04-石油的物理性质-2

第二章油气的组成及性质第一节油气在地层中，油气则是指原油与天然气混合形成的矿藏能源。

油气的组成则是要把原油的组成与天然气的组成分开讲解。

原油即石油，也称黑色金子，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。

习惯上称直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。

地壳上层部分地区有石油储存。

它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。

可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。

按密度范围分为轻质原油、中质原油和重质原油。

不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大差别。

石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成世界上最重要的一次能源之一。

石油也是许多化学工业产品——如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

原油是一种黑褐色的流动或半流动粘稠液，略轻于水，是一种成分十分复杂的混合物；就其化学元素而言，主要是碳元素和氢元素组成的多种碳氢化合物，统称“烃类”。

原油中碳元素占83%一87%，氢元素占11%一14%，其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。

虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不同地层，反映出的原油品种则纷繁众多，其物理性质有很大的差别。

原油的分类按组成分类：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量分类：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油以三类。

第二节原油的组成及物理化学性质原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。

物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。

密度原油相对密度一般在0.75～0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9～1.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。

粘度原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。

石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质是评定石油加工性能及油品使用质量的重要指标，同时也是设计炼油设备和装置的必要依据。

一、蒸汽压蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。

蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力，蒸气压愈高的液体愈易于气化。

蒸气压是石油加工设备设计的重要基础物性数据，也是某些轻质油品的质量指标。

1、纯烃的蒸气压对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。

就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。

2、烃类混合物及石油馏分的蒸气压与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。

在一定的温度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值。

二、平均沸点在求定石油馏分的各种物理参数时，为简化起见，常用平均沸点来表征其气化性能。

石油馏分的平均沸点的定义有下列五种：①体积平均沸点tV（℃）；②质量平均沸点tW（℃）；③实分子平均沸点tm（℃）；④立方平均沸点tcu（K）；⑤中平均沸点tMe（℃）；这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点可由石油馏分的馏程测定数据直接算得，其他几种平均沸点可借助体积平均沸点与蒸馏曲线斜率查表算出。

三、密度1、密度和相对密度原油及油品的密度和相对密度在生产和储运中有着重要意义，在原料及产品的计量以及炼油装置的设计等方面都是必不可少的。

2、石油及油品的密度、相对密度密度是物质的质量与其体积的比值，其单位为g/cm3或kg/m3。

由于油品的体积随温度的升高而膨胀，而密度则随之变小，所以，密度还应标明温度。

例如，油品在t℃的密度用ρt来表示。

我国规定油品在20℃时的密度为其标准密度，表示为ρ20。

物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。

因为水在4℃时的密度等于1.0000 g/cm3，所以通常以4℃水为基准，将温度t℃的油品密度对4℃时的水的密度之比称为相对密度。

【基础知识】油品检测人必知，石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质是生产和科研中评定油品质量和控制加工过程的主要指标。

加工一种原油之前，先要测定它的各种物理性质，如沸点范围(馏分组成)、相对密度、粘度、凝点、闪点、残炭、含硫量等，称为原油评价实验。

根据原油评价才能确定原油的合理加工方案。

石油和油品的物理性质与其化学组成密切相关。

由于石油和油品都是复杂的混合物，所以它们的物理性质是所含各种成分的综合表现。

与纯化合物的性质有所不同，石油和油品的物理性质往往是条件性的，离开了一定的测定方法、仪器和条件，这些性质也就失去了意义。

石油和油品性质测定方法都规定了不同级别的统一标准，其中有国际标准(简称ISO)、国家标准(简称GB)、中国石油化工总公司行业标准(简称SH)等等。

1、密度和相对密度在规定温度下，单位体积内所含物质的质量称为密度，单位是克/立方厘米或千克/立方米。

我国国家标准GB/T1884-83规定，20℃时密度为石油和液体石油产品的标准密度，以ρ20表示。

其它温度下测得的密度用ρt表示。

油品的密度与规定温度下水的密度之比称为油品的相对密度，用d表示，是无量纲的。

由于4℃时纯水的密度近似为1克/立方厘米（3.98℃时水的密度为0.99997克/立方厘米），常以4℃的水为比较标准。

我国常用的相对密度为d204（即20℃时油品的密度与4℃时水的密度之比）；油品的密度与其组成有关。

同一原油的不同馏分油，随沸点范围升高，密度增大。

当沸点范围相同时，含芳香烃愈多，密度愈大；含烷烃愈多，密度愈小。

密度是评价石油质量的主要指标，通过密度和其它性质可以判断原油的化学组成。

2、蒸气压在一定温度下，液体与其液面上方蒸气呈平衡状态时，该蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。

