第三章 石油的物理性质(1)
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
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
石油的化学组成与物理性质
正己烷
0.6572
2,2,4-三甲基戊烷
0.7033
正丙基环己烷
0.7933
己烯－1
0.6740
正辛烷
0.7037
正丙苯
0.8613
甲基环戊烷
0.7503
辛烯-1
0.7193
环己烷
0.7780
乙基环己烷
0.7908
-甲基苯乙烯
0.9110
苯
0.8774
邻二甲苯
0.8847
烷烃、环烷烃、芳烃密度比较
气体
汽煤柴油
润滑油基础油
石蜡
脱沥青油
沥青
焦化汽油、柴油、蜡油
焦炭
元素组成：C、H、O、S、N、微量元素 石油的化学组成 烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃 非烃类组成：含S、N、O化合物
单体烃: 用于石油气及低沸点石油组分 烃类组成 族组成: 仪器气相色谱（GC） 轻馏分 填充柱冲洗 中间馏分和重馏分 结构族组成 : 一般用易测的物理性质关联 如n-d-m法，B—L法
01
原油
电化学脱水脱盐
常 减 压 蒸 馏
汽油馏分
异构化
汽油调和组分
航煤馏分
柴油馏分
催化重整
高辛烷值汽油或芳烃
精制与脱蜡
航空煤油
液体石蜡
加氢或化学精制
柴油调和组分
常压渣油
减 压 蒸 馏
减压馏分油
减压渣油
催化裂化
加氢裂化
润滑油生产
脱沥青
延迟焦化
催化裂化汽柴油
72.15
0.330
己烷
0.6594
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。
第三章 石油及油品的物理性质
斜率S：表示从馏出10%到90%之间，每馏出1%的沸点平均升高值
➢ 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。
第10页，本讲稿共67页
➢随着相对密度增大，比重指数的数值下降
第16页，本讲稿共67页
2．油品密度与化学组成的关系
➢ 分子量相近的不同烃类之间密度有明显差别
芳烃>环烷烃>烷烃
如在20℃时：苯0.8774；环己烷0.7780；正己烷 0.6572，分子环 数越多，密度越大；
➢ 同一种原油 沸点增加，分子量增大，密度增大
➢ 对不同原油 ，同样沸程，相对密度差别很大
一、粘 度 1．定义
流动分子的内摩擦使流体带有一定的粘滞性，从而产生流体 抵抗剪切作用的能力。衡量这种能力或粘滞性的性质指标，就是 粘度。粘度是评定油品流动性的指标，是喷气燃料、柴油、重油和
润滑油的重要质量指标。对润滑油的分级、质量鉴定具有决定意义， 也是工艺计算和工艺设计中不可缺少的物理常数。
第28页，本讲稿共67页
一般来说，环烷基的>中间基的>石蜡基的
第17页，本讲稿共67页
3．与温度、压力的关系
➢ 同一油品，温度上升，相对密度减小
d4 t d4 20(t2)0
➢ 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
第18页，本讲稿共67页
4．液体油品的混合密度
n
P Pi x i i1
第7页，本讲稿共67页
石油及油品的理化性质简介资料
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炼油工艺学
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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
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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
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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。
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炼油工艺学
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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。
石油分馏知识点总结
石油分馏1.石油是重要的能源和宝贵的资源，被誉为“工业的血液”。
（1）物理性质：石油呈黑色或深棕色，有特殊气味，不溶于水，密度比水稍小，没有固定的熔点和沸点。
（2）元素组成：主要含有C、H，还含有少量的N、O、S及微量的P、K、Si、Fe、Mg等。
（3）成分：烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。
2.来。
随着温度的升高，分子中碳原子数多的高沸点烃受热再汽化，再经过冷凝，也分离出来。
