c第三章-石油的物理性質(zhì)課件

1、第 三 章 石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì) 注 意 事 項(xiàng)石油及油品的理化性質(zhì)與其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)； 石油及油品是復(fù)雜的混合物，因此它的性質(zhì)是宏觀的綜合表現(xiàn)，也就是說是多種非單一化合物而總體表現(xiàn)出來的性質(zhì)，所以它與單獨(dú)一個(gè)純化合物的性質(zhì)不同；多數(shù)性質(zhì)無可加性，如密度、粘度，并且測定性質(zhì)時(shí)，都是條件性實(shí)驗(yàn)；為了便于油品之間相互比較和對照，石油及油品的絕大部分性質(zhì)都是采用條件性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定。（嚴(yán)格規(guī)定的儀器、方法和條件），條件改變，結(jié)果也會改變； 石油及油品的各種試驗(yàn)方法有不同的級別，如ISO、GB、SH。 主要內(nèi)容第一節(jié) 基本物理性質(zhì)一、密度和相對密度1、定義密度是單位體積物質(zhì)在真空中的質(zhì)量

2、，g/cm3，kg/m3我國規(guī)定20時(shí)的密度為石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度，20其它溫度下的密度叫視密度在一定條件下，以一種液體的密度與另一種參考物質(zhì)密度的比值叫相對密度，又稱比重常用的有d420(我國)，d15.615.6(歐美) t與20， 、 與API的換算，可查閱“石油密度計(jì)算表”（GB 1885-83）及“相對密度與比重指數(shù)換算表”查表2-1-1得d0.00370.0051。具體數(shù)值可從本書附錄中查得。油品密度的方法 密度計(jì)法(GB1884-83) 密度計(jì)法是利用阿基米得原理，即當(dāng)密度計(jì)放入油品中時(shí)，被密度計(jì)所排開的液體的重量等于密度計(jì)本身的重量時(shí)，密度計(jì)處于平衡狀態(tài)，穩(wěn)定地漂浮在液體油品中，

3、這樣便可從密度計(jì)上的刻度讀出油品的密度值。 用密度計(jì)測密度時(shí)，測定方法簡單，但是誤差比較大，得出的數(shù)據(jù)不夠精確。 密度計(jì)讀數(shù)為液體下彎月面與密度計(jì)刻度相切的那一點(diǎn)。 先使眼睛處于稍低于液面的位置，慢慢地升到表面，先看到一個(gè)不正的橢圓，然后變成一條與密度計(jì)刻度相切的直線 。 測定透明液體 密度計(jì)讀數(shù)為液體上彎月面與密度計(jì)刻度相切的那一點(diǎn)。應(yīng)使眼睛處于稍高于液面的位置觀察。 由于密度計(jì)讀數(shù)是按液體下彎月面檢定的，對不透明液體，應(yīng)對觀察到的密度計(jì)讀數(shù)作彎月面修正。測定不透明液體：GB/T2540石油產(chǎn)品密度測定法（比重瓶法） 比重瓶法：源于密度的定義，即 。要測 定密度，就要測定比重瓶的容積，以及測

4、定充滿上述容積的石油產(chǎn)品的質(zhì)量。 比重瓶法規(guī)定試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)溫度20下進(jìn)行。測定比重瓶的容積，先稱量空比重瓶，然后稱量用水充滿至規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的比重瓶，這樣就可以求出比重瓶內(nèi)水的質(zhì)量，用水的質(zhì)量除以水在20時(shí)的密度，即得出比重瓶的容積。 測定時(shí)將被試驗(yàn)的石油產(chǎn)品充滿至該比重瓶的同一標(biāo)線，并進(jìn)行稱重，即可求出石油產(chǎn)品的質(zhì)量，而油品的體積為已知，自然可以算出石油產(chǎn)品的密度了。 GB/T2540石油產(chǎn)品密度測定法（比重瓶法） a 磨口塞型 b 毛細(xì)管塞型 c 廣口型三種比重瓶的適用情況磨口塞型：除粘性產(chǎn)品外，它對各種試樣都適用，通常多用于較易揮發(fā)的產(chǎn)品（如汽油等），它能防止試樣的揮發(fā)。有膨脹室，可用于室溫高于

5、測定溫度的情況；毛細(xì)管塞型：適用于不易揮發(fā)的液體，如潤滑油，但不適用粘度太高的試樣；廣口型：適用于測定高粘度（如重油等）或固體產(chǎn)品。隨著相對密度增大，比重指數(shù)的數(shù)值下降 美國石油學(xué)會用相對密度指數(shù)（API）,習(xí)慣上稱為比重指數(shù)2、比重指數(shù)第12屆世界石油學(xué)會議規(guī)定對原油的分類： API度31.1的原油為輕質(zhì)原油； API度在31.122.3之間，為中質(zhì)原油； API度在22.310.0之間，為重質(zhì)原油； API度10.0， 為特重原油。 2、影響油品密度、相對密度的因素 （1）溫度 溫度升高，油品的體積膨脹，密度和相對密度減小。 不特別說明時(shí)，油品密度為溫度為20 時(shí)的密度。即 在1525（

