石油物性第三講

1、第三講第三講 石油餾分的特性參數(shù)石油餾分的特性參數(shù)和組成預(yù)測和組成預(yù)測20092009年年3 3月月1818日日特性參數(shù)與組成預(yù)測石油是復(fù)雜的烴類混合物石油是復(fù)雜的烴類混合物蒸餾是改變組成數(shù)量、不改變結(jié)構(gòu)的物理分離過程蒸餾是改變組成數(shù)量、不改變結(jié)構(gòu)的物理分離過程其它二次加工過程均是改變組成和結(jié)構(gòu)的過程其它二次加工過程均是改變組成和結(jié)構(gòu)的過程組成的變化預(yù)示性質(zhì)的改變組成的變化預(yù)示性質(zhì)的改變500C 減壓渣油減壓渣油特性參數(shù)與組成預(yù)測 350360C 餾分的物理性質(zhì)餾分的物理性質(zhì)物性物性大慶大慶勝利勝利大港大港孤島孤島 200.83420.84860.87630.9172M286.6288.825

2、9.0283.8nD201.46631.47431.48821.5113 100(mm2/s)2.332.732.663.25K12.612.112.111.8不同原油即使相同沸程的餾分油，由于化學(xué)組成差別，不同原油即使相同沸程的餾分油，由于化學(xué)組成差別，其物性也會有顯著不同。因而表征石油餾分特性僅用沸其物性也會有顯著不同。因而表征石油餾分特性僅用沸點(diǎn)和密度是不夠的點(diǎn)和密度是不夠的 。特性參數(shù)與組成預(yù)測幾種表征石油餾分特性的參數(shù)幾種表征石油餾分特性的參數(shù) 一、石油餾分的特性參數(shù)一、石油餾分的特性參數(shù) tm 實(shí)分子平均沸點(diǎn)；實(shí)分子平均沸點(diǎn)；tme中平均沸點(diǎn)中平均沸點(diǎn) 恩氏蒸餾2/)()(5331

3、51CUmmeiimiiWiiCUiiVtttxttWtttVttt特性參數(shù)與組成預(yù)測tw=tv 1tu=tv 2tcu=tv 3tme=tv 43333.06667.045.045.03333.06667.025.06667.064678.3012800.053181.14ln45679.208997.082368.03ln70684.3011810.015158.12ln16388.5027060.064991.31lnStStStStvVVV特性參數(shù)與組成預(yù)測石油餾分的平均分子質(zhì)量預(yù)測方法很多，舉主要幾例：石油餾分的平均分子質(zhì)量預(yù)測方法很多，舉主要幾例：圖表法：（圖表法：（1）Winn圖

4、圖 , tme, K, C/H, tAP(苯胺點(diǎn)苯胺點(diǎn)) 用任何二個值，求用任何二個值，求M （2）重餾分油）重餾分油 98.9, 37.8 求得分子量求得分子量 （3）tme, , K, HV 任二個求分子量任二個求分子量關(guān)聯(lián)式關(guān)聯(lián)式 ：Winn圖關(guān)聯(lián)式圖關(guān)聯(lián)式2020logjimeijKtAM特性參數(shù)與組成預(yù)測3、(Characterization Factor (of Watson)從烴類物性數(shù)據(jù)可見，不同烴類的密度、沸點(diǎn)不同，兩者結(jié)合從烴類物性數(shù)據(jù)可見，不同烴類的密度、沸點(diǎn)不同，兩者結(jié)合可得到表征其結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)，并稱之為特性因數(shù)可得到表征其結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)，并稱之為特性因數(shù)K。Tb原為

