石油及其产课件

第二章石油的化学组成

第一节石油的一般性质及化学组成一、石油的一般性状、元素组成、馏分组成

1、一般性质

色：大部分是暗色。呈暗绿。深褐以至深黑色，还有一些石油则呈赤褐、浅黄色。

味：有浓烈的气味。

态：流动或半流动的粘稠液体，相对密度一般小于一。各类原油的主要外观性质性状影响因素常规原油特殊原油我国原油颜色胶质和沥青质含量越多，石油的颜色越深大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色显赤褐、浅黄色，甚至无色四川盆地：黄绿色玉门：黑褐色大庆：黑色相对密度胶质、沥青质含量多，石油的相对密度就大一般在0.80～0.98之间个别高达1.02或低到0.71一般在0.85～0.95之间，属于偏重的常规原油流动性常温下石油中含蜡量少，其流动性好一般是流动或半流动状的粘稠液体个别是固体或半固体蜡含量和凝固点偏高，流动性差气味含硫量高，臭味较浓有程度不同的臭味含硫相对较少，气味偏淡

我国几种原油的主要物理性质原油名称大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆吐哈鲁宁管输密度(20℃)g/cm30.85540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937运动黏度(50℃)mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝点℃3028217(倾点)363316.526.0蜡含量(质量，%)26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷沥青质(质量，%)0<12.90<0.1000残碳(质量，%)2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分(质量，%)0.00270.020.0960.010.0097—0.014—硫含量(质量，%)0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量(质量，%)0.160.410.430.400.380.170.050.29镍含量μg/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3钒含量μg/g0.041.62.00.60.72.40.031.5

H/C原子比(加工难易程度、化学组成分子结构等信息）如：C6H14（2.4)、C6H12（2）、C6H6（1）

加氢或脱碳（石油加工的实质）

我国原油的第二特点：H/C原子比偏低我国原油的第三特点：低硫高氮

微量元素：

1、变价金属：Ni、V、Fe、Cu等，Ni/V高二次加工催化剂中毒。由于生油机理不同，国外是海相生油，国内是陆相生油。国外油是Ni少V多。

我国原油的第四特点：Ni多，V少

2、碱金属和碱土金属：Na、K、Ca、Mg二次加工时，催化剂的活性中心被碱中和，失去活性，Ca积累，生成环烷酸钙，脱钙剂。

3、氯素和其它元素：Cl、F、As，As是催化重整催化剂致命的毒素，汽油中要测定，金属主要分布在碱渣中。二、石油的化学组成馏分组成

石油是一个极其复杂的混合物。沸点范围很宽，要研究或利用原油，必须先进行分馏，就是按沸点高低将其分离（切割）成不同的馏分。1、初馏点：加热时馏出的第一滴液体时的温度。2、初馏点~200℃：汽油馏分（或~180℃）3、200~350℃：煤、柴油馏分

4、350~500℃：减压瓦斯油VGO（润滑油馏分、催化裂化原料）5、350℃：常压渣油AR6、500℃：减压渣油VR7、大于500℃的馏分为渣油馏分

我国原油的第五特点：轻馏分少，重馏分多

（二）石油的烃类及非烃类组成

1、烃类组成

烷烃：总含量40%~50%（体）

环烷烃：主要是环戊烷和环己烷的同系物

芳香烃：含量平均为10%~20%（重）代表物为苯及同系物，以及双环和多环的衍生物

在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼，不易与其它物质发生反应环烷烃的抗爆性较好、凝点低、有较好的润滑性能和粘温性，是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。芳香烃抗爆性很高，是汽油的良好组分，常作为提高汽油质量的调合剂。

2、非烃化合物：主要包括含硫、含氧、含氮化合物以及胶状沥青状物质。

（1）含硫化合物：不大于0.5%，有元素硫；硫化氢、硫醇硫醚和多硫化物、环状硫化物和噻吩衍生物等。危害有：腐蚀设备；使催化剂中毒影响产品质量；污染环境。硫含量也作为原油质量的一个指标：>2%为高硫原油、0.5~2%含硫原油、<0.5%低硫原油。

（2）含氧化合物：石油中的氧80%左右存在于胶状沥青状物质中。含量最多的是环烷酸及少量的酚、脂肪酸等酸性物质，通常总称石油酸。中海油、渤海，环烷酸较高。中性氧化物醛、酮等在石油中含量极少。环烷酸有水存在且升高温度时，直接与很多金属作用腐蚀设备，环烷酸盐留在油品中将促使油品氧化，酚溶于水污染环境。

（4）胶状-沥青状物质：石油中的硫、氧氮元素大部分都存在于胶状沥青状物质中。它们是一些分子量很高，分子中杂原子不止一种的复杂化合物。就其元素组成来说，除了碳、氢及氧外，还有硫氮及某些金属。从结构来看，主要是环类结构，芳环、芳环-环烷环及芳环-环烷环-杂环结构。胶状-沥青状物质的分类

根据分离所采用的溶剂不同，可分为：

1、油胶质：不溶于二硫化碳、四氯化碳、苯、也不溶于低分子量烷烃的物质；

2、炭青质：溶于二硫化碳，但不溶于四氯化碳、苯低及分子量烷烃的物质；

3、沥青质：溶于二硫化碳、四氯化碳和苯但不溶于低分子量C5-C7烷烃的物质。胶状-沥青状物质的分类

4、可溶质：可溶于二硫化碳、四氯化碳、苯以及低分子量C5-C7烷烃的物质。可溶质是油分和胶质的混合物。用氧化铝吸附色谱法可将其再分离成饱和分、芳香分和胶质。石油中胶状沥青状物质的基本成分是胶质和沥青质。胶质特点：

