油料學(xué)與煉制工藝ppt1

第二章石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)第二章石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)1石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)研究的目的和意義眾所周知，由石油可生產(chǎn)出成千上萬產(chǎn)品及半成品，如：液化氣、汽油、航空煤油、燈油、柴油、重油、各種潤滑油、潤滑脂、石蠟、地蠟、瀝青、焦炭及各種化工原料（乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔、苯、甲苯、二甲苯等），這些成品和半成品都必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)（GB、QB等），進(jìn)入國際市場還要滿足國際標(biāo)準(zhǔn)。

石油及油品理化性質(zhì)測定可以作為評定油品質(zhì)量、控制生產(chǎn)、衡量油庫管理水平、控制油品輸送過程的重要指標(biāo)，也是設(shè)計石油及油品輸送管道和油庫以及石油加工裝置的重要依據(jù)。第二章石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)2研究的內(nèi)容

油品各種物理化學(xué)性質(zhì)的意義、影響因素和表示方法等。主要性質(zhì)指標(biāo)油品蒸發(fā)性能的指標(biāo)：蒸汽壓、餾程油品輕重指標(biāo)：密度流動性能指標(biāo)：粘度低溫性能指標(biāo)：濁點、結(jié)晶點、冰點、凝點傾點與著火、爆炸、燃燒有關(guān)的性質(zhì)：閃點、燃點、自燃點、靜電著火性能其它的規(guī)格項目：水分、硫含量、酸度、酸值、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量、含蠟量、殘?zhí)?、灰分、水溶性酸或減和腐蝕試驗第二章石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)3注意事項石油產(chǎn)品的分析包括理化性質(zhì)的測定和化學(xué)組成的分析兩方面。由于石油是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物的混合物，它與純凈物不同，理化性質(zhì)會隨著化學(xué)組成的不同而有較大的差異。故石油產(chǎn)品理化性質(zhì)是其化學(xué)組成的外在表現(xiàn)，也是組成石油產(chǎn)品的各種化合物性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，具有綜合性。石油產(chǎn)品是混合物，不像純凈物，其ρ、P、Tb沒有固定值，而是隨化學(xué)組成的不同而異，故需常測定，測定須在指定的條件下、特定的儀器中、按規(guī)定的操作進(jìn)行，即油品性質(zhì)測定具有條件性。第二章石油及油品的物理化學(xué)性質(zhì)4石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)領(lǐng)域和有效范圍分為三級：國標(biāo)(GB)＞行標(biāo)(SH)＞企標(biāo)(QB)我國各種標(biāo)準(zhǔn)的編號方法：GB/T510-83(91)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)（簡稱ISO）、國家標(biāo)準(zhǔn)（簡稱GB）、中國石油化工總公司、部級標(biāo)準(zhǔn)（簡稱SY）、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（簡稱ZBE）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（簡稱QB）、美國石油協(xié)會（API）美國材料與試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）、英國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（IP）、石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SH）、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）等。

蒸發(fā)性能又稱氣化性能，指液體在一定的溫度下能否迅速蒸發(fā)為蒸汽的能力。而汽油、航煤和柴油等發(fā)動機(jī)燃料在燃燒時必須經(jīng)霧化、氣化及與空氣形成可燃混合氣的過程，這一過程是保證燃料燃燒穩(wěn)定完全的先決條件，與油品的蒸發(fā)性能密切相關(guān)。因此，蒸發(fā)性能是液體燃料的重要性能之一。第一節(jié)蒸氣壓和沸程第一節(jié)蒸氣壓和沸程油品蒸發(fā)的危害：油品蒸發(fā)造成管路中氣阻以致油品裝卸困難（主要體現(xiàn)在油氣管路輸送及油品裝卸過程），油品中輕組分大量蒸發(fā)降低了油品質(zhì)量（油庫及站的管理），增大了油品蒸發(fā)損耗，油蒸氣容易引起火災(zāi)，也會使人頭暈、呼吸困難，甚至窒息死亡。油品的蒸發(fā)性能通常用蒸氣壓和餾程兩個性質(zhì)來表示。

