石油及其产品的物理性质
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
石油及石油产品性质
2、沥青质
• 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。 相对密度略大于1.0，VPO法分子量约3000～ 10000。加热不熔，300℃以上时会分解及缩合。
• 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，不溶 于石油醚。
• 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 – 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的 胶体分散体系。
⒋立方平均沸点TCU (K):
Tcu
n
3
viTi1/ 3
i1
Ti : i组分的沸点 (K) vi: i组分的体积分率 用途：求油品的特性因数和运动粘度。
5.中平均沸点tme(℃):
tme=(tm + tcu )/2
用途：求油品的氢含量，特性因数,假临界压力，燃 烧热，平均分子量等。
石油及石油产品性质
石油的化学组成 石油及油品的物理化学性质 石油产品的分类及使用性能要求
石油的一般性状
颜色：绝大多数为黑色 相对密度：大多数介于 0.8～0.98之间 气味：特殊气味 流动性：流动或半流动的粘稠液体 石油的外观性质与其化学组成有关
石油的元素组成
1.碳和氢
占96～99％
碳：83～87％
⒉质量平均沸点tW（℃）:
n
tw witi i 1
ti: i组分的沸点℃ wi: i组分的质量分率 用途：求取油品的真临界温度。
⒊实分子平均沸点tm（℃）:
n
tm xiti i1
ti: i组分的沸点℃ xi: i组分的摩尔分率 用途：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因 数
趋势：含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着 石油馏分沸程的升高而增加, 其种类和复杂性也随着 馏分沸程升高而增加。汽油馏分的硫含量最低，减 压渣油中的硫含量最高，我国大多数原油中约有 70%的硫集中在减压渣油中。
石油及油品物理性质
油品的物理性质
蒸汽压：某温度下，液体与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
蒸汽压。
它表示液体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，液体越易汽化。
馏程（沸程）：当油品在恩氏蒸馏设备中按规定条件加热时，最先气化蒸馏出来的是一
些沸点低的烃类。
流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。
在蒸馏过程中，烃类分子按其沸点高低依次逐渐蒸出，气相温度也逐渐升高，当蒸馏到最后达到的最高气相温度称为终馏点或干点。
油品从初馏点到干点的温度范围称为馏程或沸程。
油品的大致馏程：
汽油40—200℃煤油200—300℃
航空煤油130—250℃柴油250—350℃
润滑油350—520℃重质燃料油＞520℃
闪点：代表可燃性液体性质指标之一。
即液体表面的蒸气与空气的混合物与火接触而初
次发生蓝色火焰闪光时的温度
油品的闪点与其馏分组成、化学组成以及压力有关。
油品的沸点范围越低，其闪点越低；油品的闪点随压力增大而增高。
残炭
油品在规定的仪器中隔绝空气加热，使其蒸发、裂解和缩合所形成的残留物，称为残炭。
残炭用残留物占油品的质量分数表示。
残炭是评价油品在高温条件下生成焦炭倾向的指标。
凝点：指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度，都以℃表示。
干点：当油品蒸馏到最后达到最高汽相温度称为终馏占或干点。
石油及其产品组成和性质—油品的燃烧性能
一、闪点
油品名称
闪 点， ℃ 失火危险等级
溶剂油、汽油等
<28
1级
煤油类
28～45
2级
柴油、重油类 45 ～125
3级
润滑油、脂类
>125
4级
备注
易燃 易燃 可燃 可燃
关于闪点有以下几点说明：
汽油的闪点是相当于爆炸上限的油品温度，而煤、柴油和润滑油等的闪点是相 当于爆炸下限时的油品温度。
石油产品的馏程越轻，蒸汽压越大，闪点越低，其着火危险性越大。
同族烃中，分子量增大，闪点增高，燃点增高，自燃点降低 ； 油品越轻，闪点越低，燃点越低，自燃点越高 ； 烷烃比芳烃易于自燃，所以烷烃的自燃点低（芳香烃比烷烃稳定）； 烷烃的闪点却比粘度相同而含环烷烃和芳香烃较多的油品高。
从安全防火的角度来说
轻质油品
防明火， 以防外界火源 而引燃爆炸
防火
重质油品
应防止高温 泄露，遇空 气自燃
课程：石油炼制运行与操控 知识点：石油及其产品的物理性质（四）
油品的燃烧性能
一、闪点
所谓闪点（或称闪火点）是指可燃性液体（如烃类及石油产品）的蒸气同空 气的混合物在有火焰接近时，能发生瞬间闪火（一闪即灭）或爆炸的最低油温。
当油气浓度低于这一范围，油气不足，而高于这一范围，则空气不足，都不 能闪火爆炸，因此称这一油气浓度范围为爆炸范围。其下限浓度称为爆炸下限， 上限浓度称为爆炸上限。
