石油商品學(xué)石油及其產(chǎn)品的物化性質(zhì)

石油商品學(xué)石油及其產(chǎn)品的物化性質(zhì)第1頁(yè)/共104頁(yè)石油的一般性質(zhì)

石油顏色：大都呈黑色，也有黃色、褐色。密度：絕大多數(shù)原油密度介于0.8～0.98g/cm3,也有個(gè)別大于1g/cm3，或低于0.8g/cm3的原油。

第2頁(yè)/共104頁(yè)石油的元素組成石油主要由碳、氫、氧、氮、硫五種元素組成，其中碳、氫含量占95.6%～99.4%，碳含量約為83.0%～87.0%，氫含量約為11.0%～14.0%，硫含量占0.05%～8.00%，氮含量約為0.02%～2.00%，氧含量約為0.05%～2.00%。

第3頁(yè)/共104頁(yè)石油中的烴類組分烷烴環(huán)烷烴芳香烴不飽和烴石油中的非烴類組分含硫化合物含氧化合物含氮化合物膠狀、瀝青狀物質(zhì)第4頁(yè)/共104頁(yè)§2.1石油中的烴類化合物第5頁(yè)/共104頁(yè)烷烴是石油的主要組分。C1～C4的烷烴是天然氣的主要成分；C5～C16的正構(gòu)烷烴主要存在于汽油和煤油中，易揮發(fā)第6頁(yè)/共104頁(yè)C17以上的正構(gòu)烷烴為固態(tài),多以溶解態(tài)存在于石油中烷烴化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定第7頁(yè)/共104頁(yè)環(huán)烷烴也是石油的一種主要組分。環(huán)烷烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和密度比相同碳數(shù)的烷烴高。環(huán)烷烴是飽和烴，在常溫常壓下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定第8頁(yè)/共104頁(yè)芳香烴是含有苯環(huán)的烴類苯及其同系物對(duì)人體有毒害作用帶側(cè)鏈的多環(huán)和稠環(huán)芳香烴很容易被氧化第9頁(yè)/共104頁(yè)不飽和烴性質(zhì)不穩(wěn)定，易發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，因此油品安定性與其烯烴含量有關(guān)第10頁(yè)/共104頁(yè)§2.2石油中的非烴類化合物第11頁(yè)/共104頁(yè)石油中的含硫化合物硫是石油的重要組成元素之一，在石油中大都以有機(jī)硫化物形式存在活性硫化物：在常溫下易與金屬作用發(fā)生腐蝕，元素硫、H2S、RSH非活性硫化物：化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，不直接腐蝕金屬，硫醚(R1-S-R2)、二硫醚(R1-S-S-R2)、噻吩等第12頁(yè)/共104頁(yè)石油中含硫化合物的危害影響油品質(zhì)量腐蝕設(shè)備污染環(huán)境使催化劑中毒第13頁(yè)/共104頁(yè)石油中的含氮化合物

在冰醋酸和苯溶液中（50/50,v/v）能被高氯酸滴定的為堿性含氮化合物，不能被滴定的是中性含氮化合物

第14頁(yè)/共104頁(yè)石油中典型的堿性含氮化合物

吡啶喹啉第15頁(yè)/共104頁(yè)石油中典型的中性含氮化合物

吡咯咔唑第16頁(yè)/共104頁(yè)石油中的含氮化合物的危害在光、熱、氧的作用下，氮化物很容易氧化生成膠質(zhì)，使油品變質(zhì)液體燃料含氮量較多時(shí)，燃燒時(shí)有較大的臭味使金屬催化劑中毒第17頁(yè)/共104頁(yè)石油中的含氧化合物酸性氧化物：環(huán)烷酸、脂肪酸、酚類和羥基酸等中性氧化物：醛、酮、酯、醚等第18頁(yè)/共104頁(yè)石油中的含氧化合物的危害

對(duì)金屬有腐蝕作用是潤(rùn)滑油氧化的催化劑，對(duì)潤(rùn)滑油的正常潤(rùn)滑有不良影響第19頁(yè)/共104頁(yè)石油中的膠性、瀝青狀物質(zhì)瀝青質(zhì)是石油中分子量最大、極性最強(qiáng)的非烴組分。膠質(zhì)是石油中分子量及極性僅次于瀝青質(zhì)的大分子非烴化合物，它具有很大的多分散性。第20頁(yè)/共104頁(yè)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)

