03 石油及油品的理化性质

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。 蒸气压是表示液体在一定温度下蒸发和气化 的能力，蒸气压越高，液体越易气化。



纯烃的蒸气压与其它纯物质一样，蒸气压与其 分子气化潜热和温度有关，纯烃的蒸气压随液 体温度的升高而增大。 油品是一种复杂混合物,其蒸气压不仅与温度、 气化潜热有关,还与其气化率有关。 油品质量标准中的蒸气压为雷德蒸气压，kPa。 条件实验（38℃，4：1）
轻质油品闪点燃点低自燃点高要严禁轻质油品闪点燃点低自燃点高要严禁火源接触火源接触重质油品自燃点低闪点燃点高要严防重质油品自燃点低闪点燃点高要严防高温泄露引起火灾高温泄露引起火灾一热性质一热性质焓质量热容比热汽化焓质量热容比热汽化热热kjkg指1kg油品从基准温度常用178加热到某温度t时所需的热量第五节油品其他方面的物理性质2质量热容kjkg指单位物质升高1所需的热量3汽化潜热kjkg指单位质量的物质在一定温度下由液态转化为气态所需的热量二二机械杂质机械杂质mm和水分和水分m是石油及大多数油品汽油柴油喷气燃料的重要质量指标三三酸度酸度mgkoh100mlmgkoh100ml和酸值和酸值mgkohgmgkohg定量表示油品中酸性物质主要是环烷酸含量的指标四折射率
密度与化学组成的关系 （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 对石油馏分，沸程越高，密度越大。 原油属性中：环烷基的>中间基的>石蜡基的


温度：温度升高,油品膨胀,密度随之下降,温 度对密度的影响很大。 0~50℃范围内，
第五节
油品其他方面的物理性质
一、热性质 – 焓、质量热容（比热）、汽化 热
1、焓 kJ/kg
指1kg油品从基准温度（常用-17.8℃）
加热到某温度t℃时所需的热量
2、质量热容kJ/kg ℃
指单位物质升高1℃所需的热量
3、汽化潜热KJ/Kg
指单位质量的物质在一定温度下由 液态转化为气态所需的热量
二、机械杂质m%和水分m%
6、 粘度与压力的关系 压力增大，粘度增大。对石油产品， 压力大于20MPa时对粘度才有显著影响。 7 、 油品混合粘度：最好、最精确 的方法是实测，也可查图表换算得到
二、油品的低温性能

低温流动性是显著影响石油产品在冬季、 室外、高空等低温条件下使用、输送和储 存等方面的使用性能。由于不同石油产品 采用不同的评定方法,所以有浊点、结晶 点、冰点、凝点、倾点、冷滤点、软化点、 熔点和滴点等多种流动性指标。
燃点一般比开口杯闪点高约20~60℃
三、自燃点
指油品在无外界火源的情况下，由于空气 的剧烈氧化而导致自行燃烧的最低温度。
闪点、燃点和自燃点都与油品的化学组成 和馏分组成有关 。
得出结论： 轻质油品闪点、燃点低，自燃点高，要严禁 火源接触 重质油品自燃点低，闪点、燃点高，要严防 高温泄露，引起火灾
表换算得到
*当沸程小于30℃，可用中平均沸点tme
代替各种平均沸点
第二节 密度、相对密度、特性因数 和平均相对分子质量 一、 密度和相对密度 原料及产品计量 炼油装置设计 喷气燃料质量指标 计算其他性质参数

1.石油及油品的密度、相对密度 物质的质量与体积的比值，g/cm3或kg/m3
不堵塞滤清器时的
最低温度
升温至结晶消失
流动极限温度

熔点是在规定条件下测定已熔化试样的冷却 曲线,以冷却曲线中温降最小的一段曲线的 起始温度作为试样的熔点。 熔点是石蜡、地蜡等高熔点石油产品的重 要耐热质量要求,作为石蜡和地蜡的产品牌 号。


滴点是在严格的试验条件下加热试样 , 试样由 仪器小孔中滴出第一滴时的温度称为滴点。是 表示润滑脂和凡士林等软膏状产品的重要性质。 软化点是沥青和石油渣油的性质指标，把规定 尺寸和质量的钢制小球放在一个预先装好沥青 试样的铜环上,然后一起放入水浴中,加热水浴 直至小球靠自身重量穿过软化了的沥青落下, 此时温度即为软化点。
d4t d420 (t 20)