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 的最低温度 。
自燃点：把油品预热到很高温度，然后使其与空气接触，则不需引火，油品 即可能因剧烈氧化而产生火焰自行燃烧，能产生自燃的最低温度称自燃点。
不需外部火源引燃，但它 也有条件，就是油品在具 有高温时才会出现自燃
石油及油品的理化性质简介
料的化学组成，希望是越小越好。
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②
特征参数KH
对于含有大量不饱和烃或胶质、沥青质的馏分 （ VR ），特性因数就不能很好地表征其化学组成 特性。因此石油大学重质油国家重点实验室对原 有的特性因数K进行了修正，提出了一个表征渣油 特征的特征参数KH。
20
在一定条件下，以一种液体的密度与另一种参考物质密度
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
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Specific gravity
11
第12届世界石油会议规定对原油的分类：
i 1
n
用途：Teu主要用于求油品的特性因数和运动粘度 4．实分子平均沸点tm
tm
xt
i 1
n
i i
用途：tm主要用于求油品的假临界温度(Tc’)和 偏心因数(ω ) 5．中平均沸点tme
tme (tm tcu ) / 2
用途：tme用于求油品氢含量,K,Pc,燃烧热和平均分子量
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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。
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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。蒸气压愈高 的液体愈易于气化。
炼油工艺基础知识
第一章石油及其产品的化学组成和物理性质原油是从地下开采出来的、未经加工的石油。
原油经炼制加工后得到各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等石油产品。
了解石油及其产品的化学组成和物理性质，对于原油加工、产品使用以及石油的综合利用等有重要意义。
第一节石油的化学组成一、石油的外观性质石油通常是一种流动或半流动状的粘稠液体。
世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。
从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。
相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80～0.98之间，但也有个别的高达1.02和低到0.71。
我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。
不同石油的流动性差别也很大，有的石油其50℃运动粘度为1.46毫米2/秒，有的却高达20000毫米2/秒。
许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。
石油外观性质的差异反映了其化学组成的不同。
二、石油的元素组成石油主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，其中碳含量为83～87%，氢含量为11～14%，两者合计为95～99%，由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃，在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。
此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。
这些非碳氢元素含量一般为1～4%。
但也有个别例外，如国外某原油含硫高达5.5%，某原油含氮量为1.4～2.2%。
虽然石油中非碳氢元素的含量很少，但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。
石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外，还有微量的金属元素和其它非金属元素，如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计(ppm)。
以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。
所以，石油的组成是极为复杂的。
三、石油的烃类组成石油主要是由各种不同的烃类组成的。
石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。
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。
石油及油品的理化性质简介资料
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炼油工艺学
28
