石油的组分分析和物理性质测定(doc 5)
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石油及其主要产品化学组成和物理性能1、石油的化学组成1.1 颜色与密度石油(俗称原油)通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体,由于含有硫等其它物质,一般都有不同程度的臭味。
多数原油的密度集中在750~950kg/m³之间,也有个别原油的密度在1000 kg/m³以上或在800 kg/m³以下。
1.2 元素组成一般而言,原油由以下几种元素或化合物组成:碳——83~87%,氢——11~14%,硫——1~3%(硫化物、二硫化物和单质硫等),氮——低于1%(以带胺基的碱性化合物为主),氧——低于1%(存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有机化合物中),金属和非金属物质——低于1%(镍、铁、钒、铜、砷等)。
根据硫含量的不同,可分为低硫原油(硫含量小于0.5%)、含硫原油(硫含量0.5~2.0%)和高硫原油(硫含量大于2.0%)三类。
碳/氢原子比(有时也称氢/碳原子比)是反映原油属性的一个重要参数,与其原有的化学结构有关系。
1.3 烃类组成原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃,这些烃类组成是以气态、液态、固态的化合物存在。
根据烃类成分的不同,原油也可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类。
石蜡基原油含烷烃较多;环烷基原油含环烷烃、芳香烃较多;中间基原油介于二者之间。
原油中的烃类含量因为产地种类不同差异很大,相对密度较小的轻质原油中烃类含量可能大于90%,而相对密度较大的重质原油中的烃类含量甚至可能小于50%。
炼油厂加工的的原油通常为液态。
原油中含的液体状态烃按其沸点不同,可以分为低沸点馏分、中间馏分以及高沸点馏分。
低沸点馏分,如在汽油馏分中含有C5~C10的正构烷烃、异构烷烃、单环环烷烃、单环芳香烃(苯系)。
中间馏分,如在煤油、柴油馏分中含有C10~C20的正异构烷烃、带侧链的单环环烷烃、双环及三环环烷烃、双环芳烃。
高沸点馏分,如在润滑油馏分中含有C20~C36左右的正异构烷、环烷烃和芳香烃。
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。
石油产品的质量标准及检验方法石油是一种重要的能源资源,被广泛用于燃料、化工原料等方面。
为了确保石油产品的质量和安全性,制定了一系列严格的质量标准和检验方法。
首先,石油产品的质量标准主要包括以下几个方面:外观、物理性质、化学性质、含水量、硫含量等。
外观要求石油产品无杂质、无水分、无异味,颜色应清晰透明。
物理性质要求石油产品具有一定的密度、粘度、闪点、凝点等指标。
化学性质要求各种组分的含量符合规定范围,例如甲烷含量不能超过0.5%。
含水量要求在一定范围内,一般不能超过1%。
硫含量是石油产品中的重要指标,硫对环境和人体健康有一定的危害,所以一般都有严格的限制。
为了确保石油产品的负责性和可靠性,需要进行严格的检验。
石油产品的检验方法主要包括以下几个方面:外观检验、物理性质检验、化学性质检验、含水量检验、硫含量检验等。
外观检验主要是通过人工目测和仪器检测来判断石油产品的颜色、透明度等外观指标。
物理性质检验主要包括密度测定、粘度测定、闪点测定、凝点测定等方法。
化学性质检验主要是通过仪器分析测定石油产品的各种组分含量,如甲烷含量、饱和烃含量、芳烃含量等。
