第2章 石油及油品的物理性质
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
石油及油品的物理性质
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
石油加工Ⅰ
石油及油品的物理性质
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
③真实蒸气压：一般所说的液态烃类混合物或油品的蒸 气压，是指e=0时的泡点蒸气压，通常称为真实蒸气压 ④雷德蒸气压：油品规格中的条件蒸气压 条件：38℃、VV/VL＝4时测定的蒸气压 数值：比真实蒸气压小
可通过图表换算成真实蒸气压
石油加工Ⅰ
石油及油品的物理性质
石油窄馏分蒸气压的计算 图解法（馏分沸程＜30℃适用） P66~67图3-1~2，“图表集”P219 ⅰ. 由常压沸点tb和K，求某一温度T下的p* 猜算方法: ① 由tb、T查图3-1得p* ② 由p*、K查图3-2得t ③ tb′＝tb＋t ④ 由tb′、T查图3-1得p*′ ⑤ abs(p*′－p*)/p*＜δ？ No则p*≠p*′，重复②~⑤ ⑥ Yes打印结果
石油及油品的物理性质
The Physical Properties of Petroleum and Oil Products
石油加工Ⅰ
石油及油品的物理性质
为什么要讨论石油及油品的物理性质？ 油品物理性质数据的特殊性——条件性数据 统一的标准
GB 国家标准 SY 原石油部颁标准 SH 中国石油化工总公司标准 ASTM 美国材料试验学会 JIS 日本工业标准 ISO国际标准化组织 IP 英国石油学会标准
石油加工Ⅰ
石油及油品的物理性质
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。
石油及油品的物理性质
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。
大家好
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 。
2、 重均分子量 重均分子量定义：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
wM
W M i i
NW 2 ii
w
ii
W NM
i
ii
式中：wi—组分i的质量分率
大家好
二、数均分子量的测定方法
沸点上升法 测
定 蒸气压渗透法
方
法
冰点下降法
渗透压法
大家好
三、石油馏分平均分子量的近似计算方法
➢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
大家好
烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香 烃的C-C的键长最短，其结构最为紧凑，环 烷烃的结构与芳烃相比，其分子结构要松 弛一些，烷烃分子的C-C键的键长最长，其 分子结构最松弛。
，没有单位。常用
d
t 4
表示，
在数值上等于t℃时油品的密度。
大家好
我国常用的相对密度为
d
2 4
0
，欧美各国则常用
d
15 .6 15 .6
表示，二者之间可按下式进行换算：
d1155..66 d240Δd
石油化工学院之石油及其产品的理化性质
液体油品的比重指数(API°)又称为API度。是欧美 各国表示油品相对密度的常用指标，它与相对密度
d 15.6 15.6
关系为：
API
141.5 131.5
d 15.6 15.6
随着相对密度增大，比重指数值下降。
5
将100ml试油置于规定仪器中，按规定条件加热蒸馏 ，流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)。
14
气体的密度用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。在较低压力下（小于0.3MPa） ，气体的密度和比容可用理想气体状态方程计算 。而当压力较高时，需要用计算真实气体状态方 程式来求取。
物质的比容是密度的倒数，其单位为cm3／g、 m3／kg或m3／mol。
一、蒸气压 在一定温度下，物质的气相和液相处于平衡状态时
的气相压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。物质的 蒸气压愈高，就愈易蒸发、气化。 纯烃与其它纯物质一样，其蒸气压与其分子气化潜 热和温度有关。物质的分子气化潜热愈小、温度愈 高、其蒸气压愈高。
3
油品(如汽油、喷气燃料等)质量标准中规定的 蒸气压是在38℃、气相与液相的体积比为4：1 的特定条件下测定的，称为雷德蒸气压 (GB8017)，用kPa为单位表示。
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。21.6.2721.6.2715:04:5615:04:56June 27, 2021
石油炼制基础2 石油及油品的物理性质
• 石油馏分是各种烃类的复杂混合物，其 蒸气压不仅与温度有关，还与油品的组 成有关。而油品的组成是随汽化率不同 而改变的。因此，石油馏分的蒸气压也 因汽化率的不同而不同。在温度一定时， 油品的汽化率越高，则液相组成就越重， 其蒸气压就越小。