以多個(gè)芳香烴組成的稠合芳香環(huán)系為核心，周圍連接有若干個(gè)環(huán)烷烴，芳香烴和環(huán)烷環(huán)上都還帶有若干個(gè)長(zhǎng)度不一的正構(gòu)或異構(gòu)的烷基側(cè)鏈，分子中還有各種硫、氮、氧的基團(tuán)第21頁(yè)/共104頁(yè)膠質(zhì)的性質(zhì)膠質(zhì)是紅褐色到暗褐色并具有延性的粘稠液體或半固體物質(zhì)膠質(zhì)能溶解在石油產(chǎn)品中形成真溶液膠質(zhì)具有極強(qiáng)的著色能力，油品的顏色主要來自膠質(zhì)膠質(zhì)是商品瀝青的重要組成部分第22頁(yè)/共104頁(yè)瀝青質(zhì)的性質(zhì)瀝青質(zhì)是暗褐色或深黑色脆性的非晶形固體粉末瀝青質(zhì)在石油中形成膠體溶液瀝青質(zhì)是商品瀝青的重要組成部分第23頁(yè)/共104頁(yè)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的性質(zhì)膠質(zhì)對(duì)于瀝青質(zhì)在體系中的分散起著溶劑化的作用膠質(zhì)和瀝青質(zhì)在組成結(jié)構(gòu)上是相似的，兩者在一定條件下，可以互相轉(zhuǎn)化第24頁(yè)/共104頁(yè)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的危害膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的存在使原油和渣油的粘度大大增加膠質(zhì)燃燒生成炭粒，引起機(jī)器磨損和堵塞第25頁(yè)/共104頁(yè)烴類化合物的分布規(guī)律隨著石油餾分沸點(diǎn)升高，所含各族烴類的分子量隨之增大，碳原子數(shù)增多，分子結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化隨著石油餾分沸點(diǎn)升高，餾分中烷烴含量逐漸減少，芳香烴的含量逐漸增加第26頁(yè)/共104頁(yè)非烴類化合物的分布規(guī)律隨著石油餾分沸點(diǎn)的增高，含硫化合物和膠質(zhì)含量逐漸增加環(huán)烷酸主要集中在煤油和柴油餾分中第27頁(yè)/共104頁(yè)§2.3原油的分類第28頁(yè)/共104頁(yè)原油分類法化學(xué)分類法特性因數(shù)分類法關(guān)鍵餾分分類法商品分類法

API°分類法原油密度分類法原油含硫量分類法原油含蠟量分類法

第29頁(yè)/共104頁(yè)特性因數(shù)法

反映石油化學(xué)組成的一種特性數(shù)據(jù)

K>12.1—石蠟基原油

K=11.5～12.1—中間基原油

K=10.5～11.5—環(huán)烷基原油第30頁(yè)/共104頁(yè)關(guān)鍵餾分分類法取常壓下250～275℃餾分作為輕關(guān)鍵餾分在5.33kPa減壓蒸餾，取得275～300℃(常壓下395～425℃)餾分作為重關(guān)鍵餾分第31頁(yè)/共104頁(yè)關(guān)鍵餾分指標(biāo)石蠟基中間基環(huán)烷基輕關(guān)鍵餾分＜0.82070.8207～0.8560＞0.8560APIo＞4033～40＜33重關(guān)鍵餾分＜0.87210.8721～0.9302＞0.9302APIo＞3020～30＜20關(guān)鍵餾分分類標(biāo)準(zhǔn)

第32頁(yè)/共104頁(yè)按關(guān)鍵餾分分類法劃分的原油類別

序號(hào)第一關(guān)鍵餾分第二關(guān)鍵餾分原油類別1石蠟石蠟石蠟基原油2石蠟中間石蠟-中間基原油3中間石蠟中間-石蠟基原油4中間中間中間基原油5中間環(huán)烷中間-環(huán)烷基原油6環(huán)烷中間環(huán)烷-中間基原油7環(huán)烷環(huán)烷環(huán)烷基原油第33頁(yè)/共104頁(yè)APIo

