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石油及油品的物理性质

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石油及油品的物理性质概述

石油及油品的物理性质概述

n
t m
xiti
i1
中平均沸点tme（℃）：
t tm tcu
me
2
P28换算
三、密度和相对密度 （一）石油及产品的密度与相对密度
定义：该油品在单位体积内的质量， 单位为g/cm3或kg/m3 。
油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也 随之变小，提及密度时应标明温度。
标准密度：我国规定油品在20℃时的密度为其标
表征油品的粘温性质的指标有两种： 粘度指数（简称VI）
H油：人为规定粘温性质良好的宾夕法尼亚 原油所有窄馏分的粘度指数均为100。 L油：人为规定粘温性质差的德克萨斯海湾 沿岸原油所有窄馏分的粘度指数均为0。
当VI为0～100时： VI L U 100
LH
当VI≥100时：VI 10N 1 100
0.00715
N lgH lgU lgY
式中：U—试样在40℃时的运动粘度 Y—试样在100℃时的运动粘度 H—与Y相同的H标准油在40℃时的运动粘度 L—与Y相同的L标准油在40℃时的运动粘度
粘度指数VI越大，表明油品的粘温性质越好。
粘度比 50℃时的运动粘度与100℃时的运动粘度的 比值。对于粘度水平相当的油品 ，粘度比 越小，表示该油品的粘温性质越好。
0.80
0.75
烷烃
0.70
0.65
6
7
8
9
10
The number of carbon atoms
图3-1 各族烃类的相对密度
比较各种烃类的相对密度： 碳数相同而结构不同的烃类，
➢芳香烃＞环烷烃＞烷烃。 同族烃类，随着碳数的增加：
➢正构烷烃的相对密度增加 ➢正烷基环己烷的相对密度增加 ➢正烷基苯的相对密度减小

石油及其产品的物理性质

石油及其产品的物理性质

大到某一程度，油品就变成无定形的粘稠 油品在低温
状物质而失去流动性。
下失去流动 性的原因
构造凝固：
对含蜡油品而言，油品中的固体蜡当
温度适当时可溶解于油中，随着温度的降
低，油中的蜡就会逐渐结晶出来，当温度
进一步下降时，结晶大量析出，并连结成
网状结构的结晶骨架，蜡的结晶骨架把此
温度下还处于液态的油品包在其中，使整
石油炼制技术
石油及其产品的物理性质
1.蒸汽压：在一
定温度下，液体与 其液面上方蒸汽呈 平衡状态时，该蒸 汽所产生的压力称 为饱和蒸汽压，简 称蒸汽压。蒸汽压 愈高，说明液体愈 容易气化。
（一）蒸发性能
纯物质在一定外压 下，当加热到某一温度 时，其饱和蒸汽压等于 外界压力，此液体就会 沸腾，此温度称为沸点。
油品的蒸汽压通
常有两种表示方 法：雷德蒸汽压:
是在规定条件 （38℃、气相体 积与液相体积之 比为4:1）下测定 的；
真实蒸汽压:指气
化率为零时的蒸 汽压。
2．馏程与平均沸点
● 蒸馏时流出第一滴冷凝液时的气相温度叫初馏点，馏出物的体积依次达到10%、20%、30%……90% 时的气相温度分别称为10%点、30%点……90%点，蒸馏到最后达到的气体的最高温度叫干点（或 终馏点)。
● 从初点到干点这一温度范围称为馏程(或沸程)。
● 平均沸点有五种表示方法，分别是体积平均沸点、质量平均沸点、立方平均沸点、实分子平均沸 点、中平均沸点 。
●（二）密度、特性因数、平均分子量
● 1.密度 ：单位体积内所含物质的质量
●相对密度
d
20 4
：20℃时油品
的密
度与4℃
时水的密度之
比