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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炼油工艺学
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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
22
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。
【基础知识】油品检测人必知，石油及其产品的物理性质
【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。
炼油工艺基础知识--最全
炼油工艺基础
➢恩氏粘度 恩氏粘度是条件性粘度，常用于表示油品的粘度。
含有大量甲烷和少量乙烷、丙烷的天然气称为干气，除含 有较多的甲烷、乙烷外，还含有少量易挥发的液化烃（如戊烷、 己烷、辛烷）的天然气称为湿气。
烷烃的密度最小，粘温性最好，是燃料与润滑油的良好组 分。正构烷烃是压燃式内燃机燃料的良好组分，但正构烷烃的 含量也不能过多,否则凝点高,低温流动性差。异构烷烃是点燃 式内燃机的良好组分。
➢ 冰点：是在规定条件下冷却油品到出现结晶后，再使其升温， 使原来形成的结晶消失时的最低温度。同一油品的冰点比结 晶点高1～3℃。 同一油品：浊点>冰点>结晶点。
炼油工艺基础
3、 凝点、倾点和冷滤点 ➢ 是原油、柴油、润滑油和燃料油的重要使用性能指标。目
前国内正逐步采用以倾点代替凝点、用冷滤点代替柴油凝 点。 ➢ 对于石油产品，没有固定的“冰点”，也没有固定的“溶 点”。所谓油品的“凝点”是在严格的仪器、操作条件下 测 得 油 品 刚 失 去 流 动 时 的 最 高 温 度 。 (Condensation Point) ➢ 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，它比凝点能更好地反映油品的低温性能，被规 定作为ISO标准。(Pour Point) ➢ 冷滤点：是在规定的压力和冷却速度下，测得20ml试油开 始不能全部通过363目/in2的过滤网时的最高温度。冷滤点 能较好地反映柴油的泵送和过滤性能，与实际使用情况有
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。
石油及油品的物理性质
当p*＜0.1MPa或Tb＞200℃时，f＝1
当Tb＜95℃时，f＝0
当p*＜0.1MPa、Tb＝95~200℃时
f ( T 366 . 5 ) / 111 . 1 b
馏程（沸程）(Distillation or Boiling Range)
纯物质p*＝f (T)
混合物p*＝f (T, e)
其它平均沸点由tv确定
应用P69图3-4
由tv和ASTM曲线斜率查得沸点校正值t， ti＝ tv＋t
应用周佩正关联式求算（P70式3-20~23） 沸程＜30℃的窄馏分，用中沸点直接代替其它平均沸点
【注意】恩氏蒸馏温度的校正
当ASTMt＞246℃时，必须考虑裂化作用的影响，需进 行温度校正： logD＝0.00852t－1.691 式中：D——加在原温度上的校正值，℃
实分子平均沸点tm（℃）
tm x i t i
i 1 n
式中：xi——各组分摩尔分率
用于求定油品的假临界温度和偏心因数
中平均沸点tme（℃）
tme tm tcu 2
用于求油品的氢含量、特性因数、假临界压力、燃烧热 和平均分子量等
各平均沸点的求定
tv可以由ASTM数据由定义式计算
* * p p /p r c
T T/T r c — 为偏心因子
适用范围：ⅰ. 不仅适用于烃类，也适用于石油窄馏分 ⅱ. Tr＞0.3，T≮冰点 ⅲ.当Tr＞0.5时为最可靠的计算方法
烃类混合物及石油馏分的蒸气压
混合物蒸气压的计算
对于完全理想体系，即液相为理想溶液，气相为理想气体， 其蒸气压可由拉乌尔定律和道尔顿定律计算
纯烃的蒸气压
p＝f (T)
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
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
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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
tcu viTi3
i1
tMe
tm
tcu 2
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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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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
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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