1、胶质为褐色至暗褐色的粘稠且流动性很差的液体或无定形固体，分子量约为1000~3000。2、胶质具有很强的着色能力。3、胶质不稳定，在常温下，被空气氧化而缩合为沥青质。

4、胶质是道路沥青、建筑沥青、防腐沥青产品的重要组分之一。

沥青质

从复杂的多组分系统中分离沥青质，主要是根据沥青质对不同溶剂具有不同溶解度。因此，溶剂的性质以及分离条件直接影响到沥青质的组成和性质，所以提到沥青质时必须指明所用的溶剂。从石油或渣油中用C5-C7正构烷烃沉淀分离出的沥青质是暗褐色或黑色的脆性无定形固体。相对密度稍高于胶质。加热不熔融。全部集中在渣油中。沥青质特点：1、石油沥青质是无定型固体，颜色为深褐色至黑色。2、沥青质相对密度略大于1.0，庚烷沥青质的平均分子质量一般为3000~10000。3、加热时不熔化，当温度升高到300~350℃，它会分解成气态、液态产物以及缩合生焦。

3结构族组成表示法：把整个石油馏分看成是由某种“平均分子”组成。这一“平均分子”则是由某些结构单位所组成。如芳香环、环烷环及烷基侧链。结构族组成用

CA%表示芳香环上碳的百分数

CN%表示环烷环上的碳的百分数

CP%表示链烷碳的百分数

RT表示总环数

RA表示芳香环数

RN表示环烷环数怎样得到结构族组成呢？1、经验关联式或图表2、通过物性来计算n-d-M法，复杂体系用平均分子结构描述n-d-M法使用条件：

（2）天然气水合物：在一定的低温高压下，轻烃（C1-C4）与水分子靠氢键形成笼状物。“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子，学名为“天然气水合物”(NaturalGasHydrate，简称GasHydrate)，又称“笼形包合物”(Clathrate)，分子结构式为：CH4·H2O。

“天然气水合物”是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下，由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像冰。这种固体水合物只能存在于一定的温度和压力条件下，一般要求温度低于0℃-10℃，压力高于10MPa（兆帕），一旦温度升高或压力降低，甲烷气则会逸出，固体水合物便趋于崩解。所以固体状的天然气水合物往往分布于水

深大于300米以上的海底沉积物或寒冷的永久冻土中。海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态，其分布可以从海底到海底之下1000米的范围以内，再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在。世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里，据估算，海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的100倍以上。据最保守的统计

全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为1.8亿亿立方米(18000×1012m3)，约合1.1万亿吨(11×1012t)，如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望，是21世纪具有良好前景的后续能源。天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20倍，温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生命。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若有不慎，让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如：海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。

（3）炼厂气：裂解过程不同，气体不同。

大量的生物和微生物死亡后沉积到海底，分解后和水形成类冰状化合物。纯净的天然气水合物呈白色，形似冰雪(左图)，能像固体酒精样直接点燃(右图)，被形象地称为“可燃冰”（3）石油炼厂气的组成石油炼厂气就是在石油加工过程中所产生的气体，因加工过程的不同，其组成也千差万别。这些气体组成的主要特点是除了含有烷烃外，还含有烯烃和氢气。表1-2-2原油主要加工过程的炼厂气体组成（w%）气体组成延迟焦化高温裂解催化裂化催化重整H20.660.80.1683.62CH426.6115.34.218.55C2H621.233.751.033.76C3H818.090.2511.042.37C4H10----9.322.81.16C2H43.9729.87.86----C3H610.5514.127.64----C4H87.5326.6525.26----注：催化重整的气体组成为体积百分数。2、直馏汽油馏分的单体烃组成最早对原油中单体烃组成进行研究的是美国石油学会（API，AmericanPetroleumInstitute

）的第六号课题组，自1927年开始历时25年，用当时的一切物理和化学分析手段，从奥克洛荷马州帮卡原油中分离并鉴定出230种单体烃化合物。我国最早开展此项工作是大连石油研究所（现在的中科院大连化物所），在二十世纪50年代对玉门及克拉玛依原油中轻馏分的化学组成进行研究，后来北京石油化工科学研究院又对我国许多原油的汽油馏分单体烃组成进行了研究。

汽油是沸点低于200℃的馏分，分子量约为80~140。（1）单体烃，表示直馏汽油C5~C10范围烃：单体烃检测达200个，前20个总含量>50%；烷烃含量占多数，而正构比异构多，以一个取代基的多，环烷烃的甲基环戊烷多，芳烃含量少，有的只占几个%。

