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油品的物理性质
蒸汽压：某温度下，液体与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
蒸汽压。
它表示液体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，液体越易汽化。
馏程（沸程）：当油品在恩氏蒸馏设备中按规定条件加热时，最先气化蒸馏出来的是一
些沸点低的烃类。
流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。
在蒸馏过程中，烃类分子按其沸点高低依次逐渐蒸出，气相温度也逐渐升高，当蒸馏到最后达到的最高气相温度称为终馏点或干点。
油品从初馏点到干点的温度范围称为馏程或沸程。
油品的大致馏程：
汽油40—200℃煤油200—300℃
航空煤油130—250℃柴油250—350℃
润滑油350—520℃重质燃料油＞520℃
闪点：代表可燃性液体性质指标之一。
即液体表面的蒸气与空气的混合物与火接触而初
次发生蓝色火焰闪光时的温度
油品的闪点与其馏分组成、化学组成以及压力有关。
油品的沸点范围越低，其闪点越低；油品的闪点随压力增大而增高。
残炭
油品在规定的仪器中隔绝空气加热，使其蒸发、裂解和缩合所形成的残留物，称为残炭。
残炭用残留物占油品的质量分数表示。
残炭是评价油品在高温条件下生成焦炭倾向的指标。
凝点：指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，都以℃表示。
干点：当油品蒸馏到最后达到最高汽相温度称为终馏占或干点。
第一章石油及其产品的化学组成和物理性质原油是从地下开采出来的、未经加工的石油。
原油经炼制加工后得到各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等石油产品。
了解石油及其产品的化学组成和物理性质，对于原油加工、产品使用以及石油的综合利用等有重要意义。
第一节石油的化学组成一、石油的外观性质石油通常是一种流动或半流动状的粘稠液体。
世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。
从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。
相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80～0.98之间，但也有个别的高达1.02和低到0.71。
我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。
不同石油的流动性差别也很大，有的石油其50℃运动粘度为1.46毫米2/秒，有的却高达20000毫米2/秒。
许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。
石油外观性质的差异反映了其化学组成的不同。
二、石油的元素组成石油主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，其中碳含量为83～87%，氢含量为11～14%，两者合计为95～99%，由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃，在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。
此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。
这些非碳氢元素含量一般为1～4%。
但也有个别例外，如国外某原油含硫高达5.5%，某原油含氮量为1.4～2.2%。
虽然石油中非碳氢元素的含量很少，但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。
石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外，还有微量的金属元素和其它非金属元素，如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计(ppm)。
以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。
所以，石油的组成是极为复杂的。
三、石油的烃类组成石油主要是由各种不同的烃类组成的。
石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。
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。
常用来表示，它在数值上等于油品在t℃时的密度。
我国常用的相对密度是。
气体的密度一般用kg/m3表示，其相对密度是该气体的密度与空气在标准状态（0℃，0.1013Mpa）下的密度之比，空气在标准状态下的密度为1.2928kg/m3。
在较低的压力下（小于0.3MPa），气体的密度和比容（密度的倒数）可用理想气体状态方程式计算。
而当压力较高时，就需要用计算真实气体的状态方程式来求取。
3、液体油品相对密度与温度、压力的关系当温度升高时，油品的体积就会膨胀，这就导致其密度和相对密度的减小。
当温度变化不大时，油品的体积膨胀系数γ只随油品相对密度的不同而有所变化，其范围为（0.0006～0.00l0）/℃。
当温度在0～50℃范围内，不同温度（t℃）下的相对密度可按下式换算：=－γ(t － 20)其中的γ值可以查得。
若温度与20℃差别较大.则须查专门的图表（GB1885－1983）。
液体受压后体积变化很小，通常压力对液体油品密度的影响可以忽略。
只有在几十兆帕的极高压力下才考虑压力的影响。
4、混合油品的密度当属性相近的两种或多种油品混合时，其混合物的密度可近似地按可加性计算。
一般情况下，油品混合时，体积基本是可加的，按上式计算不会引起很大误差。
但当属性相差很大的两类组分（如烷烃和芳香烃）混合时，体积可能增大；而密度相差悬殊的两个组分（如重油和轻烃）混合时，体积可能收缩，这样便须加以校正。