经过多次加热和冷凝，就可在不同的温度的范围把石油分成不同的蒸馏产物。
石油分馏是物理变化，不是化学变化。
石油的分馏产物有石油气、汽油、煤油、柴油、重油等。
3.有关石油分馏的实验：（1）实验原理：利用混合物中各物质的沸点不同对石油进行分离。
（2）实验仪器及用品：铁架台（带铁圈和铁夹）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管（牛角管）、锥形瓶、弹孔塞、导管、火柴、石油等。
（3）实验步骤：①按图连接好仪器；②检查装置的气密性；③将100mL石油注入蒸馏烧瓶并加入碎瓷片；④将冷凝管中的冷凝水接通；⑤点燃酒精灯给蒸馏烧瓶加热；⑥分别收集60℃～150℃和150℃～300℃时的馏分，得到汽油和煤油。
（4）实验现象及结论：在锥形瓶中收集到无色油状液体，在60℃～150℃范围内收集到的液体有汽油味，说明石油在60℃～150℃的温度范围内挥发出了汽油。
在150℃～300℃范围收集到的液体有煤油味，说明石油在150℃～300℃的温度范围内挥发出了煤油。
同时在蒸馏烧瓶中还剩有黑色粘稠的液体，说明还有沸点更高的物质没有挥发。
（5）实验注意事项：①加入碎瓷片是为了防止石油暴沸；②蒸馏烧瓶加热时要垫上石棉，防止蒸馏烧瓶炸裂；③为了使冷凝的效果好，冷却水的流向应与蒸汽的流向相反，即冷却水要从冷凝管止被腐蚀；⑤温度计的最大量程应高于300℃，且其水银球要置于蒸馏烧瓶的支管口。
4.子质量较小、沸点较低的烃作燃料油。
石油裂解是为了将石油中的长链烃断裂成乙烯等短链烃的过程，目的是为了提高轻质液体燃料的产量和质量。
03-石油的物理性质
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；
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VI=0～100时
VI L U 100 LH
VI≥ 100时
VI 10 N 1 100 0.00715
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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
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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
第三章 石油及油品的物理性质
意义: •油品质量的评定标准； •加工过程的控制参数； •工艺设计的依据。 特点： •是组成中各种化合物性质的综合表现，与化学组成密切相关； •性质多通过条件性实验测定； •广泛使用经验图表和关联式。
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1
第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点
一、蒸汽压 •蒸汽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，也称饱和蒸汽压。 •蒸汽压反映了油品蒸发和汽化的能力，是油品重要的 物性数据和质量指标。
，以其流出时间与同体积的水流出时间之比，作为粘度值。
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。
石油工程概论油藏流体和岩石的物理性质
（二） 天然气的高压物性
压缩因子 体积系数 压缩系数 粘度
一、天然气的压缩因子方程
理想气体状态方程： PV＝nRT
理想气体的假设条件：
1.气体分子无体积，是个质点；
2.气体分子间无作用力；
3.气体分子间是弹性碰撞； 天然气处于高温、高压状态多组分混合物，不 是理想气体
压缩 因子
压缩因子：
一定温度和压力条件下，一定质量气体实际占有 的体积与在相同条件下理想气体占有的体积之比。
Z＝V实际 V理想
＝ V实际 nRT
P
实际气体的状态方程：
PV ZnRT
压缩因子Z的物理意义： 实际气体与理想气体的差别。
Z<1 实际气体较理想气体易压缩 Z＝1 实际气体成为理想气体 Z>1 实际气体较理想气体难压缩
压缩因子Z可以由图版查得。
二、天然气的体积系数
地面标准状态下单位体积天然气在地层条件下的体积。
第二章 油藏流体的物理性质
•油藏流体
石油 天然气 地层水
•油藏流体的特点：
储层烃类：C、H
（1）高温高压，且石油中溶解有大量的烃类气体；
（2）随温度、压力的变化，油藏流体的物理性质也 会发生变化。同时会出现原油脱气、析蜡、地层水析 盐或气体溶解等相态转化现象。
（一）、 地层油的高压物性
地层油： 高温高压，溶解有大量的天然气
第二节 油藏岩石的孔隙性
一、储层岩石的孔隙和孔隙结构
1、孔隙 岩石中未被碎屑颗粒、胶结物或其它 固体物质充填的空间。
孔隙
空隙
孔隙 空洞 裂隙(缝)
砂岩的孔隙大小和形态取决于砂粒的相互接触关系、 后来的成岩后生作用引起的变化以及胶结状况
2、孔隙结构： 岩石中孔隙和喉道的几何形状、大小、 分布及其相互连通关系
石油加工工程1---精品管理资料