表1-2-3汽油馏分中主要的单体烃含量(w%)原油名称大庆胜利新疆大港沸程，℃IBP～130IBP～130IBP～150IBP～165正戊烷7.692.898.33.53正己烷10.156.374.74.47正庚烷12.128.775.54.41正辛烷11.075.405.24.63正壬烷----------0.44.24正构烷烃合计41.0323.4324.121.28原油名称大庆胜利新疆大港沸程，℃IBP～130IBP～130IBP～150IBP～1652-甲基戊烷2.463.674.92.323-甲基戊烷1.482.680.81.502-甲基己烷1.462.731.31.323-甲基己烷1.913.061.81.532-甲基庚烷2.283.046.01.80异构烷烃合计9.5915.1814.88.47续表1-2-3汽油馏分中主要的单体烃含量(w%)原油名称大庆胜利新疆大港沸程，℃IBP～130IBP～130IBP～150IBP～165甲基环戊烷3.916.211.42.56环己烷5.294.353.13.13甲基环己烷9.619.125.27.18二甲基环戊烷3.282.602.52.90二甲基环己烷0.871.025.71.36环烷烃合计22.9623.3017.917.13续表1-2-3汽油馏分中主要的单体烃含量(w%)续表1-2-3汽油馏分中主要的单体烃含量(w%)原油名称大庆胜利新疆大港沸程，℃IBP～130IBP～130IBP～150IBP～165苯----0.800.20.85甲苯0.784.981.32.67对-二甲苯0.490.960.5----间-二甲苯2.270.311.82.10邻-二甲苯0.270.380.81.20芳香烃合计3.817.434.66.82在直馏汽油中：烷烃主要是正构烷烃和只带一个甲基的异构烷烃，而带两个或三个甲基链的异构烷烃含量较低。环烷烃只有环戊烷系和环己烷系两类化合物，在环戊烷系中主要是甲基环戊烷和二甲基环戊烷的异构体，在环己烷系中主要是环己烷和甲基环己烷。芳香烃以甲苯和二甲苯尤其是间-二甲苯的含量较高，苯、对-二甲苯及邻-二甲苯的含量显著较少。汽油馏分中的单体烃组成与其使用和加工性能都有直接的关系，因而它是重要的基础数据。3、原油中正构烷烃的含量及分布在原油中正构烷烃的含量一般都比较高，尤其是石蜡基的原油（如大庆和中原原油）其含量就更高了。从应用的角度，重要的有机化工原料：碳数<16的正构烷烃在常温下是液态，称之为液体石蜡。碳数>16的正构烷烃在温度降低时就会有一部分结晶析出，称之为石蜡。从地球化学的角度：正构烷烃是一类与石油的成因有关的生物标志化合物。大庆原油的200～500℃的馏分中单体烃以C19正构烷烃含量最高，占原油的0.94%。胜利原油的200～500℃的馏分中正构烷烃含量分布呈双峰形。华北原油200～500℃的馏分中C23正构烷烃的含量最高，占原油的1.05%。大庆原油300～350℃馏分中的正构烷烃含量最高，占45%。胜利原油250～300℃以及350～400℃馏分中的正构烷烃含量最高。华北原油350～400℃馏分中的正构烷烃含量最高，占46.8%。4、直馏柴油馏分及减压馏分中的环烷烃与芳香烃化合物单环环烷烃：

及其衍生物。与包括双环环烷烃：包括十氢萘与氢化茚满等类型。三环环烷烃：包括等类型。单环芳烃：含较长侧链的烷基苯双环芳烃：包括萘系和联苯系三环芳烃：包括蒽系和菲系四环芳烃：渺位缩合迫位缩合环烷-芳香混合烃：共轭芳香环的排列形式主要为“线性排列”，即渺位缩合~~~~~面性排列，即迫位缩合~~四、石油的烃族组成1、汽油馏分的烃族组成气相色谱测定方法液相色谱苯胺点法表1-2-4汽油馏分的族组成（m%）原油名称沸程，℃烷烃环烷烃芳香烃大庆IBP～18057.040.03.0胜利60～18048.442.19.5孤岛IBP～18029.463.07.6中原IBP~18057.227.315.5辽河IBP～18044.042.413.6伊朗，轻质40～20057.925.816.3美国得克萨斯80～180473320美国宾夕法尼亚60～18070228在直馏汽油馏分中：烷烃含量范围在30～70%；环烷烃含量范围在20～60%；芳烃含量一般在20%以下。一般石蜡基原油的汽油馏分中烷烃含量较高，环烷基原油中的环烷烃含量较高，而中间基原油中的烷烃与环烷烃的含量差不多。2、柴油馏分及减压馏分的烃族组成测定方法液相色谱质谱中间馏分（煤、柴油馏分200~350℃）烷烃碳数在C11~C20；环烷烃和芳香烃以单环为主，三环及三环以上的环烷烃和芳香烃少。高沸点馏分（减压瓦斯油350~500℃）烷烃主要是C20~C36；环烷烃包括单环直到六环的带有环戊烷环或环己烷环的环烷烃，结构主要是稠合类型；芳烃包括单环到四环以及高于四环的芳烃；此外还有稠合的环烃-芳香混合烃。表1-2-5减压馏分的族组成(m%)原油名称沸程，℃饱和烃轻芳烃中芳烃重芳烃胶质大庆350～40086.57.52.12.40.7400～45084.08.62.12.71.6450～50076.29.93.83.23.7羊三木350～40056.024.48.93.24.0400～45057.819.48.95.44.9450～50061.48.68.66.67.2双喜岭350～40054.222.710.54.93.0400～45057.317.39.47.45.0450～50059.012.49.18.89.0减压馏分中，饱和烃含量高于芳烃及非烃含量，轻芳烃含量比较高，并含有少量的重芳烃和胶质。石蜡基原油的减压馏分饱和烃含量明显高于环烷基原油，而环烷基的原油中的芳烃和胶质含量则高于石蜡基原油。用液相色谱法得到的数据还不够细致，它把烷烃和环烷烃归并为饱和烃，而轻、中、重芳烃也并不能完全对应于单、双、多环芳烃。用质谱法可以得到更为细致的烃族组成信息。表1-2-6大庆200～500℃馏分的烃族组成(m%)沸点范围℃200～250250～300300～350350～400400～450450～500烷烃55.762.064.563.152.844.7正构烷烃32.640.245.141.123.715.7异构烷烃23.121.819.422.029.129.0环烷烃36.627.625.624.833.239.0一环环烷25.618.217.111.813.617.4二环环烷9.76.95.76.88.410.6三环环烷1.32.52.82.65.37.3芳香烃7.749.911.813.815.9单环芳烃5.26.66.86.57.89.0双环芳烃2.53.62.53.23.33.8三环芳烃00.20.61.51.41.6随着馏分沸点的升高，烷烃尤其是正构烷烃的含量趋于减少，环状烃的含量趋于增加，且多环环烷烃和芳烃的含量增加的趋势更加显著。表1-2-7不同原油400～450℃馏分的烃族组成(m%)原油名称大庆胜利华北中原羊三木烷烃52.827.538.849.10.8正构烷烃23.713.931.430.20异构烷烃29.113.67.418.90.8环烷烃33.245.643.831.551.9一环环烷烃13.67.45.69.91.6二环环烷烃8.47.55.35.410.9三环环烷烃5.38.86.93.617.1四环环烷烃3.319.423.512.418.7芳香烃13.820.615.415.842.2单环芳烃7.89.56.88.314.6双环芳烃3.36.24.74.312.1噻吩0.20.40.30.21.0胶质----5.91.73.44.1石蜡基如大庆和中原原油烷烃含量高达50%左右，而芳烃含量仅15%左右；环烷基如羊三木原油几乎不含烷烃，而芳烃含量高达42.2%；中间基如胜利和华北原油烃族组成介于石蜡基与环烷基之间。图1-2-4大庆原油200～500℃馏份的烃族组成分布图1-2-5胜利原油200～500℃馏份中烃族组成分布图1-2-6华北原油200～500℃馏份的烃族组成分布烷烃含量在200～350℃的沸点范围内随着沸点的升高而增加，而在350～500℃的沸点范围内随着沸点的升高而降低。大庆原油200～450℃馏分中烷烃含量均高于50%，而450～500℃馏分中下降至45%。大庆原油200～500℃馏分中环烷烃含量为25～39%，芳烃含量为8～16%，以单环为主。胜利原油200～500℃馏分中烷烃含量均低于50%，而环烷烃含量在400～500℃馏分中较多，为46～49%，芳烃含量在200～500℃馏分中为20～25%

