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1、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 8 0 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 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 85 0 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、 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 180 200 350 350 500 7 2 1 4石油中的非烃 硫重馏分和油渣中氧胶质和沥青中氮胶质和沥青中 8 2 1 5原油的评价对于新开采的原油 必须先在实验室进行一系列的分析 试验 习惯上称之为 原油评价 根据评价目的不同 原油评价分为四类 1 原油的一般性质 分析其密度 粘度 凝点 残炭 S含量 N含量 金属含量 馏程等 9 2 常规评价 除原油的一般性质外 还包括原油实沸点蒸馏数据及窄馏分性质 密度 粘度
3、凝点 苯胺点 酸度 值 折射率和硫含量等 计算特性因数 粘重常数等 3 综合评价 除原油的一般性质和常规评价外 还包括直馏产品的性质及产率 把原油切割成汽 煤 柴油 重整原料 裂解原料及润滑油馏分等 10 2 1 5 1原油评价的基本内容 原油的组成十分复杂 对其确切分类很困难 原油的分类方法有许多种 通常从商品 地质 化学或物理等不同角度进行分类 商品分类法 化学分类法和我国采用的分类方法 11 一 商品分类法 按原油的密度 硫含量 氮含量 含蜡量和胶质含量等分类 1 密度分类 12 2 硫含量分类 3 蜡含量分类 13 二 化学分类法 以原油的化学组成为基础 用与原油化学组成直接有关的参数
4、作为分类依据 如特性因数分类 关键馏分特性分类等 14 关键馏分特性分类法将原油用简易精馏装置切取两个轻重关键馏分 分别测定其相对密度 对照分类标准表确定两个关键馏分的基属 然后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别 第一关键馏分指原油常压蒸馏250 275 的馏分 第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395 425 的馏分 即在减压40mmHg下取得的275 300 的馏分 15 表关键馏分分类标准 16 关键馏分特性分类表 我国现采用关键馏分特性分类法和硫含量分类法相结合的分类方法 把硫含量分类作为关键馏分特性分类法的补充 19 2 1 5 2几种原油的加工过程特点 一 大庆原油低硫石蜡基原油 加
5、工过程的特点 1 含蜡多 凝点高 含硫少 轻直馏产品不需要精制或只需要简单精制 2 降压馏分油是催化裂化的好原料 同时也是生产润滑油的好原料 3 含蜡多 是生产石蜡的好原料 4 轻馏分油的饱和烃含量高 作为化工裂解原料 乙烯收率高 5 减压榨油的残炭低 杂质少 一般的重油加工方法都适用 20 二 胜利原油含硫中间基原油 加工过程的特点 1 直馏汽油的芳烃潜含量较高 适于作催化重整原料 其直馏产品酸度高 需要精制 2 减压馏分油催化裂化过程中生焦量大 其催化裂化柴油的十六烷值低 需要加氢改质或加入添加剂 各馏分的芳烃含量都较高 不适合作裂解原料 可以做加氢催化原料 3 原料的渣油可适合生产沥青
6、21 3 孤岛原油含硫环烷 中间基原油 加工过程的特点 1 大多含直馏汽油馏分少 酸值高 2 喷气燃料的馏分的密度大 冰点低 但安定性不好或芳烃含量过高 需要精制 3 有些环烷基原油的润滑油馏分不需要脱蜡 经适当精制可直接生产变压器油 冷冻机油等润滑油 4 生产沥青的好原料 22 1 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称为饱和蒸汽压 简称为蒸汽压 2 2石油及其产品的物理性质2 2 1蒸气压 馏程 平均沸点 23 1 纯烃蒸汽压蒸汽压仅取决于温度 是随温度的升高而增大的 蒸汽压与温度间的关系可用克 克方程表示 Hv 摩尔蒸发热 J mol P 化合物在T时
