动性 v 燃烧性质燃烧性质 v热性质及其它热性质及其它 第一节第一节 蒸气压、沸程和平均沸点蒸气压、沸程和平均沸点 一、一、蒸气压蒸气压 定义

2、：在某一温度下，一种物质的液相与定义：在某一温度下，一种物质的液相与 其上方气相呈平衡状态时的压力，称为饱其上方气相呈平衡状态时的压力，称为饱 和蒸气压，简称蒸气压。和蒸气压，简称蒸气压。 蒸气压是表示液体在一定温度下蒸发和气蒸气压是表示液体在一定温度下蒸发和气 化的能力，蒸气压越高，液体越易气化。化的能力，蒸气压越高，液体越易气化。 纯烃的蒸气压与其它纯物质一样，蒸气压与其纯烃的蒸气压与其它纯物质一样，蒸气压与其 分子气化潜热和温度有关，纯烃的蒸气压随液分子气化潜热和温度有关，纯烃的蒸气压随液 体温度的升高而增大。体温度的升高而增大。 油品质量标准中的蒸气压为雷德蒸气压，油品质量标准中的蒸气

3、压为雷德蒸气压，kPakPa。 条件实验（条件实验（3838，4 4：1 1） 纯物质在一定外压下纯物质在一定外压下, ,其沸点为一定值。沸点其沸点为一定值。沸点 时物质的蒸气压等于外压。时物质的蒸气压等于外压。 石油及其产品是复杂混合物，其蒸气压与温度、石油及其产品是复杂混合物，其蒸气压与温度、 压力和汽化率有关。在一定压力下，压力和汽化率有关。在一定压力下， 。所以油品的沸点不。所以油品的沸点不 是一个单一温度值，而是一个温度范围，这个温是一个单一温度值，而是一个温度范围，这个温 度范围称为馏程或沸程。度范围称为馏程或沸程。 二、馏程二、馏程 n同一石油和油品的馏程因测定仪器和测试同一石油

4、和油品的馏程因测定仪器和测试 方法不同方法不同, ,其数据也有差别。在油品质量标其数据也有差别。在油品质量标 准中准中, ,采用条件性的馏程测定法。采用条件性的馏程测定法。ASTMASTM蒸馏蒸馏 或恩氏蒸馏。或恩氏蒸馏。 n 将将100ml100ml试油置于规定仪器中试油置于规定仪器中, ,按规定条件加按规定条件加 热蒸馏热蒸馏, ,馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为 初馏点初馏点；烃类分子按其沸点由低到高顺序逐渐；烃类分子按其沸点由低到高顺序逐渐 蒸出蒸出, ,气相温度逐渐升高气相温度逐渐升高, ,馏出物的体积依次达馏出物的体积依次达 到到10%10%、20%

5、90%20%90%时的相应气相温度时的相应气相温度, ,分别称分别称 为试油的为试油的10%10%馏出温度、馏出温度、20%20%馏出温度馏出温度,蒸蒸 馏最终所达到的最高气相温度称为馏最终所达到的最高气相温度称为干点干点（汽油）（汽油） 或或终馏点终馏点（煤、柴油）。（煤、柴油）。 0 0 2020 4040 6060 8080 100100 120120 140140 160160 180180 200200 220220 0 0101020203030404050506060707080809090100100 馏出的体积分数，%馏出的体积分数，% 馏出温度/馏出温度/ 90%10 90

6、10 S 馏馏 出出 温温 度度 馏馏 出出 温温 度度 斜斜 率率 在蒸馏试验中，油品从初馏点到终馏点（干点）在蒸馏试验中，油品从初馏点到终馏点（干点） 的温度范围，称为的温度范围，称为馏程馏程。 三、平均沸点三、平均沸点 n 馏程在油品评价和质量标准上用处很大馏程在油品评价和质量标准上用处很大, ,但但 无法直接用于工程计算无法直接用于工程计算, ,为此提出平均沸点的为此提出平均沸点的 概念概念, ,用于设计计算及其它物性常数的求定。用于设计计算及其它物性常数的求定。 平均沸点有五种表示方法平均沸点有五种表示方法, ,其计算方法和用途其计算方法和用途 各不相同。各不相同。 (1)(1)体积