石油及石油产品性质

石油及石油产品性质

2、沥青质
• 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。 相对密度略大于1.0，VPO法分子量约3000～ 10000。加热不熔，300℃以上时会分解及缩合。
• 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，不溶 于石油醚。
• 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 – 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的 胶体分散体系。
⒋立方平均沸点TCU (K):
Tcu


n
3
viTi1/ 3

i1

Ti : i组分的沸点 (K) vi: i组分的体积分率 用途：求油品的特性因数和运动粘度。
5.中平均沸点tme(℃):
tme=(tm + tcu )/2
用途：求油品的氢含量，特性因数,假临界压力，燃 烧热，平均分子量等。
石油及石油产品性质
石油的化学组成 石油及油品的物理化学性质 石油产品的分类及使用性能要求
石油的一般性状
颜色：绝大多数为黑色 相对密度：大多数介于 0.8～0.98之间 气味：特殊气味 流动性：流动或半流动的粘稠液体 石油的外观性质与其化学组成有关
石油的元素组成
1.碳和氢
占96～99％
碳：83～87％
⒉质量平均沸点tW（℃）:
n
tw witi i 1
ti: i组分的沸点℃ wi: i组分的质量分率 用途：求取油品的真临界温度。
⒊实分子平均沸点tm（℃）:
n
tm xiti i1
ti: i组分的沸点℃ xi: i组分的摩尔分率 用途：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因 数
趋势：含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着 石油馏分沸程的升高而增加, 其种类和复杂性也随着 馏分沸程升高而增加。汽油馏分的硫含量最低，减 压渣油中的硫含量最高，我国大多数原油中约有 70%的硫集中在减压渣油中。

石油及油品物理性质

石油及油品物理性质

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。

石油炼制工程_ 石油及油品的物理性质_

石油炼制工程_ 石油及油品的物理性质_

第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点（汽化特性）
烃类混合物 当压力不高时，气体近似为理想气体，与其相平衡的溶液近似为理想溶液，
n
p pi xi i 1
P, Pi ：分别为混合物和组分i的蒸汽压 xi : 平衡液相中组分i 的摩尔分率
烃类混合物的蒸汽压是温度和气化分率的函数，即：
P = f (T, e)
恩氏蒸馏曲线
蒸馏曲线的斜率
斜率 S 90%馏出温度 10%馏出温度 90 10
该斜率表示从馏出10%到90%之间， 每馏出1%的沸点平均升高值。
第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点（汽化特性）
注意
a. 恩氏蒸馏属于渐次汽化过程，基本不具有精馏作用，随着温度的不断 升高，不断气化和馏出的是组成范围较宽的混合物。
初馏～200 200～250 250～300 300～350 350～400 400～450 450～500
＞500 原油
大庆原油
0.7432 0.8039 0.8167 0.8283 0.8368 0.8574 0.8723 0.9221 0.8554
胜利原油
0.7446 0.8204 0.8270 0.8350 0.8606 0.8874 0.9067 0.9698 0.9005
三、平均沸点
➢ 体积平均沸点（ tv）
定义
tv ＝(t10 + t30 + t50 + t70 + t90 )/5 0C
用途：用于求其它难以测得的平均沸点。
➢ 质量平均沸点（tw)
定义：
n
tw wi ti i 1
wi -----组分i 的质量分率 Ti -----组分i 的沸点
用途：用于求油品的真临界温度（TC)