含水量检验主要是通过沉淀法、蒸发法等方法,测定石油产品中的水分含量。
硫含量检验主要是通过仪器分析测定石油产品中的硫含量,常用的方法有X射线荧光法、紫外分光光度法等。
在石油产品质量标准和检验方法的制定和执行过程中,需要专门的检验机构来进行检测和评价。
这些机构应具备一定的检测设备和技术力量,拥有一支高素质、专业化的检验人员队伍。
并且,检验结果也需要经过相互验证和比对,确保结果的准确性和可靠性。
同时,还需要注重对检验设备的日常维护和管理,以保证检验结果的稳定性和准确性。
总的来说,石油产品的质量标准和检验方法对于确保能源安全和环境保护起着重要的作用。
通过制定严格的质量标准,可以对石油产品的生产和销售起到规范作用,保障用户的利益。
通过严格的检验方法,可以对石油产品的质量进行有效监控,提高其可靠性和安全性。
石油化工产品质量检测方法要求石油化工产品是现代工业生产的关键材料之一,包括但不限于原油、石油产品和化工产品等。
为了保证石油化工产品的质量,减少环境污染和安全风险,制定了一系列的质量检测方法要求。
本文将分别从原油质量检测、石油产品质量检测和化工产品质量检测三个方面进行论述。
原油质量检测方法要求原油是石油化工产品的重要原料,其质量对后续炼油加工及产出的石油产品质量有着重要影响。
原油质量检测主要从以下几个方面进行要求。
一、物理性质检测物理性质检测是评价原油质量的基础,包括密度、黏度、凝固点、闪点、燃点等参数的测定。
通过测定这些物理性质,可以了解原油的基本性质及特征,为后续加工提供数据支持。
二、化学成分分析化学成分分析主要是对原油中的主要组分进行测定,包括碳氢化合物、硫含量、氮含量、水含量等。
这些成分的测定可以帮助了解原油的化学构成及污染程度,为炼油过程中的脱硫、脱氮等操作提供依据。
三、杂质检测原油中可能存在的杂质包括悬浮物、沉淀物、水分、金属杂质等。
这些杂质对于炼油加工设备的损伤程度和原油产品的质量都有一定影响,需进行检测和控制。
石油产品质量检测方法要求石油产品是石油化工的主要产物,包括汽油、柴油、润滑油、石蜡等。
为了保证石油产品的质量和合格进入市场,制定了一系列的质量检测方法要求。
一、理化性质检测石油产品的理化性质检测包括密度、凝固点、闪点、燃点、粘度、含硫量、含氮量等参数的测定。
这些参数表征了石油产品的基本性质及技术指标,为产品的合格性评价提供依据。
二、组分分析石油产品的组分分析主要是对炭氢化合物、芳香烃、饱和烃、杂质、添加剂等进行定性和定量分析。
这些分析结果可以帮助了解产品的组成和污染物含量,以及是否符合标准要求。
三、性能评价石油产品的性能评价主要是对其特定属性进行测定,如抗磨性、抗氧化性、抗腐蚀性等。
这些属性的测定可以评估产品的使用性能和安全性,为产品的优化和改进提供依据。
化工产品质量检测方法要求化工产品是石油化工行业的重要产物之一,涉及到涂料、塑料、橡胶、合成纤维和精细化学品等多个细分领域。
【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。
石油鉴定方法石油鉴定方法是指通过一系列的实验和分析,确定石油的性质和组分的过程。
根据石油鉴定方法的不同,可以对石油的物理性质、化学性质和组分进行分析和鉴定。
本文将介绍几种常用的石油鉴定方法。
首先,石油的物理性质是最基本的鉴定指标之一。
物理性质包括密度、粘度、表面张力和沸点等。
其中,密度是指单位体积的质量,可以通过密度计进行测量。
粘度是指流体抵抗流动的能力,可以通过粘度计进行测量。
表面张力是指液体表面膜的收缩力,可以通过测定液体的接触角来间接测定。
沸点是指在常压下液体蒸发的温度,可以通过沸点测定仪进行测量。
