石油及油品的理化性质共120页文档

产品质量
石油及油品的性质直接影响到产品的质量和性能，如发动机润滑油的粘度、闪 点等。
产品应用
不同性质的石油和油品适用于不同的产品和应用领域，如航空煤油、柴油等。
石油及油品性质对环境的影响
环境污染
石油及油品的泄露和排放会对环境造成 污染，影响生态平衡。
VS
环境保护
了解石油及油品的性质有助于采取有效的 环境保护措施，减少污染物的排放。
酸碱值
润滑油的酸碱值是表示其酸碱性及氧化稳定性的指标 。酸碱值过高或过低都会影响润滑效果。
燃料油与溶剂油
闪点
燃料油和溶剂油的闪点较低，易点燃，需要特别注意安全。
密度
燃料油和溶剂油的密度较大，具有较高的重量和体积。
04
石油及油品性质的应用与 影响
石油的开采与加工
石油开采
石油的开采过程中，了解石油的物理性质（如密度、粘度等）有助于确定开采方式、设 备和工艺。
石油及油品的物理化学性质
汇报人：
汇报时间：202X-12-21
目录
• 石油的物理性质 • 石油的化学性质 • 油品的物理化学性质 • 石油及油品性质的应用与影响
01
石油的物理性质
密度与比重
01
02
密度
比重
石油的密度是指单位体积的质量，通常以千克/立方米（kg/m³）或 克/立方厘米（g/cm³）表示。
石油加工
石油加工过程（如蒸馏、裂化等）需要利用石油的化学性质，以生产不同种类的油品。
油品的运输与储存
油品运输
油品的物理性质（如闪点、燃点等） 决定了运输方式和安全措施，确保运 输过程中的安全。
油品储存
了解油品的化学性质（如稳定性、抗 氧化性等）有助于选择合适的储存容 器和条件，确保油品质量。

n

i 1
API度>31.1的原油为轻质原油； API度在31.1～22.3之间，为中质原油； API度在22.3～10.0之间，为重质原油； API度<10.0， 为特重原油。
2018/11/26 炼油工艺学 11
2．油品密度与化学组成的关系 分子量相近的不同烃类之间密度有明显差别
芳烃>环烷烃>烷烃
初馏点到干点（终馏点）的温度范围称为馏程。
2018/11/26 炼油工艺学 4
以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积为横坐标，可以绘得 该油品的恩氏蒸馏曲线。对于轻质油品：恩氏蒸馏曲线中 10% 到 90% 这一段很接近一条直线，因此可以用恩氏蒸馏曲 线的 10% 到 90% 之间的斜率来表示该油品的馏程宽窄。即恩 氏蒸馏曲线的斜率越大，该油品的馏程范围越宽。
d d
t 4
20 4
(t 20)
在一定压力范围内，压力升高，对油品相对密度 的影响可以忽略，只有当压力极大(几十兆帕)时， 才考虑压力对相对密度的影响
2018/11/26
炼油工艺学
13
4．油品的混合密度
属性相近油品混合，混合密度可近似按可加性计算
混
1 vi i n wi i 1
90%馏出温度 10%馏出温度 恩氏蒸馏曲线斜率 S 90 10
斜率S：表示从馏出10%到90%之间，每馏出1%的沸点平均升高值 由于馏程测定具有严格的条件性，因此馏程数据并不代表 该油品的真实沸点范围，但可以大致判断油品中轻重组分 的相对含量，或用与不同油品之间的比较。
2018/11/26 炼油工艺学 5
如在20℃时：苯0.8774；环己烷0.7780；正己烷 0.6572， 分子环数越多，密度越大； 同一种原油 沸点增加，分子量增大，密度增大 对不同原油 ，同样沸程，相对密度差别很大 一般来说，环烷基的>中间基的>石蜡基的