石油炼制工程(第四版) 杨朝合

石油炼制工程(第四版) 杨朝合
2011-6-14 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。
t me = (t m + tcu ) / 2
用途： 用于求油品氢含量、 、 、 用途：tme用于求油品氢含量、K、Pc、燃烧热和平均分子量 2011-6-14 14 石油加工工程
这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点 体积平均沸点可由石油馏分的 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，其它几种平均沸点可借助体积 馏程测定数据直接算得， 其它几种平均沸点可借助体积 平均沸点与蒸馏曲线斜率由 中查得； 平均沸点与蒸馏曲线斜率由图3-2中查得； 中查得 周佩正根据石油馏分的体积平均沸点tv及其馏程的斜率 周佩正根据石油馏分的体积平均沸点 及其馏程的斜率 ， 根据石油馏分的体积平均沸点 及其馏程的斜率S， 将这五种平均沸点进行了关联 ； 这几种平均沸点各有其相应的应用场合，不能混淆， 这几种平均沸点各有其相应的应用场合，不能混淆，当 有其相应的应用场合 涉及沸点时须注意所指的是何种平均沸点； 涉及沸点时须注意所指的是何种平均沸点； 对于沸程小于 ℃ 窄馏分， 对于沸程 小于30℃的 窄馏分， 可以认为其各种平均沸点 小于 近似相等， 中沸点代替不会有很大误差。 近似相等，用中沸点代替不会有很大误差。 相等 代替不会有很大误差

石油及油品的理化性质简介

石油及油品的理化性质简介
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。

炼油工艺基础知识

炼油工艺基础知识

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

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。

石油及油品的理化性质简介资料

石油及油品的理化性质简介资料

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
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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
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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。

石油及油品的物理化学性质

石油及油品的物理化学性质
在我国，20℃密度被规定为石油的标准密度，以ρ20表示。一般原油的密度大约 是0.75-1.00g/cm3，个别原油密度大于1.00g/cm3或小干0.75g/cm3，其中以0.820.92g/cm3者居多，如苏拉汗的原油密度为 0.71g/cm3，墨西哥的某些原油密度为 1.06g/cm3。我国原油的密度一般在0.79-0.95g/cm3 之间。
沸点和相对密度可以计算得到表示化 学组成的参数
时，需要校正。
第一节 蒸气压和沸程
1.4 蒸气压测定方法 标准： GB/T6536-86 石油产品蒸馏测定法
GB/T8017-87油品质量标准（雷德法） GB/T6536-97 石油产品蒸馏测定法
第一节 蒸气压和沸程
测定油品的蒸气压的方法：
（1）油品质量标准中的雷德蒸气压，是在规定条件（38℃、气相体积与液相体积之 比为4:1––GB/T8017-87油品质量标准：37.8℃）下测定的，测定方法较为简单，主要 用作油品质量标准或用它求定真实蒸气压； （2）蒸气压即所谓真实蒸气压或泡点蒸气压，是在气化率为零时的蒸气压。
• 恩氏馏程可判断油品中轻重组分的相对含量。恩氏馏程所测的值具有条件性。
第二节 密度、特性因素和 分子量
第二节 密度、特性因素和分子量
1、密度
1.1 密度定义 原油的密度是指在规定温度下，单位体积内所含原油的质量数，符号为ρ。单位
符号为g/cm3、g/mL或kg/L。
第二节 密度、特性因素和分子量
2 研究的内容
油品各种物理化学性质的意义、影响因素和表示方法等。
第二章 石油及油品的物理
3 研究方法
化学性质
• 条件性试验，用规定的仪器，在规定的试验条件、方法和步骤下进行的试验。如果 改变试验条件，将得到不同的结果。