可以用此預(yù)測氣煤柴等內(nèi)燃機(jī)燃料能否正常燃燒及發(fā)動機(jī)的工作狀況，判斷油品在儲運中的蒸發(fā)損失傾向和著火安全性。汽車停車滅火后打不著火：天氣冷或燃料的蒸發(fā)性不好汽車爬坡困難：燃料的蒸發(fā)性不好，燃?xì)夤┎粦?yīng)求燃料蒸發(fā)性能差，剩下的液體油反流潤滑油系統(tǒng)中，不僅使燃料的耗量增大，還破壞潤滑油作用不能蒸發(fā)的燃料容易結(jié)焦，對發(fā)動機(jī)產(chǎn)生磨損油品輕，容易蒸發(fā)，產(chǎn)生氣阻，中斷燃料供給，會是發(fā)動機(jī)停止工作油品儲運中，油品蒸發(fā)會造成管路中氣阻以致油品裝卸困難油品中輕組分大量蒸發(fā)降低了油品質(zhì)量并增加油品蒸發(fā)損耗保證油品的蒸發(fā)性能，還不氣阻，要求油品有一定蒸發(fā)性能指標(biāo)。第一節(jié)蒸氣壓和沸程1蒸氣壓1.1定義

在一定溫度下，液體同其液面上方蒸氣呈平衡狀態(tài)時蒸氣所產(chǎn)生的壓力（氣液平衡時蒸氣產(chǎn)生的壓力）稱為飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。蒸氣壓的高低表明液體中分子逃離液體，氣化或蒸發(fā)的能力，同一溫度下蒸氣壓高的液體比蒸氣壓低的液體更容易氣化。1.2作用

計算油庫的油品蒸發(fā)損耗，控制航空汽油、車用汽油等輕質(zhì)油品的質(zhì)量、工藝設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。第一節(jié)蒸氣壓和沸程1.3計算（1）純烴：對于某一種烴，與其它純液體一樣，其蒸汽壓隨著溫度的升高而增大。對于同一族烴類，相同的溫度下，蒸汽壓隨著烴類沸點的升高而減小。采用一些經(jīng)驗或半經(jīng)驗的公式求取純烴的蒸氣壓（1-2-1）或查經(jīng)驗圖表得出純物質(zhì)在不同溫度下的蒸汽壓（1-2-2）。第一節(jié)蒸氣壓和沸程1.3計算（2）對于已知組成的烴類混合物，如果體系壓力不高，氣相近似于理想氣體，液相可視為理想溶液，則混合物總蒸氣壓可用道爾頓和拉烏爾定律求得：混合物的蒸氣壓，Pa組分i的蒸氣壓，Pa

平衡液相中i組分的摩爾分?jǐn)?shù)

組分?jǐn)?shù)第一節(jié)蒸氣壓和沸程1.3計算（3）烴類混合物及石油餾分的蒸汽壓：烴類混合物與純烴不同，其液相組成不是固定不變的，它隨氣化率不同而變化。當(dāng)按式（1-2-1）計算時，得到的只是某個平衡條件下的蒸氣壓。當(dāng)平衡條件變化時氣化率隨之改變，式中也有所變化。所以烴類混合物的蒸氣壓在壓力不太高時，不僅是溫度的函數(shù)，而且與氣化率有關(guān)。第一節(jié)蒸氣壓和沸程1.4蒸氣壓測定方法標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T6536-86石油產(chǎn)品蒸餾測定法

GB/T6536-97石油產(chǎn)品蒸餾測定法

GB/T8017-87油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（雷德法）第一節(jié)蒸氣壓和沸程測定油品的蒸氣壓的方法：（1）蒸氣壓即所謂真實蒸氣壓或泡點蒸氣壓，是在氣化率為零時的蒸氣壓，在工藝計算時常用。泡點（單位℃）：液體混合物在一定的壓力下被加熱到某一溫度時，液體開始?xì)饣?，形成第一個氣泡時的溫度。第一節(jié)蒸氣壓和沸程測定油品的蒸氣壓的方法：（2）油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的雷德/特蒸氣壓，是在規(guī)定條件（38℃、氣相體積與液相體積之比為4:1––GB/T8017-87油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：37.8℃）下測定的，測定方法較為簡單，主要用作油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或用它求定原油、汽油及其他油品在儲存溫度下的真實蒸氣壓（見書圖1-2-1,1-2-2）。第一節(jié)蒸氣壓和沸程2

