石油物性第三講

第三講石油餾分的特性參數(shù)和組成預(yù)測(cè)2009年3月18日特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)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(guò)程其它二次加工過(guò)程均是改變組成和結(jié)構(gòu)的過(guò)程組成的變化預(yù)示性質(zhì)的改變<200oC汽油或低沸餾分180～350oC煤油、柴油餾分或中間餾分350～500oC減壓或高沸餾分潤(rùn)滑油原料或裂化原料>500oC減壓渣油特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)

350～360oC餾分的物理性質(zhì)物性大慶勝利大港孤島200.83420.84860.87630.9172M286.6288.8259.0283.8nD201.46631.47431.48821.5113100(mm2/s)2.332.73 2.663.25K>12.612.112.111.8

不同原油即使相同沸程的餾分油，由于化學(xué)組成差別，其物性也會(huì)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。特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)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)1、平均沸點(diǎn)

tm

—

實(shí)分子平均沸點(diǎn)；tme—中平均沸點(diǎn)

恩氏蒸餾特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)tw=tv＋1tu=tv－2tcu=tv－3tme=tv－4特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)2、平均分子質(zhì)量石油餾分的平均分子質(zhì)量預(yù)測(cè)方法很多，舉主要幾例：圖表法：（1）Winn圖,tme,K,C/H,tAP(苯胺點(diǎn))用任何二個(gè)值，求M（2）重餾分油98.9,37.8求得分子量（3）tme,,K,HV任二個(gè)求分子量關(guān)聯(lián)式：Winn圖關(guān)聯(lián)式特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)3、特性因數(shù)K(CharacterizationFactor(ofWatson)從烴類物性數(shù)據(jù)可見(jiàn)，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)K。Tb原為Tm,后為TCU，現(xiàn)為Tme（單位，K)估算：1）計(jì)算式2）查圖表Winn圖等

特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)4、相關(guān)系數(shù)CI---CorrelationIndex

與K類似，由T、d表征石油餾分的烴類組成特征：隨油品石蠟性提高，CI下降

烷烴0～12環(huán)烷烴24～52芳香烴55～100特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)

5、粘重常數(shù)ViscosityGravityConstantVGC或粘重函數(shù)ViscosityGravityFactionVGF1928年HillandCoats提出

可貴之處是VGC有可加性。用于潤(rùn)滑油餾分反映其粘溫性質(zhì)及烴類分布。石蠟基原油潤(rùn)滑油VGC<0.82中間基原油潤(rùn)滑油VGC:0.82～0.85環(huán)烷基原油潤(rùn)滑油VGC>0.85特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)與K規(guī)律相反,K:芳烴<環(huán)烷烴<烷烴VGC:芳烴<環(huán)烷烴<烷烴可見(jiàn)，石蠟性提高，K增大，CI下降，VGC下降。根據(jù)100單位或測(cè)定方法不同，VGC有不同計(jì)算式。用100oF和210oF的SSV（SayboltUniversalViscosity）秒表示粘度，則用下式計(jì)算：特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)因VGC與石油餾分化學(xué)組成有關(guān)，因此已用于估算石油餾分的P、N、A組成。對(duì)于M>200的用VGCM>200的用VGF式中100F

210F為100F和210F的運(yùn)動(dòng)粘度m2/S特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)6、交折點(diǎn)RI（Refractivityintercept）1936KurtzorWard不同族烴類的RI值不同，所以RI可作推算石油烴組成的特性參數(shù)。烷烴RI：1.048～1.05環(huán)烷烴RI:1.03～1.046芳烴RI:1.07～1.105特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)7、Huang特性因數(shù)I1977烷烴I=0.267～0.273環(huán)烷烴I=0.278～0.308芳烴I=0.298～0.362適用范圍:M:70～56720:0.62～1.07Tb:97～928K折光nD20:1.35～1.63M<200:偏差1%；M>200:1.1%特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)特征參數(shù)ParaffinsNaphtheneAromatics特點(diǎn)特性因數(shù)K13.1～13.510.5～13.29.5～12.5ANP相關(guān)指數(shù)CI0～1224～5255～100PNA分開(kāi)粘重常數(shù)VGC0.74～0.750.89～0.940.95～1.13可加性\分開(kāi)值小交折點(diǎn)RI1.048～1.051.03～1.0461.07～1.105分開(kāi)、差小Huang特性因數(shù)I0.267～0.2730.278～0.3080.298～0.362PN分開(kāi)NA重疊5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(cè)二、石油餾分化學(xué)組成的預(yù)測(cè)方法

1、n-d-M法預(yù)測(cè)Cp,CN,CA

特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)1951年VanNesandVanWesten提出方法優(yōu)點(diǎn)：1）有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，準(zhǔn)確確定不含烯烴石油餾分碳和環(huán)的分布2）所需參數(shù)n、d、M較易測(cè)得3）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

不足：1）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3）使用范圍限于不含烯的M>200的石油餾分特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)

