化工分析工-油品知識課件

1、尚能博學 追求卓越油品基礎知識劉冬琪2010-051尚能博學 追求卓越油品基礎知識劉冬琪2010-051一、石油的性質(zhì)和化學組成二、石油產(chǎn)品的主要物理性質(zhì)三、燃料的使用要求 4主要內(nèi)容2010-052一、石油的性質(zhì)和化學組成 一、石油一般性質(zhì)和化學組成 石油的一般性質(zhì) 石油是碳氫化合物的復雜混合物；外觀是一種流動或半流動的粘稠液體，天然石油通常為淡黃色到黑色，相對密度為0.8-0.98。石油的流動性取決于含蠟量的多少，我國原油含蠟量多石油顏色取決于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量的多少石油的密度取決于重質(zhì)餾分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量的多少2010-053一、石油一般性質(zhì)和化學組成 石油的一般性質(zhì) 石油的餾分餾分：按

2、一定沸點范圍分得的油品稱為餾分 初餾點200為汽油餾分餾分劃分200 350為煤柴油餾分350 500為潤滑油餾分2010-054 石油的餾分餾分：按一定沸點范圍分得的油品稱為餾分 初餾點 石油的化學組成元素組成：組成石油的主要元素 碳和氫。微量元素金屬元素：釩(V)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鉛(Pb)等非金屬元素：氯(Cl)、硅(Si)、磷(P)、砷(As) 等硫氮氧（14%）（9699%）碳+氫碳（8387%）氫（1114%）2010-055 石油的化學組成元素組成：組成石油的主要元素 碳和氫。微量元 石油的烴類組成烷 烴環(huán) 烷 烴芳 香 烴天然石油一般不含烯烴2010-056

3、 石油的烴類組成烷 烴環(huán) 烷 烴芳 香 烴天然石油氣態(tài)烷烴（C1 C4）液態(tài)烷烴（C5 C15 ）固態(tài)烷烴（C16以上 ）烷 烴天然氣和煉廠氣的主要成分主要存在汽油和煤油餾分中一般多以溶解狀態(tài)存在一石油中，當溫度降低時，就結(jié)晶析出。從柴油餾分中才開始含有蠟，含蠟量多少，對油品的凝固點有很大影響2010-057氣態(tài)烷烴（C1 C4）液態(tài)烷烴（C5 C15 ）固態(tài)烷烴 環(huán)烷烴是石油的主要組分。在石油中的環(huán)烷烴主要是環(huán)戊烷和環(huán)己烷極其衍生物。 環(huán)烷烴對于油品的粘度影響較大，環(huán)烷烴較多油品的粘度較大，所以環(huán)烷烴是潤滑油的主要組分。其中少環(huán)長側(cè)鏈的環(huán)烷烴是潤滑油的理想組分。環(huán)烷烴 汽油餾分中主要為單環(huán)環(huán)

4、烷烴；在煤油和柴油餾分除單環(huán)環(huán)烷烴外，還有雙環(huán)和三環(huán)環(huán)烷烴。2010-058 環(huán)烷烴是石油的主要組分。在石油中的環(huán)烷烴主要是環(huán)戊烷和環(huán)己在汽油中主要為單環(huán)芳烴；煤油、柴油及潤滑油餾分中不但含有單環(huán)芳烴，還有雙環(huán)和三環(huán)芳烴；三環(huán)及多環(huán)芳烴主要集中在高沸點餾分及渣油中。芳香烴的抗爆性能很高，是汽油的良好組分。芳香烴2010-059在汽油中主要為單環(huán)芳烴；煤油、柴油及潤滑油餾分中不但含有單環(huán)烴類組成分布對油品影響烷烴氣態(tài)(C1C4)天然氣、煉廠氣液態(tài)(C5C15)汽油、煤油固態(tài)(C16以上)柴油以上含蠟量高，粘度大。環(huán)烷烴單環(huán)汽油環(huán)烷烴含量多，油品粘度大。潤滑油的理想組分是少環(huán)長側(cè)鏈環(huán)烷烴。雙環(huán)、三