石油及油品性质

石油及油品性质

•
根据馏分组成数据， 根据馏分组成数据，以馏出 温度为纵坐标， 温度为纵坐标，馏出体积百 分数为横坐标作图， 分数为横坐标作图，得到的 曲线称为恩氏蒸馏曲线
• 在工艺计算中常用到恩氏蒸馏曲 线的斜率（ α），其表示方法 线的斜率（tgα），其表示方法 是。 • 斜率（tgα）=(90％馏出温度一 斜率（ α ％ 10％馏出温度)/（90-10） ％馏出温度 （ ） • 馏分越宽，其斜率值也越大。 馏分越宽，其斜率值也越大。
• 第三节 平均沸点
•
馏程在原油的评价和油品规 格上虽然用处很大， 格上虽然用处很大，但在工艺 计算上却不能直接应用， 计算上却不能直接应用，因此 工艺计算上为了要表示某一馏 分油的特征， 分油的特征，需要用平均沸点 的概念。 的概念。它在设计计算及其他 物理性质的求定上用处甚大。 物理性质的求定上用处甚大。
• 石油产品标准测定方法中规定 20℃密度为石油产品的标准密度， 以ρ20表示，以代替原来的标准 相对密度d420，在数值上，ρ20与 d420是相等的，但是它们的物理 意义和单位则不同。
• 二、液体油品密度与温度、压力 液体油品密度与温度、 的关系
• 体积平均沸点主要用来求定 其他难以直接测定的平均沸 点。
二、重量平均沸点 • 重量平均沸点为各组分重量 百分数和相应的馏出温度的 乘积之和。 乘积之和。
三、实分子平均沸点
•
实分子平均沸点为各组分摩 尔分数和相应的沸点乘积之 和。
四、立方平均沸点
•
立方平均沸点为各组分体积 百分数乘以各组分沸点（ ） 百分数乘以各组分沸点（K） 的立方根之和再立方。 的立方根之和再立方。
• 第二节 馏程（沸程） 馏程（沸程）
• 对于纯化合物，在一定外 对于纯化合物， 压下， 压下，当加热到某一温度 时，其饱和蒸气压与外界 压力相等时的温度称为沸 在外压一定时， 点。在外压一定时，沸点 是一个恒定值。 是一个恒定值。

【基础知识】油品检测人必知，石油及其产品的物理性质

【基础知识】油品检测人必知，石油及其产品的物理性质

【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。

第三章_石油及油品的物理性质(简化)案例

第三章_石油及油品的物理性质(简化)案例

④ 石油及石油馏分的粘温性质
石油各馏分的粘度都随着其沸程的升高而增大
相对分子质量增大 环状烃含量增多所致
当石油馏分的沸程相同时
石蜡基原油的粘度最小, 中间基居中, 环烷基的最大
石油及其馏分的粘温性质
石蜡基原油的馏分最好 , 中间基居中, 环烷基最差
2．粘度与压力的关系
低压对粘度的影响不大 当压力高于40atm时，需要考虑压力的影响
注意事项

石油及油品的理化性质与其化学组成和分子结构密切相关； 石油及油品是复杂的混合物，因此它的性质是宏观的综合表现，
也就是说是多种化合物总体表现出来的性质，所以它与单独一个
纯化合物的性质不同；

多数性质无可加性，如密度、粘度，并且测定性质时，都是条件 性实验；

为了便于油品之间相互比较和对照，石油及油品的绝大部分性质
的比值来表示物质的相对密度，又称比重
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
第12届世界石油会议规定对原油的分类：

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；
混
1 vi i n wi i 1
n

i 1
i
属性相差很大的两类组分(如烷烃和芳香烃)混合时，
混合体积可能无可加性，需要用过剩分子体积的概念 进行计算。
二、特性因数(K;Waston factor;Characterization factor)
1．定义 特性因数是烃类列氏绝对温度表示沸点的立方根对相对 密度作图，所得曲线的斜率。

石油及油品的物理性质

石油及油品的物理性质

当p*＜0.1MPa或Tb＞200℃时，f＝1
当Tb＜95℃时，f＝0
当p*＜0.1MPa、Tb＝95~200℃时
f ( T 366 . 5 ) / 111 . 1 b
馏程（沸程）(Distillation or Boiling Range)
纯物质p*＝f (T)
混合物p*＝f (T, e)
其它平均沸点由tv确定
应用P69图3-4
由tv和ASTM曲线斜率查得沸点校正值t， ti＝ tv＋t
应用周佩正关联式求算（P70式3-20~23） 沸程＜30℃的窄馏分，用中沸点直接代替其它平均沸点
【注意】恩氏蒸馏温度的校正
当ASTMt＞246℃时，必须考虑裂化作用的影响，需进 行温度校正： logD＝0.00852t－1.691 式中：D——加在原温度上的校正值，℃
实分子平均沸点tm（℃）
tm x i t i
i 1 n
式中：xi——各组分摩尔分率
用于求定油品的假临界温度和偏心因数
中平均沸点tme（℃）
tme tm tcu 2
用于求油品的氢含量、特性因数、假临界压力、燃烧热 和平均分子量等
各平均沸点的求定
tv可以由ASTM数据由定义式计算
* * p p /p r c
T T/T r c — 为偏心因子
适用范围：ⅰ. 不仅适用于烃类，也适用于石油窄馏分 ⅱ. Tr＞0.3，T≮冰点 ⅲ.当Tr＞0.5时为最可靠的计算方法
烃类混合物及石油馏分的蒸气压
混合物蒸气压的计算
对于完全理想体系，即液相为理想溶液，气相为理想气体， 其蒸气压可由拉乌尔定律和道尔顿定律计算
纯烃的蒸气压
p＝f (T)

