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1、炼油工艺学,1,2017/5/22,第二节 石油及其产品的物理性质,炼油工艺学,2,2017/5/22,注 意 事 项石油及油品的理化性质与其化学组成和分子结构密切相关； 石油及油品是复杂的混合物，因此它的性质是宏观的综合表现，也就是说是多种化合物总体表现出来的性质，所以它与单独一个纯化合物的性质不同；多数性质无可加性，如密度、粘度，并且测定性质时，都是条件性实验；为了便于油品之间相互比较和对照，石油及油品的绝大部分性质都是采用条件性实验进行测定。（严格规定的仪器、方法和条件），条件改变，结果也会改变； 石油及油品的各种试验方法有不同的级别，如ISO、GB、SH。,炼油工艺学,3,2017/5
2、/22,第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点,石油和石油产品的蒸发性能是反映其汽化、蒸发难易的重要性质，用蒸汽压、沸程来描述。 一、 蒸汽压 定义：是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于气化。 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。 对某一纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大。,炼油工艺学,4,2017/5/22,纯烃 P=f(T) 烃类混合物 P=PiXi=f(T,X) 石油馏分 P=f(T,e) 蒸气压的表示法,雷德蒸汽压：T=38，气体体积液体体积=4,真实蒸气压(泡点蒸汽压)：即e=0时的蒸汽压,蒸气压的
3、计算 两种蒸气压可通过图表进行换算。,炼油工艺学,5,2017/5/22,1、蒸气压的计算纯化合物的蒸汽压与温度间的关系可用Clapeyron-Clausius方程表示：,炼油工艺学,6,2017/5/22,1、蒸气压的计算在实际应用中，常用经验或经验的方法来求定纯烃的蒸汽压，其中比较简便的如Antoine方程：,炼油工艺学,7,2017/5/22,2、烃类混合物及石油馏分的蒸汽压与纯烃不同，烃类混合物的蒸汽压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。当体系压力不高，近似完全理想系，对于组分比较简单的烃类混合物，其总的蒸汽压可用DaltonRaoult定律求得：,炼油工艺学,8,2017/5/22,
4、二、馏程(沸程) 定义： 石油馏分的沸点表现为一定宽度的温度范围，称为沸程。同一油品的馏程因测定仪器和测试方法不同。其馏程数据也有差别。在油品的质量标准中，大都采用条件性的馏程测定法恩氏蒸馏。 恩氏蒸馏(ASTM蒸馏)（GB6536-86) 将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点，馏出物为10%、20%90%时的气相温度别别称为10%、20%90%点，蒸馏到最后所能达到的最高气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏点）的温度范围称为馏程。,炼油工艺学,9,2017/5/22,恩式蒸馏装置图,炼油工艺学,10,2017/5/22,以气相馏
5、出温度为纵坐标，馏出体积为横坐标，可以绘得该油品的恩氏蒸馏曲线。对于轻质油品：恩氏蒸馏曲线中10%到90%这一段很接近一条直线，因此可以用恩氏蒸馏曲线的10%到90%之间的斜率来表示该油品的馏程宽窄。即恩氏蒸馏曲线的斜率越大，该油品的馏程范围越宽。,斜率S：表示从馏出10%到90%之间，每馏出1%的沸点平均升高值,由于馏程测定具有严格的条件性，因此馏程数据并不代表该油品的真实沸点范围，但可以大致判断油品中轻重组分的相对含量，或用与不同油品之间的比较。,炼油工艺学,11,2017/5/22,大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有代表性的初馏点、10%、50和90的馏出温度及干点。汽油的馏程402
6、00，轻柴油的馏程200350，润滑油的馏程350520。馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，所以在原油评价中常用。馏程是发动机燃料等的重要质量指标。,炼油工艺学,12,2017/5/22,三、平均沸点 1体积平均沸点,用途：由tv可求得其他平均沸点,2质量平均沸点(tw),用途：tw主要用于求定油品的真临界温度Tc,炼油工艺学,13,2017/5/22,3立方平均沸点Teu,用途：Teu主要用于求油品的特性因数和运动粘度,4实分子平均沸点tm,用途：tm主要用于求油品的假临界温度(Tc)和 偏心因数(),5中平均沸点tme,用途：tme用于求油品氢含量,K,Pc,燃烧热和平均分子量,
