石油产品物化性质2-4

2019/8/24油料学1第二章石油及油品的物理化学性质第二章石油及油品的物理化学性质2019/8/24油料学2第二章石油及油品的物理化学性质主要性质指标油品蒸发性能的指标：蒸汽压、馏程油品交接计量指标：密度流动性能指标：粘度低温性能指标：浊点、结晶点、冰点、凝点倾点与着火、爆炸、燃烧有关的性质：闪点、燃点、自燃点、静电着火性能其它的规格项目：水分、硫含量、酸度、酸值、胶质、沥青质含量、含蜡量、残炭、灰分、水溶性酸或减和腐蚀试验2019/8/24油料学3第二章石油及油品的物理化学性质1石油及油品的物理化学性质研究的意义评定石油和油品质量、衡量油库管理水平、控制油品输送过程的重要指标，是设计石油及油品输送管道和油库以及石油加工装置的重要依据。2研究的内容油品各种物理化学性质的意义、影响因素和表示方法等。2019/8/24油料学4第二章石油及油品的物理化学性质3研究方法条件性试验，用规定的仪器，在规定的试验条件、方法和步骤下进行的试验。如果改变试验条件，将得到不同的结果。统一标准：国际标准（简称ISO）、国家标准（简称GB〕、中国石油化工总公司、部级标准（简称SY）、专业标准（简称ZBE）和企业标准（简称QB）、美国材料与试验协会标准（ASTM）、英国石油协会标准（IP）、石化行业标准（SH）、日本工业标准（JIS）等等。2019/8/24油料学5第一节蒸气压和沸程第一节蒸气压和沸程油品蒸发的危害：油品蒸发造成管路中气阻以致油品装卸困难（主要体现在油气管路输送及油品装卸过程），油品中轻组分大量蒸发降低了油品质量（油库及站的管理），增大了油品蒸发损耗，油蒸气容易引起火灾，也会使人头晕、呼吸困难，甚至窒息死亡。2019/8/24油料学6油品蒸发的应用：汽油、喷气燃料和柴油等发动机燃料在燃烧时必须由液态转化为气态，这与油品的蒸发性能密切相关。油品的蒸发性能通常用蒸气压和馏程两个性质来表示。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学71蒸气压1.1定义在一定温度下，液体同其液面上方蒸气呈平衡状态时蒸气所产生的压力（气液平衡时蒸气产生的压力）称为饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压的高低表明液体中分子气化或蒸发的能力，同一温度下蒸气压高的液体比蒸气压低的液体更容易气化。1.2作用计算油库的油品蒸发损耗，控制航空汽油、车用汽油等轻质油品的质量、工艺设计及结构优化等等。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学81.3计算（1）纯烃：采用一些经验或半经验的公式或图表求取纯烃的蒸气压，常用的有考克斯图（图2-l）等。（2）对于已知组成的烃类混合物，如果体系压力不高，气相近似于理想气体，液相可视为理想溶液，则混合物总蒸气压可用道尔顿和拉乌尔定律求得：niiixpp1混合物的蒸气压，Pa组分i的蒸气压，Pa平衡液相中i组分的摩尔分数组分数第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学9（3）烃类混合物：烃类混合物与纯烃不同，其液相组成不是固定不变的，它随气化率不同而变化。当按式（2-1）计算时，得到的只是某个平衡条件下的蒸气压。当平衡条件变化时气化率随之改变，式中也有所变化。所以烃类混合物的蒸气压在压力不太高时，不仅是温度的函数，而且与气化率有关。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学10（4）烃类和石油窄馏分：可以用各种蒸气压方程式计算其不同温度、压力下的饱和蒸气压.常用的方程是拟合Maxwell-Bonnell图得到的，可计算石油窄馏分的蒸气压：6003861.01.74800051606.0/lgibbbiTTTTAP当石油窄馏分的特性因数时，需要校正。沸点和相对密度可以计算得到表示化学组成的参数第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学111.4蒸气压测定方法标准：GB/T6536-86石油产品蒸馏测定法GB/T8017-87油品质量标准（雷德法）GB/T6536-97石油产品蒸馏测定法第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学12测定油品的蒸气压的方法：（1）油品质量标准中的雷德蒸气压，是在规定条件（38℃、气相体积与液相体积之比为4:1––GB/T8017-87油品质量标准：37.8℃）下测定的，测定方法较为简单，主要用作油品质量标准或用它求定真实蒸气压；（2）蒸气压即所谓真实蒸气压或泡点蒸气压，是在气化率为零时的蒸气压。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学13第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学142馏程初馏点：当油品在规定条件下进行馏程测定期间，第一滴冷凝液从冷凝器末端落下的一瞬间所记录的温度。终馏点：馏程最后阶段所记录的最高温度。馏程：油品在规定条件下蒸馏所得到从初馏点到终馏点的温度范围，表示其蒸发特征。该温度范围亦称为沸程。汽油的馏程除初馏点和终馏点外，一般还包括10%、50%、90%馏出温度：指馏出物的体积分别达到试样的10%、50%、90%时的温度。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学15纯物质在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸气压等于外界压力，此温度称为沸点。在外压一定时，沸点是一个定值。石油及其产品是复杂的混合物，其蒸气压不仅受温度、压力影响，而且还随气化率变化而变化。在一定外压下，油品的沸点随气化率增大而不断升高。石油和油品的馏程因测定仪器不同其数值也有差别。在油品计量标准和储运过程的质量控制指标中，采用简单的馏程测定法，此法又称恩氏馏程。目前较新的标准是GB/T6536-97。恩氏馏程可判断油品中轻重组分的相对含量。恩氏馏程所测的值具有条件性。第一节蒸气压和沸程2019/8/24油料学16第二节密度、特性因素和分子量第二节密度、特性因素和分子量1、密度1.1密度定义原油的密度是指在规定温度下，单位体积内所含原油的质量数，符号为ρ。单位符号为g/cm3、g/mL或kg/L。2019/8/24油料学17在我国，20℃密度被规定为石油的标准密度，以ρ20表示。一般原油的密度大约是0.75-1.00g/cm3，个别原油密度大于1.00g/cm3或小干0.75g/cm3，其中以0.82-0.92g/cm3者居多，如苏拉汗的原油密度为0.71g/cm3，墨西哥的某些原油密度为1.06g/cm3。