6、050 ）的溫度范圍內(nèi)，t時(shí)的相對密度與20 時(shí)的相對密度之間存在如下的關(guān)系 :式中：油品的體積膨脹系數(shù) 液體受壓后，體積變化不是太大，因而通常壓力對液體石油產(chǎn)品的密度的影響可以忽略不計(jì)。但在很高的壓力下油品的密度要受到壓力的影響。 （2）壓力（3）化學(xué)組成及餾分組成的影響 碳數(shù)相同的不同結(jié)構(gòu)的烴類相對密度大小為： 芳香烴環(huán)烷烴烷烴。分子環(huán)數(shù)越多，密度越大； 同族烴類隨著碳數(shù)的增加，正構(gòu)烷烴、亞構(gòu)烯烴的相對密度增加；正烷基環(huán)己烷的相對密度增加；正烷基苯的相對密度減小。 同種油品沸點(diǎn)升高，相對分子量增大，密度增大。因而渣油密度大于餾油。 對不同原油 ，同樣沸程，相對密度差別很大 一般來說，環(huán)烷基

7、的中間基的石蠟基的如：直餾柴油密度為0.83，而催化柴油則為0.89 油品相對密度與化學(xué)組成的關(guān)系圖烴類碳原子數(shù)與相對密度的關(guān)系 烴類的相對密度與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān):芳香烴的C-C的鍵長最短，其結(jié)構(gòu)最為緊湊；環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與芳烴相比，其分子結(jié)構(gòu)要松弛一些；烷烴的C-C鍵的鍵長最長，其分子結(jié)構(gòu)最松弛。 如在20時(shí)：苯0.8774；環(huán)己烷0.7780；正己烷 0.6572油品密度與化學(xué)組成的關(guān)系原因 進(jìn)一步研究表明，烴類的 與其碳數(shù)之間有一定的關(guān)系。 以碳數(shù)的倒數(shù)的校正值 為橫坐標(biāo) ，以 為縱坐標(biāo)作圖。 （4）密度與C原子數(shù)的關(guān)系對于不同族的烴類而言，其k、Z值不同。密度與C原子數(shù)的關(guān)系圖同族烴類的 與

8、其碳數(shù)的倒數(shù)的校正值( )之間有很好的線性關(guān)系。當(dāng) 0時(shí)，所有直線的 都等于0.8513。 就是說，無論是鏈烷烴或烷基取代的環(huán)狀烴，當(dāng)碳數(shù)無限大時(shí)（即碳鏈無限長時(shí)）即使分子中含有若干個(gè)芳香環(huán)或環(huán)烷環(huán)，這對它的密度的影響已微不足道了。各族烴類的相對密度（ ）烴類C6C7C8正構(gòu)烷烴0.65940.68370.7025正構(gòu)烯烴0.67320.69700.7149正烷基環(huán)己烷0.77850.76940.7879正烷基苯0.87890.86700.8670油品相對密度油品相對密度原油0.81.0輕柴油0.820.87汽油0.740.77減壓餾分0.850.94航空煤油0.780.83減壓渣油0.921

9、.03、石油及其餾分的相對密度范圍餾份, 大慶勝利孤島羊三木IBP2000.74320.7446-0.76502002500.80390.82040.86520.86302503000.81670.82700.88040.89003003500.82830.83500.89940.91003504000.83680.86060.91490.93204004500.85740.88740.93490.94334505000.87230.90670.93900.94835000.92210.96981.00200.9820原油0.85540.90050.94950.9492原油屬性石蠟基中間基環(huán)烷

10、-中間基環(huán)烷基不同原油各餾分的相對密度 碳原子數(shù)相同時(shí)： 芳香烴環(huán)烷烴烷烴， 烯烴烷烴 同族烴類，隨著分子量的增加： 正構(gòu)烷烴的相對密度增加； 正烷基環(huán)己烷的相對密度增加； 正烷基苯的相對密度減??； 小 結(jié) 不同屬性原油相同沸程的餾分： 環(huán)烷基中間基石蠟基 所以環(huán)烷基的原油由于其環(huán)烷烴和芳烴含量較高，因而其相對密度較大；而石蠟基原油因烷烴含量較高，因此其相對密度較小。 相同原油的餾分隨著其沸點(diǎn)的升高，芳烴含量增加，而烷烴含量降低，因而其相對密度增加； 在減壓渣油中由于含有較多的多環(huán)芳烴和非烴化合物膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，因而減壓渣油的相對密度最大.4、混合油品的密度 當(dāng)屬性相近的兩種或多種油品混合時(shí)，其

11、體積具有可加性，因此混合油品的的密度mix可按下式計(jì)算： 式中：vi和wi組分i的體積分率和質(zhì)量分率。 密度相差懸殊的油品混合時(shí)，體積可能縮??；(重油和輕油)性質(zhì)相差懸殊的油品混合時(shí)，體積可能增大。（烷烴和芳烴）此時(shí)應(yīng)考慮體積的變化氣體的密度 f (T, p) pVnZRTZRTG/M pM/ZRT氣體的相對密度：指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0，0.101MPa)下氣體密度與空氣密度之比 氣體的相對密度標(biāo)態(tài)下氣體密度/1.2928氣、液混合物的密度 5、氣體烴類的密度二、特性因數(shù)(Characterization factor) 1、定義 特性因數(shù)是沸點(diǎn)的立方根對相對密度作圖，所得曲線的斜率 相關(guān)指數(shù)BMCI