。华北原油200～350℃馏分中烷烃含量很高，为57～73%，350℃以上的馏分中芳烃含量逐渐降低。华北原油450～500℃馏分中环烷烃含量较高，总芳烃含量为10～20%

。3、减压渣油的族组成减压渣油是原油中沸点最高、相对分子质量最大、非烃化合物含量最高的部分。比较常用的方法是四组分法，即将减压渣油分成饱和分、芳香分、胶质、沥青质四个组分，称之为减压渣油的四组分组成。表1-2-8减压渣油的四组分组成(m%)原油名称饱和分芳香分胶质C7-沥青质大庆40.832.226.9<0.1胜利19.532.447.90.2孤岛15.733.048.52.8华北19.529.251.10.2中原23.631.644.60.2印尼米纳斯46.828.822.61.8科威特10.350.532.46.8阿拉伯中质9.156.225.09.7减压渣油中非烃化合物含量比较高，有的甚至高达一半以上，不同的渣油饱和分含量相差悬殊，芳香分的含量差别较小。我国几种原油的减压渣油胶质含量高达40%以上，正庚烷沥青质含量较低，芳香分含量约占30%，饱和分含量约占20%。将芳香分和胶质进一步分成轻、中、重芳烃和轻、中、重胶质，这样可以得到减压渣油的八组分组成。表1-2-9减压渣油的八组分组成(m%)原油名称大庆胜利孤岛华北中原饱和分40.819.515.719.523.6轻芳烃8.97.86.25.46.1中芳烃6.56.96.15.36.0重芳烃17.418.322.818.914.3轻胶质11.114.216.014.112.1中胶质6.17.78.28.97.4重胶质8.811.913.717.715.0戊烷沥青质0.413.711.310.115.5我国减压渣油中戊烷沥青质含量除大庆减渣外均高于10%。重芳烃含量显著高于轻芳烃和中芳烃。轻胶质和重胶质含量较高，中胶质含量明显低于轻胶质与重胶质的含量。五、石油馏分的结构族组成对于石油中较重的馏分和减压渣油，由于其相对分子质量大、分子结构复杂，所含的单体化合物的数量数不胜数，用单体烃组成来表示是不可能实现的，而烃族组成又无法描述其结构特征。表1-2-10胜利原油各馏分的结构族组成沸程，℃CP%CN%CA%RNRA200～25055.433.611.00.770.24250～30062.125.412.50.620.31300～35064.724.610.70.710.31350～40062.226.411.40.990.38400～45059.727.113.21.620.58450～50058.627.813.61.890.68>5006117223.13.2200～500℃各馏分的%CA、%CP、%CN的分布情况差别不大，%CP在60%左右，%CN在25%左右，%CA在12%左右，这表明同一原油的化学属性是相似的；RA和RN随着沸点的升高而增加。表1-2-11不同原油350～500℃馏分的结构族组成原油名称CP%CN%CA%RNRA大庆70.120.29.71.020.40胜利62.425.112.51.500.56孤岛50.532.017.52.200.80中原74.515.99.60.800.43辽河62.523.514.01.410.62新疆64.029.46.61.800.32阿拉伯中质53.326.320.41.11.2科威特55.424.719.90.90.8石蜡基原油(大庆和中原原油)的%CP显著较高，而%CN和%CA较低；RA和RN也较低。环烷-中间基原油(如孤岛原油)的%CP较低，而%CN和%CA较高；RA和RN也较高。中间基原油(如胜利、华北、辽河原油)的%CP、%CN、%CA、RA、RN介于石蜡基原油和环烷基原油之间。表1-2-12减压渣油的平均结构参数原油名称fAfNfPRNRA大庆0.160.110.732.33.0胜利0.220.170.613.13.2孤岛0.290.230.484.34.9科威特0.330.150.523.05.0阿拉伯轻质0.310.230.464.03.3委内瑞拉0.350.140.515.02.5阿萨巴斯卡0.300.240.462.52.0大庆的fN、fA、RA、RN最小，fP最大，而孤岛的fN、fA、RA、RN最大，fP最小。国外几种重质原油的减压渣油的结构参数与孤岛减压渣油具有相似的分布规律。总体而言，这些结构参数能够表征减压渣油的平均化学属性。第二节石油及其产品的物理性质

