04-石油的物理性质-2

•临界溶解温度越低，表明互溶能力强，分子结构相似程度 大； •溶剂比不同，临界溶解温度不同。 苯胺点就是以苯胺为溶剂，与油品按体积比1：1混合 时的临界互溶温度。 •碳原子数相同，多环芳香烃最低，单环芳烃次之，环烷烃 和烯烃居中，烷烃最高； •同一族烃，分子量越大，苯胺点越高。
2、水在油品中溶解度 •水在油品中的溶解度虽然很小，但随温度升高会增大，当 温度降低以后，溶解的水会重新析出，成为游离水，影响： 油罐底部的游离水日益增多； 使油品的低温性能变差； 使油品的储存安定性变坏； 引起设备腐蚀。
•水在不同烃类中的溶解度有较大差别 水的溶解度芳香烃、烯烃>烷烃、环烷烃 碳数相同，环烷烃<烷烃 纯烃中加入其它组分会显著影响其溶解度
第六节
油品的燃烧性质和低温性质
一、闪点、燃点和自燃点
这些性质与油品的爆炸、燃烧有关，对油品储存 和安全使用有重要意义。
1、爆炸范围－闪点 在加入油品时，随着油品温度的上升，油品上方空
大庆 （石蜡基）
新疆 （中间基）
孤岛 （环烷－中 间基） 羊三木 （环烷基）
第四节
油品的热性质
在石油加工过程中，石油馏分的温度、压力和相态 都可能发生变化，并伴有热效应。要计算热效应，必须 知道焓值、质量热容、气化潜热等热性质；另外，热性 质还可用来关联石油馏分的其它物性参数。
一、焓
1、定义 焓又称热函，是体系的热力学状态函数之一，用H表 示： H=U+PV •焓的量纲与能量相同； •焓是体系的单值函数，其增量仅决定于体系的始末状态 ，与变化的途径无关；
（SFS）。

雷式粘度（Redwood Viscosity）
它是以50ml油品从雷式粘度计中流出时间（s）作为
指标。
这几种粘度之间的近似数值关系为： 运动粘度（mm2/s） 恩式粘度（E） 赛式通用粘度（SUS） 1 0.132 4.62
雷式粘度（RIS）
4.05
二、粘度的测定方法 1、毛细管粘度计 用来测定牛顿体系的运动粘度，GB625。 油品在层流状态时符合下列关系：
三、气化热
1、定义
单位质量的物质在一定温度下由液态转化为气态时所
吸收的热量称为气化热，单位是kJ/kg。
•气化热随温度、压力而变化，温度、压力升高，气化热
变小；
•通常所说的气化热是常压下的气化热。
2、烃类的气化热 •烃类的气化热比水小许多，约为～300 kJ/kg，而水为
2250 kJ/kg；
•烃类分子量增大，气化热降低； •烃类分子量相近时，烷烃＝环烷烃<芳香烃。
第三节
油品的粘度
一、粘度的定义
粘度是用来表示流体运动时分子间摩擦阻力大小的指标。 1、绝对粘度（η ，μ ） 又称动力粘度，由牛顿剪切定律得出：
F d A dl
F-相对运动的两流层间的内摩擦力（剪切力），N
A－两流层间的接触面积，m2
dν –相对运动速度，m/s dl-两流层间距，m
η –流层内摩擦系数，即绝对粘度，Pa.s
润滑油 34×10－3 N/m
二、折射率
1、定义
折射率是光在真空中与在介质中的速度之比，其数值大
于1.0。nD表示钠黄光的D线（波长589.3纳米）的折射率。
折射率受温度的影响，温度升高，折射率降低。
n n (t t0 )
t D t0 D
2、烃类的折光率 •各族烃类中，烷烃<环烷烃<芳香烃； •烷烃和环烷烃随分子量的增大而增大； •芳香烃（单环）随分子量的增大而降低。
气中的油气浓度逐渐增大，当用外在火源去引燃油气混
合气时，在一定浓度范围内，油品上方会出现瞬间闪火 现象，这一浓度范围称为爆炸范围，其上限浓度称爆炸 上限，下限浓度称爆炸下限。
所谓闪点是指在常压下油气混合气浓度达到爆炸范围 时油品的温度，闪点可以更直观地描述油品的安全性。重
质油品中混入少量低沸点油品后，闪点会大大降低。
单位：泊（p），厘泊（cp),Pa.s 1 Pa.s = 1000 cp = 10 p
2、运动粘度（ν ）
石油产品的质量标准中常用。