12、： 按公式（定義式）計(jì)算 沸點(diǎn)：純烴用其沸點(diǎn)（絕對溫度），油品用中平均沸點(diǎn)tme圖表法 已知d、M、A、tme、H/C中的任意兩個(gè)，作直線即可得到K值（P61圖2-1-5） 【注意】 用公式求石油餾分的K值時(shí)，T用中平均沸點(diǎn) 對二次加工的油品，用K值表征其特性時(shí)，準(zhǔn)確性較差 K 值的求算正構(gòu)烷烴的K值最大，約為12.7；環(huán)烷烴的K值次之，約為1112；芳香烴的K值最小，約為1011 。2、不同烴類K值的大小 對于烷烴來說，支鏈增加K值下降； 對于環(huán)烷烴和芳烴來說，支鏈數(shù)增加K值增加； 對于芳烴來說，環(huán)數(shù)增加，K值減小 對于石油餾分，計(jì)算K值時(shí)溫度T為中平均沸點(diǎn)tme 3、K與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系K的

13、用途 特性因數(shù)對于了解原油的分類和確定原油的加工方案、油品的化學(xué)組成及油品的其它特性是十分有用的。 石油餾分的特性因數(shù)，結(jié)合相對密度或平均沸點(diǎn)可求得油品的其他物理性質(zhì)。 如：前面講的蒸汽壓及后面將要講的分子量等。（1）相關(guān)指數(shù)BMCI 正構(gòu)烷烴的BMCI最小，基本為零；環(huán)烷烴次之，在50以下；芳香烴最大，在100以下。 換言之，油品的BMCI越大，其芳香性越強(qiáng)；而BMCI越小，表明其石蠟性越強(qiáng)。 用途：表征裂解制乙烯原料的化學(xué)組成4、其它表示化學(xué)組成的參數(shù)石蠟基原油的K值大，BMCI值小，石蠟性強(qiáng)，H/C高，二次加工性能好。環(huán)烷基原油的K值小，而BMCI值大，芳香性強(qiáng)，H/C比小 。 因而K值

14、和BMCI值能夠較好地反映原油的化學(xué)屬性。 各原油窄餾分的K值和BMCI值 原油KBMCI原油基屬大慶12.012.61724石蠟基中原11.712.61729石蠟基勝利11.212.21439中間基遼河11.411.92847中間基孤島11.111.73657環(huán)烷-中間基羊三木11.111.74962環(huán)烷基公式烴類的VGC值表示烷烴VGC較小，芳烴VGC較大（2）粘重常數(shù)VGC (Viscosity-gravity constant)（3）重質(zhì)油的特性因素（特征參數(shù)） 由于重質(zhì)油與各種餾分油差別很大，因此應(yīng)采用如下公式考察 主要用于評價(jià)重質(zhì)油的二次加工性能，如：熱轉(zhuǎn)化、催化裂化、加氫裂化等。

15、KH 應(yīng)用隨著重質(zhì)油（渣油）KH的增大，其殘?zhí)亢拷档?，飽和分含量增大，膠質(zhì)含量降低，裂化性能有所改善。 根據(jù)特征化參數(shù)的大小，可將減渣分為三類：第一類：KH7.5，二次加工性能好；第二類：6.5 KH 7.5，二次加工性能中等；第三類：KH Mn。而Mw/Mn的比值(多分散系數(shù))大小可表明分子量的范圍的寬窄，當(dāng)Mw/Mn越大，體系中分子量的范圍就越寬。 數(shù)均與重均的關(guān)系分子量隨溫度的變化 石油各餾分的數(shù)均分子量是隨餾分的沸程的上升而增大的。當(dāng)沸程相同時(shí)，不同基屬的原油相應(yīng)餾分的數(shù)均分子量存在一定的差別。 石蠟基的原油如大慶原油的數(shù)均分子量最大，中間基的原油如勝利原油次之，而環(huán)烷基的原油如遼河

16、歡喜嶺原油最小。 雖然不同原油的相同餾分的數(shù)均分子量不盡相同，但是差別并不是很大，各餾分的分子量和碳數(shù)還是有個(gè)大致的范圍。幾種原油的均數(shù)分子量石油餾分平均分子量汽油餾分的碳數(shù)范圍為511，平均碳數(shù)為8，平均分子量為100120。輕柴油餾分的碳數(shù)范圍為1120，平均碳數(shù)為16，平均分子量為220240。減壓餾分的碳數(shù)范圍為2035，平均碳數(shù)為30，平均分子量為370400。減壓渣油的碳數(shù)范圍為36，平均碳數(shù)為70，平均分子量為9001100。2、石油餾分平均相對分子質(zhì)量的近似計(jì)算方法 石油餾分的平均相對分子質(zhì)量還可以根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，常用的經(jīng)驗(yàn)公式有： 式中：T石油的中平均沸點(diǎn)() d

17、1大氣壓下15 的相對密度本式適用于分子量為70724，最在115以上正常沸點(diǎn)309830K，密度在0.6397kg/dm3. 中國石油大學(xué)針對我國原油提出了如下的計(jì)算平均相對分子質(zhì)量的經(jīng)驗(yàn)公式 ： Man184.5+2.29451T-0.2332KT+ 1.32910-5(KT)2-0.62217T式中：T餾分的中平均沸點(diǎn)() K餾分的特性因數(shù) 餾分油在20時(shí)的密度，g/cm3 3、混合油品平均相對分子質(zhì)量計(jì)算混合油品的平均相對分子質(zhì)量可以按加和法進(jìn)行計(jì)算四、苯胺點(diǎn)的測定1.概念 苯胺點(diǎn)是有機(jī)化合物的混合物的特性參數(shù)之一，具有可加性，即滿足可加性公式 苯胺點(diǎn)是衡量輕質(zhì)石油產(chǎn)品溶解性能的指標(biāo)。