5、環(huán)煤油、柴油雙三環(huán)以上重質(zhì)油芳香烴單環(huán)汽油抗爆性能好燃燒冒黑煙潤滑油粘溫特性變壞雙環(huán)、三環(huán)煤油、柴油雙三環(huán)以上重質(zhì)油烯烴單烯烴雙烯烴多為在加工過程中生成的。易氧化生成膠質(zhì)，影響油品的安定性。2010-0510烴類組成分布對油品影響氣態(tài)(C1C4)天然氣、煉廠氣液態(tài)( 石油的非烴化合物含硫化合物含氧化合物膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含氮化合物尤其在石油重餾分中的含量更高2010-0511 石油的非烴化合物含硫化合物含氧化合物膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含氮化合1、酸性含硫化合物含硫化合物 分 類2、中性含硫化合物3、熱穩(wěn)定性較高的含硫化合物2010-05121、酸性含硫化合物含硫化合物 分 類2、中性含硫化合物3、1、酸性含硫

6、化合物主要形式：硫化氫（H2S）和硫醇（RSH）含硫化合物分布：石油中硫化氫和硫醇含量都不大，大多數(shù)為 石油加工過程分解產(chǎn)物，大多數(shù)存在于低沸 點餾分中。危害：硫化氫和硫醇對金屬都有腐蝕作用；硫醇能 與烯烴縮合生成膠質(zhì)，對汽油安定性有影響。2010-05131、酸性含硫化合物含硫化合物分布：石油中硫化氫和硫醇含量都不2、中性含硫化合物主要形式：硫醚（RSR)和二硫化合物（ RSSR)分布：硫醚在石油中含量較多，分布是隨著餾分沸點的 上升而增加，大量集中在煤油、柴油餾分中； 二硫化合物在石油中的含量較少，多集中在高沸 點餾分中。特點：硫醚是中性液體，熱穩(wěn)定性較高，與金屬沒有作用； 二硫化合物也不

7、與金屬作用，但熱穩(wěn)定性較差，受 熱后可分解成硫醚、硫化氫或硫醇。含硫化合物2010-05142、中性含硫化合物含硫化合物2010-05143、熱穩(wěn)定性較高含硫化合物主要形式：噻吩和四氫噻吩分布：主要分布在石油的中間餾分中。特點：具有芳香氣味，對熱及其穩(wěn)定，易溶于硫 酸中，利用此性質(zhì)可將其除去。含硫化合物2010-05153、熱穩(wěn)定性較高含硫化合物含硫化合物2010-05151、嚴重腐蝕設備2、造成有害人體健康的空氣污染含硫化合物 危 害3、降低汽油的安定性，使燃料性質(zhì)變壞4、在催化加工時，會造成催化劑中毒高溫重油部位（塔底）和低溫輕油部位（塔頂）2010-05161、嚴重腐蝕設備2、造成有害人

8、體健康的空氣污染含硫化合物 分類酸性氧化物（環(huán)烷酸、脂肪酸及酚類統(tǒng)稱石油酸）中性氧化物（醛、酮、醚） 酸性氧化物具有強烈的腐蝕性；中性氧化物也會進一步氧化，最后生成膠質(zhì)，降低油品的安定性，影響油品的使用性能 危害含氧化合物主要集中在中沸點餾分含量較少2010-0517 分類酸性氧化物（環(huán)烷酸、脂肪酸及酚類統(tǒng)稱石油酸）中性氧化物含氮化合物分布：含氮化合物在石油中含量很少，一般隨著餾分沸點升 高而增加，因此大部分以膠質(zhì)、瀝青質(zhì)存在于渣油中危害：1、使催化劑中毒； 2、在油品貯存中，會與空氣接觸生膠而使油品顏色 變深，氣味變臭，變降低油品安定性，影響油品 正常使用。堿性(吡啶、喹啉、異喹啉、胺及它們