石油及油品的物理化学性质
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第二节 密度、特性因素和分子量 密度、
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第二节 密度、特性因素和分子量 密度、 原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、计量和设计 原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、 方面都是一个重要指标。 方面都是一个重要指标。它的大小取决于组成它的烃类分子大 小和分子结构。通常情况下，原油密度随其碳、氧、硫含量的 小和分子结构。通常情况下，原油密度随其碳、 增加而增大，因而含芳香烃多的、含胶质和沥青质多的原油密 增加而增大，因而含芳香烃多的、 度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃）多 度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃） 的原油密度最小。 的原油密度最小。
组分i的蒸气压， 组分 的蒸气压，Pa 的蒸气压 组分数 混合物的蒸气压，Pa 混合物的蒸气压，
p = ∑ pi xi
i=1
n
平衡液相中i组分的摩尔分数 平衡液相中 组分的摩尔分数
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第一节 蒸气压和沸程
（3）烃类混合物：烃类混合物与纯烃不同，其液相组成不是固 烃类混合物： 定不变的，它随气化率不同而变化。当按式（2 定不变的，它随气化率不同而变化。当按式（2-1）计算时，得 到的只是某个平衡条件下的蒸气压。当平衡条件变化时气化率 随之改变，式中也有所变化。所以烃类混合物的蒸气压 随之改变，式中也有所变化。所以烃类混合物的蒸气压在压力 蒸气压在压力 不太高时，不仅是温度的函数，而且与气化率有关。 不太高时，不仅是温度的函数，而且与气化率有关。 不仅是温度的函数
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第一节 蒸气压和沸程 （4）烃类和石油窄馏分：可以用各种蒸气压方程式计算其不 烃类和石油窄馏分： 同温度、压力下的饱和蒸气压.常用的方程是拟合Maxwell同温度、压力下的饱和蒸气压.常用的方程是拟合MaxwellBonnell图得到的，可计算石油窄馏分的蒸气压： Bonnell图得到的，可计算石油窄馏分的蒸气压：
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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。
常用来表示，它在数值上等于油品在t℃时的密度。
我国常用的相对密度是。
气体的密度一般用kg/m3表示，其相对密度是该气体的密度与空气在标准状态（0℃，0.1013Mpa）下的密度之比，空气在标准状态下的密度为1.2928kg/m3。
在较低的压力下（小于0.3MPa），气体的密度和比容（密度的倒数）可用理想气体状态方程式计算。
而当压力较高时，就需要用计算真实气体的状态方程式来求取。
3、液体油品相对密度与温度、压力的关系当温度升高时，油品的体积就会膨胀，这就导致其密度和相对密度的减小。
当温度变化不大时，油品的体积膨胀系数γ只随油品相对密度的不同而有所变化，其范围为（0.0006～0.00l0）/℃。
当温度在0～50℃范围内，不同温度（t℃）下的相对密度可按下式换算：=－γ(t － 20)其中的γ值可以查得。
若温度与20℃差别较大.则须查专门的图表（GB1885－1983）。
液体受压后体积变化很小，通常压力对液体油品密度的影响可以忽略。
只有在几十兆帕的极高压力下才考虑压力的影响。
4、混合油品的密度当属性相近的两种或多种油品混合时，其混合物的密度可近似地按可加性计算。
一般情况下，油品混合时，体积基本是可加的，按上式计算不会引起很大误差。
但当属性相差很大的两类组分（如烷烃和芳香烃）混合时，体积可能增大；而密度相差悬殊的两个组分（如重油和轻烃）混合时，体积可能收缩，这样便须加以校正。
5、相对密度与化学组成及相对分子质量的关系当分子中碳原子数相同时，芳香烃的相对密度最大，环烷烃的次之，烷烃的最小，烯烃的稍大于烷烃的。
原油及其馏分相对密度的一般范围，显然沸程愈高的馏分其相对密度愈大。
环烷基原油的馏分中环烷烃及芳香烃含量较高，所以其相对密度也较大，而石蜡基原油的相应馏分中则烷烃含量较高，因而其相对密度较小。
所以，对于沸点范围相近的馏分，根据其密度的大小即可大致判明其化学属性。
同时，石油中各馏分的相对密度是随其沸程的升高而增大的。
四、特性因素特性因数K值又称Watson K值或UOP（Universal Oil Products Co.）K值，它是油品的平均沸点和相对密度的函数。
最早是分子平均沸点，后改用立方平均沸点，现一般使用中平均沸点。
由此可见，在平均沸点相近时，K值取决于其相对密度，相对密度越大则K值越小。
当相对分子质量相近时，相对密度大小的顺序为芳香烃＞环烷烃＞烷烃。