5、原為Tm, 后為后為TCU， 現(xiàn)為現(xiàn)為Tme（單位，（單位，K)估算：1）計(jì)算式2）查圖表Winn圖等6 .156 .1531)(216.1dTKb特性參數(shù)與組成預(yù)測4、 CI-Correlation Index 與與K類似，由類似，由T、d表征石油餾分的烴類組成特征：表征石油餾分的烴類組成特征：隨油品石蠟性提高，隨油品石蠟性提高，CI下降下降 烷烴烷烴 012 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 2452 芳香烴芳香烴 551008 .4567 .473)(486406 .156 .15dKTCI特性參數(shù)與組成預(yù)測5、粘重常數(shù)、粘重常數(shù) Viscosity Gravity Constant VGC 或粘重函數(shù)或粘

6、重函數(shù) Viscosity Gravity Faction VGF1928年年 Hill and Coats提出提出 可貴之處是可貴之處是VGC有可加性。有可加性。用于潤滑油餾分反映其粘溫性質(zhì)及烴類分布。用于潤滑油餾分反映其粘溫性質(zhì)及烴類分布。石蠟基原油潤滑油石蠟基原油潤滑油 VGC0.851001006.156.15log011.0755.0log0381.024.0dVGC特性參數(shù)與組成預(yù)測與與K規(guī)律相反規(guī)律相反, K:芳烴芳烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴烷烴烷烴 VGC:芳烴芳烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴200的用的用VGC M200的用的用VGF式中式中 100F 210F為為100F和和210F的運(yùn)動粘度的運(yùn)動粘

7、度m2/SFFdVGFdVGF002106 .156 .151006 .156 .15ln1613. 0535. 3948. 1ln1156. 0484. 3816. 1特性參數(shù)與組成預(yù)測6、交折點(diǎn)、交折點(diǎn) RI（Refractivity intercept）1936 Kurtz or Ward不同族烴類的不同族烴類的RI值不同，所以值不同，所以RI可作推算石油烴組成的特性可作推算石油烴組成的特性參數(shù)。參數(shù)。烷烴烷烴 RI： 1.0481.05環(huán)烷烴環(huán)烷烴RI: 1.031.046芳烴芳烴RI: 1.071.10522020DnRI特性參數(shù)與組成預(yù)測7、 Huang 特性因數(shù)特性因數(shù) I 19

8、77烷烴烷烴 I=0.2670.273環(huán)烷烴環(huán)烷烴 I=0.2780.308芳烴芳烴 I=0.2980.362適用范圍適用范圍: M: 70567 20:0.621.07 Tb: 97928K 折光折光nD20: 1.351.63M200 : 1.1% 4439.00848.1322)(10587.321dMTIornnIb特性參數(shù)與組成預(yù)測特征參數(shù)特征參數(shù)ParaffinsNaphtheneAromatics特點(diǎn)特點(diǎn)特性因數(shù)特性因數(shù)K13.113.510.513.29.512.5ANP相關(guān)指數(shù)相關(guān)指數(shù)CI012245255100PNA分開分開粘重常數(shù)粘重常數(shù)VGC0.740.750.890.

9、940.951.13可加性可加性分分開值小開值小交折點(diǎn)交折點(diǎn)RI1.0481.051.031.0461.071.105分開、差分開、差小小Huang特性特性因數(shù)因數(shù)I0.2670.273 0.2780.308 0.2980.362PN分開分開 NA重疊重疊5種反映石油餾分烴組成特性參數(shù)的范圍種反映石油餾分烴組成特性參數(shù)的范圍 特性參數(shù)與組成預(yù)測二、石油餾分化學(xué)組成的預(yù)測方法二、石油餾分化學(xué)組成的預(yù)測方法 1、 n-d-M法預(yù)測法預(yù)測Cp, CN, CA 特性參數(shù)與組成預(yù)測1951年年Van Nes and Van Westen 提出提出 方法優(yōu)點(diǎn)：方法優(yōu)點(diǎn)： 1）有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，準(zhǔn)確確定）有一