一、蒸汽压：在某一温度下液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态，这时蒸汽所产生的压力。蒸汽压的高低表明了液体汽化或蒸发的能力，蒸汽压越高，液体越易汽化。纯烃（单体烃）的蒸汽压与其它纯物质一样，蒸汽压只与液体的温度有关，纯烃的蒸汽压随液体温度的升高而增大。

混合物与纯烃不同，随着温度的升高，烃类混合物的平衡液相组成是变化的，平衡液相组成随汽化率的增大而变重，所以烃类混合物的蒸汽压不仅随温度的变化而改变，而且也随汽化率的改变而变化。查图：试差法，给定温度和K值，平均沸点实测：真实蒸汽压、雷德蒸汽压。二、馏分组成与平均沸点

（一）沸程与馏分组成：表示石油产品的沸点的温度范围称为沸程。在某一温度范围内蒸馏出的产品称为馏分。

初馏点、干点：石油蒸馏时，低沸点成分先被蒸发出来。蒸馏出第一滴油时的气相温度称初馏点。蒸馏出10%,20%…油时的气相温度分别称为石油的10%,20%…馏点。蒸馏到最后的气相最高温度叫终馏点或干点。

初馏点干点42C馏程500C如航空汽油的馏程约为40180C车用汽油的馏程约为35200C石油馏分一般必须再加工后才能真正成为汽油、煤油等产品。二、平均沸点（1）体积平均沸点：恩氏蒸馏的馏出温度平均值（2）重量平均沸点：油品中各组分的重量分数和相对应的馏出温度的乘积之和。

（3）实分之平均沸点：油品中各组分的分子分数和相应的馏出温度乘积之和。（4）立方平均沸点：油品中各组分的体积分数和相应馏出温度的立方根乘积之和的立方。平均沸点（5）中平均沸点：实分子平均沸点与立方平均沸点的算术平均值。

平均沸点虽然在一定程度上反映了馏分的轻重，但却不能看出油品沸程的宽窄。

各种平均沸点的用途（1）体积平均沸点：求其他难于直接求得的平均沸点。（2）质量平均沸点：求油品的真临界温度。（3）实分子平均沸点：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因子。（4）立方平均沸点：求油品的特性因数和运动粘度。（5）中平均沸点：求油品的氢含量、特性因数、假临界压力、燃烧热和平均相对分子质量。不同压力下的沸点换算（1）减压与常压沸点的换算，可以直接求得。（2）已知常压沸点求蒸汽压。常压沸点tb和特性因数K已知，求纯烃或石油窄馏分在tC时的蒸汽压P，需用试差法。三、密度和相对密度

（一）油品的密度和相对密（1）油品的密度：我国规定油品20℃时密度作为石油产品的标准密度。表示为(2)相对密度：液体油品的密度与规定温度下水的密度之比，是无因次的。通常以4℃水为基准，将温度为t℃的油品密度对4℃时水的密度之比称为相对密度常写为油品密度测定方法密度计法：GB/T1884-2000其基本原理就是阿基米德定律比重瓶法：GB/T2540-81先测定比重瓶的被水充满时的重量，然后测定被油品充满时同体积油品的重量。