蒸气压愈高，说明液体愈容易气化。

纯烃和其它纯的液体一样，其蒸气压只随液体温度而变化，温度升高，蒸气压增大。

石油及石油馏分的蒸汽压与纯物质有所不同，它不仅与温度有关，而且与气化率（或液相组成）有关，在温度一定时，气化量变化会引起蒸气压的变化。

石油．天然气的性质石油、烃类天然气是贮存于地下、可流动的、可燃的、不可再生的矿产资源，是自然界化石燃料的重要类别。

石油、烃类天然气是各种碳氢化合物组成的、复杂的自然混合物。

其构成的主要元素为碳和氢，也通称为烃类矿产。

石油是一种液态的、可燃的碳氢化合物的混合物。

在地下形成并贮集于各种孔隙、缝隙岩石中的称之为天然石油，也叫原油；从煤或油页岩中提炼出来的可燃液体，称之为人造石油。

天然气从广义说，系指在大气圈和地壳内形成的各种天然的气体，包括氮气、二氧化碳气、硫化氢气、碳氢化合物气以及氦气。

本章专述碳氢化合物气体。

碳氢化合物气体，也称烃类气体。

由于现今其他气体成藏发现的比例少，因此人们又惯用“天然气”的称谓以表述烃类天然气。

石油、天然气是当今世界主要的能源和重要的化工原料。

其产品广泛应用于人类社会活动的各个领域，深深地渗透在人们生活的方方面面，几乎是无所不在。

20世纪，由于石油在“世界经济中发挥深远的影响，石油价格的重大变动能够刺激经济增长或促进通货膨胀和引起衰退”，“石油作为一种商品与国家战略、全球政治和实力紧密地交织在一起”（丹尼尔·耶金，1991），因此，从世界已经发生过的形式多样的争夺和竞争、以致战争（如1973年中东和1991年海湾地区的战争等），充分反映了石油在当今世界所扮演的主导角色和所占有的极其重要的地位。

20世纪常被形容为“石油的世纪”。

中国是世界上最早发现和利用天然气的国家，也是世界上最早发现和利用石油的国家之一。

由于长期处在封建社会的统治，特别是近100多年的半封建、半殖民地制度的禁锢，尤其是帝国主义的侵略以及为其侵占中国的市场而鼓吹的“中国贫油”的束缚，因此中国的石油工业，大大滞后于世界发展之走势，与世界工业国家相比，差距巨大，落后明显。

1949年，中华人民共和国成立，石油工业开始进入了新的发展时期。

建国初期，国家非常重视能源工业的发展，建立专门机构统一筹划。

重视运用已有的石油地质理论，特别注重应用了我国地质学家针对中国地质实际而提出的评价，组织了规模很大的石油地质调查实践，积累了资料，深化了认识，指出了重点，并主要依靠自己的力量，用最短的时间，以最快的速度发现并建起了规模巨大的油田——大庆油田。

石油的物理性质石油的物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。

不同性质的石油，对开发、集输、贮存、加工影响较大，因此其经济评价也各不相同。

1）石油的颜色颜色与原油中含有的胶质、沥青质数量的多少有密切关系。

深色原油密度大、粘度高。

液性明显的原油多呈淡色，甚至无色；粘性感强的原油，大多色暗，从深棕、墨绿到黑色。

我国玉门、大庆等油田的原油多呈黑褐色；新疆克拉玛依油田原油呈茶褐色；青海柴达木盆地的原油多呈淡黄色；四川、塔里木、东海等盆地的一些凝析气田所产凝析油从浅黄色到无色。

2）石油的臭味是由于原油中所含的不同挥发组分而引起。

芳香属组分含量高的原油具有一种醚臭味。

含有硫化物较高的原油则散发着强烈刺鼻的臭味。

由于含硫化物较高，因此这类原油在加工时，需要增加专门的处理装置而要投入更多的资金。

我国主要油田的含硫量较之中东地区原油的含硫量（高于2%）低得多，大庆油田原油含硫量不到1‰，胜利油田原油含硫量也多不超过1%。

3）石油的密度指在地面标准条件下，脱气原油单位体积的质量。

以吨每立方米(t/m3）或克每立方厘米（g/cm3）表示。

石油相对密度（以往文献曾以比重表示）是15.5℃或20℃时原油密度与4℃时水的密度的比值。

国际上常用API度作为决定油价的标准。

API 度与相对密度的相关关系式为：API度（15.5℃）=(141.5/相对密度)-131.5，API度大，相对密度小。

水的API度为10。

密度大小与石油的化学组成、所含杂质数量有关。

胶质、沥青质含量高,密度大,颜色深；低分子量烃含量高,密度小。

不同地区、不同地层所产原油密度有较大的差别。

原油按其密度可分为四类:轻质原油（密度＜0.87g/cm3）,中质原油（≥0.87～0.92g/cm3），重质原油（≥0.92～1.0g/cm3）,超重质原油（≥1.0g/cm3）。

我国生产的原油密度变化也较大，大庆（多在0.8601g/cm3）、长庆（0.8437g/cm3)、青海尕斯库勒（0.8388g/cm3）等地区所产原油多属轻质原油;胜利（多数在0.8873g/cm3左右）、辽河（0.8818g/cm3）等地区所产原油多属中质原油;胜利孤岛（0.9472g/cm3）、大港羊三木（0.9492g/cm3）、辽河高升（0.9609g/cm3）、新疆乌尔禾（0.9609g/cm3）等油田所产原油则属重质原油。