12.67 12.66 12.67
10.98 11.32 11.36
-0.03 -0.21 -0.27
51.57 39.87 38.58
续表3-3-3 烃类的特性因数(K)与相关指数(BMCI)
化合物
正丙基环己烷 正丁基环己烷 苯 甲基苯 乙基苯 正丙基苯 正丁基苯
特性因数K
11.51 11.64 9.72 10.14 10.36 10.62 10.83
原因在于： 环烷基的原油由于其芳烃含量较高，因而
其相对密度较大，而石蜡基原油因烷烃含
量较高，因此其相对密度较小。
相同原油的馏分随着其沸点的升高，芳烃
含量增加，而烷烃含量降低，因而其相对
密度增加。
六、特性因数和相关指数
特性因数K：
1.216 3 T K 15.6 d15.6
相关指数BMCI：
因而对于相同碳数的烃类而言，芳烃分子 的体积最小，也就是说它的每个碳原子所 占的体积最小，因而其相对密度最大，环 烷烃的分子结构比烷烃也要紧凑些，因此 其相对密度也比烷烃要大，烷烃分子的相
对密度最小。
进一步研究表明，烃类的 d 420 与其碳数之间
有一定的关系。
1 以碳数的倒数的校正值 为横坐标 ， CZ
0.9067
0.9349
0.9390
0.9433
0.9483
0.9221 0.8554
石蜡基
0.9698 0.9005
中间基
1.0020 0.9495
环烷-中间基
0.9820 0.9492
环烷基
原油
原油属性
比较不同原油的相对密度： 不同基属的原油的相同沸程的馏分 环烷基原油＞中间基原油＞石蜡基原油 相同原油不同的馏分 随沸点的升高相对密度随之增加 。

2011-9-18
石油加工工程
5
对于纯烃化合物或沸点范围较窄的石油馏分（ 对于纯烃化合物或沸点范围较窄的石油馏分 （ 指实沸点 蒸馏温度差小于30℃的馏分） 可根据其特性因数 特性因数K和 蒸馏温度差小于 ℃的馏分），可根据其特性因数 和平 均沸点，利用公 通过迭代法计算其蒸气压； 均沸点，利用公式3-7至3-12通过迭代法计算其蒸气压； 至 通过迭代法计算其蒸气压 当蒸气压接近常压时，此方法较为可靠。 当蒸气压接近常压时，此方法较为可靠。 石油馏分蒸汽压的表示方法： 石油馏分蒸汽压的表示方法： 的表示方法
2011-9-18 石油加工工程 2
蒸汽压、 第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点
石油和石油产品的蒸发性能是反映其汽化、 石油和石油产品的蒸发性能是反映其汽化、蒸发难易 的重要性质， 蒸汽压、沸程来描述。 的重要性质，用蒸汽压、沸程来描述。 来描述
一、 蒸汽压
定义： 定义：是在某一温度下一种物质液相与其上方的气相 呈平衡状态时，该蒸汽所产生的压力称为饱和蒸气压， 呈平衡状态时，该蒸汽所产生的压力称为饱和蒸气压，简 称蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于汽化。 称蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于汽化。 1. 纯烃的蒸汽压 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的 蒸气压较小。对某一纯烃而言， 蒸气压较小。对某一纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高 而增大。 而增大。
2011-9-18 石油加工工程 8
恩氏蒸馏测定器
油品放入标准的蒸馏瓶中， 将 100mL油品放入标准的蒸馏瓶中 ， 按规定条件加热 ， 流出 油品放入标准的蒸馏瓶中 按规定条件加热， 第 一 滴 冷 凝 液 时 的 气 相 温 度 称 为 初 馏 点 ， 馏 出 物 为 10% 、 20%……90% 时 所 对 应 的 气 相 温 度 分 别 被 称 为 10% 、 20%……90%点的 馏出温度 ， 蒸馏到最后所能达到的 最高气相温 点的馏出温度 蒸馏到最后所能达到的最高气相温 点的 馏出温度， 称为终馏点或干点 终馏点或干点。 初馏点到干点（终馏点）的温度范围称 度 称为 终馏点或干点 。 从 初馏点到干点 （ 终馏点 ） 的温度范围 称 为馏程。 馏程。 2011-9-18

相关指数 BMCI 这个指标广泛用于表征裂解乙烯原
料的化学组成，希望是越小越好。
2014-9-30 炼油工艺学 18
②
特征参数KH
对于含有大量不饱和烃或胶质、沥青质的馏分 （ VR ），特性因数就不能很好地表征其化学组成 特性。因此石油大学重质油国家重点实验室对原 有的特性因数K进行了修正，提出了一个表征渣油 特征的特征参数KH。
20
在一定条件下，以一种液体的密度与另一种参考物质密度
常用的有d420(我国)，d15.615.6(欧美)
141.5 比重指数( API) 15.6 131.5 d15.6
随着相对密度增大，比重指数的数值下降
2014-9-30 炼油工艺学
Specific gravity
11
第12届世界石油会议规定对原油的分类：
i 1
n
用途：Teu主要用于求油品的特性因数和运动粘度 4．实分子平均沸点tm
tm
xt
i 1
n
i i
用途：tm主要用于求油品的假临界温度(Tc’)和 偏心因数(ω ) 5．中平均沸点tme
tme (tm tcu ) / 2
用途：tme用于求油品氢含量,K,Pc,燃烧热和平均分子量
2014-9-30 炼油工艺学 9
都是采用条件性实验进行测定。（严格规定的仪器、方法和条
件），条件改变，结果也会改变； 石油及油品的各种试验方法有不同的级别，如ISO、GB、SH。
2014-9-30 炼油工艺学 2
第一节
蒸汽压、沸程和平均沸点
石油和石油产品的蒸发性能是反映其汽化、蒸发难 易的重要性质，用蒸汽压、沸程来描述。 一、 蒸汽压 定义：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。蒸气压愈高 的液体愈易于气化。