我国常用的相对密度是国外常用换算为摄氏温度，则用表示。在欧美各国液体相对密度常以比重指数表示，称为API度，它与的关系如下；

△d：0.0037~0.0051

API0<10沥青10~20重质油>20常规油（二）相对密度与化学组成的关系图2-3-1各族烃类的相对密度▲正烷基苯●正烷基环己烷■正构烷烃比较各种烃类的相对密度：碳数相同而结构不同的烃类芳香烃＞环烷烃＞烷烃同族烃类，随着碳数的增加正构烷烃的相对密度增加正烷基环己烷的相对密度增加正烷基苯的相对密度减小烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香烃的C-C的键长最短，其结构最为紧凑，每个碳原子的分子体积最小，因而其密度最大。环烷烃的分子结构比芳烃要松弛一些，但比烷烃紧凑，烷烃分子的C-C键的键长最长，其分子结构最松弛，因而其密度最小。以碳数的倒数的校正值为横坐标，以为纵坐标作图，可以得到线性关系很好的直线。进一步研究表明，烃类的与其碳数之间有一定的关系。0.8513对于任何一种链烷烃或烷基取代的环状烃而言，当碳数无限大时，即碳链无限长时，即使分子中含有多干个芳香环或环烷环，这对它的密度的影响已微不足道了。当为零时，所有直线的都等于0.8513。烃类分子的碳数与其相对密度之间的线性关系可用下式表示：对于不同的烃类分子，其中的k与Z值均不同。（三）石油及其馏分的相对密度油品相对密度油品相对密度原油0.8～0.98轻柴油0.82～0.87汽油0.74～0.77减压馏份0.85～0.94航空煤油0.78～0.83减压渣油0.92～1.0表3-3-1原油及其馏份的相对密度（）的范围馏份,℃大庆胜利孤岛羊三木IBP～2000.74320.7446-----0.7650200～2500.80390.82040.86520.8630250～3000.81670.82700.88040.8900300～3500.82830.83500.89940.9100350～4000.83680.86060.91490.9320400～4500.85740.88740.93490.9433450～5000.87230.90670.93900.9483>5000.92210.96981.00200.9820原油0.85540.90050.94950.9492原油属性石蜡基中间基环烷-中间基环烷基表3-3-2不同原油各馏分的相对密度比较原油的相对密度：不同基属原油的相同沸程的馏分环烷基＞中间基＞石蜡基相同原油不同的馏分随沸点的升高相对密度随之增加原因在于：环烷基的原油由于环烷烃与芳烃含量较高，因而其相对密度较大，而石蜡基原油因烷烃含量较高，因此其相对密度较小。相同原油的馏分随着其沸点的升高，芳烃含量增加，而烷烃含量降低，因而其相对密度增加。（四）液体油品相对密度与温度的关系

油品的相对密度与温度、馏分组成和化学组成有关。混合物的相对密度可按公式计算。温度升高油品受热膨胀，体积增大，密度减小，相对密度减小，反之则增大。在0～50℃不同温度下油品的相对密度可按下式换算。（五）混合物的密度和相对密度1、液体油品混合物的相对密度2、汽、液混合物的密度四、特性因数

特性因数：是表征石油馏分烃类组成的一种特性数据。它说明石油馏分的相对密度、平均沸点和它的化学组成有一定的关系。即以绝对温度表示的烃类的沸点（K)的立方根与其相对密度（d)成直线关系，不同族的烃，其斜率不同，因此定义此斜率为特性因数。

T：烃类的沸点。最早用分子平均沸点后来使用立方平均沸点，现在一般使用中平均沸点。烷烃：K=12.5--13环烷烃：11--12芳香烃：10--11混合物的特性因数具有可加性

相关指数BMCI(美国矿务局相关指数）：相对密度及沸点相关联的指标对于烃类混合，为体积平均沸点。不同烃类芳香烃的相关指数最高，环烷烃次之，正构烷烃最小，BMCI广泛用于表征裂解制乙烯原料的化学组成。五、平均分子量

平均分子量：石油馏分的分子量是其中各组分分子量的平均值。在工艺计算中为了方便，常用图表来求定平均分子量。石油产品的分子量大致如下：汽油100-200，煤油180-200，轻柴油210-240，低粘度润滑油300-360，高粘度润滑油370-500。（一）石油馏分平均相对分子质量的近似计算方法石油馏分的平均相对分子质量还可以根据一些经验公式进行计算，常用的经验公式有：式中：t—石油馏分的实分子平均沸点(℃)a,b,c

—随馏分的特性因数不同而变化的参数表2-2-1计算相对分子质量经验公式中的常数与特性因数的关系特性因数K10.010.511.011.512.0a5657596369b0.230.240.240.2250.18c0.00080.00090.00100.001150.0014当实分子平均沸点相同时，K值越大时，其平均相对分子质量也越大。中国石油大学针对我国原油提出了如下的计算平均相对分子质量的经验公式：Mn＝184.5+2.29451T-0.2332KT+1.32910-5(KT)2-0.62217T式中：T—馏分的中平均沸点(℃)K—馏分的特性因数ρ—馏分油在20℃时的密度，g/cm3

（二）石油及其馏分的数均相对分子质量图3-2-3几种原油馏分的相对分子质量分布石油各馏分的数均相对分子质量是随馏分的沸程的上升而增大的。当沸程相同时，石蜡基的原油如大庆原油的数均相对分子质量最大，中间基的原油如胜利原油次之，而环烷基的原油如辽河欢喜岭原油最小。表2-2-2石油各馏分的平均相对分子质量范围及与碳数的关系馏分沸程，℃碳数范围平均碳数平均相对分子质量汽油馏分<200C5C118100120轻柴油馏分200350C11C2016220240减压馏分350500C20C3530370400减压渣油>500>C35709001100六、粘度和粘温性质

（一）粘度的表示方法及换算1动力粘度（绝对粘度）：两液体层相距1cm，其面积各为1cm2，相对移动速度为1cm/s时所产生的阻力。单位为Pa·s。常用表示牛顿流体：绝对粘度不随流体的剪切速度梯度dv/dl变化而变化的体系。一般的液体油品均为牛顿流体。非牛顿流体：绝对粘度随流体的剪切速度梯度dv/dl变化而变化的体系。在SI单位制中，绝对粘度的单位为Pas,也有用厘泊（cP），1Pas＝1000cP2、运动粘度在石油的产品质量标准中常用的粘度是运动粘度，它是绝对粘度与相同温度和压力下的液体密度之比值，即：在SI单位中，运动粘度的单位是mm2/s，也有用厘斯或厘沲（cSt），1cSt=1mm2/s。

3、条件粘度：用特定仪器在规定条件下测定的。如恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度。后两个是在特定的粘度计中计量一定体积的油品在t℃时通过规定尺寸的管子所需要的时间，直接用秒数作为粘度的数值而不是用比值。