7、的蒸汽压 PaR 摩尔气体常数 8 314J molK T 温度 K 24 实际应用中 用经验方法程来计算纯烃的蒸汽压 如Antoine方程 式中A B C是与烃类有关的常数 可从有关数据手册查得 此式的使用范围在1 3 200kPa 25 2 烃类混合物及石油馏分的蒸汽压烃类混合物的蒸汽压取决于温度和其组成 总的蒸汽压可用Dalton Raoult定律求得 p pi分别为混合物和组分i的蒸气压 xi为平衡液相中组分i的摩尔分率 26 2 馏程 沸程 对于液态纯物质 其饱和蒸气压等于外压时的温度 称为该液体在该外压下的沸点 对于石油馏分这类组成复杂的混合物 一般常用沸点范围来表征其蒸发及气化性
8、能 沸点范围又称沸程 石油馏分沸程的数值 会因所用的蒸馏设备不同而不同 馏程测定是一种在标准设备中 按照GB6536 86规定的方法进行的简单蒸馏 称为恩氏蒸馏 将l00mL 20 下 油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热 其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点 随后 其温度逐渐升高而不断地馏出 依次记下馏出液达l0mL 20mL直至90mL时的气相温度 称为10 20 90 馏出温度 当气相温度升高到一定数值后 它就不再上升反而回落 这个最高的气相温度称为干点 或终馏点 有时也可根据产品规格要求 以98 或97 5 时的馏出温度来表示终馏温度 在大多数液体燃料规格中 只要求测定其具有
9、代表性的10 50 和90 的馏出温度及干点 28 其中10 到90 这段很接近直线 用蒸馏曲线的10 到90 之间的斜率来表示该油品沸程的宽窄 即当石油馏分的沸程愈宽时 其蒸馏曲线的斜率愈大 斜率 以气相馏出温度为纵坐标 以馏出体积分数为横坐标作图 即可得到该油品的蒸馏曲线 大庆原油汽油馏分的馏程 30 3 平均沸点 平均沸点来表征其气化性能 平均沸点的定义五种 1 体积平均沸点tV tV t10 t30 t50 t70 t90 5 tV是由馏程测定的10 30 50 70 90 这五个馏出温度计算得到 用于求取其他难于直接求得的平均沸点 31 2 重量平均沸点tW ti i组分的沸点 wi
10、 i组分的重量分率用于采用图表时求取油品的真临界温度 32 3 实分子平均沸点tm ti i组分的沸点 ni i组分的分子分率 用于采用图表时求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因数 33 4 立方平均沸点TCU K Ti i组分的沸点 K vi i组分的体积分率用于采用图表时求油品的特性因数和运动粘度 34 5 中平均沸点tMe tMe tm tcu 2 tm Tcu 273 15 2用于求油品的氢含量 特性因素 假临界压力 燃烧热 平均分子量等 35 上述五种平均沸点 除体积平均沸点可根据油品恩氏蒸馏数据计算外 其他几种都难以直接计算 因此 通常的作法 先根据恩氏蒸馏数据求体积平均沸点和恩
11、氏蒸馏10 90 斜率 利用平均沸点温度校正图 求出其它平均沸点 36 2 2 2密度API度特性因数平均分子量 1 密度和API度 1 石油及油品的密度和API度规定油品20 时密度作为石油产品的标准密度 液体油品的相对密度是其密度与4 下水的密度之比 也称比重 是无因次的 37 我国常用的相对密度是 欧美各国常用 欧美各国 对油品尤其是原油的相对密度还常用比重指数来表示 称API度 API度的定义为 密度越小 其API度越大 38 2 气体的密度相对密度是该气体的密度与空气在标准状态 0 0 1013MPa 下的密度之比 空气在标准状态下的密度为1 2928kg m3 压力较低 小于0 3