压力：液体在一般压力下,可视为是不可压缩 的,因此压力对油品密度的影响可以忽略。在 极高压力下应考虑其影响。
混合油品的密度： m vi i
i 1
n
3.密度的确定

i 1
1 n wi
i
（1）实测
密度计法,GB/T13984
比重瓶法,GB/T13377
20 , t , d , d , d
20 4 t 4
15.6 15.6
, API
o
d15.615.6=d420 +△d △d---0.0037～0.0051
比重指数：
141.5 API 15.6 131.5 d15.6
o
相对密度越小的其API度越大，相对密 度越大的其API越小。
2.影响油品密度的因素 油品密度与其化学组成及体系温度、 压力有关。

将100ml试油置于规定仪器中,按规定条件加 热蒸馏,馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为 初馏点；烃类分子按其沸点由低到高顺序逐渐 蒸出,气相温度逐渐升高,馏出物的体积依次达 到10%、20%……90%时的相应气相温度,分别称 为试油的10%馏出温度、20%馏出温度……,蒸 馏最终所达到的最高气相温度称为干点（汽油） 或终馏点（煤、柴油）。
(2)质量平均沸点，tW，℃
tW
w t
i 1 i n i 1 i
n
i
(3)实分子平均沸点，tm，℃
tm
Tcu
t Me
xt
n
i
1 3
(4)立方平均沸点，Tcu，K
v iTi i 1
t m t cu 2

3
(5)中平均沸点，tMe，℃
说 明： *只有tv能通过定义式求得，其它可由图
t90%、干点 ：反映汽油完全蒸发、燃烧性
能
三、平均沸点

馏程在油品评价和质量标准上用处很大 , 但 无法直接用于工程计算 , 为此提出平均沸点的 概念 , 用于设计计算及其它物性常数的求定。 平均沸点有五种表示方法 , 其计算方法和用途 各不相同。
(1)体积平均沸点，tV
(℃)
t10 t 30 t50 t70 t90 tV 5
第四节
一、闪点
燃烧性质
指油品在规定条件下加热，油蒸汽与空气 形成的混合气，在有火焰接触时，能发生闪火 现象的最低温度。一闪即灭。（轻质油品闭口 杯、重质油品和润滑油开口杯） 油品闪点与沸点有关，沸点越低，闪点越 低，安全性越差。
二、燃点
在闪点温度下，油品蒸发速度较慢，不足 以维持油品继续燃烧，一闪即灭。燃点是在规 定条件下,将油品加热到其上方油气能被火焰 点燃,并连续燃烧5秒钟以上的最低温度。

是石油及大多数油品(汽油/柴油/喷气燃料)的 重要质量指标
三、酸度mgKOH/100ml和酸值mgKOH/g

定量表示油品中酸性物质(主要是环烷酸)含量 的指标
四、折射率：光在不同的介质里速度不同。 烷烃最小，芳烃最大、环烷烃中间 五、溶解性质
苯胺点：苯胺与油1：1混合， 加热至互溶。
六、沥青：延度、针入度、软化点
（2）经验关联式计算
二、 特性因数
特性因数是表示油品化学组成的一个重要参数。
1.216T 特性因数： K 15.6 d 15.6
T：中平均沸点。
1
3
烷烃： K 12.5～13 环烷烃： K 11～12 芳香烃： K 10～11

特性因数K对了解石油的分类、化学组成、 确定加工方案及油品其它特性都是十分有用 的。但对于含大量不饱和烃或芳香烃的馏分, 特性因数不能很好表征其化学组成特性,使 用中会导致较大误差。
90%馏出温度－10％馏出温度 斜率S 90－10
220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
馏出温度/℃馏出的体积源自数，%在蒸馏试验中，油品从初馏点到终馏点（干点） 的温度范围，称为馏程。 初馏点、t10% ：反映启动性能 t50% ：反映爬坡、加速性能


石油及液体石油产品在低温下失去流动性 有两种情况 ： 含蜡很少或不含蜡的石油和油品,温度降低， 无定型玻璃状，“粘温凝固 ” 含蜡原油或油品，温度降低，蜡析出，网状结 构结晶骨架，“构造凝固”