7、平均沸点，体积平均沸点，t tV V () () (2)(2)质量平均沸点，质量平均沸点，t tW W， (3)(3)实分子平均沸点，实分子平均沸点，t tm m， (4)(4)立方平均沸点，立方平均沸点，T Tcu cu， ，K K (5)(5)中平均沸点，中平均沸点，t tMe Me， ， 5 9070503010 ttttt tV n i iiW twt 1 n i iim txt 1 3 1 3 1 n i iicu TvT 2 cum Me tt t 说说 明：明： *只有只有tv能通过定义式求得，其它可由图能通过定义式求得，其它可由图 表换算得到表换算得到 *当沸程小于当沸程小于3

8、0，可用中平均沸点，可用中平均沸点tme 代替各种平均沸点代替各种平均沸点 第二节第二节 密度、相对密度、特性因数密度、相对密度、特性因数 和平均相对分子质量和平均相对分子质量 一、一、 密度和相对密度密度和相对密度 原料及产品计量原料及产品计量 炼油装置设计炼油装置设计 喷气燃料质量指标喷气燃料质量指标 计算其他性质参数计算其他性质参数 1.1.石油及油品的密度、相对密度石油及油品的密度、相对密度 物质的质量与体积的比值，物质的质量与体积的比值，g/cmg/cm3 3或或kg/mkg/m3 3 d d15.6 15.615.6 15.6=d =d4 420 20 + +d d d-0.003

9、7d-0.00370.00510.0051 2015.6 204415.6 , to t dddA PI 比重指数：比重指数： 相对密度越小的其相对密度越小的其APIAPI度越大，相对密度越大，相对密 度越大的其度越大的其APIAPI越小。越小。 15.6 15.6 141.5 131.5 o API d 2 2. .影响油品密度的因素影响油品密度的因素 油品密度与其化学组成及体系温度、油品密度与其化学组成及体系温度、 压力有关。压力有关。 n密度与化学组成的关系密度与化学组成的关系 （1 1） （2 2）正构烷烃、环烷烃，分子量大密度大）正构烷烃、环烷烃，分子量大密度大 （3 3）芳香烃，侧

10、链越长，密度越小）芳香烃，侧链越长，密度越小 对石油馏分，沸程越高，密度越大。对石油馏分，沸程越高，密度越大。 原油属性中：环烷基的原油属性中：环烷基的 中间基的中间基的 石蜡基的石蜡基的 n温度温度：, ,温温 度对密度的影响很大。度对密度的影响很大。 0 05050范围内，范围内， n压力：液体在一般压力下压力：液体在一般压力下, ,可视为是不可压缩可视为是不可压缩 的的, ,因此压力对油品密度的影响可以忽略。在因此压力对油品密度的影响可以忽略。在 极高压力下应考虑其影响。极高压力下应考虑其影响。 )20( 20 44 tdd t 混合油品的密度：混合油品的密度： 3.3.密度的确定密度的

11、确定 （1 1）实测）实测 密度计法密度计法,GB/T13984,GB/T13984 比重瓶法比重瓶法,GB/T13377,GB/T13377 （2 2）经验关联式计算）经验关联式计算 1 1 1 n miin ii i i v w 二、二、 特性因数特性因数 6.15 6.15 3 1 216.1 d T K 特性因数：特性因数： 1110 1211K 135.12 芳芳香香烃烃： 环环烷烷烃烃： 烷烷烃烃： K K T T：中平均沸点。：中平均沸点。 特性因数是表示油品化学组成的一个重要参数。特性因数是表示油品化学组成的一个重要参数。 n 特性因数特性因数K K对了解石油的分类、化学组成、

12、对了解石油的分类、化学组成、 确定加工方案及油品其它特性都是十分有用确定加工方案及油品其它特性都是十分有用 的。但对于含大量不饱和烃或芳香烃的馏分的。但对于含大量不饱和烃或芳香烃的馏分, , 特性因数不能很好表征其化学组成特性特性因数不能很好表征其化学组成特性, ,使使 用中会导致较大误差。用中会导致较大误差。 三、平均相对分子质量三、平均相对分子质量 平均相对分子质量的定义平均相对分子质量的定义 n i i n i i n i i n i iin i ii n N W N MN MnM 1 1 1 1 1 n i ii n i ii n i i n i iin i ii w MN MN W