餾程純物質(zhì)在一定外壓下，當(dāng)加熱到某一溫度時，其飽和蒸氣壓等于外界壓力，此溫度稱為沸點。在外壓一定時，沸點是一個定值。石油及其產(chǎn)品是復(fù)雜的混合物，其蒸氣壓不僅受溫度、壓力影響，而且還隨氣化率變化而變化。在一定外壓下，油品的沸點隨氣化率增大而不斷升高。所以其沸點表現(xiàn)為一定寬度的溫度范圍，稱為餾程（或沸程）石油和油品的餾程因測定儀器不同其數(shù)值也有差別。在油品計量標(biāo)準(zhǔn)和儲運過程的質(zhì)量控制指標(biāo)中，采用簡單的餾程測定法稱恩氏餾程。目前較新的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T6536-97。第一節(jié)蒸氣壓和沸程2餾程恩氏餾程：在恩氏蒸餾設(shè)備中按規(guī)定條件對油品加熱，當(dāng)餾出第一滴冷凝液時的氣相溫度，稱為初餾點。蒸餾過程中烴類分子按沸點由低到高逐漸蒸出，氣相溫度也逐漸升高，當(dāng)餾出物的體積為為油品試樣體積10%、20%、···90%時的氣相溫度，分別稱為10%點、20%點、···90%點，蒸餾到最后所能達(dá)到的最高氣相溫度稱為終餾點或干點。從出餾點到干點這一溫度范圍就成為該油品的餾程。第一節(jié)蒸氣壓和沸程恩氏餾程測定器

第一節(jié)蒸氣壓和沸程恩氏餾程所測的值具有條件性。餾程是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的指標(biāo)，從恩氏餾程可判斷油品沸點的范圍和油品中輕重組分的相對含量。將恩氏蒸餾所得的初餾點及各餾出溫度為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的餾出體積百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，繪制成的曲線稱為該油品的恩氏蒸餾曲線。第一節(jié)蒸氣壓和沸程餾分汽油餾分/℃煤油餾分/℃初餾點4219710%點7820520%點10922230%點12623140%點13723950%點14524760%點15125470%點15926380%點16827590%點180287干點196302殘留量及損失/%1.0—表1-2-1兩種油品的餾程數(shù)據(jù)餾分常冠以汽、煤、柴、潤滑油等石油產(chǎn)品名稱，但餾分≠石油產(chǎn)品，須將餾分進(jìn)一步加工或處理，達(dá)到油品規(guī)格要求，才能得到油品。同一沸程的餾分因加工目的不同可以得到不同產(chǎn)品。各種油品沸程大致如下：汽油40～200℃；燈用煤油180～300℃；輕柴油200～300℃；噴氣燃料130～240℃；潤滑油350～520℃；重質(zhì)燃料油>520℃第一節(jié)蒸氣壓和沸程本節(jié)自測題依據(jù)表1-2-1兩種油品的餾程數(shù)據(jù)繪制出該油品的恩氏蒸餾曲線。第二節(jié)密度和相對密度石油及油品的密度與相對密度是衡量油品輕重的指標(biāo)，密度與相對密度↓輕質(zhì)油品（希望理想），密度與相對密度↑重質(zhì)油品（不希望非理想）。因此密度與相對密度對生產(chǎn)、儲藏和運輸有著重要的意義，在原油及產(chǎn)品的計量和煉油裝置設(shè)計等方面都是必不可少的。一、石油及其油品的密度基本概念（8）物質(zhì)的密度：該油品在單位體積內(nèi)的質(zhì)量，單位為g/cm3或kg/m3

。油品的體積隨溫度的升高而膨脹，其密度也隨之變小，提及密度時應(yīng)標(biāo)明溫度。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定石油以及液體石油產(chǎn)品在20℃時的密度為其標(biāo)準(zhǔn)密度，表示為

20。其他溫度下的密度稱為其視密度，記作t。一、石油及其油品的密度基本概念物質(zhì)的重度指該物質(zhì)單位體積的重量，用γ表示，工程上以kgf/m3為單位。

γ=P/vkgf=千克力，即1kg物質(zhì)在地球上所受到的地心引力，約等于9.8N。我國及東歐各國習(xí)慣用石油以及液體石油產(chǎn)品在20℃時的密度與4℃時純水的密度之比做為其標(biāo)準(zhǔn)相對密度，表示為液體油品的相對密度是其密度與規(guī)定溫度下水的密度之比值，沒有單位。常用d表示。歐美各國則常用

表示油品標(biāo)準(zhǔn)相對密度，即國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定15.6℃（60oF