18、在石油工業(yè)中常用苯胺作溶劑，測定油品或某些烴類在苯胺中的溶解度，(1)苯胺點(diǎn) 當(dāng)苯胺與試油在較低溫度下混合時(shí)分為兩層，加熱試油在苯胺中的溶解度增大，繼續(xù)加熱至兩相剛好達(dá)到完全互溶，這時(shí)界面消失，此時(shí)混合液的溫度即為稱為苯胺點(diǎn)，單位。 相似相溶理論，烴的結(jié)構(gòu)（極性）與苯胺分子結(jié)構(gòu)（極性）越相似，這種烴類在苯胺中的溶解度就越大，苯胺點(diǎn)越低；反之，相反。 烴類結(jié)構(gòu)與苯胺分子結(jié)構(gòu)越不相似，溶解所需溫度越高，苯胺點(diǎn)越高。（2）苯胺原理 2.影響苯胺點(diǎn)因素 （1）苯胺點(diǎn)與試油化學(xué)組成有關(guān) 各族烴類的極性大小如下（C數(shù)相同）。 極性：芳烴烯烴環(huán)烷烴烷烴（因?yàn)榉紵N有大鍵、烯烴有鍵） 各族烴類苯胺點(diǎn)大小順序?yàn)椋?/p>

19、烷烴環(huán)烷烴烯烴芳烴，所以烷烴的極性小，與苯胺相似程度小，達(dá)到完全互溶所需溫度高。 同一族烴類，分子量增大，苯胺點(diǎn)稍增 （2）苯胺點(diǎn)與溶劑比有關(guān) 溶劑比：溶劑（苯胺）與試油體積比。如把某一油品分別與不同比例的苯胺混合，可得到各比例混合物對應(yīng)的臨界溶解溫度。以界溶解溫度為縱坐標(biāo)，以溶劑百分體積比為橫標(biāo)作圖，可得右圖。求油品的特性因數(shù)K、分子量等（P61 2-1-5）求柴油指數(shù)，估計(jì)油品的十六烷值 估計(jì)油品中的芳烴含量: 芳烴%(wt)k(A2A1)苯胺點(diǎn)可反映油品中烴類的相對含量。 不同原油生產(chǎn)的同一餾分油，苯胺點(diǎn)高者含烷烴多、芳烴少，苯胺點(diǎn)低者含芳烴多。烷烴少。3、苯胺點(diǎn)的應(yīng)用第二節(jié) 油品的流動(dòng)

20、性能 石油和油品在處于牛頓流體狀態(tài)時(shí)，其流動(dòng)性能用黏度來描述； 當(dāng)處于低溫狀態(tài)時(shí)，則用各種條件性指標(biāo)來評定其低溫流動(dòng)性：如凝點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、冰點(diǎn)等。 粘度是評定油品流動(dòng)性的質(zhì)量指標(biāo)，是油品特別是潤滑油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的重要參數(shù)，也是煉油設(shè)計(jì)中不可缺少的物理性質(zhì) 。 粘度就是體現(xiàn)流體作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)分子之間內(nèi)摩擦阻力大小的指標(biāo)。粘度的分類原油的粘度動(dòng)力粘度(絕對粘度)c.g.s制 泊(P,poise) 厘泊(cP) SI制 Pa.s 1Pa.s=1000cP石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)粘度=/ c.g.s制(沱，Stoke) 厘斯(厘沱) SI制mm2/s 1cSt=1mm2/s 一、粘度 絕對粘度又稱動(dòng)力粘度，它由牛頓方程

21、式所定義 ：式中：F作相對運(yùn)動(dòng)的兩流層間的內(nèi)摩擦力(剪切力)，N； A兩流層間的接觸面積，m2 dv兩流層間的相對運(yùn)動(dòng)速度，m/s dl兩流層間的距離，m 流體內(nèi)部摩擦系數(shù)，即該流體的絕對粘度，Pas 1、絕對粘度（） 牛頓流體：絕對粘度不隨流體的剪切速 度梯度dv/dl變化而變化的體系。 在SI單位制中，絕對粘度的單位為Pas 。非牛頓流體：絕對粘度不是定值隨流體的 剪切速度梯度dv/dl變化而變 化的體系。牛頓流體和非牛頓流體2、運(yùn)動(dòng)粘度 常用的粘度是運(yùn)動(dòng)粘度，它是絕對粘度與相同溫度和壓力下的液體密度之比值，即： 在SI單位中，運(yùn)動(dòng)粘度的單位是mm2/s。 【討論】 “運(yùn)動(dòng)粘度” 是粘度和

22、密度的綜合 運(yùn)動(dòng)粘度的引入，便于不同物料的粘性的對比。運(yùn)動(dòng)粘度兼顧了粘度和密度兩方面，較全面地反映了物料在這方面的表現(xiàn) 專門用于表示油品粘度的指標(biāo)賽氏粘度(Saybolt Viscosity) SUS 或 SFS 恩氏粘度(Engler Viscosity)條件度，E 雷氏粘度(Redwood Viscosity) RIS 條件粘度 3、條件粘度 恩氏粘度 ：以油品從恩氏粘度計(jì)流出200mL時(shí)間 與流出200mL的水所用的時(shí)間之比值。雷氏粘度 ：50mL的油品從雷氏粘度計(jì)中流出的 時(shí)間（秒）。賽氏粘度 ：60mL的油品流出賽氏粘度計(jì)的時(shí)間 （秒）。 相對粘度：用特定儀器，在規(guī)定條件下測定的粘度

