石油的化学组成与物理性质

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1、石油物性(Physical Properties of Petroleum) Crude Oil Distillation Fractions Products (Gasoline, Diesel, Lube base oil etc.)石油的化学组成石油的物理性质石油的加工特性与产品的使用性能Micro-structureMacro-properties第一节 前言一、研究石油物性的重要性决定加工过程、产品质量、装置设计的关键性指标二、物性研究的发展趋势准确性高、更具理论根据的状态方程基于更精确的结构分析结果，解决广泛的物性估算三、物性研究的方法测定经验关联式模型计算理论与实验值的结合四、物

2、性与化学组成的关系1、纯物质结构和化学组成均反映在基础物性上，物性为定值。2、混合物物性取决于：组成和结构可加和性分子可加体积可加不可和加实测和估算确定组成不确定组成测定性质“平均”五、主要内容：石油物性的概念、测试方法、预测方法石油加工与物性变化六、学习与考试方式，参考材料 第二节 石油及产品的化学组成原油电化学脱水脱盐常 减 压 蒸 馏汽油馏分异构化汽油调和组分航煤馏分柴油馏分催化重整高辛烷值汽油或芳烃精制与脱蜡航空煤油 液体石蜡加氢或化学精制柴油调和组分常压渣油减 压 蒸 馏减压馏分油减压渣油催化裂化加氢裂化润滑油生产脱沥青延迟焦化催化裂化汽柴油气体汽煤柴油润滑油基础油 石蜡脱沥青油沥青

3、 焦化汽油、柴油、蜡油焦炭元素组成：C、H、O、S、N、微量元素石油的化学组成 烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃非烃类组成：含S、N、O化合物单体烃: 用于石油气及低沸点石油组分烃类组成 族组成: 仪器气相色谱（GC） 轻馏分填充柱冲洗 中间馏分和重馏分结构族组成 : 一般用易测的物理性质关联如n-d-m法，BL法化学组成物理性质如何影响？分子间作用！分子间距分子极性分子空间结构和极性基团第三节 石油及其产品的物理性质重量特性蒸发特性流动特性燃烧特性组成结构对这 些特性的影响密度、相对密度、特性因数和平均分子质量密度、相对密度、特性因数和平均分子质量1、密度和相对密度 比重指数：影响油品密度的因

4、素油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等重量特性分子结构与体积A、油品密度与馏分组成和化学组成的关系相同碳数烃类，烷烃的密度最小，芳烃的密度最大 同一原油，馏分油沸点升高和分子量增大，密度随之变大 不同原油，相同馏分油的密度相差很大重量特性六 碳 八 碳 九 碳 名称20名称20名称203甲基戊烷0.66422甲基庚烷0.7000正壬烷0.7719正己烷0.65722,2,4-三甲基戊烷0.7033正丙基环己烷0.7933己烯10.6740正辛烷0.7037正丙苯0.8613甲基环戊烷0.7503辛烯-10.7193 环己烷0.7780乙基环己烷0.7908-甲基苯乙烯0.9110苯0.877

5、4邻二甲苯0.8847 烷烃、环烷烃、芳烃密度比较序 号馏分沸点范围， 馏 份 油 密 度 大庆原油羊三木原油12002500.80390.863022503000.81670.890033003500.82830.910043504000.83680.932054004500.85740.943364505000.87230.9482不同原油、不同馏分密度比较油品相对密度比重指数原油0.651.0686 2汽油0.70 0.7770 52煤油0.75 0.8357 39柴油0.82 0.8741 31润滑油0.85环烷烃芳烃石油馏分富含烷烃的馏分K值为12.513.0, 富含芳香烃的馏分K值