单位：斯汑（st），厘斯（cst),mm2/s
1 cst = 1 mm2/s
3、条件粘度 在一定温度下，在一定仪器中，使一定体积的油品流 出，以其流出时间与同体积的水流出时间之比，作为粘度 值。
•温度、分子量相近，芳香烃>环烷烃>烷烃；
•温度升高， δ 降低；
•正构烷烃，分子量增加，δ 变大 环烷烃，分子量增加， δ 变化不定 芳香烃，分子量增加， δ 变化不大
3、石油馏分的表面张力
常温下油品的表面张力在（24～39）×10－3
N/m，其中
汽油
煤油
26×10－3 N/m
30×10－3 N/m
•等压质量热容
H CP ( )P T
2、烃类的质量热容
•不论气体、液体，温度升高，C变大；
•压力对液态烃的C影响可以忽略；
•气态烃，压力升高，C增加；
•液态烃的C值小于水的C，如
液态烃在25℃下范围是：1.6～3.0 kJ/kg.℃， 水为4.2 kJ/kg.℃； •分子量接近，烷烃>环烷烃>芳香烃

恩式粘度（Engler Viscosity） 油品从恩式粘度计流出 200ml 的时间与同体积的水在
20℃流出的时间之比。源于德国，我国燃料油的质量标准。

赛式粘度（Saybolt Viscosity） 它是以60ml油品从赛式粘度计中流出时间（ s）作为
指 标 。 具 体 有 赛 式 通 用 粘 度 （ SUS ） 、 赛 式 重 油 粘 度
2、烃类的表面张力
烃 类 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 环戊烷 环己烷 甲基环己烷 乙基环己烷 苯 甲苯 乙苯 丙苯 表面张力，１０—３Ｎ／ｍ 20℃ 16.0 18.0 20.2 21.5 22.0 25.2 23.5 25.2 28.8 28.5 29.3 29.0 40℃ 13.9 16.0 18.2 19.6 19.6 22.9 21.5 23.3 26.3 26.2 27.1 27.0 60℃ 11.8 14.0 16.3 17.8 17.2 20.6 19.5 21.5 23.7 23.9 25.0 24.9 80℃ 9.7 12.1 14.4 16.0 14.9 18.4 17.5 19.6 21.2 21.7 22.9 23.0
各种油品都有可能在低温下使用，其低温性质就是重
要的指标。 1、油品凝固的本质 •粘温凝固：含蜡少的油品，当温度降低，粘度增大，油品 逐渐丧失流动性，这种凝固方式称为粘温凝固。
•构造凝固：含蜡多的油品，当温度降低，蜡会结晶析出并 形成结构骨架，将油包裹在其中，使整个油品丧失流动性， 这种凝固方式称为构造凝固。 2、凝点、浊点和结晶点 •凝点:油品是一种复杂的混合物，它没有固定的“凝点”，


石油减压馏分的粘度比和粘度指数
原油 沸程 ℃ 350~400 400~450 450~500 350~400 400~450 450~500 350~400 400~450 450~500 350~400 400~450 450~500 ν50 mm2/s 6.91 15.82 13.00 39.74 128.8 16.03 102.0 219.3 23.27 146.3 356.9 ν100 mm2/s 2.66 4.65 8.09 3.70 7.45 16.20 3.99 12.15 19.22 4.72 13.66 23.27 粘度比 ν50/ν100 2.60 3.40 3.51 5.33 7.96 4.02 8.40 11.41 4.93 10.71 15.27 粘度 指数 200 140 80 70 60 40 12 0 0 -35 <-100
孤岛 原油
1.4774 1.4888 1.5009 1.5102 1.5024＊ 1.5609＊ 环烷—中间
羊三木 原油
1.4714 1.4897 1.5053 1.5190 1.5230 1.5260 环烷基
＊为７０℃的折射率
三、溶解度
油品－溶剂、油品－水的相平衡问题所涉及的大量的是 溶解度的问题。 1、临界溶解温度－苯胺点 烃类在溶剂中的溶解度主要取决于烃类和溶剂分子的相 似程度，两者的分子结构越相似，溶解度越大，升高温度， 也会使溶解度增大，当温度升高至两者完全互溶，两相界面 消失，此时的温度称为临界溶解温度。
•焓是体系的容量性质； •焓的绝对值无法测定，只能测定其变化值； •人为规定某个状态下的焓值为零，称该状态为基准 态，可将体系从基准状态变化到指定状态时所发生的 焓变称为该体系在指定状态下的焓值； •基准态：1大气压，0℃。
2、石油馏分的焓值 石油馏分的焓值是温度、压力及其它性质的函数。 •同一温度下，密度小、K值大的油品焓值高； •烷烃的焓值高于芳香烃； •轻馏分的焓值高于重馏分的；
四、粘度与温度的关系
1、粘度－温度关系的表示方法
（1）粘度指数（Viscosity Index,VI)
H油：粘温性质良好的宾夕法尼亚原油，所有窄馏 分的粘度指数人为地规定为100； L油：粘温性质不好的得克萨斯海湾沿岸原油，所 有窄馏分的粘度指数人为地规定为0；
VI：0～100时
L U VI 100 LH
40℃条件下的运动粘度，mm2/s；
Y－试样在100℃条件下的运动粘度， mm2/s。
（2）粘度比 通常指50℃下的运动粘度与其100 ℃下运动粘度 之比，即ν
50℃/
ν
100℃
2、油品粘度与温度的经验关系式
lg lg( a) b m lg T
T－绝对温度，K a,b,m－经验常数
3、粘温性质与分子结构的关系