2019/4/30
炼油工艺学
28
③粘温性质与分子结构的关系 正构烷烃的粘温性质最好，分支程度较小的异构 烷烃的粘温性质比正构烷烃稍差，随着分支程度的 增大，粘温性质越来越差； 环状烃(包括环烷烃和芳香烃)的粘温性质比链状 烃的差； 当分子中环数相同时，其侧链越长粘温性质越好， 但侧链上如有分支也会使粘温性质变差
低粘度润滑油：300～360 高粘度润滑油：370～500
2019/4/30
炼油工艺学
21
经验关联式
3．计算 混合油品的平均相对分子质量可以按加和法进行计算
n
Wi
M m
i 1
n Wi
M i 1
i
2019/4/30
炼油工艺学
22
第三节 油品的流动性能
石油和油品在处于牛顿流体状态时，其流动性能用黏度来 描述；当处于低温状态时，则用各种条件性指标来评定其低温 流动性：如凝点、结晶点、冰点等。
6
大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有 代表性的初馏点、10%、50％和90％的馏出 温度及干点。
汽油的馏程40～200℃，轻柴油的馏程200～ 350℃，润滑油的馏程350～520℃。
馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对 含量，所以在原油评价中常用。
馏程是发动机燃料等的重要质量指标。
2019/4/30
2019/4/30
炼油工艺学
5
以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积为横坐标，可以绘得 该油品的恩氏蒸馏曲线。对于轻质油品：恩氏蒸馏曲线中 10%到90%这一段很接近一条直线，因此可以用恩氏蒸馏曲 线的10%到90%之间的斜率来表示该油品的馏程宽窄。即恩 氏蒸馏曲线的斜率越大，该油品的馏程范围越宽。

馏程测定法——恩氏蒸馏。
恩氏蒸馏(ASTM蒸馏)（GB6536-86)
最简便、最常用的方法；设备简单、收集数据多
恩氏蒸馏测定器
University of Petroleum
将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件 加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点， 馏出物为10%、20%……90%时的气相温度别别称为 10%、20%……90%点，蒸馏到最后所能达到的最高 气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏 点）的温度范围称为馏程。
University of Petroleum
三、平均沸点
1．体积平均沸点
t10 t30 t50 t70 t90 tV 5
用途：由tv可求得其他平均沸点 2．质量平均沸点(tw)
tW wi ti
i 1
n
用途：tw主要用于求定油品的真临界温度Tc
University of Petroleum
University of Petroleum
三、平均相对分子质量
1．定义 在炼油工艺设计计算中，应用最多的是平均相对分子质量
n
M n ni M i
i 1
N M
i 1 i
n
i
N
i 1
n

W N
i 1 i 1 n
n
i
i
i
2．油品分子量的变化规律 汽油：100～120 煤油：180～200 柴油：210～240 低粘度润滑油：300～360 高粘度润滑油：370～500
90%馏出温度 10%馏出温度 恩氏蒸馏曲线斜率 S 90 10
斜率S：表示从馏出10%到90%之间，每馏出1%的沸点平 均升高值

➢ 石油中的烷烃根据石油类型的不同含量可达50～70%或低 到10～15%
➢ 石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量高 ➢ 随沸点的增高，石油中的正构烷烃和异构烷烃的含量逐
渐降低
14.02.2020
石油炼制基础
9
石油中的环烷烃 ➢ 环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定 ➢ 石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含六碳
第一章 石油及其产品的性质
第一节 石油及其产品的组成和性质
14.02.2020
石油炼制基础
1
石油的一般性状及化学组成
➢石油的一般性状
➢石油的元素组成
➢石油的烃类组成
➢石油的非烃类组成
➢石油的馏分组成
14.02.2020
石油炼制基础
2
石油的一般性状
颜色及密度
➢石油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体 ➢多数原油的密度集中在0.8～0.98g/cm3之间，但也有个别
11～ 14%
➢ 原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素(1～4%)
➢ 原油中的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、As等
➢ 石油中的非碳氢原子称为杂原子，以碳氢化合物的衍生
物形态存在与石油中。与国外原油相比，我国原油的含
硫低、含氮量高 14.02.2020
石油炼制基础
7
石油馏分的烃类组成
14.02.2020
石油炼制基础
16
石油中的含氮化合物
➢ 石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常集中 在0.05～0.5%范围内
➢ 随沸点的升高，含量增加 ，大部分在胶质沥青质中
碱性氮化物：
N
N
N
非碱性氮化物：
N