• 二、石油馏分的蒸气压 • 石油馏分蒸气压通常有两种情况：一种 是其汽化率为零时的蒸气压，也即是泡 点蒸气压，或者叫做真实蒸气压，一般 说的蒸气压即指的这种情况。另一种是 所谓的雷德蒸气压，它是在特定的仪器 中，在规定的条件下测得的条件蒸气压。
• 第二节 馏程（沸程） • 对于纯化合物，在一定外压下，当加热 到某一温度时，其饱和蒸气压与外界压 力相等时的温度称为沸点。在外压一定 时，沸点是一个恒定值。
•
油品是一个复杂的混合物，它与纯化 合物不同，没有恒定的沸点。由于油品 的蒸气压除汽化率不同而变化，所以在 外压一定时，油品沸点随汽化率增加而 不断升高。因此油品的沸点则以某一温 度范围来表示，这一温度范围称沸程。
• 六、石油气体的密度 • 气体的密度是指在标准状态下 （0℃， 101.3kPa）的密度。标准状态下空气的密 度为1.293kg／cm3。 • 气体的密度不仅与温度有关，与压力也 有很大的关系。当压力较高时，要计算 不同压力下气体的密度时，必须进行压 力校正。
• 第五节 特性因数 • 为表示石油馏分化学组成的特性，特引 出特性因数的概念。所谓特性因数，是 把相对密度与平均沸点关联起来，说明 油品化学组成特性的一个复合参数。
• 式中α ——油品密度的平均温度校正系 数，即温度变化1℃时油品密度变化的数 值。 • 当温度变化不大时，α 只随油品的密度 不同而变化。
•
一般在非极高的压力下，压力对液体 油品密度的影响，可以忽略不计。但在 高温、高压条件下，压力对液体密度就 有一定的影响，此时应进行校正。
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。
2014-9-30 炼油工艺学 18
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
2014-9-30 炼油工艺学
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
2014-9-30 炼油工艺学 9
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。
2014-9-30 炼油工艺学 2
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。
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。
第二章 石油及油品的物理性质
馏程测定法——恩氏蒸馏。
恩氏蒸馏(ASTM蒸馏)（GB6536-86)
最简便、最常用的方法；设备简单、收集数据多
恩氏蒸馏测定器
University of Petroleum
将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件 加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点， 馏出物为10%、20%……90%时的气相温度别别称为 10%、20%……90%点，蒸馏到最后所能达到的最高 气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏 点）的温度范围称为馏程。
University of Petroleum
三、平均沸点
1．体积平均沸点
t10 t30 t50 t70 t90 tV 5
用途：由tv可求得其他平均沸点 2．质量平均沸点(tw)
tW wi ti
i 1
n
用途：tw主要用于求定油品的真临界温度Tc
University of Petroleum
University of Petroleum
三、平均相对分子质量
1．定义 在炼油工艺设计计算中，应用最多的是平均相对分子质量
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
2．油品分子量的变化规律 汽油：100～120 煤油：180～200 柴油：210～240 低粘度润滑油：300～360 高粘度润滑油：370～500
90%馏出温度 10%馏出温度 恩氏蒸馏曲线斜率 S 90 10
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
石油炼制工程-002物理性质
本章学习内容
蒸汽压、沸程和平均沸点 密度、特性因数和平均分子量 油品的粘度 临界性质、压缩因数和偏心因数 油品的热性质 油品的其它物理性质
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
一、蒸汽压（Vapor Pressure） 在石油加工工艺中经常要用到蒸汽压的数据。例如： ◆计算平衡状态下烃类的气相和液相的组成； ◆不同压力下烃类及其混合物的沸点换算； ◆计算烃类的液化条件等都要以蒸汽压数据为依据。 1、定义 蒸气压：在某一温度下，液体与在它液面上的蒸气呈平 衡状态时，由此蒸气所产生的压力。亦称饱和蒸气压。 蒸气压的高低表明了液体中分子逃离液体汽化或蒸发的 能力。 蒸气压越高，就说明液体越易汽化。
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
2、纯烃的蒸汽压 (1)特征：纯烃同其它纯液体一样，其蒸汽压随液体温度 不同而不异。液体温度越高，则蒸汽压越高。 同一族烃类，在相同的温度下，随烃类沸点的↗，其蒸 汽压↙。 (2)计算 ①当温度变化范围很小时