23、. 恩氏粘度(Engler Viscosity) （1）測定方法：200mL試樣在t時(shí)流經(jīng)恩氏粘度計(jì)中規(guī)定尺寸的小孔所需的時(shí)間與同體積蒸餾水在20時(shí)流經(jīng)該孔所需的時(shí)間的比值，稱為恩氏粘度（2）單位：條件度或恩氏度（E）（3）我國、前蘇聯(lián)、東歐各國常用 條件粘度 賽氏粘度(Saybolt Viscosity)（1）測定方法：在規(guī)定條件下，60mL試樣流經(jīng)賽氏粘度計(jì)所需的時(shí)間稱為賽氏粘度（2）單位: 賽氏秒（s）（3）美國常用 雷氏粘度 (Redwood Viscosity)（1）測定方法：在規(guī)定條件下，50mL試樣流經(jīng)雷氏粘度計(jì)所需的時(shí)間稱為雷氏粘度（2）單位:雷氏秒（S）（3）英國常用 各種粘

24、度的近似關(guān)系： 運(yùn)動(dòng)粘度(mm2/s):恩氏粘度(條件度，E):賽氏通用粘度(SUS):雷氏粘度(RIS) =1:0.132:4.62:4.05 粘度的測定 毛細(xì)管粘度計(jì)：牛頓型流體旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：非牛頓型流體幾種粘度的相互換算4、運(yùn)動(dòng)粘度的測定方法 運(yùn)動(dòng)粘度測定方法是用毛細(xì)管粘度計(jì)法。 當(dāng)油品在層流狀態(tài)下流經(jīng)毛細(xì)管時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)符合下列關(guān)系式： 每支粘度計(jì)均有其特定的粘度計(jì)常數(shù)，它是用已知粘度的標(biāo)準(zhǔn)油樣標(biāo)定出來的。 油品的運(yùn)動(dòng)粘度是與一定體積的該油品流經(jīng)毛細(xì)管的時(shí)間成正比。ct 毛細(xì)管粘度計(jì)只能用來測定牛頓流體的粘度，而非牛頓流體的粘度測定需用旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)。5、 粘度與化學(xué)組成的關(guān)系烴類的粘度

25、(25) 化合物絕對粘度化合物絕對粘度化合物絕對粘度正己烷0.298環(huán)己烷0.895苯0.601正庚烷0.396甲基環(huán)己烷0.683甲苯0.550正辛烷0.514乙基環(huán)己烷0.785乙基苯0.635正壬烷0.668丙基環(huán)己烷0.931丙基苯0.796正癸烷0.859丁基環(huán)己烷1.204丁基苯0.957同一系列的烴類，其粘度隨著碳數(shù)的增大而增大 烴類分子中環(huán)數(shù)對粘度(98，mm2/s)的影響 化合物運(yùn)動(dòng)粘度化合物運(yùn)動(dòng)粘度2.493.292.534.982.7410.103.82粘度和組成的關(guān)系： 同一系列的烴類，其粘度隨著碳數(shù)（分子量）的增加而增加； 相同碳數(shù)的各族烴類，環(huán)狀結(jié)構(gòu)分子的粘度大于鏈

26、狀結(jié)構(gòu)分子的粘度，而且環(huán)數(shù)越多，粘度越大； 環(huán)烷烴芳香烴 烷烴；當(dāng)環(huán)數(shù)相同時(shí)，支鏈越長其粘度越大。 石油餾分的沸點(diǎn)升高，相對分子量大，粘度增大 不同屬性的但沸程相同的的餾分：環(huán)烷基中間基 石蠟基二、油品粘度與溫度的關(guān)系 粘度與溫度的關(guān)系：油品的粘度是隨溫度的升高而降低的。1、油品的粘度與溫度的關(guān)系式 油品的粘度與溫度的關(guān)系一般可用下列的經(jīng)驗(yàn)式來關(guān)聯(lián)： lglg(k)bmlgT 式中：運(yùn)動(dòng)粘度，mm2/s T絕對溫度，K b,m經(jīng)驗(yàn)常數(shù) K 我國取0.65，國外油取0.8 油品粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫性質(zhì)。 說明： 油品A的粘度隨溫度的變化幅度較小， 油品B的粘度隨溫度變化幅度較大， 這表明

27、油品A的粘溫性質(zhì) 要比油品B好，為此就需 要有定量表征油品的粘溫 性質(zhì)的指標(biāo)。2、黏溫性的表示方法粘溫性的表示方法 表征油品的粘溫性質(zhì)的指標(biāo)有兩種：（1）粘度指數(shù)（簡稱VI）H油： 人為規(guī)定粘溫性質(zhì)良好的賓夕法尼亞原油所有窄餾分的粘度指數(shù)均為100。L油： 人為規(guī)定粘溫性質(zhì)差的德克薩斯海灣沿岸原油所有窄餾分的粘度指數(shù)均為0。 說明： 粘度指數(shù)VI越大，表明油品的粘溫性質(zhì)越好。 當(dāng)VI100時(shí)：式中：U試樣在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度； Y試樣在100時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度； H與試樣相同的H標(biāo)準(zhǔn)油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度； L與試樣相同的L標(biāo)準(zhǔn)油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度；當(dāng)VI為0100時(shí)： 粘度指數(shù)（簡稱VI）鏈烷烴 分支