第三章石油及油品的物理性质

第三章石油及油品的物理性质
2014-9-1
Tcu
iTi i 1
n
1 3

3
t Me
t m tcu
2
18
求定石油馏分的各种参数时，为简化起见，常用
平均沸点表征其气化性能
只有tv可由馏程直接测定，其它由tv与s查图求定；
可根据经验关联式换算；
上述五种平均沸点使用时要注明； 沸程<30℃，可以近似认为相等。
原油
原油基属
0.8554
石蜡基
0.9005
中间基
0.9495
环烷-中间基
0.9492
环烷基
26
密度和相对密度
原油及其馏分的相对密度的一般范围
油品 原油 相对密度， d20 4 0.8～1.0 油品 轻柴油 相对密度，d20 4 0.82～0.87
汽油
航空煤油
0.74～0.77
0.78～0.83
减压馏分
2014-9-1 2
• 7．原油中的硫醇一般存在于 轻质 馏分 中。石油中的硫、氮含量随着石油馏分沸 程的升高而 增大 ，大部分集中在 渣 油 中。 • 8．一般把石油中不溶于低分子烷烃，但能 溶于 热苯 的物质称为沥青质。渣油中的 可溶质包括 饱和分、芳香分、胶质 。 • 9．请列出石油中十种微量元素 镍、钒、 铁、铜、铅、钙、镁、钠、铝、锌 . 原油中的微量元素主要存在于 渣油 中。
2014-9-1
也是某些轻质油品的质量指标
6
1、纯烃的蒸气压
取决于烃的本性，同一族烃类，同一温度下， 相对分子量较大的烃类蒸气压较小 就某一种纯烃而言，其蒸气压随温度的升高而 增大 当体系的压力不太高，温度远高于其临界温度， 且温度变化不大时，纯化合物的蒸气压与温度 间的关系可用如下方程表示

第三章_石油及油品的物理性质(简化)

第三章_石油及油品的物理性质(简化)

注意：
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。
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，这些 参数是发动机燃料表示蒸发性能的重要质量指标。
二、油品粘度和化学组成的关系
粘度反映液体内部分子间的摩擦力，因此黏度必然与油品的分子结构
和大小密切相关，有关υ与组成的关系，有几点结论 ：
油品的粘度随沸程的升高和密度增大而迅速增大 对于相同沸点的不同石油馏分：
含环状烃多则粘度高；环数越多，粘度越大
当烃类分子中的环数相同时，其侧链越长则其粘度越大
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。
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，简 称蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于气化。 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的
3．密度与温度、压力的关系
同一油品，温度上升，相对密度减小
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
体积膨胀系数
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