比重指數(shù)—商業(yè)分類法

用于原油的交易定價(jià)，判斷原油的化學(xué)組成

APIo

>32—輕質(zhì)原油

APIo=22～32—中質(zhì)原油 APIo=10～22—重質(zhì)原油

APIo<10—特重原油第34頁(yè)/共104頁(yè)按密度分類

輕質(zhì)原油：＜0.878g/cm3中質(zhì)原油：0.878～0.884g/cm3重質(zhì)原油：＞0.884g/cm3第35頁(yè)/共104頁(yè)按蠟含量分類

低蠟原油：小于2.5%(m)含蠟原油：介于2.5～10.0%(m)高蠟原油：高于10.0%(m)第36頁(yè)/共104頁(yè)按硫含量分類

低硫原油：小于0.5%(m)含硫原油：介于0.5%～2.0%(m)高硫原油：高于2.0%(m)第37頁(yè)/共104頁(yè)§2.4國(guó)產(chǎn)原油的主要性質(zhì)第38頁(yè)/共104頁(yè)我國(guó)的主要油田有大慶、勝利、遼河、新疆、華北（任丘）、中原、大港等產(chǎn)量最大的是大慶油田、其次是勝利油田第39頁(yè)/共104頁(yè)第40頁(yè)/共104頁(yè)我國(guó)大部分原油含蠟量高，瀝青質(zhì)、硫含量少，密度在0.85～0.88g/cm3左右，屬中質(zhì)原油第41頁(yè)/共104頁(yè)大慶原油的特點(diǎn)1）產(chǎn)量最高，約占全國(guó)產(chǎn)量40%以上

2）含蠟多、凝點(diǎn)高、含硫少、汽油餾分較少，屬低硫石蠟基原油

3）直餾汽油性能較差第42頁(yè)/共104頁(yè)大慶原油的特點(diǎn)4）煤油和柴油質(zhì)量好，但柴油凝點(diǎn)較高

5）潤(rùn)滑油粘溫性能好任丘原油和南陽原油特點(diǎn)與大慶原油類似

第43頁(yè)/共104頁(yè)勝利原油的特點(diǎn)

1）密度較大、含硫量較高、含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)較多，屬含硫中間基原油

2）各餾分產(chǎn)品性能均不如大慶原油

3）油品儲(chǔ)存安定性很差第44頁(yè)/共104頁(yè)孤島原油的特點(diǎn)

1）密度大、粘度大、含硫多、含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)多、輕組分含量很少，屬含硫環(huán)烷基原油

2）安定性很差

3）生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青的良好原料第45頁(yè)/共104頁(yè)遼河原油的特點(diǎn)

1）硫含量低，小于0.5%(m)，屬低硫中間-石蠟基原油

2）多數(shù)餾分的產(chǎn)率高于大慶原油

3）可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油、噴氣燃料第46頁(yè)/共104頁(yè)新疆原油的特點(diǎn)

1）硫含量、蠟含量、重金屬含量、瀝青質(zhì)含量低、凝點(diǎn)低

2）粘度高、酸值高第47頁(yè)/共104頁(yè)克拉瑪依低凝原油的特點(diǎn)

1）凝點(diǎn)極低(-50℃)、含蠟量少、酸值較高，屬低硫中間基原油

2）其汽油餾分、噴氣燃料、煤油、柴油均具有優(yōu)良的性能

3）可以提取重工業(yè)要的化工原料-環(huán)烷酸第48頁(yè)/共104頁(yè)烏爾禾重油的特點(diǎn)

1）密度大，0.9619g/cm3

2）50℃運(yùn)動(dòng)粘度20891mm2/s

3）膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，33%，屬于低硫環(huán)烷-中間基原油4）輕質(zhì)油品的含量極少，沒有汽油餾分第49頁(yè)/共104頁(yè)青海冷湖原油的特點(diǎn)1）密度和粘度都很小、含硫量極低2）輕油含量極高，直餾汽油餾分約占原油的48%，小于300℃的餾分高達(dá)72%3)汽油、煤油和柴油的安定性很好，質(zhì)量很高第50頁(yè)/共104頁(yè)綜上所述，我國(guó)原油的主要特點(diǎn)

1）石蠟基原油多

2）多數(shù)原油含蠟量高、凝點(diǎn)高

3）大多數(shù)原油含硫量低

4）一般原油的輕油含量較少第51頁(yè)/共104頁(yè)§2.5石油及其產(chǎn)品主要理化性能指標(biāo)第52頁(yè)/共104頁(yè)石油的主要理化性能指標(biāo)