）試油的密度與15.6℃水的密度之比稱為國際標(biāo)準(zhǔn)相對密度。與之間可按下式進(jìn)行換算：通過查表可以得到。美國石油協(xié)會（API）還常用相對密度指數(shù)（又稱APIo，比重指數(shù)）來表示油品尤其是原油的相對密度，與關(guān)系式如下：由此可見，API度與密度成反比的關(guān)系，密度、相對密度越大，API度越小，油品越重？輕？油品密度的測定方法密度計法（阿基米德原理）比重瓶法一、石油及其油品的密度的測定方法二、液體油品相對密度與溫度、壓力的關(guān)系溫度升高，油品的體積膨脹，密度和相對密度減小。當(dāng)溫差在(20±5)℃的范圍內(nèi)，t℃時的相對密度與20℃時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)

當(dāng)溫差超出(20±5)℃的溫度范圍時，用GB/T1885—83測出

20。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。但在很高的壓力下油品的密度要受到壓力的影響。日常生活中須注意的是油品受熱，體積膨脹，如果容器體積不變，裝滿油的密閉容器壓力升高容易引起爆炸。四、相對密度與化學(xué)組成的關(guān)系圖3-3-1各族烴類的相對密度

比較各種烴類的相對密度：碳數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的烴類，芳香烴＞環(huán)烷烴＞烷烴同族烴類，隨著碳數(shù)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芳香烴環(huán)烷烴烷烴在石油及油品中，隨著沸點的升高，餾分越重，其中芳香烴、稠環(huán)芳烴及膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量升高，油品密度和相對密度增大，APIo減小。油品沸點范圍/℃相對密度（）比重指數(shù)APIo原油汽油煤油柴油潤滑油＜200200～300200～350＞3200.65～1.060.70～0.770.75～0.830.82～0.87＞0.8586～270～5257～3941～31＜35表1-2-3原油和石油產(chǎn)品的相對密度和沸點范圍

在氣煤柴油中，沸點最高的是？？密度最大的是？？比重指數(shù)最小的是？？沸點最低的是？？密度最小的是？？比重指數(shù)最大的是？？思考題：P16上表1-2-3五、混合油品的密度當(dāng)屬性相近的兩種或多種油品混合時，其體積具有可加性，因此混合油品的的密度

mix可依據(jù)可加性計算：式中：vi－組分i的體積分率餾分名稱混合油輕柴油重柴油裂化原料油殘油組成，%（體積）10030103030相對密度0.90330.86000.88400.9130？？例：試求某一石油殘油的相對密度，已知數(shù)據(jù)如下表所示六、測定油品密度與儲運工作的關(guān)系密度是多種油品，特別是噴氣燃料的重要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對噴氣燃料的熱值和低溫性能影響很大，是生產(chǎn)中嚴(yán)加控制指標(biāo)；在油庫中，可根據(jù)密度區(qū)分油品種類，根據(jù)油品在儲存過程中密度變化，判斷是否存在問題：如發(fā)現(xiàn)燃料的密度與原來測定結(jié)果相差1%以上，可認(rèn)為儲存過程中與其他油品發(fā)生摻混事故或因大量的蒸發(fā)損失造成密度顯著增大；在煉廠工藝設(shè)計和生產(chǎn)、油品儲運、產(chǎn)品計量等方面也經(jīng)常用到密度和相對密度。案例分析

某一東北加油站冬季過去后進(jìn)行利潤核算發(fā)現(xiàn)賠了很多錢，請你幫他分析一下原因在哪？潤滑油第三節(jié)粘度粘度是評定油品流動性的質(zhì)量指標(biāo)，是油品特別是潤滑油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的重要項目，也是煉油設(shè)計中不可缺少的物理性質(zhì)。粘度就是體現(xiàn)流體作層流相對運動時分子之間摩擦阻力大小的指標(biāo)。

一、粘度的定義1、動力粘度（

）由牛頓方程式所定義：兩液體層相距1cm，其面積各為1cm2，相對移動速度為1cm/s時所產(chǎn)生的阻力叫動力粘度，又稱絕度粘度，通常用

表示，單位Pa·s。式中：F—作層流相對運動的兩流層間的內(nèi)摩擦力(剪切力)，N；

A—兩流層間的接觸面積，m2

dv—兩流層間的相對運動速度，m/s

dl—兩流層間的距離，m

—流體內(nèi)部摩擦系數(shù)，即該流體的動力粘度，單位Pa·s

。動力粘度(η)單位Pa·s

與泊(P，g/cm·s)、厘泊(1/100P,cP)之間的轉(zhuǎn)換:1Pa·s=10P=1000cP(？)2、運動粘度常用運動粘度作為油品流動性能的指標(biāo)，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，運動粘度的單位是m2/s。運動粘度(ν)