（1）恩氏粘度（EnglerViscosity）油品从恩氏粘度计中流出200mL的时间与同样体积水在20℃时流出的时间之比。（2）赛氏粘度（SayboltViscosity）60mL油品从赛氏粘度计中流出的时间。单位（S）。赛氏通用粘度：SUS，赛氏重油粘度：SFS（3）雷氏粘度（RedwoodViscosity）50mL油品从雷氏粘度计中流出的时间。单位（S）。

几种粘度之间的近似比值为：

运动粘度（mm2/s）：恩氏粘度（E）：赛氏通用粘度（SUS）：雷氏粘度（RIS）=1：0.132:4.62:4.05（二）粘度的测定方法常用的运动粘度测定方法是毛细管粘度计法（GB/T265-88）。1、6－管身2、3、5－扩张部分4－毛细管a、b－标线式中：Q/t——单位时间内的体积流量;ΔP——两端压差;R——毛细管的半径;l——毛细管的长度;η——流体的绝对粘度当油品在层流状态下流经毛细管时，其流动状态符合下列关系式：在毛细管粘度计中油品的流动是靠自身的重力作用，其压力P＝hg。则有：令：即：c为毛细管粘度计常数，单位为mm2/s2。毛细管粘度计只能用来测定牛顿流体的粘度，而非牛顿流体的粘度是剪切速率的函数，因而只能用旋转式粘度计测定非牛顿流体的粘度。（三）油品粘度与组成的关系

烃类的粘度与烃类分子大小和结构有密切关系。当碳原子数相同时，各种烃类粘度大小排列顺序为：正构烷烃<异构烷烃<芳香烃<环烷烃。即当相对分子量相近时，具有环状结构的烃类分子的粘度大于链状结构的，而且烃类分子中环数越多其粘度也就越大。（四）粘度与温度的关系油品的粘度是随温度的升高而降低的。1、油品的粘度与温度的关系式油品的粘度与温度的关系可以用如下的经验公式表示：lglg(＋a)＝b＋mlgT2、粘度-温度关系的表示方法表征油品的粘温性质的指标有两种：（1）粘度指数（简称VI）H油：人为规定粘温性质良好的宾夕法尼亚原油所有窄馏分的粘度指数均为100。L油：人为规定粘温性质差的德克萨斯海湾沿岸原油所有窄馏分的粘度指数均为0。式中：U—试样在40℃时的运动粘度Y—试样在100℃时的运动粘度H—与Y相同的H标准油在40℃时的运动粘度L—与Y相同的L标准油在40℃时的运动粘度当VI≥100时：当VI为0～100时：粘度指数VI越大，表明油品的粘温性质越好，对于粘温性质较差的油品，其粘度指数可能是负数。（2）粘度比50℃时的运动粘度与100℃时的运动粘度的比值。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。（五）粘温性质与分子结构之间的关系化合物VI化合物VIn-C261771251607214411740101-70表3-5-4各种烃类的粘度指数(VI)化合物VI化合物VI70144-61221081407753-15-66续表3-5-4各种烃类的粘度指数(VI)正构烷烃的粘温性质优于异构烷烃，异构化程度越高，其粘温性质越差。环状烃（环烷烃和芳烃）的粘温性质比链状烃要差，环数越多，粘温性质越差。分子中环数相同时，侧链越长，其粘温性质越好，但是侧链上有分支时，其粘温性质变差。不同烃类的粘温性质：正构烷烃的粘温性质最好带有少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不高的异构烷烃的粘温性质也比较好多环短侧链的环状烃类的粘温性质很差（六）石油及其馏分的粘度与粘温性质表3-5-5石油减压馏分的粘度比和粘度指数原油沸程，℃50,mm2/s100,mm2/s50/100VI大庆原油石蜡基350～4006.912.662.60200400～45015.824.653.40140新疆原油中间基350～40013.003.703.5180400～45039.747.455.3370450～500128.816.207.9560原油沸程，℃50,mm2/s100,mm2/s50/100VI孤岛原油环烷-中间基350～40016.033.994.0240400～450102.012.158.4012450～500219.319.2211.410羊三木原油环烷基350～40023.274.724.930400～450146.313.6610.71-35450～500356.923.3715.27<-100续表3-5-5石油减压馏分的粘度比和粘度指数同一原油的不同馏分，随着馏分沸点的升高，其粘度增加，但粘温性质变差。不同原油的相同沸程的馏分，石蜡基原油的粘度较小，粘温性质最好，而环烷基的原油的粘度最大，粘温性质最差，中间基的原油的粘度与粘温性质介于二者之间。主要原因在于：石蜡基的原油中含有较多的粘度较小、粘温性质较好的链状烃、少分支的异构烷烃及少环长侧链的环状烃；而环烷基原油中则含有较多的粘度较大、粘温性质较差的多环短侧链的环状烃。实践证明，粘度没有可加性，相混合的两种油品组成和性质相差越远，粘度相差越大，则混合后实测的粘度与用加合法计算出来的粘度相差就越大。（七）粘度与压力的关系当液体所受的压力增加时，分子间的距离缩小，导致其粘度增加。对于石油产品而言，只有当压力增加至20MPa，粘度才会有显著的影响。一般情况下压力对粘度的影响可以忽略不计。（八）油品粘度的求定高压下油品的粘度，可用下列经验式计算得到。（九）油品的混合粘度粘度没有可加性，相混合的两组分其组成及性质相差愈远，粘度相差愈大。利用经验公式和图表可以计算混合物粘度。混合油品常压下的粘度可从图3—5求得。(十）气体的粘度气体的粘滞性与液体有本质区别。液体的粘滞性源于其分子间的引力，当温度升高时其分子能量增高，从而更容易脱离，导致粘度变小。而气体的粘滞性取决于分子间的动量传递速度。当温度升高时，气体分子的运动加剧，其动量传递速度加快，从而导致在相对运动时其层间的阻力增大。所以，气体的粘度随着温度的升高而增大。七、临界性质、压缩因子和偏心因子

