3-石油及其产品的理化性质

第三章第三章石油及其产品的理化性质石油及其产品的理化性质第一节石油产品标准和试验方法标准¾石油可生产出上千万种产品及半成品、如液化气、汽油航空煤油灯油柴油重油各种润滑汽油、航空煤油、灯油、柴油、重油、各种润滑油、石蜡、地蜡、沥青、焦炭和各种化工原料（乙烯、丙稀、丁烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯等）二甲苯等）¾无论是成品还是半成品、都必须符合一定的标准、以满足消费者的使用要求。¾石油产品分析包括理化性质的测定和化学组成分¾石油产品分析包括理化性质的测定和化学组成分析两个方面。第一节石油产品标准和试验方法标准石油产品标准包括产品分类、分组、命名、代号、品种、规格、技术要求、质量检验方法、检验规则、产品包装、标志、运输、储存、交货和验收等技术。根据标准的适应领域和有效范围分为三级：（1）国家标准（1）国家标准（2）行业标准（）企业标准（3）企业标准第一节石油产品标准和试验方法标准a.国家标准如GB653685(90)或GB/T××××××如：GB6536-85(90)或GB/T××××-××确认年代批准年代标准发布顺序号标准发布顺序号国标代号第一节石油产品标准和试验方法标准b.行业标准①SH×××-××或SH/T×××-××石化行业②ZBE×××××-××专业标准②ZBE×××××-××专业标准批准年代顺序号顺序号二级类目号级类一级类目号专标代号第一节石油产品标准和试验方法标准（一）采样：采样采样是从整批油料中采取少量供测试用的样品的操作过程的操作过程。（二）条件实验：条件实验（三）数据处理：对数据处理和判断，具体分述如下：a重复性的应用；b再现性的应用a.重复性的应用；b.再现性的应用第二节蒸气压、沸程和平均沸点一、蒸气压、蒸气压定义：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化的能力，蒸气压越高，液体越易气化。蒸气压越高，液体越易气化。第二节蒸气压、沸程和平均沸点¾纯烃的蒸气压与其它纯物质一样，纯烃的蒸气压随¾纯烃的蒸气压与其它纯物质样，纯烃的蒸气压随液体温度的升高而增大。¾¾油品是一种复杂混合物油品是一种复杂混合物,,其蒸气压不仅与温度有关，其蒸气压不仅与温度有关，还与其气化率有关。还与其气化率有关。气关气关¾油品质量标准中的蒸气压为雷德蒸气压，kPa。条件实验）（GB25764）件实验（38℃，4：1）（GB257-64）第二节蒸气压、沸程和平均沸点二、馏程纯物质在一定外压下,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、压力和汽化率有关。在一定压力下，油品的沸点随油品的沸点随气化率的增大而不断升高气化率的增大而不断升高所以油品的沸点不是一气化率的增大而不断升高气化率的增大而不断升高。所以油品的沸点不是个单一温度值，而是一个温度范围，这个温度范围称为馏程或沸程称为馏程或沸程。第二节蒸气压、沸程和平均沸点石油馏分的馏程测定石油馏分的馏程测定1)1)石油馏分的馏程是生产控制和工艺石油馏分的馏程是生产控制和工艺计算的重要数据；计算的重要数据；计算的重要数据；计算的重要数据；2)2)条件性试验，蒸馏设备不同，测定条件性试验，蒸馏设备不同，测定结果不同；结果不同；结果不同；结果不同；3)3)常用常用ASTMASTM蒸馏（蒸馏（AmericanAmericanSocietyforTestingMaterials,SocietyforTestingMaterials,美美SocietyforTestingMaterials,SocietyforTestingMaterials,美美国材料试验学会）国材料试验学会）或恩氏或恩氏（（EnglerEngler）蒸馏。）蒸馏。