28、程度越小， VI越高鏈烷烴的VI 環(huán)狀烴的VI環(huán)狀烴 環(huán)數(shù)越多，VI越低環(huán)數(shù)相同，側(cè)鏈越長，VI越高VI（正構(gòu)烷烴少分支長側(cè)鏈環(huán)狀烴、分支程度低的異構(gòu)烷烴多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴）粘溫特性與油品基屬的關(guān)系（P84表3-12）VI（石蠟基的中間基的環(huán)烷基的） 粘溫特性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系粘溫性(VI)與化學(xué)組成的關(guān)系 化合物VI化合物VIn-C261771251607214411740101-70各種烴類的粘度指數(shù)(VI) 化合物VI化合物VI70144-61221081407753-15-66 50時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度與100時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度的比值。 油品粘度比越小，表示該油品的粘溫性質(zhì)越好。 粘度比通常是指50時(shí)

29、的運(yùn)動(dòng)粘度與100時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度的比值，即50/100。 對于粘度水平相當(dāng)?shù)挠推?，?0/100越小，表示該油品的粘溫性質(zhì)越好，但當(dāng)粘度水平相差比較大時(shí)，則不能用粘度比來進(jìn)行比較。（2）粘度比 正構(gòu)烷烴的粘溫性質(zhì)最好； 帶有少分支長烷基側(cè)鏈的少環(huán)烴類和分支程度不高的異構(gòu)烷烴的粘溫性質(zhì)比較好； 多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴類的粘溫性質(zhì)很差；油品粘溫性小結(jié)3.石油及其餾分的粘度與粘溫性 石油減壓餾分的粘度比和粘度常數(shù)原油沸程，50,mm2/s100,mm2/s50/100VI大慶石蠟基3504006.912.662.6020040045015.824.653.40140新疆中間基35040013.003.70

30、3.518040045039.747.455.3370450500128.816.207.9560羊三木環(huán)烷基35040023.274.724.930400450146.313.6610.71-35450500356.923.3715.27-100孤島環(huán)烷-中間基35040023.274.724.930400450146.313.6610.71-35450500356.923.3715.27300(開杯)爆炸下限石油餾分的閃點(diǎn) 油品名稱閃點(diǎn)/危險(xiǎn)等級備注溶劑油類/汽油/苯類1204級可燃品油品的危險(xiǎn)等級2022/10/16141閃點(diǎn)是一個(gè)嚴(yán)格的條件性試驗(yàn)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)的條件不同，閃點(diǎn)也不同。輕質(zhì)

31、油品采用閉口杯法測定（GB/T261）；重質(zhì)油品和潤滑油采用開口杯法（GB/T267）。同一油品的閃點(diǎn)：開口杯 閉口杯重質(zhì)油品中混入少量輕質(zhì)油時(shí)，閃點(diǎn)大大下降，而且開口杯閃點(diǎn)與閉口杯閃點(diǎn)的差別也大大增大?？梢酝ㄟ^某種油品閃點(diǎn)的大小來判斷其是否摻雜了其他油品。通過油品閃點(diǎn)的大小來確定油品儲存或使用時(shí)應(yīng)采用的溫度。從防火角度來看，敞開裝油容器或傾倒油品時(shí)的溫度應(yīng)比油品的閃點(diǎn)低至少17?；旌嫌推返拈W點(diǎn)不具備加和性，其閃點(diǎn)總是低于按可加性計(jì)算的混合油閃點(diǎn)。閉口杯閃點(diǎn)測定法 ：油品的蒸發(fā)是在密閉的容器中進(jìn)行的。 開口杯閃點(diǎn)測定法 ：油品的蒸發(fā)是在敞開的容器 中進(jìn)行的，油品蒸氣可自由擴(kuò)散到空氣中去。測定油

32、品閃點(diǎn)的方法： 沸點(diǎn)越低，閃點(diǎn)低；沸程越高，閃點(diǎn)也就越高。石油產(chǎn)品的餾程越輕，蒸汽壓越大，閃點(diǎn)越低。閃點(diǎn)越低表明其著火危險(xiǎn)性越大。閃點(diǎn)還與外界壓力有關(guān)，外界壓力小，油品易揮發(fā)，閃點(diǎn)低。 汽油的閃點(diǎn)是相當(dāng)于爆炸上限的油品溫度，而煤、柴油 和潤滑油等的閃點(diǎn)是相當(dāng)于爆炸下限時(shí)的油品溫度。 可推斷重油中是否參有輕油； 可知其安定貯存和使用的溫度以及危險(xiǎn)等級。 閃點(diǎn)小結(jié)：2、燃點(diǎn)與自燃點(diǎn) 燃點(diǎn)的定義：石油產(chǎn)品在規(guī)定條件下，加熱到接觸火焰能點(diǎn)燃燃燒不少于5秒鐘的最低溫度。 自燃點(diǎn)的定義：在無外界火源的情況下，油品能被空氣劇烈氧化而導(dǎo)致自行燃燒的最低溫度。 油品沸程越低，其燃點(diǎn)也就越低。燃點(diǎn)是判定油品在儲存

33、和使用時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)程度的一個(gè)指標(biāo)。 油品沸程越低，其分子量越小，其自燃點(diǎn)越高。對于自燃點(diǎn)：芳烴環(huán)烷烴烷烴；閃點(diǎn)和燃點(diǎn)的高低順序與自然點(diǎn)相反。 汽油餾分的自燃點(diǎn)最高 ；而減壓渣油的自燃點(diǎn)最低。燃點(diǎn)和自然點(diǎn)與沸程的關(guān)系烴類及燃料在空氣中的自燃點(diǎn)燃料自燃點(diǎn)，燃料自燃點(diǎn)，乙烷515環(huán)己烷200正丁烷405苯562正戊烷287甲苯536正己烷234間二甲苯528正庚烷223萘526正辛烷220-甲基萘528正壬烷206蒽540異辛烷418JP-1噴氣燃料228正癸烷208JP-2噴氣燃料238正十六烷205JP-3噴氣燃料242 自燃點(diǎn)是油品的一個(gè)重要的性質(zhì)，柴油在柴油機(jī)中的燃燒就是靠它在一定條件下發(fā)生自