13、MW MwM 1 1 2 1 1 1 数均相对分子质量数均相对分子质量 重均相对分子质量重均相对分子质量 推荐经验计算公式：寿德清推荐经验计算公式：寿德清-向正为关系式向正为关系式： 石油馏分的平均相对分子质量随沸点升高而增石油馏分的平均相对分子质量随沸点升高而增 大大, ,汽油馏分的分子量大致为汽油馏分的分子量大致为100100120,120,轻柴油轻柴油 馏分为馏分为220220240,240,减压馏分为减压馏分为370370470470。 TKTKTTM 20 25 6222. 010329. 12332. 0295. 25 .184 ）（ 混合油品的平均相对分子质量具有加和性混合油品的

14、平均相对分子质量具有加和性 n i i i n i i m M W W M 1 1 第三节第三节 油品的流动性油品的流动性 一、粘度一、粘度 1.1.概念概念：粘度表示液体流动时，分子间因：粘度表示液体流动时，分子间因 摩擦而产生阻力的大小。摩擦而产生阻力的大小。 2.2.油品粘度的表示方法油品粘度的表示方法 动力粘度（绝对粘度）动力粘度（绝对粘度）/Pa.s,/Pa.s,适于重油、渣油、适于重油、渣油、 稠油等稠油等 运动粘度运动粘度/mm/mm2 2/s,/s,适于中间馏分油、高沸点馏适于中间馏分油、高沸点馏 分油分油 条件粘度：恩氏、赛氏、雷氏条件粘度：恩氏、赛氏、雷氏 特定仪器、规定条

15、件下测得，国外常用特定仪器、规定条件下测得，国外常用 3 3、粘度测定方法、粘度测定方法 毛细管粘度计、旋转粘度计毛细管粘度计、旋转粘度计 4 4、 粘度与化学组成的关系粘度与化学组成的关系 q同一系列的烃类，分子量大，粘度大；同一系列的烃类，分子量大，粘度大； q分子量相近，环状结构的分子粘度链状，环分子量相近，环状结构的分子粘度链状，环 数越多，粘度越大数越多，粘度越大 q环数相同，侧链越长，粘度越大环数相同，侧链越长，粘度越大 5 5、 粘度与温度的关系粘度与温度的关系 温度是粘度的重要影响因素，随温度升高，温度是粘度的重要影响因素，随温度升高， 油品粘度迅速下降，不同油品，其粘度随温度

16、油品粘度迅速下降，不同油品，其粘度随温度 变化幅度差别悬殊，变化幅度差别悬殊， 。 n粘粘- -温性质与分子结构的关系：正构烷烃最好，温性质与分子结构的关系：正构烷烃最好， 环状烃粘温性较差，多环短侧链环状烃最差。环状烃粘温性较差，多环短侧链环状烃最差。 6 6、 粘度与压力的关系粘度与压力的关系 压力增大，粘度增大。对石油产品，压力增大，粘度增大。对石油产品， 压力大于压力大于20MPa20MPa时对粘度才有显著影响。时对粘度才有显著影响。 7 7、 油品混合粘度：油品混合粘度：最好、最精确最好、最精确 的方法是实测，也可查图表换算得到的方法是实测，也可查图表换算得到 二、油品的低温性能二、

17、油品的低温性能 n 低温流动性是显著影响石油产品在冬季、低温流动性是显著影响石油产品在冬季、 室外、高空等低温条件下使用、输送和储室外、高空等低温条件下使用、输送和储 存等方面的使用性能。由于不同石油产品存等方面的使用性能。由于不同石油产品 采用不同的评定方法采用不同的评定方法,所以有浊点、结晶所以有浊点、结晶 点、冰点、凝点、倾点、冷滤点、软化点、点、冰点、凝点、倾点、冷滤点、软化点、 熔点和滴点等多种流动性指标。熔点和滴点等多种流动性指标。 石油及液体石油产品在低温下失去流动性石油及液体石油产品在低温下失去流动性 有两种情况有两种情况 ： n浊点浊点是煤油的重要标准。所谓浊点是油品在规是煤