因此，烷烃的K值最大，约为12.7，环烷烃的次之，为11～12，芳香烃的K值最小，为10～110所以K值是表征油品化学组成的重要参数，常可用以关联其他物理性质。
但对于含有大量烯烃、二烯烃和芳香烃的二次加工产物，特性因数并不能准确地表征其化学属性，使用时会导致较大误差。
五、平均分子量在进行炼油设备设计计算、关联石油物性及研究石油的化学组成时，相对分子质量是必不可少的原始数据。
在炼油设备计算中所用的石油馏分相对分子质量一般是指其数均相对分子质量，石油各馏分的平均相对分子质量有个大致的范围。
汽油馏分的平均碳数约为8，其平均相对分子质量为100～120；轻柴油馏分的平均碳数约为16，其平均相对分子质量约为220～240；减压馏分的平均碳数约为30，其平均相对分子质量约为370～400；减压渣油的平均碳数约为70，其平均相对分子质量约为1000。
六、粘度和粘温特性粘度是评定油品流动性的指标，是油品特别是润滑油质量标准中的重要项目，也是炼油工艺计算中不可缺少的物理性质。
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。
1、粘度的单位⑴动力粘度（η）原油的粘度常用动力粘度表示，动力粘度又称为绝对粘度，它是由牛顿方程式所定义的在过去所用的c·g·s制中，绝对粘度（η）的单位是泊（P，poise），其百分之一是厘泊（cP，centipoise），在现用的SI制中它的单位是Pa·s，这两者的关系是：1 Pa·s＝1000 cP⑵运动粘度（ν）在石油产品的质量标准中常用的粘度是运动粘度，它是绝对粘度η与相同温度和压力下该液体密度ρ之比，即：ν＝η/ρ在c·g·s制中运动粘度是斯（或称Stoke），共百分之一为厘斯（cSt，centistoke），现按SI制改以mm2/s为单位，这两者的关系是：1 cSt＝1 mm2/s⑶条件粘度在石油商品质量标准中，还常能见到各种条件粘度指标。
它们都是在一定温度下，在一定仪器下，使一定体积的油品流出，以其流出时间（s）或其流出时间与同体积水流出时间之比作为其粘度值。
具体的条件粘度有以下几种。
①恩氏粘度（Engler Viscosity）它是以油品从恩氏粘度计中流出200ml的时间与同样体积的水在20℃时流出的时间之比（条件度，E）作为指标。
恩氏粘度源于德国，目前我国的燃料油的质量指标中仍用恩氏粘度作为指标。
②赛氏粘度（Saybolt Viscosoty）它是以60ml油品从赛氏粘度计中流出时间（s）作为指标。
具体尚有赛氏通用粘度（Saybolt Universal Viscosity，单位为SUS）、赛氏重油粘度（Saybolt Furol Viscosity，单位为SFS）之别。
美国习惯用赛氏通用粘度作为润滑油的指标。
③雷氏粘度（Redwood Viscosoty）英国采用的是雷氏粘度，它是以50ml油品从雷氏粘度计中流出的时间（s）作为指标的。
这几种粘度之间的关系见有关图表。
它们之间的近似比值为：运动粘度（mm2/s）：恩氏粘度（条件度，E）：赛氏通用粘度（SUS）：雷氏粘度（RIS）=1：0.132：4.62：4.05。
2、粘度与温度的关系油品的粘度是随其温度的升高而减小，而润滑油往往是在环境温度变化较大的条件下使用的，所以要求它的粘度随温度变化的幅度不要太大。
1. 油品粘度随温度变化的关系式油品粘度与温度的关系一般可用下列经验式关联：lglg（v＋a）＝b＋mlgT式中v――运动粘度，mm2/s；T――绝对温度，K；a，b，m――随油品性质而异的经验常数。
对于我国的油品，常数a以取0.6较为适宜2. 粘度－温度关系的表示方法对于润滑油，其粘度随温度变化的情况是衡量其性质的重要指标。
目前常用的表征粘－温性质的指标有以下两种。
（1）粘度指数（Viscosity Index,VI）这是日前世界上通用的表征粘温性质的指标，我国目前也采用此指标。
（2）粘度比粘度比通常指油品的50℃条件下运动粘度与其100℃条件下运动粘度之比，即v50℃/v100℃。
对于粘度水平相当的油品，这个比值越小，表示该油品的粘－温性质越好；但当粘度水平相差较大时，则不能用粘度比进行比较。
综上所述，烃类中除正构烷烃的粘－温性质最好外，带有少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不大的异构烷烃的粘－温性质也是比较好的，而多环短侧链的环状烃类的粘－温性质是很差的。
3、粘度与压力的关系对于石油产品而言，只有当压力大到20MPa时对粘度才有显著的影响，如压力达到35MPa 时，油品的粘度约为常压下的两倍。
4、石油及石油馏分的粘度和粘温性质石蜡基及中间基的原油均含有一定量的蜡，这样，它们在较低温度下往往呈现非牛顿流体的特性。
所以，对于原油或其重馏分除测定其不同温度下的粘度外，往往还要测定其流变曲线，以便了解其粘度随剪切速率的变化情况，这对于原油和重质油的输送和利用都足很重要的。
数据表明，石油各馏分的粘度都是随其沸程的升高而增大的，这一方面是由于其相对分子质量增大，更重要的是由于随馏分沸程的升高，其中环状烃增多历致。
当馏分的沸程相同时，石蜡基原油的粘度最小，环烷基的最大，中间基的居中。
至于粘－温性质，则以石蜡基原油馏分的最好，中间基的次之，环烷基的最差。
这些显然是由其化学组成所决定的，也就是说在石蜡基原油中含有较多的粘度较小的粘－温性质较好的烷烃和少环长侧链的环状烃，而在环烷基原油中，则含较多的粘度较大而粘－温性质不好的多环短侧链的环状烃。