GB255-88ASTM蒸馏或恩氏蒸馏•将100ml试油置于规定仪器中按规定条件•将100ml试油置于规定仪器中,按规定条件加热蒸馏,馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点烃类分子按其沸点由低到高顺序逐渐蒸出馏点；烃类分子按其沸点由低到高顺序逐渐蒸出,气相温度逐渐升高,馏出物的体积依次达到10%、20%……90%时的相应气相温度,分别称为试油的10%馏出温度、20%馏出温度……,蒸馏最终所达到的最高气相温度称为干点（汽油）或终馏点（煤、柴油）。（煤、柴油）。恩式蒸馏曲线：以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积百分数为横坐标。石油馏分沸程愈宽，其蒸馏曲线的斜率愈大ASTM蒸馏或恩氏蒸馏‡10％～90％一段近似为直线，可计算恩式蒸馏曲线斜率：段似为线可计算蒸馏曲线斜率90%10S9010=馏出温度－％馏出温度斜率‡该斜率表示油品馏程的宽窄，斜率越大，馏程越宽；9010－‡蒸馏时液相温度要低于350℃，以免油品分解；较重的馏分需在减压下蒸馏，然后换算到常压下；‡恩式蒸馏属渐次汽化，无精馏作用，馏出仍然是混合物；‡恩式馏程能粗略轻重组分相对含量是严格的条件试验‡恩式馏程能粗略轻重组分相对含量，是严格的条件试验。第二节蒸气压、沸程和平均沸点三、平均沸点馏程在油品评价和质量标准上用处很大,但无法直接用于工程计算为此提出平均沸点的概无法直接用于工程计算,为此提出平均沸点的概念(表示气化性能）,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其计算方数的求定。平均沸点有五种表示方法,其计算方法和用途各不相同。三、平均沸点(1)体积平均沸点，tV(℃)1030507090Vtttttt5++++=(2)重量平均沸点，tW，℃5nwiii1twt==∑(3)实分子平均沸点，tm，℃nmiii1txt==∑(4)立方平均沸点，Tcu，Kiin1/33CUii1T(vT)==∑tt+(5)中平均沸点，tMe，℃mcumettt2+=1只有t可由馏程直接测定其它由t与s查图求定1.只有tv可由馏程直接测定，其它由tv与s查图求定；2.可根据经验关联式换算；3上述五种平均沸点使用时要注明；3.上述五种平均沸点使用时要注明；4.沸程30℃，可以近似认为相等。三、平均沸点第三节密度、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、密度和相对密度一、密度和相对密度、密度和相对密度、密度和相对密度¾原料及产品计量¾炼油装置设计¾喷气燃料质量指标¾喷气燃料质量指标¾计算其他性质参数相对密度是与原油或产品的物理、化学性质有关的重要参数。可大致估计原油类型，如含烷烃多的比重低于含环烷烃及芳烃多的；硫、氧、氮、胶质、沥青质含量高的密度也高。一、密度和相对密度一、密度和相对密度11、几个定义、几个定义密度物质的质量与其体积的比值/3/3密度：物质的质量与其体积的比值，g/cm3，kg/m3，要注明温度。标准密度：20℃的密度。相对密度与规定温度下水的密度之比如相对密度：与规定温度下水的密度之比，如：t4d204d15.615.6d600Fd15.615.6=d420+△d△d－0.0037～0.0051一、密度和相对密度一、密度和相对密度11、几个定义、几个定义个定个定比重指数API：15.6141.5API131.5d=−15.6d相对密度越小的其API度越大，相对密度越大的其API度越小。相对密度越小的其度越大相对密度越大的其度越小一、密度和相对密度一、密度和相对密度22油品密度与温度压力的关系油品密度与温度压力的关系t2044dd(t20)=−γ−22、油品密度与温度、压力的关系、油品密度与温度、压力的关系44dd(t20)0.0006~0.0010/γγ=℃1)温度升高，体积膨胀，密度下降；2)通常压力下，对密度的影响可以忽略，只有在极高压力下)通常压力下，对密度的影响可以忽略，只有在极高压力下才考虑。