10、定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，準(zhǔn)確確定不含烯烴不含烯烴石油餾分碳和環(huán)的分布石油餾分碳和環(huán)的分布 2）所需參數(shù)）所需參數(shù)n、d、M較易測得較易測得 3）使用方便，可計(jì)算亦可查圖）使用方便，可計(jì)算亦可查圖 4）可適用于純烴和不同基屬原油）可適用于純烴和不同基屬原油 不足：不足： 1）必須假定所有環(huán)（芳烴、環(huán)烷烴）均為六員環(huán)）必須假定所有環(huán)（芳烴、環(huán)烷烴）均為六員環(huán) 2）必須假定所有環(huán)均呈渺位縮合）必須假定所有環(huán)均呈渺位縮合 3）使用范圍限于不含烯的）使用范圍限于不含烯的M200的石油餾分的石油餾分特性參數(shù)與組成預(yù)測特性參數(shù)與組成預(yù)測 2、 RI、VGC預(yù)測石油烴組成預(yù)測石油烴組成 1980年年 Riazi and

11、Daubert 提出計(jì)算石油餾分烴組成：提出計(jì)算石油餾分烴組成： XP = a + b RI + c VGC XN = d + e RI + f VGC XA = g + h RI + I VGC其中，其中，a,bI為系數(shù)，為系數(shù)， XP、XN、XA 為摩爾分率。為摩爾分率。當(dāng)當(dāng)M: 200500時時, 式中用式中用VGC計(jì)算計(jì)算. M200 式中用式中用VGF計(jì)算計(jì)算需要相對密度和粘度需要相對密度和粘度 等數(shù)據(jù)。等數(shù)據(jù)。特性參數(shù)與組成預(yù)測 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 具備必要數(shù)據(jù)時（密度和粘度），可方便地得到石油餾分烴具備必要數(shù)據(jù)時（密度和粘度），可方便地得到石油餾分烴組成的摩爾分率。組成的摩爾分率。 問

12、題：問題： 此方法的基礎(chǔ)為此方法的基礎(chǔ)為42個輕餾分和個輕餾分和16個重餾分，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，經(jīng)個重餾分，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，經(jīng)考察有下列特點(diǎn)：考察有下列特點(diǎn)： 1）適用范圍較窄）適用范圍較窄 2）需要輕餾分的粘度值需要輕餾分的粘度值 特性參數(shù)與組成預(yù)測系數(shù)系數(shù)輕餾分輕餾分重餾分重餾分分子量范圍分子量范圍80200200500a-23.94-9.00b+24.21+12.53c-1.092-4.228d+41.14+18.66e-39.43-19.90f+0.627+2.973g-16.2-8.66h+15.22+7.37i+0.465+1.255特性參數(shù)與組成預(yù)測M200重餾分重餾分 P%=-1335.

13、9+1445.9RI-131.34VGF P % = 2 5 7 . 3 7 + 1 0 1 . 3 3 R I -357.3VGC n N%=2398.2-2333.3RI+81.52VGF N%=246.4-267.01RI+196.3VGC A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) VGF, VGC, RI同前，當(dāng)無粘度數(shù)據(jù)時無法計(jì)算同前，當(dāng)無粘度數(shù)據(jù)時無法計(jì)算VGF、VGC，則用以下一組最佳，則用以下一組最佳關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián) P%=257-287S+2.876CH C/HMnP%=198.42-27.72RI-15.64CH C/Hn N%=52.641-0.7494(P%)

14、-2.181m N%=59.77-76.17RI+6.805CH (11)A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) 特性參數(shù)與組成預(yù)測M200重餾分重餾分 or P%=373.87-408.29S+1.4772m Mn P%=193.82+0.7485m-19.966CH (12) C/HMn N%=-150.27+210.15S-2.388m N%=-42.26-0.777m+10.7625CH (13) A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) 上各式可得總芳烴含量，對煤液可細(xì)分為：上各式可得總芳烴含量，對煤液可細(xì)分為：MA%（單芳）（單芳）+PA%（雙