其次,化学性质也是石油鉴定的重要内容之一。
化学性质主要包括酸值、硫含量、氮含量和水含量等。
酸值是指石油含有的有机酸的质量百分比,可以通过酸值测定仪进行测量。
硫含量是指石油中硫的质量百分比,可以通过硫含量测定仪进行测量。
氮含量是指石油中氮的质量百分比,可以通过氮含量测定仪进行测量。
水含量是指沉淀法测定石油中的水分含量。
此外,组分分析也是石油鉴定的重要内容之一。
组分分析是指石油中各种不同化合物的相对含量分析。
常用的组分分析方法有气相色谱法和液相色谱法。
气相色谱法是指将石油样品蒸发成气体,并通过气相色谱仪进行分离和鉴定。
液相色谱法是指将石油样品溶于合适的溶剂,并通过液相色谱仪进行分离和鉴定。
这些方法可以得到石油中各组分的相对含量以及其化学结构等信息。
最后,还有一些其他的石油鉴定方法,如闪点测定法、燃烧热值测定法和协和值测定法等。
闪点是指液体的挥发分在特定条件下开始燃烧的最低温度,可以通过闪点仪进行测量。
燃烧热值是指燃烧单位质量石油所释放的热量,可以通过燃烧弹矿仪进行测量。
协和值是指石油流体的自燃性能,可以通过协和值测定仪进行测量。
总结来说,石油鉴定方法包括物理性质分析、化学性质分析和组分分析等多个方面。
通过这些方法的综合应用,可以全面了解石油的物理性质、化学性质和组分等信息,为石油的开采和利用提供重要的科学依据。
石油分析随着全球工业的发展和能源需求的增加,石油作为一种重要的化石能源,对世界经济和社会的发展起着至关重要的作用。
石油分析是对原油和石油产品进行测试和评估的过程,以确定其组成和质量,并为石油行业的相关决策提供可靠的数据支持。
石油分析的目的是通过测量和分析石油的物理性质、化学成分和其他相关特性,来评估其质量、品质以及可用性。
这些测试和分析通常由专业的化学实验室和油气公司进行,以确保所提供的石油产品符合国家和国际标准,以及用户的需求。
在石油分析中,常见的测试项目包括密度、黏度、闪点、凝点、溶剂抽提、硫含量、水含量、石油酸值、金属含量等。
这些测试可以通过各种实验方法和仪器设备进行,如密度计、黏度计、闪点仪、凝点仪、红外光谱仪、气相色谱仪等。
密度是石油分析中最基本的物理性质之一,表示原油或石油产品在特定温度和压力下的质量密度。
密度的测量可以提供石油产品的成分分析和混合物比例的信息,以及计算标准重量和容量等关键参数。
黏度是衡量石油分析中另一个重要的物理性质,它代表了石油产品在温度和剪切力下的流动性。
黏度的测量对于石油产品的加工和使用具有重要意义,因为黏度的高低会直接影响到石油产品的泵输能力、燃烧效率和润滑能力。
闪点是指石油产品在特定条件下即使有火花或明火接触时,其挥发性能无法支撑持续燃烧的最低温度。
闪点的测量对于判断石油产品的安全性和易燃性具有重要的意义,尤其是在储存、运输和处理涉及液体和气体石油产品的场合。
凝点是指石油产品在低温下开始凝固成为固体的温度。
凝点的测量可以帮助石油行业根据气候和储存条件选择合适的石油产品,并预防由于低温引起的流体流动问题。
除了物理性质的测试,石油分析还需要对石油产品的化学成分进行检测。
硫含量是石油产品中一个重要的化学指标,因为硫的存在会对石油产品的环境影响和燃烧效果产生不良效果,硫含量的测量可以帮助评估石油产品的环保性和可持续性。
水含量是指石油产品中所含水分的含量,水的存在会降低石油产品的质量和腐蚀性能,因此水含量的测量对于石油产品的加工和使用具有重要意义,尤其是对于润滑油和液体燃料等对纯净度要求较高的产品。
石油的组分分析和物理性质测定
一、实习目的
石油的性质包括物理性质和化学组成,二者之间有密切的联系,了解石油的性质对石油地质研究和评价石油的工业品质有着十分重要的意义。