《石油炼制工程1》综合复习资料第一章绪论略第二章石油的化学组成一．判断对错.1。
天然石油主要是由烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃组成.2.我国石油馏分中的环烷烃几乎都是六员环.3.石油中的胶质能溶于正庚烷,而沥青质则不能。
4.石油中的含硫、氮、氧化合物,对所有石油产品均有不利影响,应在加工过程中除去。
5。
石油馏分就是石油产品。
6．对同一种原油，随其馏分沸程升高，烃类、非烃类及微量金属的含量将逐渐升高。
7．各种烃类碳氢原子比大小顺序是：烷烃≈环烷烃<芳香烃8．原油中含有各种烃类化合物。
9．从分子结构上来看,石蜡和微晶蜡没有本质区别.二．填空题1．石油中的元素以、元素为主.根据的差别可将原油切割成若干馏分，200～350℃馏分油称为，〉500℃馏分油称为。
原油的直馏馏分是指,其中主要含有、、烃类和、、非烃类,原油及其直馏馏分中一般不含有烃。
2．石油中的含硫化合物根据其化学活性可划分为硫化物和硫化物。
3．常温下为固态的烃类在石油中通常处于状态，随温度降低会并从石油中分离出来,工业上将分离得到的固态烃称为。
4．石油馏分的结构族组成概念中，三个基本的结构单元是、和。
5．石油中的非烃化合物主要有、、和。
6．石油中的环烷酸在℃馏分中的含量最高。
7．石油中的元素以和元素为主,原油以及直馏馏分油中一般不含 . 8．原油的相对密度一般介于 g/cm3。
9．做族组成分析时，一般将渣油分成、、和。
10．胶质在原油中形成溶液，沥青质在原油中形成溶液.三．简答题1．与国外原油相比较，我国的原油有哪些主要特点？2．描述石油馏分烃类组成的方法有哪些？各有什么特点？3．什么叫石油馏分？什么叫分馏？什么叫直馏馏分？4．含硫化合物对石油加工及产品应用有哪些影响？5．简述各种非烃化合物在石油中的分布规律。
第三章石油及油品的物理性质一．判断对错.1．石油馏分的沸程就是平均沸点。
2．石油馏分的比重指数（API0）大,表示其密度小。
3．石油馏分的特性因数大，表示其烷烃含量高。
石油、煤和天然气的综合利用(1)
④天然气制氨(合成氨)； ⑤天然气制甲醇，如
CH4 + 2H2O CO + 3H2 ;CO + 2H2 CH3OH;
高温 高压
⑥天然气制乙烯、乙炔、四氯化碳、硝基甲烷、二硫化
碳、硫磺等。
典型例题
1、石油主要是由碳、氢元素组成的( A．多种有机物的混合物 B．多种无机物的混合物 C．有机化合物 D．无机化合物 )
发、冷凝液化的方法把不同沸点范围的成分分离成各种馏分
的方法。
(3)注意： ①装置的组装顺序：自下而上，从左到右。 ②蒸馏烧瓶下应垫石棉网使之受热均匀，蒸馏烧瓶内应 加碎瓷片(或沸石)防暴沸。
③温度计水银球位置：水银球应与蒸馏烧瓶支管口相平 齐。
④冷凝水进出原则：低进高出。 ⑤实验开始，先通冷凝水后点燃酒精灯；实验结束，先
原油含水和无机盐类。含水多，在炼制时要浪费燃 料，含盐多会腐蚀设备。所以，原油必须先经脱水、脱 盐等处理过程才能进行炼制。石油的炼制分为：石油的 分馏、裂化和裂解、重整三种方法。
(1)石油的分馏
(2)裂化和裂解
①裂化：通过分馏得到的汽油、煤油、柴油等轻质油
仅占石油总产量的25%，还不能满足社会需求。为了获得 更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，常采用裂化的方 法，在一定条件下，将分子量较大、沸点较高的烃分解为 分子量较小、沸点较低的烃，这个过程叫做裂化。
越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏。
(3)催化重整 所谓“重整”就是把汽油里直链烃类的分子的结构“重 新进行调整”，使它们转化为芳香烃或具有支链的烷烃异构 体。目的是提高汽油质量和获得芳香烃。重整需特定的催化 剂：一般选用铂(Pt)或铼(Re)，故称铂重整或铼重整或铂铼
重整。
第三章油层物理基础
第三章油层物理基础第三章油层物理基础§3-1储层流体的组成及其物理性质⼀、⽯油的组成及其物理性质⽯油是⼀种以液体形式存在于地下岩⽯孔隙中的可燃性有机矿产之⼀。
从直观上看，它表现为⽐⽔稠但⽐⽔轻的油脂状液体，多呈褐⿊⾊；化学上是以碳氢化合物为主体的复杂的混合物。
液态⽯油中通常溶有相当数量的⽓态烃和固态烃，还有极少量的悬浮物。
因此，⽯油没有确定的化学成分和物理常数。
（⼀）⽯油的组成1．⽯油的元素组成⽯油没有确定的化学成分，因⽽也就没有确定的元素组成。
⽯油尽管是多种多样，但它们的元素组成却局限在较窄的变化范围之内，碳（C）、氢（H）占绝对优势。
根据对世界各地油⽥⽯油化学分析资料统计，⽯油中含碳量在80％～88%，含氢量在10％～14％,碳、氢含量的总和⼤于95％，⽯油的碳氢⽐（C／H）介于5.9～8.5之间。
碳、氢两元素在⽯油中组成各种复杂的碳氢化合物，即烃类存在，它是⽯油组成的总体。
⽯油中除碳、氢外，还有氧（O）、氮（N）、硫（S）等元素，⼀般它们总量不超过l％，个别油⽥可达5％～7％，这些元素在⽯油中多构成⾮烃有机化合物。
它们含量虽少，但对⽯油质量有⼀定影响，如⽯油中含硫则具有腐蚀性，且降低⽯油的品质。
除上述元素外，在⽯油成分中还发现有30余种微量元素。