1n∑混合油品的密度：11miiniiiivwρρρ====∑∑一、密度和相对密度一、密度和相对密度33、各族烃类的相对密度、各族烃类的相对密度（（11）碳数相同，）碳数相同，芳香烃芳香烃环烷烃环烷烃烷烃烷烃（（22）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（（33））芳香烃侧链越长密度越小芳香烃侧链越长密度越小烃类C6C7C8C9C10（（33））芳香烃，侧链越长，密度越小芳香烃，侧链越长，密度越小正构烷烃0.65940.68370.70250.71610.7300正构0673206970071490729207408α－烯烃0.67320.69700.71490.72920.7408正烷基环己烷0.77850.76940.78790.79360.7992环己烷正烷基苯0.87890.86700.86700.86200.8601一、密度和相对密度一、密度和相对密度44、石油馏分的相对密度、石油馏分的相对密度原油及其馏分的相对密度的一般范围油品相对密度，d20油品相对密度，d20d204d204原油0.8～1.0轻柴油0.82～0.87汽油0.74～0.77减压馏分0.85～0.94航空煤油0.78～0.83减压渣油0.92～1.00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。44、石油馏分的相对密度、石油馏分的相对密度不同原油各馏分的相对密度沸点范围，℃大庆原油胜利原油孤岛原油羊三木原油初馏～2000.74320.7446-0.7650200～2500.80390.82040.86250.8630250～3000.81670.82700.88040.8900300～3500.82830.83500.89940.9100350～4000.83680.86060.91490.932008408840934909433400～4500.85740.88740.93490.9433450～5000.87230.90670.93900.9483500092210969810020098205000.92210.96981.00200.9820原油0.85540.90050.94950.9492原油基属石蜡基中间基环烷中间基环烷基原油基属石蜡基中间基环烷－中间基环烷基原油属性中：环烷基环烷－中间基中间基石蜡基一、密度和相对密度一、密度和相对密度55、密度的测定方法、密度的测定方法•密度计法，GB1884-83•比重瓶法，GB2540-81也可通过经验关联式计算二、特性因数二、特性因数KK又称WatsonK或UOPK是油品平均沸点和相对又称WatsonK或UOPK，是油品平均沸点和相对密度的函数。1/315.6121.6TKd=15.615.6dT：中平均沸点•特性因数K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的它特性都是十分有用的。二、特性因数二、特性因数KK13125K烷烃11、纯烃的特性因数、纯烃的特性因数1211K1312.5K芳香烃～环烷烃：～烷烃：==1110K～芳香烃：=22、石油馏分的特性因数、石油馏分的特性因数I.富含烷烃的馏分：K=12.5～13.0II.富含芳烃的馏分：K=10.0～11.0II.富含芳烃的馏分：K10.011.0III.是表征油品化学组成的重要参数；IV可用来关联油品的其它物理性质；IV.可用来关联油品的其它物理性质；V.二次加工产物，含大量的烯烃、二烯烃和芳烃，K不能用来反映其化学属性.能用来反映其化学属性.二、特性因数二、特性因数KK33、相关指数、相关指数BMCIBMCI（U.S.BurauofMinesCorrelationIndex）15.615648640BMCI473.7d456.8=+−15.6vt273+I.正构烷烃的相关指数最小，基本为0；芳香烃的相关指数最大，如苯为100；环烷烃的相关指数居中，如环己烷为52；II广泛用于表征乙烯原料的化学组成II.广泛用于表征乙烯原料的化学组成。三、平均相对分子量三、平均相对分子量由于石油极其产品都是复杂的混合物，而所含化合物的分量是各不相的范围很宽所以能平均相对分量分子量是各不相同的，范围很宽，所以只能用平均相对分子量来加以表征。∑∑∑niiniiinWMN11数均相对分