9、的同系物)中性(吡咯、吲哚、 咔唑及它們的同系物) 分類2010-0518含氮化合物分布：含氮化合物在石油中含量很少，一般隨著餾分沸點膠質(zhì)特點：1、是一種很粘稠的液體或半固體狀態(tài)的膠狀物， 其顏色為黃色或暗褐色；2、平均分子量在600-800，具有很強的著色能力；3、能溶于石油醚、苯、乙醚中，也溶于石油餾分分布：膠質(zhì)在石油中的分布是從煤油餾分開始，隨 著餾分沸點的上升，其含量不斷增加，在渣 油中的含量最大。2010-0519膠質(zhì)特點：分布：膠質(zhì)在石油中的分布是從煤油餾分開始，隨201瀝青質(zhì)特點：1、是一種黑色的、無定形固體，比重大于1。平 均分子量在1300；2、不溶于石油醚， 所以它是以膠體

10、狀態(tài)分散在石 油中，而不是象膠質(zhì)一樣與石油形成真溶液。分布：瀝青質(zhì)沒有揮發(fā)性，石油中的瀝青質(zhì)全部 集中在渣油中。2010-0520瀝青質(zhì)特點：分布：瀝青質(zhì)沒有揮發(fā)性，石油中的瀝青質(zhì)全部201膠質(zhì)、瀝青質(zhì)危害1、燈用煤油含有膠質(zhì)， 會影響燈芯吸油量并使 燈芯結(jié)焦，因此燈用煤油要求精制至無色2、潤滑油含有膠質(zhì)，會使粘度指數(shù)降低，在自動 氧化過程中生成積炭，造成機器零件磨損和細 小輸油管路堵塞3、裂化原料中含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)容易在裂化過程 中生焦2010-0521膠質(zhì)、瀝青質(zhì)危害1、燈用煤油含有膠質(zhì)， 會影響燈芯吸油量并使非烴類組成對油品影響控制指標含硫化合物酸性(硫化氫、硫醇)有毒、惡臭。嚴重腐蝕設

11、備與烯烴氧化生膠，影響安定性使催化劑中毒硫含量(重量百分數(shù))：油中硫及衍生物2.銅片腐蝕：一定溫度(50)一定時間（3h）銅片的腐蝕程度中性(硫醚、二硫化物)熱穩(wěn)定性高(噻吩、四氫化噻吩)2010-0522非烴類組成對油品影響控制指標含酸性硫含量中性熱穩(wěn)定性高201非烴類組成對油品影響控制指標含氧物酸性(環(huán)烷酸)嚴重腐蝕 設備。2.氧化生膠， 影響安定性3.會使催化劑 中毒。酸值(酸度):中和1克(100ml)油中有機酸所需KOH的mg數(shù)。中性含氮物堿性含氮量中性膠質(zhì)、瀝青質(zhì)氧化生成積炭，堵塞管路、磨損設備。實際膠質(zhì)：已存在膠質(zhì)含量(mg /100ml)2.誘導期(分)：規(guī)定條件下，油品與氧接

12、觸，未被氧化處于穩(wěn)定狀態(tài)的時間2010-0523非烴類組成對油品影響控制指標含酸性嚴重腐蝕酸值(酸度):中和餾程密度和相對密度粘度閃點、燃點和自燃點濁點、冰點、傾點和凝固點二、油品的物理性質(zhì)2010-0524餾程二、油品的物理性質(zhì)2010-0524恩氏蒸餾測定器2010-0525恩氏蒸餾測定器2010-0525初餾點：當油品在恩氏蒸餾設備中加熱蒸餾時，最先汽化的是一些沸點低的烴類，當流出第一滴冷凝液時的汽相溫度稱為初餾點。10%點：在蒸餾過程中烴類分子基本上按其沸點 高低依次蒸出，汽相溫度逐漸升高，將餾出體積為10%時的汽相溫度稱為10%點。終餾點：蒸餾到最后達到的最高汽相溫度稱餾點或干點。