第3章 石油及油品的物理性质

第3章 石油及油品的物理性质
➢ 任何真实的流体，当其内部分子之间作相对运动时都会 因流体分子之间的摩擦而产生内部阻力
➢ 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
30
浙江海洋学院
粘度的定义
1、动力粘度（ η，μ ）
➢ 又称动力粘度，由牛顿剪切定律得出 ➢ 在过去所用的c·g·s制中，绝对粘度(η)的单位是泊(P，
1
3

tcu viTi3
i1

tMe

tm
tcu 2
浙江海洋学院
平均沸点
只有tv可由馏程直接测定，其它由tv与馏程的斜率S 查图求定，或者根据经验关联式换算 上述五种平均沸点使用时要注明 沸程<30℃，可以近似认为相等
14
浙江海洋学院
第二节 密度、特性因数和平均分子量
原油及油品的密度和相对密度在生产和储运中有重 要意义，在原料及产品的计量及炼油装置的设计等 方面是必不可少的。
➢ 对于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K和平均沸点查图求
6
浙江海洋学院
二、馏程
1、纯物质的沸点
➢ 对于液态纯物质，其饱和蒸气压等于外压时的温度，称 为该液体在该外压下的沸点
➢ 在一定的外压下，液态纯物质的沸点为一定值。如不加 说明，物质的沸点一般都是指其在常压下的沸腾温度
➢ 条件性试验，蒸馏设备不同， 测定结果不同
➢ 常用ASTM蒸馏（美国材料试 验学会）或恩氏（Engler）蒸 馏，按照GB6536-86规定的方 法进行的简单蒸馏
➢ 样品用量100ml（20℃）
9
浙江海洋学院
馏程
➢ 初馏点：馏出第一滴冷凝液时的气相温度
➢ 10%馏出温度：馏出液达10ml时的气相温度