P H 1 1 ln 1 ( ) P2 R T2 T1
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
恩氏蒸馏实验装置
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
(1)初馏点（Initial Boiling Point） 当流出第一滴冷凝液时的汽相温度（因汽相温度比较接 近馏出物的沸点）。 在蒸馏过程中烃分子基本上按其沸点高低依次逐渐蒸出， 汽相温度也逐渐升高。 将馏出体积为10%、20%、30%、……、90%时汽相温 度分别为10%、20%、30%、……、90%点。 (2)干点（End Point） 当蒸馏到最后达到最高汽相温度，亦称终馏点。 (3)说明 ●油品从初馏点到干点这一温度范围称为馏程或沸程。
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
●温度范围窄的称为窄馏分；温度范围宽的称宽馏分。 ●蒸馏温度与馏出量之间的关系称为馏分组成。 ●恩氏蒸馏是粗略的蒸馏，得到的馏分组成是条件性的， 它不能代表馏出物的真实沸点。只能用于大致判断油品中轻 重组分的相对含量。 (4)恩氏蒸馏曲线与斜率 t 如图所示，以馏出t为纵坐标， 馏出V%为横坐标。
【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。
石油的一般性状、化学组成与物理性质(PPT78张)
No Image
二、馏分组成与平均沸点
lglg(vta)bmlgT
（一）沸程与馏分组成
（2）恩氏蒸馏曲线的斜率表示从馏出量10%到馏出量90% 之
间，每馏出1%，沸点升高的平均度数。
（3）斜率体现了馏分沸程的宽窄，馏分越宽，斜率越大。
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单位：℃/%
No Image
二、馏分组成与平均沸点
第二章 石油及其产品的组成和性质
本章主要内容 §2.1 石油的一般性状及化学组成 §2.2 石油及其产品的物理性质
lglg(vta)bmlgT
§2.2 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产品 质量和控制生产过程的重要指标， 也是设计和计算石油加工工艺装置 的重要数据。
一、蒸气压
lglg(vta)bmlgT
等时，液体表面和内部同时出现汽化现 象，这一温度成为该液体物质在此压力 下的沸点。 2.沸程: 外压一定时，石油馏分的沸点范 围 ➢在一定温度下，纯液体具有恒定的蒸气 压，沸点恒定 ➢ 石油馏分，沸点有一范围
二、馏分组成与平均沸点 （一）沸程与馏分组成
lglg(vta)bmlgT
3.恩氏蒸馏(ASTM蒸馏）测定馏程的方法
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) ：当冷凝管流出
第一滴冷凝液时的气相温度
10%、20%、30%……90%点(馏出温度）：馏出体积为
10mL、20mL、30mL……90mL时的汽相温度。
终馏点（End Point）：蒸馏过程中，气相温度升高到一
（一）沸程与馏分组成
lglg(vta)bmlgT
石油及其油品的物理性质
② 粘度指数 粘度指数（VI）=0～100时：
L U VI 100 LH
粘度指数（VI）等于或大于100时：
10N 1 VI 100 0.00715 lg H lg U N lg Y
L、H、 U分别代表坏油、好油、待测油样40℃时的粘度。
Y油品在100℃下的运动粘度。 粘度指数越大，油品的粘温性质越好。
15.6 20 d d4 15.6 与
换算关系表
△d 0.0046 0.0045 0.0044 0.0043 0.0042
20 15.6 或 d15.6 d4
20 15.6 或 d15.6 d4
△d 0.0051 0.0050 0.0049 0.0048 0.0047
20 15.6 或 d15.6 d4
（原油） （石油产品质量）
我国燃料油用恩氏粘度作为质量指标。 赛氏粘度:以60ml油品从赛氏粘度计中流出所用的时间（s）。
雷氏粘度: 以50ml油品从雷氏粘度计中流出所用的时间。
二、粘度的测定方法
常用的运动粘度测定方法：毛细管粘度计法（GB 265）。
三、粘度与组成的关系
① 同族的烃类，分子量↑，粘度↑。
3.粘-温性质比较
① 正构烷烃最好，分支程度较小的异构烷烃稍差，分支程
度增大，粘-温性质↓。
② 环状烃(环烷烃、芳香烃)的粘-温性质比链状烃的差。当
分子中只有一个环时，粘度指数下降不多。当分子中环
数↑，粘-温性质↓。
③ 当分子中环数相同时，侧链越长粘-温性质越好，侧链上
有分支会使粘度指数↓。
五、粘度与压力的关系 石油产品，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。 六、石油及石油馏分的粘度和粘-温性质 石蜡基原油馏分>中间基>环烷基。 七、气体的粘度 温度↑气体的粘度↑。 八、油品的混合粘度 粘度没有简单的可加性。可借助图求取混合物的粘度。
油品分析基础知识
第一章油品分析基础知识第一节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。
一、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/厘米3或千克/米3。