我国原油的密度一般在0.79-0.95g/cm3之间。原油可按密度分类，世界各国都按本国原油（或本国所使用的原油）性质规定了分类的密度界限，互不相同，下表的数字可看作分类的参考标准。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学18第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学19原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、计量和设计方面都是一个重要指标。它的大小取决于组成它的烃类分子大小和分子结构。通常情况下，原油密度随其碳、氧、硫含量的增加而增大，因而含芳香烃多的、含胶质和沥青质多的原油密度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃）多的原油密度最小。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学20在商品原油交接计量中，原油的密度主要用于体积与质量之间的数量换算及交货验收的计量。在原油贸易与加工利用时，依据密度可初步判断原油性质。欧美各国用比重指数表示油品密度，称60°FAPI度，以API°表示，通常称为API度。与通常密度的观念相反，API°数值越大表示密度越小。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学211.2不同密度之间的换算我国密度测定方法和标准：GB/T1884-92石油和液体石油产品密度测定法—密度计法GB/T1884-2000原油和液体石油产品密度实验室测定法GB/T13377-92原油和液体或固体石油产品密度或相对密度测定法—毛细管塞比重瓶和带刻度双毛细管比重瓶法GB/T2540-1998石油产品密度测定法—比重瓶法以上这些方法从原理分都为密度计法（GB/T1884-92）或比重瓶法（GB/T2540-1988）。除此两种方法外，测量密度的方法还有比重天平法、振管法及浮滴法。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学22第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学231.3影响油品密度的因素油品的密度与油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等条件有关。（1）油品密度与馏分组成和化学组成的关系同一原油的不同馏分油，随其沸点升高，密度增大。对于相同碳原子,ρ芳香烃ρ环烷烃ρ正构烷烃。分子中环数越多，密度越大，因而不同原油生产的两个相同馏程的馏分，由于化学组成不同，其密度也有很大的差别。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学24（2）温度对密度的影响温度对油品密度影响很大。温度升高，油品体积膨胀，密度减小。原油和油品不同温度下密度的换算，通过GB1885-83石油计量换算表（GB/T1885-1998石油计量表文本数据库）进行。该标准中表1用于由非20℃的视密度换算为20℃标准密度，适用范围20℃密度为0.6000～1.0090g/cm3，温度为-25.0～130.0℃。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学25（3）压力对密度的影响由于液体几乎是不可压缩的，在温度不高时，压力对液体油品密度的影响可以忽略不计。当液体油品被加热时，如果保持体积不变，压力就会急剧增大。如果把装满油品的一段管路或容器的进出口阀门全部关闭，油品在受热时就可能产生极大压力，以致引起容器爆裂，造成事故。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学26（4）油品混合对密度的影响第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学27当密度相差很大的两个组分混合时，体积往往没有可加性。例如原油和低分子烃混合时，混合物体积可能收缩，而两个属性相差很大的组分，如己烷和苯混合时，体积可能增大。此时如用式（2-17）或（2-18）计算，将导致较大误差。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学281.4测定油品密度与储运工作的关系油品的密度和油品品质与储存管理密切相关，又是石油计量的必要参数。密度是多种油品，特别是喷气燃料的重要质量标准。密度对喷气燃料的热值和低温性能影响很大。在油库中，可根据密度大致区分油品种类,并可根据油品在储存过程中密度的变化，判断是否存在问题。如果发现燃料的密度与原来测定结果相差0.01以上，可以认为燃料在储存中与其它油品发生了掺混事故或因大量的蒸发损失造成了密度显著增大。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学29在油料的储运、管理、收发中，密度是计量的重要参数。如果将20℃时的密度乘以20℃时的体积，所得到的油量是石油在真空中的质量。由于通常石油是按空气中的重量来计算的，因此必须把真空中的质量换算成空气中的重量。GB1885-83（GB/T1885－1998石油计量表文本数据库）提供了“空气浮力修正值”、“换算系数F表”和“石油20℃密度与单位体积石油在上气中的重置换算表”。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学30已知石油在20℃件下的密度和体积时，可用其中任一方法计算石油在空气中的重量。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学312、特性因数特性因数是表示原油或油品的化学组成特性的简单物性指标。由沸点T(K)和相对密度可以计算得到表示化学组成的参数，称为特性因数：6.156.153216.1dTK)(KT6.156.15d第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学32对于碳原子数相同的各类烃，它们的沸点和相对密度不同，因此，它们的特性因数有明显差别。纯烃中以烷烃的值最大，芳香烃最小，环烷烃介于两者之间。石油及其产品是以烃类为上的复杂混合物，所以也可以用特性因数表示石油和油品的化学组成特性。石油及其产品的特性因数可由有关图表求定。第二节密度、特性因素和分子量2019/8/24油料学33一般石油及其产品的特性因数在9.7～13.0之间。含烷烃或烷基侧链较多的石蜡基油品和原油，其特性因数K为12.1～13.0，含环烷烃和芳香烃较多的K值为10～