石油及油品的物理化学性质

石油及油品的物理化学性质

2012-1-10
油料学
17
第二节 密度、特性因素和分子量 密度、
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油料学
18
第二节 密度、特性因素和分子量 密度、 原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、计量和设计 原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、 方面都是一个重要指标。 方面都是一个重要指标。它的大小取决于组成它的烃类分子大 小和分子结构。通常情况下，原油密度随其碳、氧、硫含量的 小和分子结构。通常情况下，原油密度随其碳、 增加而增大，因而含芳香烃多的、含胶质和沥青质多的原油密 增加而增大，因而含芳香烃多的、 度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃）多 度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃） 的原油密度最小。 的原油密度最小。
组分i的蒸气压， 组分 的蒸气压，Pa 的蒸气压 组分数 混合物的蒸气压，Pa 混合物的蒸气压，
p = ∑ pi xi
i=1
n
平衡液相中i组分的摩尔分数 平衡液相中 组分的摩尔分数
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油料学
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第一节 蒸气压和沸程
（3）烃类混合物：烃类混合物与纯烃不同，其液相组成不是固 烃类混合物： 定不变的，它随气化率不同而变化。当按式（2 定不变的，它随气化率不同而变化。当按式（2-1）计算时，得 到的只是某个平衡条件下的蒸气压。当平衡条件变化时气化率 随之改变，式中也有所变化。所以烃类混合物的蒸气压 随之改变，式中也有所变化。所以烃类混合物的蒸气压在压力 蒸气压在压力 不太高时，不仅是温度的函数，而且与气化率有关。 不太高时，不仅是温度的函数，而且与气化率有关。 不仅是温度的函数
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油料学
9
第一节 蒸气压和沸程 （4）烃类和石油窄馏分：可以用各种蒸气压方程式计算其不 烃类和石油窄馏分： 同温度、压力下的饱和蒸气压.常用的方程是拟合Maxwell同温度、压力下的饱和蒸气压.常用的方程是拟合MaxwellBonnell图得到的，可计算石油窄馏分的蒸气压： Bonnell图得到的，可计算石油窄馏分的蒸气压：
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大家好
实沸点蒸馏测定过程： 第一步常压蒸馏，切取从初馏点到200℃的
各个馏分 。 第二步在残压为1.33KPa左右进行的减压蒸
馏，切取200～395℃的各个馏分。 第三步在残压为0.27KPa下不用精馏柱的减
压蒸馏，切取395～500℃的各个馏分，釜底 的残液为500℃以上的减压渣油。
大家好
将蒸馏过程中的气相馏出温度与相应的馏出 物累计质量收率(m%)作图，即可得到实沸 点蒸馏曲线 。
2、 重均分子量 重均分子量定义：体系中不同分子的质量分 率与其相应分子量的乘积的总和。
M
wM
W M i i
NW 2 ii
w
ii
W NM
i
ii
式中：wi—组分i的质量分率
大家好
二、数均分子量的测定方法
沸点上升法 测
定 蒸气压渗透法
方
法
冰点下降法
渗透压法
大家好
三、石油馏分平均分子量的近似计算方法
➢芳香烃＞环烷烃＞烷烃。 同族烃类，随着碳数的增加：
➢正构烷烃的相对密度增加 ➢正烷基环己烷的相对密度增加 ➢正烷基苯的相对密度减小
大家好
烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香 烃的C-C的键长最短，其结构最为紧凑，环 烷烃的结构与芳烃相比，其分子结构要松 弛一些，烷烃分子的C-C键的键长最长，其 分子结构最松弛。
，没有单位。常用
d
t 4
表示，
在数值上等于t℃时油品的密度。
大家好
我国常用的相对密度为
d
2 4
0
，欧美各国则常用
d
15 .6 15 .6
表示，二者之间可按下式进行换算：
d1155..66 d240Δd
在欧美各国还常用API度来表示油品尤其是原
油的相对密度，关系式如下：
API141.5131.5 d1 5 .6
一、平均分子量的定义
由于石油及其产品是一种多分散体系， 用不同的统计方法可以得到不同定义的 平均分子量。
大家好
1、 数均分子量
数均分子量定义：体系中不同分子的摩尔分
率与其相应分子量的乘积的总和。
M n niM i N N iM i i W Nii
式中：ni —组分i的摩尔分率 Mi —组分i的分子量 Ni —组分i的摩尔数 Wi—组大分家好i的质量
第二章 石油及油品的物理性质
本章的主要内容： 石油的蒸馏曲线 石油的密度与相对密度 石油的光学性质 石油的粘度 石油的热性质、电性质等
大家好
第一节 恩氏蒸馏、实沸点蒸馏曲线
石油及其产品是由许多分子大小不同的烃 类与非烃类所组成的复杂混合物，它们的 沸点不象单体化合物那样具有恒定值，而 是随气化的过程在一定温度范围内逐步升 高，这个沸点范围称为沸程。
大家好
一、恩氏蒸馏
恩氏蒸馏是在石油产品馏程测定器中，按 照规定的标准方法进行的简单蒸馏，国外 又将此方法称为ASTM蒸馏或恩氏蒸馏。
大家好
其测定过程如下:
将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定
的加热速度进行加热。
初馏点(Initial Boiling Point，简称IBP)：馏
出的第一滴冷凝液的气相温度 。
原油
K
BMCI
原油基属
大庆 12.0～12.6 17～24
石蜡基
中原 11.7～12.6 17～29
石蜡基
胜利 11.2～12.2 14～39
中间基
辽河 11.4～11.9 28～47
大家好
四、相对密度与化学组成的关系
0 .9 0
r e la tiv e d e n sity
0 .8 5
0 .8 0
0 .7 5
0 .7 0
0 .6 5
6
7
8
9
10
T he num ber of carbon atom s
图3-3-1 各族大烃家好类的相对密度
比较各种烃类的相对密度： 碳数相同而结构不同的烃类，
大家好
一、石油及其油品的密度、相对 密度及其测定方法
定义：该油品在单位体积内的质量， 单位为g/cm3或kg/m3 。
油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也 随之变小，提及密度时应标明温度。
大家好
我国规定油品在20℃时的密度为其标准密
度，表示为20。 油品的相对密度是其密度与规定温度下水
的密度之比值
0.8804
0.8900
300～350
0.8283 0.8350
0.8994
0.9100
350～400
0.8368 0.8606
0.9149
0.9320
400～450
0.8574 0.8874
0.9349
0.9433
450～500
0.8723 0.9067
0.9390
0.9483
>500
0.9221 0.9698
38.58
续表3-3-3 烃类的特性因数(K)与相关指数(BMCI)
化合物
特性因数K
相关指数BMCI
正丙基环己烷
11.51
34.21
正丁基环己烷
11.64
30.73
苯
9.72
பைடு நூலகம்
99.84
甲基苯
10.14
82.91
乙基苯
10.36
74.99
正丙基苯
10.62
66.15
正丁基苯
10.83
59.32
大家好
沸点范围
图3-2-3 几种原油馏分的分子量分布
大家好
石油各馏分的数均分子量是随馏分的沸 程的上升而增大的。
当沸程相同时，石蜡基的原油如大庆原 油的数均分子量最大，中间基的原油如 胜利原油次之，而环烷基的原油如辽河 欢喜岭原油最小。
大家好
表3-2-2 石油各馏分的平均分子量范围及与碳数的关系
馏分
沸程，℃ 碳数范围 平均碳数 平均分子量
石油馏分的平均分子量还可以有一些经验公 式进行计算，常用的经验公式有：
Mab tc2t n
式中：t—石油馏分的实分子平均沸点(℃) a,b,c —随馏分的特性因数不同而 变化的参数
大家好
表3-2-1 计算分子量经验公式中的常数与特性因数的关系
特性因数 K
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
a
56
15.6
大家好
油品密 度的测 定方法
密度计法 比重瓶法
大家好
二、液体油品相对密度与温度、压力的关系
温度升高，油品的体积膨胀，密度和相对密 度减小。 在0～50℃的温度范围内，t℃时的相对密度 与20 ℃时的相对密度之间存在如下的关系 :
d4 t d4 20(t2)0
式中：—油品的体积膨胀系数
大家好
正构烷烃的K值最大，约为12.7，环烷烃次 之，为11～12，芳香烃最小，为10～11 。
正构烷烃的BMCI最小，基本为零，环烷烃 次之，在50以下，芳香烃最大，在100以下。 换言之，油品的BMCI越大，其芳香性越强， 而BMCI越小，表明其石蜡性越强。
大家好
表3-3-4 各原油窄馏分的K值和BMCI值
57
59
63
69
b
0.23 0.24 0.24 0.225 0.18
c
0.0008 0.0009 0.0010 0.00115 0.0014
当实分子平均沸点相同时，K值越大时，其
平均分子量也越大。
大家好
中国石油大学针对我国原油提出了如下的计 算平均分子量的经验公式 ：
Mn＝184.5＋2.295T-0.2332KT＋ 1.32910-5(KT)2-0.62217T
1.0020
0.9820
原油
0.8554 0.9005
0.9495
0.9492
原油属性
石蜡基 中大家间好基 环烷-中间基 环烷基
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 。
大家好
原因在于： 环烷基的原油由于其芳烃含量较高，因而
大家好
图3-1-2 原油实沸点蒸馏曲线
大家好
第二节 平均分子量
石油的分子量是进行炼油设计、关联石油物 性、研究石油的化学组成中所必不可少的基 础数据。由于石油及其产品是由许多分子大 小不同的化合物所组成的复杂混合物，而各 种合物的分子量又各不相同，其范围也很宽，
所以只能用平均分子量来表示。
大家好
汽油馏分
<200
C5C11
8
100120
柴油馏分 200350
C11C20
16
220240
减压馏分 350500
C20C35
30
370400
减压渣油
>500
>C35
大家好
70
9001100
第三节 密度和相对密度
石油及油品的密度与相对密度对生产、储 藏和运输有着重要的意义，在原油及产品 的计量和炼油装置设计等方面都是必不可 少的。
大家好
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。
大家好
进一步研究表明，烃类的
d
20 4
与其碳数之间
有一定的关系。
以碳数的倒数的校正值
C
1
10%、20%……90%馏出温度：馏出液达
10ml、20ml、直至90ml时的气相温度 。