34、燃。如果柴油的自然點(diǎn)過高就容易產(chǎn)生爆震。 此外，對于高溫的油品尤其是重質(zhì)油，一定要防止泄漏，以免它與空氣接觸而發(fā)生自燃，引起火災(zāi)。油品的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)跟汽化性有關(guān)，自燃點(diǎn)跟氧化性有關(guān)：油品越輕，閃點(diǎn)、燃點(diǎn)越低，自燃點(diǎn)越高；同族烴中，分子量增大，閃點(diǎn)增高，燃點(diǎn)增高，自燃點(diǎn)降低；輕質(zhì)油品防明火，以防外界火源而引燃爆炸，重質(zhì)油品應(yīng)防止高溫泄露，遇空氣自燃；閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自然點(diǎn)小結(jié)：第六節(jié) 低溫性能 隨著溫度的降低，含蠟較多的油品中的正構(gòu)烷烴等高熔點(diǎn)的烴類結(jié)晶析出，長大并連接成網(wǎng)狀結(jié)晶，同時(shí)將處于液態(tài)的油品吸附、包圍其中，從而使整個(gè)油品失去流動(dòng)性 。一、油品凝固的實(shí)質(zhì) 純烴在一定壓力下由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的溫度稱

35、為凝點(diǎn)，油品的凝固是油品在低溫下失去流動(dòng)性的原因：構(gòu)造凝固粘溫凝固 含蠟很少或不含蠟的油品，在溫度下降時(shí)，黏度迅速升高，當(dāng)黏度大到一定程度后（3105mm2/s）,油品就會變成無定型的玻璃狀物質(zhì)，失去流動(dòng)性，這種凝固稱為粘溫凝固。二、濁點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)和凝點(diǎn) 在石油及其產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)中，與其組分的低溫性能有關(guān)的指標(biāo)有濁點(diǎn)、結(jié)晶點(diǎn)、傾點(diǎn)、冰點(diǎn)和凝點(diǎn) 。1、濁點(diǎn) 濁點(diǎn)的定義：指油品在規(guī)定條件下降溫，油品由透明變?yōu)闇啙釙r(shí)的最高溫度。 產(chǎn)生渾濁的原因：由于油品中含有的熔點(diǎn)較高的正構(gòu)烷烴和溶解水在低溫下形成微小晶粒，這些晶粒用肉眼是無法觀察到的。 2、結(jié)晶點(diǎn)和冰點(diǎn) 結(jié)晶點(diǎn)：油品在規(guī)定條件下的降溫冷卻，油

36、品有肉眼可辨的結(jié)晶晶粒析出時(shí)的最高溫度叫結(jié)晶點(diǎn) 。SH/T0179 同一油品：濁點(diǎn)高于結(jié)晶點(diǎn)。 冰 點(diǎn)：是在規(guī)定條件下冷卻油品到出現(xiàn)結(jié)晶后，再使其升溫，使原來形成的結(jié)晶消失時(shí)的最低溫度。 GB/T2430 同一油品的冰點(diǎn)比結(jié)晶點(diǎn)高13。 濁點(diǎn)冰點(diǎn)結(jié)晶點(diǎn) 結(jié)晶點(diǎn)是噴氣燃料的重要質(zhì)量指標(biāo)。因?yàn)樵诟呖?、低溫下飛行的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，如果所含燃料的結(jié)晶點(diǎn)較高，則可能因?yàn)榻Y(jié)晶析出而堵塞濾網(wǎng)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)供油中斷熄火。 3、傾點(diǎn)和凝點(diǎn) 傾點(diǎn)：油品在規(guī)定的試管中不斷冷卻，直到將試管平放5秒鐘而試樣并不流動(dòng)時(shí)的最高溫度再加上3后得到的溫度值即為油品的傾點(diǎn)。凝點(diǎn)：是將盛有油品的試管在一定條件下冷卻到某一溫度時(shí)，將試管傾斜

37、45，并經(jīng)過1分鐘后液面不再移動(dòng)的最高溫度。 凝點(diǎn)與傾點(diǎn)都是表征油品低溫流動(dòng)性的質(zhì)量指標(biāo)。4、冷濾點(diǎn)： 冷濾點(diǎn)是指在規(guī)定條件下，當(dāng)試油通過過濾器(363目/in2)每分鐘不足20ml時(shí)的最高溫度. 是其使用的最低環(huán)境溫度。 冷濾點(diǎn)是衡量輕柴油低溫性能的重要指標(biāo)，能夠反映柴油低溫實(shí)際使用性能，最接近柴油的實(shí)際使用最低溫度。 用戶在選用柴油牌號時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧當(dāng)?shù)貧鉁睾筒裼团铺枌?yīng)的冷濾點(diǎn)。5號輕柴油的冷濾點(diǎn)為8，0號輕柴油的冷濾點(diǎn)為4，-10號輕柴油的冷濾點(diǎn)為-5，-20號輕柴油的冷濾點(diǎn)為-14。 石油及產(chǎn)品的理化性質(zhì) 濁點(diǎn)結(jié)晶點(diǎn)凝點(diǎn)傾點(diǎn)冰點(diǎn)降溫降溫升溫13升溫第六節(jié) 折射率 一、定義折射率：光在