浊点是煤油的重要标准。所谓浊点是油品在规 定条件下降温 , 因出现结晶而使原本清彻的液 态油品出现雾状或混浊时的最高温度。 结晶点是在规定条件下冷却油品时 , 油中出现 肉眼可能分辨的结晶时的最高温度。在结晶点 时,油品仍为可流动的液态。 冰点是在规定条件下冷却油品到出现结晶后, 再使其升温,使原来已形成的结晶消失时的最 低温度。
三、平均相对分子质量
平均相对分子质量的定义
数均相对分子质量
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
重均相对分子质量
n n
M w wi M i
i 1
Wi M i
i 1
W
i 1
n

2 N M i i
第三章 石油及油品的理化性质
目的意义： （1）油品质量的评定标准 （2）加工过程控制参数 （3）工艺设计的依据 特点：条件性试验；图表或关联式
石油及油品理化性质

蒸气压、沸程和平均沸点 密度、相对密度、特性因数和平均分子量 油品流动性 燃烧性质 热性质及其它
第一节
蒸气压、沸程和平均沸点



条件粘度：恩氏、赛氏、雷氏 特定仪器、规定条件下测得，国外常用 3、粘度测定方法 毛细管粘度计、旋转粘度计 4、 粘度与化学组成的关系 同一系列的烃类，分子量大，粘度大； 分子量相近，环状结构的分子粘度〉链状，环 数越多，粘度越大 环数相同，侧链越长，粘度越大
5、 粘度与温度的关系 温度是粘度的重要影响因素，随温度升高， 油品粘度迅速下降，不同油品，其粘度随温度 变化幅度差别悬殊，油品粘度随温度变化的性 质，称为油品的粘-温性。 粘 - 温性质：粘度指数 ( 越大越好） 、粘度比 （越小越好） 粘 - 温性质与分子结构的关系：正构烷烃最好， 环状烃粘温性较差，多环短侧链环状烃最差。
二、馏程
纯物质在一定外压下,其沸点为一定值。沸点时 物质的蒸气压等于外压。
石油及其产品是复杂混合物，其蒸气压与温度、 压力和汽化率有关。在一定压力下，油品的沸点 随气化率的增大而不断升高。所以油品的沸点不 是一个单一温度值，而是一个温度范围，这个温 度范围称为馏程或沸程。

同一石油和油品的馏程因测定仪器和测试 方法不同,其数据也有差别。在油品质量标 准中,采用条件性的馏程测定法。ASTM蒸馏 或恩氏蒸馏。



凝点是在严格规定的仪器、操作条件下测得油 品刚失去流动性时的温度值。 倾点是指油品能从规定仪器中流出的最低温度 , 也称为流动极限。 冷滤点是试油通过过滤器的流量每分钟不足 20mL时的最高温度，柴油在低温下堵塞滤网可 能性的指标
浊
点
结晶点 出现肉眼
凝
点
出现雾状浑浊
失去流动性
能分辩的结晶
冷滤点 冰 点 倾 点
n
i
N M
i 1 i
i 1 n
i


在炼油设备计算中所用的石油馏分的相对分子 质量一般是指数均相对分子质量。 推荐经验计算公式：寿德清-向正为关系式：
5 2 M 184.5 2.295T 0.2332KT 1.329 10（ KT） 0.622220T

石油馏分的平均相对分子质量随沸点升高而增 大 , 汽油馏分的分子量大致为 100~120, 轻柴油 馏分为220~240,减压馏分为370~470。



针入度：以标准针在一定荷重、时间及温度下 垂直穿入沥青试样的深度表示，1/mm。 延度：以规定的腰形试件，在一定温度下以一 定速度拉伸试样至断裂时的长度,cm。 软化点：试样在测定条件下，因受热而下坠 25.4mm时的温度, ℃ 。 ================
石油的元素组成？ 石油和直馏产品的烃类组成？
混合油品的平均相对分子质量具有加和性
Mm
W
i 1 i 1 n
n
i
Wi Mi
第三节
油品的流动性
一、粘度 1. 概念：粘度表示液体流动时，分子间因 摩擦而产生阻力的大小。 2.油品粘度的表示方法 动力粘度（绝对粘度） /Pa.s, 适于重油、渣油、 稠油等 2 运动粘度 /mm /s, 适于中间馏分油、高沸点馏 分油