（一）临界性质：临界温度：实际气体能够液化的最高温度，以Tc表示。临界压力：在临界温度下能使该实际气体液化的最低压力，以Pc表示。当温度低于临界温度时，升高压力可以将气体变为液体，而高于临界温度时，无论加多大压力也不能使气体液化，因此临界温度是纯物质或烃类能处于液体状态的最高温度。1、二元混合物的临界性质真假临界温度与压力

二元混合物的临界点：用一种挥发度与二元混合物相当的纯烃作蒸汽压曲线，则对应的点为二元混合物的假临界点，用表示假临界温度和压力。假临界点是混合物中各组分的临界常数的分子平均值。

2、石油馏分临界常数的求取方法

石油馏分有真、假临界温度与真假临界压力。在计算石油馏分的气化率时常用真临界常数，假临界常数则用于求定其它理化性质石油馏分的真、假临界温度（Tc、)和真假临界压力可以从式3-51至3-55求定。真假临界压力可从图3-9求定。

（二）压缩因子：表示真实气体与理想气体的性质的偏离程度。石油蒸汽在高压下，其温度压力和体积的关系已不符合理想气体状态方程式，必须校正。PV=ZnRT，Z称为压缩因子，它是与温度、压力，气体性质有关的系数，对理想气体Z=1。混合物的压缩因子：对比状态

对比状态：表示物质的状态与临界状态的接近程度。各种物质的对比温度Tr、对比压力Pr、对比体积Vr是各自的温度、压力、体积与临界常数Tc、Pc、Vc的比值。对比状态下各物质具有相似的特征，因此可以用对比状态来求压缩因数。对比状态：Tr=T/TcPr=P/Pr

亚临界状态：Tr<1Pr<1超临界状态：Tr>1(三）偏心因子

偏心因子：是反映非简单流体分子几何形状和极性的一个特征参数。它随分子结构的复杂性和极性的增加而增大。愈接近简单流体的物质，其值愈小。纯烃的偏心因子可由图表中查出，已知组分混合物的偏心因子可由下式计算。简单流体与非简单流体

简单流体：升高压力条件下物质分子间引力恰好在分子中心的这类流体。一般是球形对称分子。其特点是压缩因数只是对比温度Tr与对比压力Pr的函数非简单流体：升高压力的条件下物质分子间的引力不在分子中心的这类流体。分子有极性或微极性。其特点是压缩因数不但是对比温度和对比压力的函数，而且还是偏心因数的函数。八、热性质（一）质量热容

1、质量热容：单位物质（按重量或按分子计）温度升高1℃所需要的热量。其单位是kJ/kg.k，有恒压比热和恒容比热。质量热容的严格定义为

工艺计算中常用平均质量热容2、烃类的质量热容：相对分子质量相近的烃类中质量热容大小的相对顺序是烷烃>环烷烃>芳烃；同一族烃类，分子越大质量热容越小；烃类组成相近的石油馏分中，密度越大质量热容越小。液相石油馏分的质量热容可根据温度、相对密度和特性因数从图3-15至3—17查得。（二）汽化热：单位物质在一定温度下由液态转化为气态所需的热量。其单位为kJ/kg。（潜热是指物质在汽化或冷凝时所需吸收或放出的热量，此时并无温度的变化。）石油馏分的常压汽化热可根据中平均沸点、平均相对分子质量和相对密度三个中的两个，从图3-19查得。（三）焓1、焓的定义：使1kg油品从某一基准温度加热到t℃（包括相变化在内）所需要的热量。其单位为kJ/kg。在基准温度时任何物质的焓值规定为零。2、石油馏分焓值的求定：在工艺计算中，一般是查图求石油求石油馏分的焓值。九、低温流动性

1、浊点定义：轻质油品在测定条件下的降温过程中，由透明变为浑浊时的最高温度。产生浑浊的原因：由于油品中含有熔点较高的正构烷烃和溶解水，在低温下它们会形成微小晶粒，这些晶粒用肉眼无法观察到。2、结晶点：油品到达浊点后，若继续冷却，出现肉眼观察到的结晶的最高温度。3、冰点：油料在测定条件下，冷却到出现结晶后，再使其升温至所形成的结晶消失时的最低温度。结晶点和冰点之差不超过3℃，都用来评定航空汽油和喷气燃料。4、凝点：油品在试验规定条件下冷却到液面不移动时的最高温度。

5、倾点：油品在试验规定的条件下冷却时，能够继续流动的最低温度，又称流动极限。

6、冷滤点：在规定条件下，试油开始不能通过滤清器20ml时的最高温度。是介于浊点和倾点之间的温度。油品在低温下失去流动性与纯化合物的凝固是不同的，失去流动性的原因主要有如下两种情况：构造凝固：随着温度的降低，含蜡较多的油品中的正构烷烃等高熔点烃类结晶析出，长大并连接成网状结晶，同时将处于液态的油品吸附，包围在网状骨架中，从而使整个油品失去流动性。粘温凝固：对于含蜡较少的油品，虽然在降温过