1）餾程2）密度3）粘度4）低溫流動(dòng)性能5）燃燒性能第53頁(yè)/共104頁(yè)一、餾程餾程：在標(biāo)準(zhǔn)條件下，蒸餾石油所得的沸點(diǎn)范圍稱為“餾程”。第54頁(yè)/共104頁(yè)餾程的測(cè)定（GB6536-86）1）將100毫升（20℃下）油品放入蒸餾瓶中，按規(guī)定的速度進(jìn)行加熱，流出第一滴冷凝液的氣相溫度稱為初餾點(diǎn)。第55頁(yè)/共104頁(yè)餾程的測(cè)定2）隨后，其溫度逐漸升高，依次記下餾出液達(dá)到10毫升、20毫升直至90毫升時(shí)的氣相溫度，稱為10%、20%…90%餾出溫度。第56頁(yè)/共104頁(yè)餾程的測(cè)定

3）當(dāng)氣相溫度達(dá)到一定數(shù)值后，它就不再上升反而回落，這個(gè)最高氣溫稱為干點(diǎn)

4）初餾點(diǎn)到干點(diǎn)這一溫度范圍稱為餾程或沸程。第57頁(yè)/共104頁(yè)餾程的測(cè)定

5）在某一溫度范圍內(nèi)蒸餾出來的餾出物即為餾分6）根據(jù)餾程測(cè)定的數(shù)據(jù)，以氣相餾出溫度為縱坐標(biāo)，以餾出體積百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)作圖，即是該油品的蒸餾曲線第58頁(yè)/共104頁(yè)第59頁(yè)/共104頁(yè)汽油的餾程：40～200℃；煤油的餾程：200～300℃；輕柴油的餾程：200～350℃

第60頁(yè)/共104頁(yè)第61頁(yè)/共104頁(yè)二、密度單位體積內(nèi)油品的質(zhì)量，稱為該油品的密度ρ；標(biāo)準(zhǔn)密度：我國(guó)將在20℃液體油品的密度規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)密度，表示為ρ20第62頁(yè)/共104頁(yè)二、密度相對(duì)密度：在一定條件下，油品的密度與規(guī)定溫度下標(biāo)準(zhǔn)物密度之比，由d表示。我國(guó)和俄羅斯常用表示t℃時(shí)油品密度與4℃水密度之比，我國(guó)常用的相對(duì)密度歐美各國(guó)常用的相對(duì)密度為第63頁(yè)/共104頁(yè)密度測(cè)定

密度計(jì)法比重瓶法油品密度的影響因素

1）油品化學(xué)組成2）溫度

第64頁(yè)/共104頁(yè)第65頁(yè)/共104頁(yè)第66頁(yè)/共104頁(yè)原油及其餾分的相對(duì)密度的一般范圍油品種類相對(duì)密度原油0.8～0.98汽油0.74～0.77航空煤油0.78～0.83輕柴油0.82～0.87第67頁(yè)/共104頁(yè)三、粘度粘度是評(píng)價(jià)油品流動(dòng)性的指標(biāo)流體在流動(dòng)時(shí)，因流體各層的流動(dòng)速度不同，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相鄰兩層流體交界面上存在著內(nèi)摩擦力，反映這種內(nèi)摩擦力大小的特征值稱為粘度。第68頁(yè)/共104頁(yè)三、粘度油品粘度表示方法：

1）絕對(duì)粘度

2）運(yùn)動(dòng)粘度

3）恩式粘度

4）雷氏粘度

5）賽氏粘度第69頁(yè)/共104頁(yè)絕對(duì)粘度(μ)

絕對(duì)粘度又稱動(dòng)力粘度

F／A＝μ

（dυ/dl）

F：作相對(duì)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；第70頁(yè)/共104頁(yè)絕對(duì)粘度(μ)

dυ：兩流層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s；

dl：兩流層間的距離，m；

μ

：絕對(duì)粘度，Pa·s,mPa·s。第71頁(yè)/共104頁(yè)絕對(duì)粘度(μ)

絕對(duì)粘度μ不隨剪切率變化而變化的油品稱為牛頓流體，其μ在一定溫度下為一定值；絕對(duì)粘度μ不是定值,而是隨剪切率的變化而變化的流體，稱為非牛頓流體。第72頁(yè)/共104頁(yè)絕對(duì)粘度的測(cè)定第73頁(yè)/共104頁(yè)絕對(duì)粘度的測(cè)定第74頁(yè)/共104頁(yè)運(yùn)動(dòng)粘度（υ）