13、餾程2010-0526初餾點：當油品在恩氏蒸餾設備中加熱蒸餾時，最先汽化的是一些沸餾程：油品從初餾點到終餾點或干點這一溫度范圍為餾程。餾程終餾點10%點50%點90%點初餾點餾程是判斷石油餾分組成，建廠設計的基礎數(shù)據(jù)；是裝置生產(chǎn)操作控制的依據(jù)；是鑒定揮發(fā)性，判斷油品使用性能的重要指標。2010-0527餾程：油品從初餾點到終餾點或干點這一溫度范圍為餾程。餾程終餾 密度和相對密度定義：在規(guī)定溫度下，單位體積油品的質(zhì)量稱為密度單位：g/cm3、kg/m3 符號： 密 度 相對密度定義：將溫度為t時油品的密度和4水的密 之比稱為油品的相對密度。符號：2010-0528 密度和相對密度定義：在規(guī)定溫度

14、下，單位體積油品的質(zhì)量稱為密 油品密度的影響因素 油品密度與溫度的關系： 油品的密度與組成的關系： 同一原油的各個餾分，隨沸點的上升，分子 量增大，密度也隨著增大。 油品密度與壓力的關系： 一般在非極高壓力下，壓力對密度影響可以忽略不計。溫度升高時，油品體積就會膨脹，因而密度會減小。在碳原子數(shù)相同時，芳烴的相對密度最大，環(huán)烷烴次之，烷烴最小。2010-0529 油品密度的影響因素 油品密度與溫度的關系： 油品的密 閃點定義：在一定條件下，加熱油品到某一溫度，一定量的油品蒸汽與空氣形成混合物，當用明火接觸時，就會發(fā)生短暫的閃火（一閃即滅），這時的溫度稱為油品的閃點。油品閃點越低，越易閃火爆炸閃點

15、、燃點和自燃點2010-0530 閃點定義：在一定條件下，加熱油品到某一溫度，一定量的油品蒸 燃點定義：當油品達到閃點后，繼續(xù)加熱到某一溫度，引火后油品開始燃燒，火焰不在熄滅的最低溫度稱為燃點。油品的燃點一般比閃點高 20302010-0531 燃點定義：當油品達到閃點后，繼續(xù)加熱到某一溫度，引火后油品問題：請比較同種原油生產(chǎn)的汽油、柴油和重油以及該原油閃點的高低？油品越輕，閃點越低。所以，汽油的閃點最低，最易閃火爆炸。2010-0532問題：請比較同種原油生產(chǎn)的汽油、柴油和重油以及該原油閃點的高潤滑油：120 -325油品閃點汽 油：-50 -28煤 油：28 -45輕柴油：45 -1202

16、010-0533潤滑油：120 -325油品閃點汽 油：-50 -28油品在儲運過程中，儲運溫度最高應低于閃點20-30。閃點判斷重油中是否混有輕組分以及在加工和使用過程中有無分解現(xiàn)象。油品的危險等級以閃點來劃分。 閃點45的油品為可燃液體。 28 閃點45的油品稱為易燃液體，閃點 28的油品稱為一級易燃液體。2010-0534油品在儲運過程中，儲運溫度最高應低于閃點20-30。閃點判 自 燃 點 定義：將油品加熱到某一溫度，令其與空氣接觸，不需引火油品自行燃燒的最低溫度稱為該油品的自燃點。2010-0535 自 燃 點 定義：將油品加熱到某一溫度，令其與空氣接觸，問題：請比較汽油、煤油和重油

17、自燃點的高低？油品越重，自燃點越低，越容易自燃。所以，重油的自燃點最低。2010-0536問題：請比較汽油、煤油和重油自燃點的高低？油品越重，自燃點越實際應用 自燃點關系著油品加工和使用的安全，煉廠中當高溫重油從設備、法蘭、接頭等處漏出時所引起的火災往往與油品的自燃點有密切的關系。2010-0537實際應用 自燃點關系著油品加工和使用的安全，煉粘度 (評價油品流動性指標) 定義：表示液體流動時分子間因摩擦而產(chǎn) 生阻力的大小。 分 類動力粘度運動粘度測定粘度運動粘度測量儀2010-0538粘度 (評價油品流動性指標) 定義：表示液體流動時分子間因摩 油品粘度的影響因素粘度與組成：油品沸點越高，粘