18、油的重要标准。所谓浊点是油品在规 定条件下降温定条件下降温, ,因出现结晶而使原本清彻的液因出现结晶而使原本清彻的液 态油品出现雾状或混浊时的最高温度。态油品出现雾状或混浊时的最高温度。 n结晶点结晶点是在规定条件下冷却油品时是在规定条件下冷却油品时, ,油中出现油中出现 肉眼可能分辨的结晶时的最高温度。在结晶点肉眼可能分辨的结晶时的最高温度。在结晶点 时时, ,油品仍为可流动的液态。油品仍为可流动的液态。 n冰点冰点是在规定条件下冷却油品到出现结晶后是在规定条件下冷却油品到出现结晶后, , 再使其升温再使其升温, ,使原来已形成的结晶消失时的最使原来已形成的结晶消失时的最 低温度。低温度。

19、n凝点凝点是在严格规定的仪器、操作条件下测得油是在严格规定的仪器、操作条件下测得油 品刚失去流动性时的温度值。品刚失去流动性时的温度值。 n倾点倾点是指油品能从规定仪器中流出的最低温度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。也称为流动极限。 n冷滤点冷滤点是试油通过过滤器的流量每分钟不足是试油通过过滤器的流量每分钟不足 20mL20mL时的最高温度，柴油在低温下堵塞滤网可时的最高温度，柴油在低温下堵塞滤网可 能性的指标能性的指标 浊浊 点点 结晶点结晶点 凝凝 点点 出现雾状浑浊出现雾状浑浊 出现肉眼出现肉眼 失去流动性失去流动性 能分辩的结晶能分辩的结晶 冷滤点冷滤点 冰

20、冰 点点 倾倾 点点 不堵塞滤清器时的不堵塞滤清器时的 升温至结晶消失升温至结晶消失 流动极限温度流动极限温度 最低温度最低温度 n熔点熔点是在规定条件下测定已熔化试样的冷却是在规定条件下测定已熔化试样的冷却 曲线曲线,以冷却曲线中温降最小的一段曲线的以冷却曲线中温降最小的一段曲线的 起始温度作为试样的熔点。起始温度作为试样的熔点。 n滴点滴点是在严格的试验条件下加热试样是在严格的试验条件下加热试样, ,试样由试样由 仪器小孔中滴出第一滴时的温度称为滴点。是仪器小孔中滴出第一滴时的温度称为滴点。是 表示润滑脂和凡士林等软膏状产品的重要性质。表示润滑脂和凡士林等软膏状产品的重要性质。 n软化点软

21、化点是沥青和石油渣油的性质指标，把规定是沥青和石油渣油的性质指标，把规定 尺寸和质量的钢制小球放在一个预先装好沥青尺寸和质量的钢制小球放在一个预先装好沥青 试样的铜环上试样的铜环上, ,然后一起放入水浴中然后一起放入水浴中, ,加热水浴加热水浴 直至小球靠自身重量穿过软化了的沥青落下直至小球靠自身重量穿过软化了的沥青落下, , 此时温度即为软化点。此时温度即为软化点。 一、闪点一、闪点 指油品在规定条件下加热，油蒸汽与空气指油品在规定条件下加热，油蒸汽与空气 形成的混合气，在有火焰接触时，形成的混合气，在有火焰接触时，能发生闪火能发生闪火 现象的最低温度。一闪即灭。（轻质油品闭口现象的最低温度

22、。一闪即灭。（轻质油品闭口 杯、重质油品和润滑油开口杯）杯、重质油品和润滑油开口杯） 第四节第四节 燃烧性质燃烧性质 在闪点温度下，油品蒸发速度较慢，不足在闪点温度下，油品蒸发速度较慢，不足 以维持油品继续燃烧，一闪即灭。以维持油品继续燃烧，一闪即灭。燃点是在规燃点是在规 定条件下定条件下, ,将油品加热到其上方油气能被火焰将油品加热到其上方油气能被火焰 点燃点燃, ,并连续燃烧并连续燃烧5 5秒钟以上的最低温度秒钟以上的最低温度。 燃点一般比开口杯闪点高约燃点一般比开口杯闪点高约2060 2060 二二、燃点、燃点 指油品在无外界火源的情况下，由于空气指油品在无外界火源的情况下，由于空气 的剧烈氧化而导致的剧烈氧化而导致自行燃烧的最低温度。自行燃烧的最低温度。 闪点、燃点和自燃点都与油品的化学组成闪点、燃点和自燃点都与油品的化学组成 和馏分组成有关和馏分组成有关 。 三、自燃点三、自燃点 得出结论：得出结论： 1 1、焓、焓 kJ/kg kJ/kg 指指1kg1kg油品从基准温度（常用