運(yùn)動(dòng)粘度是絕對(duì)粘度μ與相同溫度和壓力下該油品密度ρ之比，即

υ＝μ

／ρ

單位：mm2/s。第75頁(yè)/共104頁(yè)運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定

第76頁(yè)/共104頁(yè)運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定第77頁(yè)/共104頁(yè)恩氏粘度

在規(guī)定溫度下,油品從恩氏粘度計(jì)中流出200ml的時(shí)間與同樣體積的水在20℃時(shí)流出的時(shí)間之比,其單位為恩氏度。源于德國(guó)，我國(guó)燃料油以恩氏粘度作為指標(biāo)。第78頁(yè)/共104頁(yè)恩氏粘度計(jì)第79頁(yè)/共104頁(yè)賽氏粘度

以60ml油品從賽氏度計(jì)中流出時(shí)間(s)作為指標(biāo)。美國(guó)用賽氏粘度作為潤(rùn)滑油的指標(biāo)雷氏粘度

英國(guó)采用的是雷氏粘度，以50ml油品從雷氏粘度計(jì)中流出的時(shí)間(s)作為指標(biāo)的第80頁(yè)/共104頁(yè)油品粘度的影響因素油品化學(xué)組成同一系列烴類，分子量越大，粘度也越大；分子量相近時(shí)，環(huán)狀烴類的粘度大于鏈狀烴類烴類環(huán)數(shù)相同時(shí)，其側(cè)鏈越長(zhǎng)，粘度也越大第81頁(yè)/共104頁(yè)油品粘度的影響因素溫度對(duì)油品粘度的影響油品的粘度隨油品溫度的升高而減小

粘溫性質(zhì)壓力對(duì)油品粘度的影響第82頁(yè)/共104頁(yè)粘溫性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系正構(gòu)烷烴的粘溫性質(zhì)最好帶有少分支長(zhǎng)烷基側(cè)鏈的少環(huán)環(huán)烴和分支程度不大的異構(gòu)烷烴粘溫性質(zhì)較好多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴類的粘溫性質(zhì)很差

第83頁(yè)/共104頁(yè)石油餾分的粘度石油餾分的粘度隨餾程沸點(diǎn)的升高而增大不同石油相同餾程的餾分，石蠟基原油的粘度最小，環(huán)烷基的最大第84頁(yè)/共104頁(yè)石油餾分的粘溫性質(zhì)石蠟基原油餾分的粘溫性質(zhì)最好環(huán)烷基原油餾分的粘溫性質(zhì)最差第85頁(yè)/共104頁(yè)四、低溫流動(dòng)性濁點(diǎn)：輕質(zhì)油品在測(cè)定條件下的降溫過程中，由透明變?yōu)闇啙釙r(shí)的溫度。第86頁(yè)/共104頁(yè)結(jié)晶點(diǎn)：指輕質(zhì)油品在測(cè)定條件下冷卻時(shí)，能用肉眼觀察到其中有結(jié)晶晶粒析出時(shí)的最高溫度。第87頁(yè)/共104頁(yè)冰點(diǎn)：它是在規(guī)定條件下冷卻油品到出現(xiàn)結(jié)晶后，再使其升溫，使原來已形成的結(jié)晶消失時(shí)的最低溫度第88頁(yè)/共104頁(yè)冷濾點(diǎn)：在規(guī)定的壓力和冷卻速度下，測(cè)定20ml試油在1min內(nèi)開始不能通過363目/in2過濾網(wǎng)時(shí)的最高溫度第89頁(yè)/共104頁(yè)傾點(diǎn)：油品能從規(guī)定儀器中流出的最低溫度凝點(diǎn):在規(guī)定儀器中油品剛剛失去流動(dòng)性的最高溫度第90頁(yè)/共104頁(yè)傾點(diǎn)：油品在規(guī)定的試管中不斷冷卻,直到將試管水平放置5s而試樣無流動(dòng)時(shí)的溫度再加上3℃所得到的溫度值。第91頁(yè)/共104頁(yè)凝點(diǎn)（GB510-83）

:油品在規(guī)定的試管中不斷冷卻，直到將試管傾斜45°，經(jīng)1分鐘后液面無移動(dòng)的最高溫度第92頁(yè)