5、相对密度与化学组成及相对分子质量的关系当分子中碳原子数相同时，芳香烃的相对密度最大，环烷烃的次之，烷烃的最小，烯烃的稍大于烷烃的。
原油及其馏分相对密度的一般范围，显然沸程愈高的馏分其相对密度愈大。
环烷基原油的馏分中环烷烃及芳香烃含量较高，所以其相对密度也较大，而石蜡基原油的相应馏分中则烷烃含量较高，因而其相对密度较小。
所以，对于沸点范围相近的馏分，根据其密度的大小即可大致判明其化学属性。
同时，石油中各馏分的相对密度是随其沸程的升高而增大的。
四、特性因素特性因数K值又称Watson K值或UOP（Universal Oil Products Co.）K值，它是油品的平均沸点和相对密度的函数。
最早是分子平均沸点，后改用立方平均沸点，现一般使用中平均沸点。
由此可见，在平均沸点相近时，K值取决于其相对密度，相对密度越大则K值越小。
当相对分子质量相近时，相对密度大小的顺序为芳香烃＞环烷烃＞烷烃。
因此，烷烃的K值最大，约为12.7，环烷烃的次之，为11～12，芳香烃的K值最小，为10～110所以K值是表征油品化学组成的重要参数，常可用以关联其他物理性质。
但对于含有大量烯烃、二烯烃和芳香烃的二次加工产物，特性因数并不能准确地表征其化学属性，使用时会导致较大误差。
五、平均分子量在进行炼油设备设计计算、关联石油物性及研究石油的化学组成时，相对分子质量是必不可少的原始数据。
在炼油设备计算中所用的石油馏分相对分子质量一般是指其数均相对分子质量，石油各馏分的平均相对分子质量有个大致的范围。
汽油馏分的平均碳数约为8，其平均相对分子质量为100～120；轻柴油馏分的平均碳数约为16，其平均相对分子质量约为220～240；减压馏分的平均碳数约为30，其平均相对分子质量约为370～400；减压渣油的平均碳数约为70，其平均相对分子质量约为1000。
六、粘度和粘温特性粘度是评定油品流动性的指标，是油品特别是润滑油质量标准中的重要项目，也是炼油工艺计算中不可缺少的物理性质。
粘度值就是用以表示流体运动时分子间摩擦阻力大小的指标。
1、粘度的单位⑴动力粘度（η）原油的粘度常用动力粘度表示，动力粘度又称为绝对粘度，它是由牛顿方程式所定义的在过去所用的c·g·s制中，绝对粘度（η）的单位是泊（P，poise），其百分之一是厘泊（cP，centipoise），在现用的SI制中它的单位是Pa·s，这两者的关系是：1 Pa·s＝1000 cP⑵运动粘度（ν）在石油产品的质量标准中常用的粘度是运动粘度，它是绝对粘度η与相同温度和压力下该液体密度ρ之比，即：ν＝η/ρ在c·g·s制中运动粘度是斯（或称Stoke），共百分之一为厘斯（cSt，centistoke），现按SI制改以mm2/s为单位，这两者的关系是：1 cSt＝1 mm2/s⑶条件粘度在石油商品质量标准中，还常能见到各种条件粘度指标。
它们都是在一定温度下，在一定仪器下，使一定体积的油品流出，以其流出时间（s）或其流出时间与同体积水流出时间之比作为其粘度值。
具体的条件粘度有以下几种。
①恩氏粘度（Engler Viscosity）它是以油品从恩氏粘度计中流出200ml的时间与同样体积的水在20℃时流出的时间之比（条件度，E）作为指标。
恩氏粘度源于德国，目前我国的燃料油的质量指标中仍用恩氏粘度作为指标。
②赛氏粘度（Saybolt Viscosoty）它是以60ml油品从赛氏粘度计中流出时间（s）作为指标。
具体尚有赛氏通用粘度（Saybolt Universal Viscosity，单位为SUS）、赛氏重油粘度（Saybolt Furol Viscosity，单位为SFS）之别。
美国习惯用赛氏通用粘度作为润滑油的指标。
③雷氏粘度（Redwood Viscosoty）英国采用的是雷氏粘度，它是以50ml油品从雷氏粘度计中流出的时间（s）作为指标的。
这几种粘度之间的关系见有关图表。
它们之间的近似比值为：运动粘度（mm2/s）：恩氏粘度（条件度，E）：赛氏通用粘度（SUS）：雷氏粘度（RIS）=1：0.132：4.62：4.05。
2、粘度与温度的关系油品的粘度是随其温度的升高而减小，而润滑油往往是在环境温度变化较大的条件下使用的，所以要求它的粘度随温度变化的幅度不要太大。
1. 油品粘度随温度变化的关系式油品粘度与温度的关系一般可用下列经验式关联：lglg（v＋a）＝b＋mlgT式中v――运动粘度，mm2/s；T――绝对温度，K；a，b，m――随油品性质而异的经验常数。
对于我国的油品，常数a以取0.6较为适宜2. 粘度－温度关系的表示方法对于润滑油，其粘度随温度变化的情况是衡量其性质的重要指标。
目前常用的表征粘－温性质的指标有以下两种。
（1）粘度指数（Viscosity Index,VI）这是日前世界上通用的表征粘温性质的指标，我国目前也采用此指标。
（2）粘度比粘度比通常指油品的50℃条件下运动粘度与其100℃条件下运动粘度之比，即v50℃/v100℃。
对于粘度水平相当的油品，这个比值越小，表示该油品的粘－温性质越好；但当粘度水平相差较大时，则不能用粘度比进行比较。
综上所述，烃类中除正构烷烃的粘－温性质最好外，带有少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不大的异构烷烃的粘－温性质也是比较好的，而多环短侧链的环状烃类的粘－温性质是很差的。
3、粘度与压力的关系对于石油产品而言，只有当压力大到20MPa时对粘度才有显著的影响，如压力达到35MPa 时，油品的粘度约为常压下的两倍。
4、石油及石油馏分的粘度和粘温性质石蜡基及中间基的原油均含有一定量的蜡，这样，它们在较低温度下往往呈现非牛顿流体的特性。
所以，对于原油或其重馏分除测定其不同温度下的粘度外，往往还要测定其流变曲线，以便了解其粘度随剪切速率的变化情况，这对于原油和重质油的输送和利用都足很重要的。
数据表明，石油各馏分的粘度都是随其沸程的升高而增大的，这一方面是由于其相对分子质量增大，更重要的是由于随馏分沸程的升高，其中环状烃增多历致。
当馏分的沸程相同时，石蜡基原油的粘度最小，环烷基的最大，中间基的居中。
至于粘－温性质，则以石蜡基原油馏分的最好，中间基的次之，环烷基的最差。
这些显然是由其化学组成所决定的，也就是说在石蜡基原油中含有较多的粘度较小的粘－温性质较好的烷烃和少环长侧链的环状烃，而在环烷基原油中，则含较多的粘度较大而粘－温性质不好的多环短侧链的环状烃。