6、为1011。原油:大庆原油K12.5，胜利原油K12.1。名 称相对密 度，特性因 数，K正庚烷0.68412.772甲基己 烷0.678912.71甲基环己 烷0.76911.35苯0.8799.7甲苯0.86710.03邻二甲苯0.880210.2用途：了解化学性质、原油分类、确定原油加工方案等来源：直接查图，或由其它物性通过关联式得到。3、平均分子质量油品是烃类混合物，分子质量是各组分分子质量的加权平均值。石油馏分的平均分子质量随沸点的升高而增大，汽油馏分的平均分子质量大约为100120，煤油为180200，轻柴油为210240，轻质润滑油为300380，重质润滑油为370470。平均分

7、子质量是设计计算中常用数据之一，可以实测得到；也可以根据其它易测的物性数据进行关联。流动特性1、粘度粘度是表示流体在外力作用下流动时，流体内部各流动层作相对运动时的相互间的摩擦力大小的一个物理量。定义式（A）油品粘度的表示方法运动粘度、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等 动力粘度 动力粘度是流体流动时，流体内部相邻两层相距1cm，其接触面 积为1cm2，相对运动速度为1cm/s时所产生的阻力。单位：SI制：帕秒（Pa .S） ,cgs制：泊（P）和厘泊（CP），1 Pa .S = 10 P = 1000 cP 运动粘度运动粘度是动力粘度 与相同温度、压力下该流体密度的比值1 米2/秒10

8、4斯(st)106厘斯(cst)（毫米2/秒）动力粘度/运动粘度可以用旋转粘度计/毛细管粘度计或落球式粘度计等测定。一般油品大多采用简便的毛细管粘度计法测定。 恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度我国石油产品规格中还有恩氏粘度欧美各国还有赛氏粘度和雷氏粘度恩氏粘度200毫升试油在t时，流经恩氏粘度计中规定尺寸的小孔所需时间与同体积蒸馏水在20时流过所需时间的比值。赛氏粘度和雷氏粘度测量一定体积试油在t时通过赛氏粘度计或雷氏粘度计规定尺寸管子所需要的时间，以秒作粘度的数值，称 为赛氏秒或雷氏秒。运动粘度与恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度之间查有关图表可以进 行换算。特定较重油品（B）影响粘度的因素 油品粘度

9、与化学组成的关系粘度与分子大小和结构有密切的联系： 随烃类分子量的增大，粘度是增加的； 分子量相近的烃类（如C7），烷烃的粘度最小，环烷烃的粘度最大，芳烃介于二者之间。烃类密度，20沸点，分子量运动粘度， （38.8） mm2/s戊烷0.626263.0772.150.330己烷0.659468.7468.170.414庚烷0.683798.43100.200.521辛烷0.7025125.67114.220.648甲基环己烷0.7694100.9398.180.728甲苯0.8670110.6392.140.558环己烷0.778580.7284.160.953苯0.878980.978.1

10、10.587烷烃、环烷烃、芳烃的运动粘度比较序 号馏分沸程 大庆原油 羊三木原油 密度， 20特性 因数运动粘度 ,50 10-6米2/秒密度， 20特性因 数运动粘度 ,50 10-6米2/秒12002500.8039 11.901.440.863011.121.7722503000.8167 12.082.330.890011.133.4333003500.8283 12.284.220.910011.217.8743504000.8368 12.497.410.932011.2523.9754004500.8574 12.5716.180.943311.34146.30油品粘度与温度的关

11、系温度升高时，所以液体石油馏分的粘度都减小，而温度降低时，粘度都增大，油品粘度随温度变化的性质称为粘温性质。不同化学组成的油品，其粘度随温度变化的幅度是不一样的，变化幅度小表示粘温性质好。粘温性质的表示方法常用的有两种：粘度比和粘度指数。粘度比常用50与100运动粘度的比值50 /100，比值愈小， 粘温性能愈好粘度指数是常用的表示油品粘温性能的方法，粘度指数愈高则粘 温性能愈好。 2、凝固和低温流动性油品凝固的本质粘温凝固（低含蜡油品）结构凝固（含蜡油品）凝固点倾点浊点结晶点油品凝固时的温度蜡析出不同程度时的温度对固体产品：熔点是测定预先熔化的石油产品的降温曲线，降温曲线中温 度下降最慢的一