蒸气压、沸程及平均沸点
一、蒸气压
定义：在某一温度下，一种物质的液相与其上方气相呈平衡状态 时的压力，称为饱和蒸气压，简称蒸气压。
蒸汽压反映了油品蒸发和汽化的能力，是油品（轻质油品）重要 的物性数据和质量指标。
蒸气压、沸程及平均沸点
一、蒸气压
➢ 纯烃的蒸气压与其它纯物质一样，纯烃的蒸气压随液体温度的升 高而增大。
一、密度和相对密度
3、各族烃类的相对密度
（1）碳数相同，芳香烃>环烷烃>烷烃 （2）正构烷烃、环烷烃，分子量大密度大 （3）芳香烃，侧链越长，密度越小
烃类
C6
C7
正构烷烃
正构 －烯烃 正烷基 环己烷
0.6594 0.6732 0.7785
0.6837 0.6970 0.7694
正烷基苯
0.8789
0.8670
➢ 油品是一种复杂混合物,其蒸气压不仅与温度有关，还与其气化率 有关。
➢ 油品质量标准中的蒸气压为雷氏蒸气压
汽油挥发度表示方法之一【汽油在摄氏三十七点八 度(华氏一),蒸气油料体积比为四比一时之蒸气压】
蒸气压、沸程及平均沸点
二、沸程
1. 纯物质沸点
对于液态纯物质，其饱和蒸汽压等于外压时的温度，称为该液体在该外 压下的沸点。
相对密度越小的其API度越大，相对密度越大的其API度越小。
密度、相对密度、特性因数
一、密度和相对密度
2、油品密度与温度、压力的关系
dt4 d240 (t20) 0.0006~0.0010/℃
1) 温度升高，体积膨胀，密度下降； 2) 通常压力下，对密度的影响可以忽略，只有在极高压力下才考虑。
密度、相对密度、特性因数
油品

化 学 工 程 学 院
第5讲 石油及其产品的理化性质
d4
t
1 比重
化 学 工 程 学 院
d4
t
定义：油品在t℃时的质量与同体积的 定义：油品在t 纯水的质量比 4 ℃时纯水密度 1g / cm
3
油品温度t 时对4 油品温度t ℃时对4 ℃纯水密度比
温度不同，油品密度不同。 温度不同，油品密度不同。
8 自燃
化 学 工 程 学 院
自燃： 自燃：油品加热到很高温度与空气接 触剧烈氧化自行燃烧的现象。 触剧烈氧化自行燃烧的现象。 自燃点：油品发生自燃的最低温度 自燃点： 油品沸点与自燃点关系： 油品沸点与自燃点关系：你高我低
9 油品蒸汽压
化 学 工 程 学 院
某一温度下， 某一温度下，与油品呈平衡的油品 蒸汽压强。 蒸汽压强。 油品蒸汽压决定于温度和组成。 油品蒸汽压决定于温度和组成。
化 学 工 程 学 院
得到： 得到：
d
20 4
=d
15.6 15.6
− ∆d
∆d
换算关系
油品比重可加性
化 学 工 程 学 院
d 高粘 = 2d 混 − d 煤油
高粘度难于用常规方法测定比重的油 用测定混合比重的方法测定。 品，用测定混合比重的方法测定。将 等体积已知比重的煤油与之混合测出 其混合比重。 其混合比重。
6 凝固点
化 学 工 程 学 院
油品低温时失去流动性的温度。 油品低温时失去流动性的温度。 油品流动性丧失的原因： 油品流动性丧失的原因： 粘度增大； 粘度增大；蜡结晶并形成网状 骨架。 骨架。
7 闪点
化 学 工 程 学 院
闪点： 规定条件下将油品加热，油品蒸汽达到可 燃浓度时的最低温度。 油品闪火（微小爆炸）的必要条件： 油品蒸汽浓度达到爆炸极限（上限和下 限） 油品沸点与闪点关系：同低同高