正构烷烃的粘温性质最好，分支程度越大，粘
温性质越差；

环状烃（环烷烃、芳香烃）比链烃差，环数越
多，粘温性质越差；

环数相同时，侧链越长，粘温性质越好。
五、石油馏分的粘度和粘温性质

沸程升高，粘度增加； 沸程相同，石蜡基<中间基<环烷基； 粘温性质，石蜡基>中间基>环烷基。
第五节
表面张力、折光率和溶解度
一、表面张力
1、定义
液体表面分子不同于其内
部分子，表面分子受上方气相
分子的引力远小于受下方液体
分子的引力，这种内向引力
使液体有尽量缩小其表面积的倾向。
表面张力定义为液体表面相邻两部分单位长度上
的相互牵引力，其方向与液面相切且与分界线垂直， 单位为N/m，用δ 表示。
•压力对气相馏分的影响较大，压力高时需要校正；
•低压下（Pr<1），压力对液相馏分的影响可以忽略。
二、质量热容
1、定义
单位质量的物质温度升高1 ℃所吸收的热量称为该物
质的质量热容C，单位是kJ/kg.℃。
dQ C dT
•C与温度有关，也与P、V的变化有关； •等容质量热容
U CV ( )V T
闪点的测定：开口杯和闭口杯法。
2、燃点－自燃点 •燃点：油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并
连续燃烧不少于5秒钟时的温度。
•自燃点：如果油品被预先隔绝空气加热到很高温度，
பைடு நூலகம்
然后与空气接触，油品发生剧烈的氧化而产生火焰自行
燃烧，这时的油温称为自燃点。
•油品越轻，其闪点和燃点越低而自燃点越高。
二、油品的凝点、浊点和结晶点
Q pR 4 t 8l
Q/t－单位时间内的体积流量；
Δ P －两端压差，与密度成正比；
R－毛细管半径； l－毛细管长度；
η －流体的绝对粘度；
ct
c－粘度计常数
2、旋转粘度计 测量非牛顿流体的粘度或流变性。
三、粘度与化学组成的关系
粘度既然反映液体内部分子间的摩擦力，必然与分 子的大小、结构有密切关系。 •对于同一系列的烃类，化合物的分子量越大，粘度越大； •分子量相近时，环状分子的粘度大于链状分子，环数越 多，粘度越大；有“环状结构是粘度载体”的说法； •分子中环数相同，侧链越长，则其粘度越大。
VI≥ 100时
10N 1 VI 100 0.00715
lg H lgU N lg Y
U－试样在40℃条件下的运动粘度， mm2/s； H－与试样100℃下的运动粘度相同，粘度指数为100的H油 在40℃条件下的运动粘度，mm2/s； L－与试样100℃下的运动粘度相同，粘度指数为0的L油在
3、石油馏分的折光率
馏分 （沸程，℃）
200～250 250～300 300～350 350～400 400～450 450～500 原油基属
大庆 原油
1.4451 1.4561 1.4627 1.4493＊ 1.4598＊ 1.4680＊ 石蜡基
胜利 原油
1.4580 1.4630 1.4670 1.4583＊ 1.4770＊ 1.4840＊ 中间基