12、段曲线的开始温度，即为油品的熔点。熔点是石蜡和地蜡的重要规格指标之一。软化点把规定尺寸和重量的小钢球放在一个预先装好沥青试 样的铜环上，然后放入水中，加热水直至小钢球将沥青压下落下 时的温度。滴点在严格的试验条件下加热试样，试样由仪器的小孔中滴 出第一滴的温度。上述反应油品流动性的物性，除凝点或倾点有一定的普遍性外，其它物性都是针对特定的油品而言；另外，所以性质的测定或定义都是条件性的。蒸发特性 蒸气压、沸点、平均沸点、恩氏蒸馏馏程1、蒸汽压某一温度下，液体与液面上方的蒸汽呈平衡状态时，该蒸汽 所生产的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压，蒸汽压表示液 体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，表明液体越易

13、汽化。油品蒸汽压的变化规律如下： a) 纯烃类：同一种烃类，随温度的升高，蒸汽压增大；同一族烃 类，分子量增大或沸点的升高，蒸汽压下降。b) 烃类混合物：混合烃的蒸汽压不仅随温度不同而异，而且在一定温度时，又随其汽化率不同而异。总之，油品越轻，越容易汽化，蒸汽压越大。泡点蒸汽压，即汽化率为零时的蒸汽压。雷德蒸汽压在38，气相体积：液相体积4测定的条件蒸汽压。2、沸点与馏程（沸程）纯物质：沸点是一常数。石油馏分：沸点不是一个固定值，而是表现为一定宽度的温度范 围，称为沸程。 恩氏蒸馏馏程：特定蒸馏方法得到的 沸程1、闪点在加热油品时，随油品温度的升高，油品上方油气的浓度逐渐增大，当用外火源去引燃

14、油气混合气时，发现在一定浓度范围内，油品上方会出现瞬间闪火现象。闪点是指油品在常压下油气混合气相对于爆炸下限或上限浓度时油品的温度。汽油的闪点相当于爆炸上限的温度，煤柴油等是相当于下限浓度的油温。燃烧特性闪点、燃点和自燃点测定油品闪点开口闪点和闭口闪点开口闪点一般用以测定重质油料的闪点，闭口闪点对轻、重油都适用。闪点是油品安全性的指标，敞开装油容器或倾倒油品时的温度应比油品低17以下2、燃点和自然点燃点油品在规定条件下加热油品到被外部火源引燃并连续燃烧不少于5秒针时的最低油温。自燃点如果油品被预先加热到很高温度，然后使其与空气接触，则不需外部火源油品就可能因剧烈的氧化而产生火焰而燃烧烃类或油品

15、闪点，燃点，自燃点， 甲烷120 300330 润滑油120 300330 减压渣油120 2302403、闪点、燃点和自燃点与油品组成之间的关系p同一族烃类的沸点越低，其自燃点愈高，故愈不易自燃。p油品愈轻，其闪点和燃点愈低，而自燃点愈高。所以，减压渣油是最易自燃的油品。p油品的闪点、燃点和自燃点与其化学组成有密切的关系，烷烃比芳香烃容易自燃。p在同一族烃中，随分子量增大，自然点降低，而闪点和燃点增高。4、汽油、柴油燃烧特性的表示与化学组成汽油柴油发动机类型点燃压燃不正常燃烧的现象早燃迟燃不正常燃烧的原因易于燃烧不易燃烧措施减少易自燃组分增加自燃组分油品组成的要求增加难自燃组分 芳烃和异构烷烃增加易自燃组分 直链烷烃含量其它性质1、溶解度（A）苯胺点（B）水在油品中的溶解度2、折光3、电性质作业1：油品含蜡对原油、煤油、柴油和润滑油的流动或使用性能有何影 响？如何处理？要求：文献总结报告。打印A4。Copy will be refused!