但含量较少。
其中以钒（V）、镍（Ni）为主，约占微量元素的50％～70％。
因此，在⽯油残渣中提炼某些稀有元素，是⼀个值得注意的领域。
2．⽯油的烃类组成从有机化学⾓度来讲，凡是仅由碳、氢两个元素组成的化合物，称为碳氢化合物，简称“烃”。
⽯油主要是由三种烃类组成：即烷族烃、环烷族烃和芳⾹族烃。
3．⽯油的组分组成根据⽯油中不同的物质对某些介质有不同的吸附性和溶解性，将⽯油分为四种组分。
（1）油质：油质是由烃类（⼏乎全部为碳氢化合物）组成的淡⾊油脂状液体，荧光反应为浅蓝⾊，它能溶解于⽯油醚中，但不能被硅胶吸附。
油质是⽯油的主要组成部分，含油量约为65％⼀100ok。
石油地质学
石油石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体。
地壳上层部分地区有石油储存。
主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。
石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。
石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
石油主要成分烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物一、石油的物理性质1、相对密度石油的性质因产地而异，密度为0.8 -1.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 ~ -60摄氏度），沸点范围为常温到500摄氏度以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。
不过不同的油田的石油的成分和外貌可以区分很大。
石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年组成世界上最重要的多次次能源之一。
石油也是许多化学工业产品如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
2012年开采的石油88%被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。
实际上，石油是一种不可再生原料，许多人担心石油会用尽以及带来的后果。
世界海洋面积3.6亿平方千米，约为陆地的2.4倍。
大陆架和大陆坡约5500万平方千米，相当于陆上沉积盆地面积的总和。
地球上已探明石油资源的1/4和最终可采储量的45%，埋藏在海底。
世界石油探明储量的蕴藏重心，将逐步由陆地转向海洋2、颜色原油的颜色非常丰富，有红、金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明；原油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量，含的越高颜色越深。
我国四川黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油，克拉玛依石油呈褐至黑色，大庆、胜利、玉门石油均为黑色。
无色石油在美国加利福尼亚、原苏联巴库、罗马尼亚和印尼的苏门答腊均有产出。
无色石油的形成，可能同运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。
但是不同程度的深色石油占绝对多数，几乎遍布于世界各大含油气盆地。
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。
石油的物理性质
石油的物理性质1.石油的物理性质取决于它的______和_______。
石油不但没有______而且_________。
所以不同____、______甚至_______不同_______的石油，其_____也是不相同的。
2.石油的颜色变化很大，有____、_____、_____、______、______、____、______等，但大部分石油呈____至_____。
石油的颜色与_____和_____的含量有关，含量越____颜色越____。
3.石油的相对密度指____（______）下，____的_______与____，______的_____，常用_______表示。
石油的相对密度一般介于_________之间，如大庆油田原油相对密度为________。
通常将_________大于_____的石油称为_______，小于______称为________。
相对密度______和______的石油在自然界也有发现。
美国常用_____度，西欧常用_____来表示石油的相对密度，它们的计算公式为：___________________，波美度___________________。
4.石油相对密度主要取决于______，一般______________。
在地层条件下，原油的相对密度还与_____、_____及________有关。
一般来说，原油相对密度随_______的_____而______。
同时与_______也有一定关系，_______，其_______。