18、度越大； 沸點相同的油品，含環(huán)烷烴越多粘度越大。粘度與溫度：當溫度上升時，所有油品的 粘度都下降。粘度與壓力：當壓力低于4 Mpa時，對粘 度影響很小，可以忽略，高于4 Mpa時， 粘度隨壓力增加而逐漸增加 。 2010-0539 油品粘度的影響因素粘度與組成：油品沸點越高，粘度越大；粘度粘溫特性：粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫特性。實際應用 在潤滑油的使用中，希望油品的粘度隨溫度變化的越小越好，粘度隨溫度變化越小，表示油品的粘溫特性越好。2010-0540粘溫特性：粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫特性。實際應用 濁點 、冰點、傾點和凝點(評價油品低溫流動性指標) 濁點和冰點濁點：油品在實驗條件下，

19、因為開始出現(xiàn)烴類的微晶?；蛩F而使油品呈現(xiàn)混濁時的最高溫度。冰點：在測定濁點后，繼續(xù)冷卻，直到油中呈現(xiàn)出肉眼能看見的晶體，此時溫度即為冰點又稱結(jié)晶點。2010-0541濁點 、冰點、傾點和凝點 濁點和冰點濁點：油品在實驗條件下，實際應用濁點和結(jié)晶點是航空煤油的重要質(zhì)量指標。問題：為什么濁點和結(jié)晶點是航空煤油的重要質(zhì)量指標？2010-0542實際應用濁點和結(jié)晶點是航空煤油的重要質(zhì)量指標。問題：為什么濁 傾點和凝點傾點：石油產(chǎn)品能從標準型式的容器中流出的最低溫度。凝點：在規(guī)定的儀器中，按一定的實驗條件測得油品有失去流動性的最高溫度 。2010-0543 傾點和凝點傾點：石油產(chǎn)品能從標準型式的容器中

20、流出的最低溫度實際應用 傾點和凝點是柴油的重要質(zhì)量指標，國內(nèi)以凝點表示柴油的低溫流動性，國外以傾點表示柴油的低溫流動性。2010-0544實際應用 傾點和凝點是柴油的重要質(zhì)量指標，國三、燃料的使用要求 車用汽油的使用要求 航空煤油的使用要求 柴油的使用要求2010-0545三、燃料的使用要求 車用汽油的使用要求 2010-0545 抗爆性蒸發(fā)性安定性腐蝕性 車用汽油的使用要求2010-0546 抗爆性蒸發(fā)性安定性腐蝕性 車用汽油的使用要求2010-05小組討論分析汽油機產(chǎn)生爆震的原因？2010-0547小組討論分析汽油機產(chǎn)2010-0547 啟 示 在點燃式發(fā)動機中，空氣和油氣進入汽缸后，經(jīng)過

21、壓縮，溫度隨之升高到300-400 ,這時油氣被氧化生成過氧化物，再經(jīng)電火花點火后，開始燃燒，火焰以15-25m/s的速度向外傳播，使沒有點火的地方也同樣進行燃燒。但如果燃料的質(zhì)量不好或壓縮比太高，在火焰尚未達到的地方，油氣氧化的過氧化物因為達到自燃點而自行燃燒，使火焰的傳播速度劇增到1500-2500m/s，使汽缸的壓力和溫度驟然增加，燃燒氣體猛烈撞擊活塞頭和汽缸壁，發(fā)出金屬敲擊聲，同時形成黑煙。1、燃料性質(zhì)2、發(fā)動機工作條件壓縮比在8.5-9.5之間的汽車，選擇93號汽油，壓縮比大于9.5的汽車，選擇97號汽油。2010-0548 啟 示 在點燃式發(fā)動機中，空氣和油氣進入汽缸 抗爆性評定指