12、MPa 可用理想气体状态方程算 压力较高时 用真实气体状态方程式来求取 3 油品的密度与温度 压力的关系 温度影响温度升高 油品受热膨胀 体积增大 密度减小 相对密度减小 当温度变化不大时 油品的体积膨胀系数随油品的不同而有所变化 其范围为 0 0006 0 0010 当温度在0 50 范围内 不同温度 t 下的相当密度可按下式换算 体积膨胀系数 查表可得 40 压力影响液体受压后体积变化很小 通常压力对液体油品密度的影响可以忽略 只有在几十兆帕的极高压力下 才考虑压力的影响 4 混合油品的密度当属性相近的两种或多种油品混合时 其混合物的密度可近似按可加性计算 即 式中vi wi组分i的体积分
13、率和质量分率 i 混和组分i和混合油品的密度 g cm3一般情况下 油品混合时 混和物的体积变化不大 体积是可加的性质相差很大的两类组分 如烷烃和芳香烃 混合时 体积可增大 而密度相差悬殊的两个组分 如重油和轻烃 混合时 体积可能收缩 这样便需加以校正 42 5 密度与化学组成及相对分子质量的关系各族烃类 当分子中碳原子数相同时 密度关系为芳烃 环烷 烷烃不同原油的相同沸程的馏分的密度关系为 环烷基的 中间基的 石蜡基的石油中各馏分的相当密度是随其沸程的升高而增大 一方面是由于相对分子质量的增大 另一方面是由于较重的馏分中芳香烃的含量一般较高 至于减压渣油 其中含有较多的芳香烃 尤其是多环芳香
14、烃 而且还含有较多的胶质和沥青质 所以其相当密度最大 接近甚至超过1 0 43 2 特性因数 K 是油品的平均沸点的函数T为油品平均沸点的绝对温度 K 当平均沸点相近时 K值取决于相对密度 相对密度越大 K值越小 44 K值的规律 烷烃的K值最大 约为12 7 芳烃的K值最小 约为10 11 环烷烃居中 约为11 12 富含烷烃的石油馏分 K值12 5 13 0 富含环烷烃的石油馏分 K值10 11 混合物的特性因数具有可加性 K值是表征油品化学组成的重要参数 原油的评价指标 常用以关联其他物理性质 45 3 平均相对分子质量M 1 平均相对分子质量定义 数均相对分子质量Mn 应用最广泛 依据
15、溶液的依数性 冰点下降 沸点上升等 来进行测定 ni i组分摩尔分率 Mi i组分相对分子质量 Ni i组分物质的量 mol Wi i组分的质量 g 46 重均相对分子质量Mw用光折射等方法测定的 定义 是体系中具有各种相对分子质量的分子的质量分率 Wi 与其相应的相对分子质量 Mi 的乘积的总和 具体表示如下 47 2 混合油品的平均相对分子质量当两种或两种以上油品混合时 混合油品的的平均相对分子质量可用加和法计算 Mm Mi混合油和组分油i的相对分子质量Wi组分油i的质量 48 3 石油及其馏分的平均相对分子质量原油各馏分的平均相对分子质量随其沸程的上升而增大 当沸程相同时 各原油相应的平
16、均相对分子质量还是有差别的 石蜡基原油的相对分子质量最大 中间基原油的次之 环烷基原油的最小 49 2 2 3油品的黏度 1 黏度的定义及单位 1 动力黏度 单位Pa s流动分子的内摩擦使流体带有一定的粘滞性 从而产生流体抵抗剪切作用的能力 衡量这种能力或粘滞性的性质指标 就是粘度 2 运动粘度 51 各种粘度的近似关系 运动粘度 mm2 s 恩氏粘度 条件度 E 赛氏通用粘度 SUS 雷氏粘度 RIS 1 0 132 4 62 4 05 3 条件黏度 52 2 黏度和化学组成的关系黏度与油品的分子结构和大小密切相关 结论 油品的粘度随沸程的升高和密度增大而迅速增大对于相同沸点的不同石油馏分 含环状烃多则粘度高 环数越多 粘度越大当烃类分子中的环数相同时 其侧链越长则其粘度越大相同环数和碳数的芳香烃和环烷烃 环烷烃 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