7、炼油工艺学,14,2017/5/22,第二节 密度、相对密度、特性因数和平均相对分子质量(组成特性),炼油工艺学,15,2017/5/22,一、密度和相对密度1定义密度是单位体积物质在真空中的质量，g/cm3，kg/m3我国规定20时的密度为石油产品的标准密度，20在一定条件下，以一种液体的密度与另一种参考物质密度的比值来表示物质的相对密度，又称比重常用的有d420(我国)，d15.615.6(欧美),Relative density,Specific gravity,炼油工艺学,16,2017/5/22,第12届世界石油会议规定对原油的分类： API度31.1的原油为轻质原油； API度在3
8、1.122.3之间，为中质原油； API度在22.310.0之间，为重质原油； API度环烷烃烷烃 如在20时：苯0.8774；环己烷0.7780；正己烷 0.6572，分子环数越多，密度越大； 同一种原油 沸点增加，分子量增大，密度增大 对不同原油 ，同样沸程，相对密度差别很大 一般来说，环烷基的中间基的石蜡基的,炼油工艺学,18,2017/5/22,3与温度、压力的关系 同一油品，温度上升，相对密度减小,在一定压力范围内，压力升高，对油品相对密度的影响可以忽略，只有当压力极大(几十兆帕)时，才考虑压力对相对密度的影响,炼油工艺学,19,2017/5/22,4液体油品的混合密度 属性相近油品
9、混合，混合密度可近似按可加性计算,属性相差很大的两类组分(如烷烃和芳香烃)混合时， 体积可能增大 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,炼油工艺学,20,2017/5/22,5、气液混合物的密度,炼油工艺学,21,2017/5/22,二、特性因数(K;Waston factor;Characterization factor)1定义 特性因数是烃类绝对温度表示的沸点的立方根对相对密度作图，所得曲线的斜率,2不同烃类K值的大小 同族的烃K值相近，不同族的烃K值不同 富含烷烃的石油馏分K值为12.513.0，富含芳烃的石油馏分K值为1011,炼油工艺学,22,2017/5/2
10、2,对于烷烃来说，支链增加K值下降； 而对于环烷烃和芳烃来说，支链数增加K值增加； 对于芳烃来说，环数增加，K值减小 对于石油馏分，计算K值时温度T为中平均沸点,3用途 特性因数对于了解原油的分类和确定原油的加工方案，油品的化学组成及油品的其它特性是十分有用的。石油馏分的特性因数，结合相对密度或平均沸点可求得油品的其他物理性质，如前面讲的蒸汽压及后面将要讲的分子量等。,炼油工艺学,23,2017/5/22,三、其他表征油品化学组成的参数 相关指数BMCI(美国矿务局相关指数) BMCI：Bureau of Mines Correlation Index,正构烷烃的相关指数最小，基本为0；芳香烃
11、的相关指数最高(苯约为100) 相关指数BMCI这个指标广泛用于表征裂解乙烯原料的化学组成，希望是越小越好。,炼油工艺学,24,2017/5/22,特征参数KH,对于含有大量不饱和烃或胶质、沥青质的馏分（VR），特性因数就不能很好地表征其化学组成特性。因此石油大学重质油国家重点实验室对原有的特性因数K进行了修正，提出了一个表征渣油特征的特征参数KH。,炼油工艺学,25,2017/5/22,通过KH可以对渣油的加工性能进行分类： 第一类： KH7.5 二次加工性能好 第二类：6.5KH7.5 二次加工性能中等 第一类： KH芳香烃 上述结论说明了液体的运动黏度中包含了分子结构的信息，而且环可以认
12、为是黏度的载体。,炼油工艺学,32,2017/5/22,三、油品粘度与压力、温度的关系 1与温度的关系 温度升高，所有油品粘度下降； 温度降低，所有油品粘度升高 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,Relation of viscosity and temperature,炼油工艺学,33,2017/5/22,粘温性质的表示法 粘度比：50/100；比值越小，则粘温性质越好 粘度指数(VI) 当粘度指数(VI)为0100时：,当粘度指数等于或大于100时：,粘度指数越高，表示油品的粘温性质越好,炼油工艺学,34,2017/5/22,粘温性质与分子结构的关系 正构烷烃的粘温性质最好，分支程度较小的异构烷烃的粘温性质比正构烷烃稍差，随着分支程度的增大，粘温性质越来越差；环状烃(包括环烷烃和芳香烃)的粘温性质比链状烃的差；当分子中环数相同时，其侧链越长粘温性质越好，但侧链上如有分支也会使粘温性质变差,