通过观察和简易的实验演示了解:(1)石油的主要族组分组成分析;(2)石油的基本物理性质。
二、实习内容和方法
(一)石油馏份试验
石油是由各种碳氢化合物为主的有机化合物所组成的,每一种化合物均有一定的沸点和凝点。
按一定的温度间隔蒸馏切割出不同沸点范围的原油组分,为原油的一个馏分。
实验时称50g 油样,倒入恩氏蒸馏烧瓶中(图实1-1),将烧瓶均匀加温,记下馏出第一滴时的温度(初馏点)及温度为150℃、170℃、210℃、230℃、250℃、270℃、300℃时馏出的体积,根据下式可计算各馏分的数量:
式中:V n :为每一馏分含量(体积百分数);
Vc :为每一馏分馏出量(ml );
Wo :为油样量(g );
D 420:为20℃时油样的比重。
(二)石油组分分析
石油的组分,包括饱和烃、芳烃、胶质和沥青质。
根据石油中不同组分的化合物同吸附剂间的吸附性能不同,以及各种有机冲洗剂的极性不同,其脱附快慢也不同的原理,选择适当的吸附剂配比及冲洗剂的用量,可以把原油中各族组分分离。
目前常采用柱色层法,以硅胶和氧化铝为吸附剂,用正己烷和无水乙醇、苯与上述组分相似性质的溶剂作为冲洗剂,冲洗色层柱,从而将原油各组分分离。
试验时,首先将脱硫、脱水并经馏程切割(210℃以上馏份)的原油溶于正己烷中,静置后用滤纸脱去沥青质,再将滤液通过漏斗倒入色层柱中,见图实1-2;然后用正己烷淋洗脱附饱和烃,收集冲洗液,自然挥发干即可得出含量。
再用苯淋洗脱附芳烃,收集冲洗液得其含量;残留在色层柱上的为胶质,是吸附能力极强的含氧、氮、硫的非烃化合物,可由减差法计算其含量。
若要专门研究可用苯—甲醇将其全部冲洗下来。
若定量分析时,一切仪器用品均应事先洗净,严格称重。
(三)石油的物理性质
1. 石油颜色的观察
石油颜色的深浅取决于胶质和沥青质的含量。
一般胶质和沥青质含量愈高,颜色愈深。
观察原油的颜色有两种方法,一种是在透射光下观察,即将样品朝光源方向,观察试管中对着眼睛一侧的颜色。
若原油色深,透明度差,可摇动原油样品,观察留在试管壁上原油薄膜的颜色。
另一种是在反射光下的观察,即向着光源一侧试管壁的颜色,常有荧光颜色干扰,不常采用。
%100/204
⨯=D W V V o c n
原油的颜色有多种,在透射光下,一般有浅黄色、黄棕色、黄褐色、棕褐色、褐色、棕黄色至黑色。
观察我国若干油田原油的颜色,记录下观察结果,填在表学实1-1中。
表学实1-1 我国若干油田原油颜色肉眼观察记录表
图实1-1 石油馏程试验图实1-2 色层柱装置简图
1.恩氏烧瓶;
2.冷凝槽;
3.喷灯;
4.量筒;
5.防风罩;
6.高温温度计
2. 石油密度的测定
原油在20℃时的相对密度与同体积4℃时的纯水的密度之比称为原油的相20表示之。
石油的相对密度常用相对密度计法或韦氏天平密度法测对密度,以D
4
定。
(1)密度计法
测定方法:①将调好温度的试样,小心地沿筒壁倒入量筒中,当试样表面有气泡聚集时,可用一片清洁滤纸除去气泡;②将干燥的密度计小心地放入试样中,待其稳定后,记录测定时的温度及读数;③将密度计在量筒中轻轻转动几下再放开,按要求再测定一次。
若两次测定温度读数相差超过0.5℃,应重新读取密度和温度,直到温度变化稳定到0.5℃以内,记录连续两次测定温度和视密度的结果(图实1-3)。
计算:可根据下式进行温度校正和计算标准密度:
式中:D 420:为标准温度下的相对密度;
D 4t :为试验温度下的相对密度计读数;
r :为相对密度的补正数,可查《石油密度计量换算表》; t :为试验温度(℃)
(2)韦氏天平密度法