15、和縮芳）（雙和縮芳） MA%=-6282.45+5990.816RI-2.4835m (14) Mn 因無實(shí)測組成數(shù)據(jù)，無關(guān)聯(lián)式因無實(shí)測組成數(shù)據(jù)，無關(guān)聯(lián)式PA%=1188.17-1122.13RI+2.3745m (15) A%=100-(P%+N%) 注意：當(dāng)無以上實(shí)測參數(shù)時，可按以下以注意：當(dāng)無以上實(shí)測參數(shù)時，可按以下以Tb,S為函數(shù)的關(guān)聯(lián)式估算（基于純烴和為函數(shù)的關(guān)聯(lián)式估算（基于純烴和石油餾分）石油餾分）M=70300（至柴油）（至柴油）Tb=80650 F(27343 C) 計(jì)算式（計(jì)算式（1721） M=300600（減壓餾分油）（減壓餾分油）Tb=6501000 F(343538

16、C)計(jì)算式（計(jì)算式（2225） 特性參數(shù)與組成預(yù)測特性參數(shù)與組成預(yù)測特性參數(shù)與組成預(yù)測方法評述：方法評述：1、n-d-M法僅可用于分子量大于法僅可用于分子量大于200。 P%25%,準(zhǔn)確性與準(zhǔn)確性與10、11、3（C/H、RI）類似。）類似。2、無粘度數(shù)據(jù)時、無粘度數(shù)據(jù)時: 以式以式69，3計(jì)算計(jì)算M200的輕餾分，需的輕餾分，需C/H，M，n， 以以1013、3計(jì)算重餾分，需計(jì)算重餾分，需C/H，n， 或或C/H，M，n3、當(dāng)有粘度、當(dāng)有粘度、n， 數(shù)據(jù)時：數(shù)據(jù)時： 以式以式13和和4、5、3估算無烯石油餾分的估算無烯石油餾分的P、N、A最佳。最佳。方法評述：方法評述：4、對于高芳烴餾分或煤

17、液，為較好預(yù)測熱力學(xué)性質(zhì)，用假組分法、對于高芳烴餾分或煤液，為較好預(yù)測熱力學(xué)性質(zhì)，用假組分法確定芳烴的類型是必要的，可用式確定芳烴的類型是必要的，可用式1416確定確定MA%、PA%。5、 計(jì)算中，如計(jì)算中，如P、N、A、MA、PA出現(xiàn)出現(xiàn)0，則取為，則取為0。6、注意式、注意式3比式比式16更準(zhǔn)確。更準(zhǔn)確。特性參數(shù)與組成預(yù)測課程討論課程討論1：汽油組成與其使用性能的關(guān)系？汽油組成與其使用性能的關(guān)系？話題話題1 汽油烴族組成（汽油烴族組成（PONA)與燃燒性能？與燃燒性能？話題話題2汽油烴族組成與安定性？汽油烴族組成與安定性？話題話題3 汽油中硫化合物的存在形態(tài)？汽油中硫化合物的存在形態(tài)？ 汽

18、油脫硫的方法與優(yōu)缺點(diǎn)？（作業(yè)汽油脫硫的方法與優(yōu)缺點(diǎn)？（作業(yè)2）話題話題4提高汽油性能的加工技術(shù)？提高汽油性能的加工技術(shù)？特性參數(shù)與組成預(yù)測 汽油組成變化對排放有害物的影響汽油組成變化對排放有害物的影響 CO HC NO Ozone Toxics*芳香烴芳香烴45%20% -13% -6% = = - = + +烯烴烯烴20%5% = +6% -6% -10% = - = =MTBE0%15% -11% -5% = = = = + =T90182138 = -22% +5% -10% - - - - * 苯、丁二烯、甲醛、乙醛苯、丁二烯、甲醛、乙醛 注：注：= 不變不變 - 減少減少 + 增加增加特性參數(shù)與組成預(yù)測生產(chǎn)新配方汽油時，選擇工藝的影響因素歸納如下：生產(chǎn)新配方汽油時，選擇工藝的影響因素歸納如下：工藝選項(xiàng)工