22、標：車用汽油的抗爆性用辛烷值來來表示。辛烷值：以純正庚烷的辛烷值為零，純異辛烷（2、2、4-三甲基戊烷）的辛烷值為100而定出的一種測定汽油抗爆性能的相對指標。提高辛烷值方法：加添加劑和調(diào)和的方法。2010-0549 抗爆性評定指標：車用汽油的抗爆性用辛烷值來來表示。辛烷值 蒸發(fā)性 車用汽油是點燃式發(fā)動機的燃料，它在進入發(fā)動機汽缸之前，先在汽化器中汽化并同空氣混合。汽化器中汽油在蒸發(fā)是否完全、混合是否均勻，是和汽油的蒸發(fā)性有關的。汽油的輕餾分越多，蒸發(fā)性就好，同空氣混合越均勻，能保證發(fā)動機順利工作；相反就會使發(fā)動機的工作不均勻、不穩(wěn)定。但蒸發(fā)性也不能過高，否則汽油在未進入汽化器之前就在輸油管中

23、汽化，會形成氣阻，中斷供油。2010-0550 蒸發(fā)性 車用汽油是點燃式發(fā)動機的燃料，它在蒸發(fā)性的評定指標：餾程和蒸汽壓。餾程初餾點和10%點餾出溫度說明汽油在發(fā)動機中的啟動性能。汽油50%點餾出溫度說明汽油在發(fā)動機中的加速性能。90%點餾出溫度或終餾點說明汽油在發(fā)動機中的蒸發(fā)完全程度。蒸汽壓說明蒸發(fā)性和在進油系統(tǒng)中形成氣阻的可能性。2010-0551蒸發(fā)性的評定指標：餾程和蒸汽壓。餾程初餾點和10%點餾出溫度 安定性安定性：一般指汽油的化學安定性，它表明汽油在儲存中抵抗氧化的能力。評定指標實際膠質(zhì) (mg/100ml)誘 導 期 (min)碘 值 (gI/100g)2010-0552 安定性

24、安定性：一般指汽油的化學安定性，它表明汽油在儲存中抵汽油的腐蝕性說明汽油對金屬的腐蝕能力。腐蝕性水溶性的酸和堿有機酸（環(huán)烷酸）硫化物（硫醇）評定指標：酸度、水溶性酸堿、銅片腐蝕和硫含量等2010-0553汽油的腐蝕性說明汽油對金屬的腐蝕能力。腐蝕性水溶性的酸和堿評車用無鉛汽油標準高效 節(jié)能 環(huán)保指標國國國硫，（質(zhì)量分數(shù)）0.1 0.050.015 苯，（體積分數(shù)）2.52.51芳烴，（體積分數(shù)）40 4040烯烴，（體積分數(shù)）353530標準執(zhí)行時間99年2002/20072007/20102010-0554車用無鉛汽油標準高效 節(jié)能 環(huán)保指標國某汽油的性能指標為：餾程干點：90蒸汽壓：93a

25、 芳烴：40% 烯烴：35%分析各指標為什么要加以控制？ 答案：餾程干點太高，汽油蒸發(fā)性能差，汽油在發(fā)動機中蒸發(fā)不完全。 辛烷值太低，汽油抗爆性能差，易引起爆震現(xiàn)象。 蒸汽壓太高，汽油蒸發(fā)性能大，易造成氣阻，中斷供油；且引起汽油的蒸發(fā)損耗大。 芳烴含量過高，會使汽油燃燒性能變差，燃燒冒黑煙。 烯烴含量過高，會使汽油的安定性能變差，易氧化生成膠質(zhì)，堵塞管路，磨損設備。 2010-0555某汽油的性能指標為：餾程干點：航空煤油的使用要求 發(fā)熱值和密度 低溫性能 粘 度 餾 程2010-0556航空煤油的使用要求 發(fā)熱值和密度 低溫性能 粘 度 餾 程2 發(fā)熱值和密度 為了有較高的重量發(fā)熱值和密度，航空煤油的理想組分應是帶有支鏈的環(huán)烷烴。 低溫性能 燃料的結(jié)晶點決定于燃料的化學組成和含水量。燃料中石蠟烴含量多 ，溫度下降就會析出結(jié)晶，所以限制結(jié)晶點不能高于-50燃料中芳香烴含量多 ，溶解水分就多，溫度下降就會析出成冰粒，所以限制芳烴含量不超過20%噴氣式發(fā)動機的速度快，續(xù)航里程長，發(fā)動機功率大，但油箱