5.石油的粘度是指_________________，它表示_____________。
在_____中，粘度单位为_______或_______。
通常测定的不是石油的______，而是其_______，即_________________，在______水的粘度为______。
石油的粘度与______、______及其________、______密切相关。
第三章石油及油品的物理性质
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)
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
石油的物理性质
石油的物理性质石油的物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。
不同性质的石油，对开发、集输、贮存、加工影响较大，因此其经济评价也各不相同。
1）石油的颜色颜色与原油中含有的胶质、沥青质数量的多少有密切关系。
深色原油密度大、粘度高。
液性明显的原油多呈淡色，甚至无色；粘性感强的原油，大多色暗，从深棕、墨绿到黑色。
我国玉门、大庆等油田的原油多呈黑褐色；新疆克拉玛依油田原油呈茶褐色；青海柴达木盆地的原油多呈淡黄色；四川、塔里木、东海等盆地的一些凝析气田所产凝析油从浅黄色到无色。
2）石油的臭味是由于原油中所含的不同挥发组分而引起。
芳香属组分含量高的原油具有一种醚臭味。
含有硫化物较高的原油则散发着强烈刺鼻的臭味。
由于含硫化物较高，因此这类原油在加工时，需要增加专门的处理装置而要投入更多的资金。
我国主要油田的含硫量较之中东地区原油的含硫量（高于2%）低得多，大庆油田原油含硫量不到1‰，胜利油田原油含硫量也多不超过1%。
3）石油的密度指在地面标准条件下，脱气原油单位体积的质量。
以吨每立方米(t/m3）或克每立方厘米（g/cm3）表示。
石油相对密度（以往文献曾以比重表示）是15.5℃或20℃时原油密度与4℃时水的密度的比值。
国际上常用API度作为决定油价的标准。
API 度与相对密度的相关关系式为：API度（15.5℃）=(141.5/相对密度)-131.5，API度大，相对密度小。
水的API度为10。
密度大小与石油的化学组成、所含杂质数量有关。
胶质、沥青质含量高,密度大,颜色深；低分子量烃含量高,密度小。
不同地区、不同地层所产原油密度有较大的差别。
原油按其密度可分为四类:轻质原油（密度＜0.87g/cm3）,中质原油（≥0.87～0.92g/cm3），重质原油（≥0.92～1.0g/cm3）,超重质原油（≥1.0g/cm3）。
我国生产的原油密度变化也较大，大庆（多在0.8601g/cm3）、长庆（0.8437g/cm3)、青海尕斯库勒（0.8388g/cm3）等地区所产原油多属轻质原油;胜利（多数在0.8873g/cm3左右）、辽河（0.8818g/cm3）等地区所产原油多属中质原油;胜利孤岛（0.9472g/cm3）、大港羊三木（0.9492g/cm3）、辽河高升（0.9609g/cm3）、新疆乌尔禾（0.9609g/cm3）等油田所产原油则属重质原油。
第3章 石油及油品的物理性质
➢ 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
30
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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
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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
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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
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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℃）
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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
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沸点上升法 测
定 蒸气压渗透法
方
法
冰点下降法
渗透压法
3、石油及其馏分的数均分子量
平均分子量的分布
1200
大庆原油
1000
胜利原油
800
欢喜岭原油
600
400
200
0
>500
200~250 250~300 300~350 350~400 400~450 450~500
沸点范围
图3-3 几种原油馏分的分子量分布
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。