测定方法:①将预热并恒温的原油样品小心地注入洁净而干燥的量筒中,直至悬挂浮沉子的金属丝浸没在试油里约15mm 为止,此时天平失去平衡,在梁上逐次挂上砝码,直至平衡为止,读取试油的温度,记录试油的“视”密度D ′(图实1-4)。
计算:将测定的“视”密度D ′换算为试验温度下样品的实际密度: D 4t =(0.9982-0.0012)D ′+0.0012
式中:0.9982:为水在20℃时的密度,g/cm 3
0.0012:为空气在20℃及大气压为0.1Mpa 时的密度,g/cm 3 D ′:在韦氏天平上读取的密度,g/cm 3。
将试验温度下所测原油的密度D 4t 换算成标准温度下的密度D 420
图实1-3 密度计与密度测定装置 图实1-4 韦氏天平结构
1.温度计;
2.密度计;
3.量 筒;
4.支架;
5.水浴缸
3.石油粘度的测定
粘度是表示原油流动性能的重要参数。
度量粘度的参数因测定的装置和计量单位的差别,分别称为:绝对粘度(或动力粘度,单位为Pa •S )、运动粘度(单位为m 2/s )和恩氏粘度(或相对粘度)。
(1)运动粘度测定法
运动粘度是指流体的动力粘度与其在同温度下的密度的比值。
它是液体在重力作用下流动阻力的尺度。
)
20(4204-+=t r D D t )
20(4204-+=t r D D
t
运动粘度测定的仪器主要是一组玻璃毛细管粘度计(图实1-5),毛细管粘度计各扩张部分的内径不同,供试验不同粘度的原油时选用。
测定时,将装好油样的粘度计浸在恒温液体内并调整为垂直状态,当油样液面向下流动至第一计时标记a 刻线处开始记时,当液面流至第二计时标记b 刻线时停止记时。
每个样品所测出的流动时间,应不少于三次,取其中相近的三个数值,求出平均值。
在温
度t 时运动粘度U t (mm 2/s )按下式计算:
式中c :为粘度计常数,mm 2/s 2;t t :为油样平均流动时间(s )。
图实1-5 玻璃毛细管粘度计 图实1-6 恩氏粘度计
1.内容器;
2.外容器;
3.球面形底;
4.木塞;
5.温度计插孔;
6.搅拌器;
7.小尖钉;
8.流出孔;
9.支架;10.调节螺丝;
11.接收器
(2)恩氏粘度测定法
恩氏粘度指液体在某温度下从恩格勒粘度计流孔中,流出200ml 所需的时间(s )与蒸馏水在20℃流出相同体积所需的时间(s )之比。
以E t 20表示。
用恩氏粘度计(图实1-6)测定时,用木塞严密塞住粘度计的出口,将预先加热到不超过40℃的试油注入内容器,调整到三个尖钉的尖端刚好露出油面。
小心搅拌油样并保持恒温达到测定温度,将清洁而干燥的接收瓶放在流出孔下面,迅速提起木塞,同时启动秒表,当接收瓶中的试油正好达到200ml 标线时,停止秒表,读出时间,准确至0.2s 。
在温度t 时,试油的恩氏粘度按下式计算:
式中:r —试油从粘度计中流出的时间,s ;
E 20—粘度计的水值(20℃时,200ml 蒸馏水从粘度计中流出的时间),
s 。
t
t ct U =20
20E r
E t
=
由恩氏粘度查表可得相应的运动粘度,运动粘度乘以该温度时原油的相对密度,即为动力粘度。
4. 石油荧光性的观察
石油的荧光性是指其在紫外光(波长0.2—0.4×10-6m)照射下发出延续时间不足10-7秒的可见光的现象。
石油中饱和烃不发荧光,不饱和烃及其衍生物才发荧光。
低分子量轻芳烃呈天蓝色,随着分子量加大荧光色调加深,胶质一般呈浅黄到褐色,沥青质一般呈褐到棕褐色。
三、仪器用品
1. 仪器
馏程测定仪、色层柱、相对密度计、韦氏天平、毛细管粘度计、恩氏粘度计、荧光灯。
2. 用品
温度计、试管、烧杯、滤纸、秒表。
3. 文具纸张(自备)
四、作业要求
1. 观察我国若干油田原油的颜色。
2. 根据实验观察和讲课内容,小结原油的物理性质和化学性质的关系及其应用。