38、真空中與在介質(zhì)中的速度之比，其數(shù)值大于1.0油品的折射率一方面取決于其化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)，另一方面還取決于溫度及入射光的波長常用的測定折射率的儀器是阿貝折光儀這種折光儀的光源雖然是陽光或電燈，所測得的是鈉黃光的D線（波長589.3nm）的折射率，用nD表示二、折射率折射率受溫度的影響，溫度升高，折射率降低 為折射率的溫度系數(shù)，其值大體在0.00040.0006之間 可以從溫度為t0時(shí)測得的折射率估算溫度為t時(shí)的折射率對于一般油品，常在20下測定其折射率而對于含蠟較多、熔點(diǎn)較高的油品，則須在70下測定其折射率三、影響折射率的外界因素1、光的波長 同一物質(zhì)折射率隨入射波長的增加而略有增加2、溫度 溫度

39、升高折射率減小3、壓力 當(dāng)溫度一定時(shí)，折射率壓力的增加而呈拋物線增加四、烴類組成特性對折光率的影響各族烴類中折射率的大?。和闊N環(huán)烷烴芳香烴；同族烴中，烷烴和環(huán)烷烴的折射率隨分子量的增大而增大；而芳香烴的折射率隨分子量的增大而降低。同一原油，折射率隨沸的升高而增大；不同基屬原油，環(huán)烷基最大，石蠟最小2022/10/16164第七節(jié) 臨界性質(zhì)、壓縮因子和偏心因子2022/10/16165在煉油工藝計(jì)算過程中，經(jīng)常會利用石油餾分的臨界性質(zhì)來關(guān)聯(lián)計(jì)算其他重要的物性數(shù)據(jù)。當(dāng)純物質(zhì)的實(shí)際氣體處于臨界狀態(tài)時(shí)，其液態(tài)與氣態(tài)的分界面消失。溫度高于臨界點(diǎn)時(shí)，氣體便不能液化，因而臨界點(diǎn)的溫度是實(shí)際氣體能夠液化的最高

40、溫度，稱為臨界溫度Tc；在臨界溫度下能使該實(shí)際氣體液化的最低壓力稱為臨界壓力Pc；實(shí)際氣體在其臨界溫度與臨界壓力下的摩爾體積稱為臨界體積Vc。純烴的臨界常數(shù)Tc、Pc及Vc可從有關(guān)圖表中查得。2022/10/16166與純物質(zhì)一樣，混合物的臨界狀態(tài)也是以液相、氣相的分界面消失來確認(rèn)的。圖3-7是組成為一定值的二元混合物的P-T 關(guān)系示意圖。 壓力為P1時(shí)，當(dāng)溫度升至T1，該混合物開始沸騰。隨氣化分率的增大，體系的溫度也逐步升高。而當(dāng)溫度達(dá)到T2時(shí)，該混合物就全部氣化。因此，T1是該混合物液相的泡點(diǎn)，T2是該混合物氣相的露點(diǎn)。 此體系的泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線之間為兩相區(qū)，這兩條線會聚于其臨界點(diǎn)C。一、石

41、油餾分的臨界性質(zhì) 液相區(qū)泡點(diǎn)線兩 相 區(qū)氣相區(qū) 露點(diǎn)線2022/10/16167從圖3-7還可以看出，對于混合物來說，在高于其臨界溫度TC時(shí)，仍可能有液相存在，直至達(dá)到最高溫度T3為止，所以T3為其臨界冷凝溫度；同樣，在高于其臨界壓力PC時(shí)，仍可能有氣相存在，直至達(dá)到最高壓力P4為止，所以P4為其臨界冷凝壓力。多元混合物的真實(shí)臨界點(diǎn)是由實(shí)驗(yàn)求得的。其相應(yīng)的溫度和壓力分別稱為真臨界溫度和真臨界壓力。2022/10/16168當(dāng)多元混合物的組成不同時(shí)，其臨界點(diǎn)也隨之不同。圖所示為組成不同的A-B二元混合物的P-T圖。 圖中CA為純組分A的臨界點(diǎn)，ACA為A的P-T線；CB為組分B的臨界點(diǎn)，BCB為

42、B的P-T線。、為三個(gè)組成不同的A-B混合物的P-T曲線，C1、C2、C3 三點(diǎn)為其各自相應(yīng)的臨界點(diǎn)，曲線CAC1C2C3CB 為此A-B二元混合物體系的真臨界點(diǎn)軌跡 2022/10/16169而當(dāng)涉及混合物的物性關(guān)聯(lián)時(shí)，往往所用的并不是真臨界常數(shù)，而常用借助分子平均方法求得的假臨界常數(shù)（或稱虛擬臨界常數(shù)）。其定義如下：圖中的直線CACB為該二元混合物的假臨界點(diǎn)軌跡。由圖可見 ，算得的假臨界常數(shù)顯然與相應(yīng)由實(shí)驗(yàn)求得的真臨界常數(shù)不同。假臨界常數(shù)顯著較小 。因石油餾分臨界常數(shù)的實(shí)際測定比較困難，所以一般常借助其它物性數(shù)據(jù)用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式或有關(guān)圖表求取。2022/10/161702022/10/16171二、對比狀態(tài)及壓縮因子 1對比狀態(tài) (contrast state) 對比狀態(tài)是用來表示物質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)與臨界狀態(tài)的接近程度 其定義如下： 對比溫度： Tr = T/Tc 對比壓力： Pr = P/Pc 對比體積： Vr = V/Vc 對比狀態(tài)定