第三章 石油的物理性质(1)

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
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；
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
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
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 。
t w
n
witi
i1
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。
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（℃）：
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
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。
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Βιβλιοθήκη Baidu-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
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。
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
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
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
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。