單位m2/s與斯(St，cm2/s)、厘斯(cSt，mm2/s)之間的轉(zhuǎn)換:1m2/s=104St=106

cSt(？)3、條件粘度

條件粘度都是用特定的儀器在規(guī)定的條件下測定的，所以稱條件粘度。他們是一個公值，不具有任何物理意義。恩氏粘度：規(guī)定的溫度下，油品從恩氏粘度計流出200mL所需時間與流出200mL、20℃的水所用的時間之比值。賽氏粘度：60mL的油品流出賽氏粘度計的時間（秒）。雷氏粘度：50mL的油品從雷氏粘度計中流出的時間（秒）。賽氏粘度和雷氏粘度

在歐美國家廣泛使用，我國石油產(chǎn)品規(guī)格中常使用運動粘度和恩氏黏度。二、粘度的測定方法(運動粘度ν)運動粘度測定方法是用毛細(xì)管粘度計法。當(dāng)油品在層流狀態(tài)下流經(jīng)毛細(xì)管時，其流動狀態(tài)符合下列關(guān)系式：在毛細(xì)管粘度計中油品的流動是靠自身的重力作用，其壓力

P＝gh。則有：令：即：c為毛細(xì)管粘度計常數(shù)，單位為mm2/s2。三、粘度測定的意義四、粘度與化學(xué)組成的關(guān)系粘度既然反映的是流體內(nèi)部分子之間的摩擦力，那么它必然與流體的分子大小和分子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。表3-5-1烴類的粘度(25℃，Pa·s×10-3)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)的增加而增加。當(dāng)碳數(shù)接近時不同系列的烴類，粘度：環(huán)烷烴>芳香烴>烷烴表3-5-2烴類分子中環(huán)數(shù)對粘度(98℃，mm2/s)的影響

化合物運動粘度化合物運動粘度2.493.292.534.982.7410.103.82分子量相近（碳數(shù)相同）的烴類，環(huán)狀結(jié)構(gòu)分子的粘度大于鏈狀結(jié)構(gòu)分子的粘度，而且環(huán)數(shù)越多，粘度越大。因此分子中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以看成是粘度的載體?；衔镔愂险扯然衔镔愂险扯?48.0113.5208.0168.0表3-5-3環(huán)狀烴類的側(cè)鏈長度對于粘度(100℃)的影響當(dāng)分子中的環(huán)數(shù)相同時，側(cè)鏈越長的烴類化合物的粘度越大。

石油及其產(chǎn)品的粘度均隨著油品餾程的升高、密度的增加而迅速的增大。五、粘度與溫度的關(guān)系

油品的粘度是溫度的函數(shù)，隨溫度的升高油品的粘度降低。

1、油品的粘度與溫度的關(guān)系式lg[lg(

＋0.6)]＝b＋mlgT

2、粘度-溫度關(guān)系的表示方法油品粘度隨溫度變化的性能稱為粘溫性能，表征油品的粘溫性質(zhì)的指標(biāo)有兩種：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VI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VI均為0。式中：U—試樣在40℃時的運動粘度

Y—試樣在100℃時的運動粘度

H—與Y相同的H標(biāo)準(zhǔn)油在40℃時的運動粘度

L—與Y相同的L標(biāo)準(zhǔn)油在40℃時的運動粘度當(dāng)VI≥100時：當(dāng)VI為0～100時：思考題：計算粘度比粘度指數(shù)VI越大，表明油品的粘溫性質(zhì)越好，對于粘溫性質(zhì)較差的油品，其粘度指數(shù)可能是負(fù)數(shù)。粘度比=v50/v10050℃時的運動粘度與100℃時的運動粘度的比值。對于粘度水平相當(dāng)?shù)挠推?，粘度比越小，表示該油品的粘溫性質(zhì)越好。六、粘溫性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系化合物VI化合物VIn-C261771251607214411740101-70表3-5-4各種烴類的粘度指數(shù)(VI)化合物VI化合物VI70144-61221081407753-15-66續(xù)表3-5-4各種烴類的粘度指數(shù)(