2、

RI、VGC預(yù)測(cè)石油烴組成1980年RiaziandDaubert提出計(jì)算石油餾分烴組成：

XP=a+bRI+cVGCXN=d+eRI+fVGCXA=g+hRI+IVGC其中，a,b……I為系數(shù)，XP、XN、XA為摩爾分率。當(dāng)M:200～500時(shí),式中用VGC計(jì)算.M<200式中用VGF計(jì)算需要相對(duì)密度和粘度等數(shù)據(jù)。特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)優(yōu)點(diǎn)：具備必要數(shù)據(jù)時(shí)（密度和粘度），可方便地得到石油餾分烴組成的摩爾分率。問(wèn)題：此方法的基礎(chǔ)為42個(gè)輕餾分和16個(gè)重餾分，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)少，經(jīng)考察有下列特點(diǎn)：

1）適用范圍較窄2）需要輕餾分的粘度值

特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)系數(shù)輕餾分重餾分分子量范圍80～200200～500a-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(cè)M<200輕餾分

M>200重餾分

P%=-1335.9+1445.9RI-131.34VGF①P%=257.37+101.33RI-357.3VGC④nN%=2398.2-2333.3RI+81.52VGF②N%=246.4-267.01RI+196.3VGC⑤A%=100-(P%+N%)③A%=100-(P%+N%)③VGF,VGC,RI同前，當(dāng)無(wú)粘度數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)法計(jì)算VGF、VGC，則用以下一組最佳關(guān)聯(lián)

P%=257-287S+2.876CH⑥C/HMnP%=198.42-27.72RI-15.64CH⑩C/Hn

N%=52.641-0.7494(P%)-2.181m⑦N%=59.77-76.17RI+6.805CH(11)A%=100-(P%+N%)③A%=100-(P%+N%)③特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)M<200輕餾分

M>200重餾分

orP%=373.87-408.29S+1.4772m⑧

MnP%=193.82+0.7485m-19.966CH(12)C/HMn

N%=-150.27+210.15S-2.388m⑨

N%=-42.26-0.777m+10.7625CH(13)A%=100-(P%+N%)③

A%=100-(P%+N%)③

上各式可得總芳烴含量，對(duì)煤液可細(xì)分為：MA%（單芳）+PA%（雙和縮芳）

MA%=-6282.45+5990.816RI-2.4835m(14)Mn因無(wú)實(shí)測(cè)組成數(shù)據(jù)，無(wú)關(guān)聯(lián)式PA%=1188.17-1122.13RI+2.3745m(15)A%=100-(P%+N%)③

注意：當(dāng)無(wú)以上實(shí)測(cè)參數(shù)時(shí)，可按以下以Tb,S為函數(shù)的關(guān)聯(lián)式估算（基于純烴和石油餾分）M=70～300（至柴油）Tb=80～650F(27～343C)計(jì)算式（17～21）

M=300～600（減壓餾分油）Tb=650～1000F(343～538C)計(jì)算式（22～25）

特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)方法評(píng)述：1、n-d-M法僅可用于分子量大于200。P%>25%,準(zhǔn)確性與10、11、3（C/H、RI）類似。2、無(wú)粘度數(shù)據(jù)時(shí):以式6～9，3計(jì)算M<200的輕餾分，需C/H，M，n，

以10～13、3計(jì)算重餾分，需C/H，n，或C/H，M，n3、當(dāng)有粘度、n，數(shù)據(jù)時(shí)：以式1～3和4、5、3估算無(wú)烯石油餾分的P、N、A最佳。方法評(píng)述：4、對(duì)于高芳烴餾分或煤液，為較好預(yù)測(cè)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14～16確定MA%、PA%。5、

計(jì)算中，如P、N、A、MA、PA出現(xiàn)<0，則取為0。6、注意式3比式16更準(zhǔn)確。特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)課程討論1：汽油組成與其使用性能的關(guān)系？話題1——汽油烴族組成（PONA)與燃燒性能？話題2——汽油烴族組成與安定性？話題3——汽油中硫化合物的存在形態(tài)？

汽油脫硫的方法與優(yōu)缺點(diǎn)？（作業(yè)2）話題4——提高汽油性能的加工技術(shù)？特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)汽油組成變化對(duì)排放有害物的影響

COHCNOOzoneToxics*芳香烴45%20%-13%-6%==-=++烯烴20%5%=+6%-6%-10%=-==MTBE0%15%-11%-5%====+=T90182138℃=-22%+5%-10%----*苯、丁二烯、甲醛、乙醛注：=不變-減少+增加特性參數(shù)與組成預(yù)測(cè)生產(chǎn)新配方汽油時(shí)，選擇工藝的影響因素歸納如下：工藝選項(xiàng)蒸汽壓芳香烴苯烯烴硫T90氧辛烷值減少丁烷

=====無(wú)—加MTBE=+++++

+增加烷基化+++++=無(wú)+除去苯前身物=+

===無(wú)=減重整油量+

+—=

無(wú)—催化汽油加氫===

=無(wú)—FCC進(jìn)料加氫脫硫====+