表3-2 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
测定装置：相当于14～18块理论板数的填充 精馏柱的精馏装置。
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。
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
n M ii
N M ii Ni
Wi Ni
式中：ni—组分i的摩尔分率； Ni—组分i的摩尔数； Wi—组分i的质量；
（2）重均相对分子质量
石油及产品的理化性质
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 w
恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化比较
就曲线的斜率而言，平衡汽化的最平缓，实 沸点蒸馏的最陡；
分离精确度：实沸点蒸馏最高，平衡汽化的 最差；
对同一油样，初馏点以实沸点蒸馏的最低， 其终馏点则最高，50%馏出温度处3条蒸馏曲 线上的温度差别不大；
用恩式蒸馏的50%馏出温度大体表示油品的 平均汽化性能；
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 。
图3-2 原油实沸点蒸馏曲线
三、平衡汽化
也称一次汽化或平衡蒸馏，是指油品在一定的 压力和温度下保持气液两相处于平衡状态下进行分 离。
在一定压力下得到的汽化率与温度之间的关 系曲线，即平衡汽化曲线。平衡汽化曲线的初馏 点，即0%的馏出温度，为该油品的泡点；其终馏 点，即100%的馏出温度，为其露点。
t w
Hale Waihona Puke n witii1
立方平均沸点Tcu（K）：
n
T ( cu
v3 i
Ti )3
i1
n
实分子平均沸点tm（℃ ）： tm xiti i1
中平均沸点tme（℃）：
t tm tcu
me
2
二、实沸点蒸馏
实沸点蒸馏（True Boiling-Point Distillation， TBP）又称真沸点蒸馏，是评价原油的蒸馏方法。
0.132853104 (Tb K )2 0.622170 Tb
Tb — 石油馏分的体积平均沸点，K；
石油及产品的理化性质
表3-1 原油及各馏分油的平均相对分子质量
名称
20℃密度 平均相对分 kg/m3 子质量
碳数
平均碳数
原油
800～1000
汽油馏分 740～ 770 100～ 120
一、恩氏蒸馏
恩氏蒸馏又称为ASTM蒸馏，是属于渐次气 化，基本上不具有精馏作用。随着温度的逐渐升 高，不断气化和馏出的是组成范围较宽的混合物。 因而馏程只是粗略表示油品的沸点范围和一般蒸 发性能。
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 。
一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸 程的宽窄。
斜率 90%馏出温度 10%馏出温度 90 10
斜率越小，表示沸程越窄。
一般常用平均沸点来表征其气化性能。油
品平均沸点的定义如下：
体积平均沸点tv（℃）：
t t10 t30 t50 t70 t90
v
5
质量平均沸点tw（℃）：
10%、20%……90%馏出温度：馏出液达10ml、20ml、直至 90ml时的气相温度 。
终馏点(End Point)或干点：气相温度所能达到的最高值。
根据测得的馏程数据，以气相馏出温度为纵坐标，以馏 出体积百分数为横坐标作图即可得到某一油品的蒸馏曲线。
图3-1 大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线
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。
石油及产品的理化性质
1. 定义
（1）数均相对分子质量
C5～ C11
～8
轻柴油馏分 820～ 870 210～ 240
C11～ C20
～16
润滑油馏分 850～ 940 370～ 500
C20～ C36
～30
渣油
920～ 1000 900～ 1100
>C36
～70
煤油馏分
180～ 200
石油馏分的平均相对分子质量随沸程的升高而增大。
2、数均分子量的测定方法
第三章 石油及油品的物理性质
本章的主要内容：
石油及产品的理化性质
石油的蒸馏曲线 石油的平均相对分子质量 石油的密度与相对密度 石油的粘度 石油的热性质
石油及产品的理化性质
第一节 恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化曲线
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。
wM ii
WM i i W
i
NW2 ii
NM ii
式中：wi—组分i的质量分率
经验方程：
石油及产品的理化性质
M 0.166787103 0.74785Tb 0.149503102Tb2
M 0.184534102 2.29451Tb 0.233246Tb K