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/厘米3（3.98℃时水的密度为0.99997克/厘米3），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。
二、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。
第二章 石油及油品的物理化学
第二节
密度、特性因数和相对分子量
一、密度 1、油品的密度和相对密度 (1)密度：单位体积的物质具有的质量。 ρ=m/V （单位：g/cm3，kg/m3） 我国规定油品的标准密度为其20℃时的密度,记 ρ20。
相对密度：油品密度与标准温度下水的密度之比。 (标准温度：常用4℃或15.6℃)
• 相对密度表示方法有：d 20、d 4
⒈纯烃蒸汽压: 就某一种纯烃而言，其蒸汽压仅取决于温度，是随 温度的升高而增大的。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汽压较小。
⒉烃类混合物及石油馏分的蒸汽压 烃类混合物的蒸汽压不仅取决于温度，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，其蒸汽压才是定值。 当体系压力不高,气相近似为理想气体时,与其相平衡的 液相近似于理想溶液时，对于组分比较简单的烃类混合 物，其总的蒸汽压可用Dalton—Raoult定律求得：
（1）恩氏粘度 在某温度下，在恩氏粘度计中流出200ml油品所需 的时间与在20℃流出同体积蒸馏水所需时间之比。 OEt=τ(油)/τ(水) 单位：恩氏度 （2）雷氏粘度 RIS 50mL油品从雷氏粘度计中流出的时间，以s表示。
（3）赛氏粘度 60mL油品从赛氏粘度计中流出的时间，以s表示。 又分赛氏通用粘度(SUS)和赛氏重油粘度(SFS)。
（三）油品粘度与温度的关系
• 温度升高则液体油品的粘度降低。
1、油品粘度与温度的关系式
lglg(γt + a )= b + mlgT
• 恩氏蒸馏曲线斜率S
轻质油品：恩氏蒸馏 曲线10%-90%的 一段接近一条直线
S表示从馏出10%-90%之间，每馏出1%沸点的 平均升高值； S表示该油品的馏程宽窄，S越大该油品的馏程范围 越宽；
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：
第二章 石油及油品的物理性质-1
馏程约为350～520℃。
馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，
或用于不同油品之间的比较，在原油评价中常用。
馏程是发动机燃料表示蒸发性能的重要质量指标。
2015-1-9 储运油料学 22
三、平均沸点
1．体积平均沸点
t10 t30 t50 t70 t90 tV 5
就是说是多种化合物总体表现出来的性质；
油品的大多数性质无可加性，如密度、粘度、凝点和闪点等，
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；
根据实验数据标绘了图表或归纳出公式，在使用中要注意使 用范围;
油,VGO）；
大于500℃的馏分为减压渣油馏分(VR) ；大于 350℃的馏分为常压渣
油或常压重油( AR) ，它包含了减压渣油馏分。
4．石油馏分中烃类化合物有哪些？各有什么性质和特点？
原油和直馏馏分中烷烃、环烷烃和芳烃以及兼有这三种结构的混合
烃组成；
在二次加工馏分中还有不饱和烃类，如烯烃、环烯烃等。
类和非烃类的复杂混合物，在一定压力下，油品的沸点随 气化率的增大而不断升高。
馏等。 馏设备和方法。常见的标准方法包括实沸点蒸馏、恩氏蒸馏、减压蒸
石油馏分的沸点表现为一定宽度的温度范围，称为沸 程(馏程）。同一油品的馏程因测定仪器和测试方法不同。
其馏程数据也有差别。在油品的质量标准中，大都采用条
件性的馏程测定法——恩氏（Engler)蒸馏。
以及石油加工装置的重要依据。
为了作好石油及油品的集输、储存、管理和应用
2第二章石油和油品
液体的温度越高，摩尔气化热越小，则其 蒸气压就越小。
30
石油馏分的蒸汽压
石油馏分的蒸汽压不仅与温度有关，还与油品的 组成有关，而油品的组成是随气化率不同而改变 的，因此，石油馏分的蒸汽压也因气化率的不同 而不同。
在温度一定时，油品的气化率越高，则液相组成 就越重，其蒸汽压就越小。
按我国北宋时代（十 一世纪）沈括看到陕 西延安一带人民用“脂水”作燃料，他在 所著《梦溪笔谈》中称之“石油”。这是 我国用石油名记词的开始。
4
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
石油的化学组成 石油及油品的物理性质 油品的分类及使用 原油的蒸馏 原油的热加工过程
5
第一节 石油的化学组成
13
（二）石油中的环烷烃 —是石油的主要成分之一，也是组成润滑油
的主要组分。 在石油中所含的环烷烃主要是环戊烷和环己
烷及其衍生物。 一般说来，汽油馏分中的环烷烃主要是单环
环烷烃，在煤油、柴油馏分中除含有单环环烷 烃以外，还出现了双环及三环环烷烃，而在高 沸点馏分中则包括了单、双、三环及更多环的 环烷烃。
胶质具有很强的着色能力，0.005%的胶质就能 使无色汽油变为草黄色，所以油品的颜色主要 由于胶质的存在而引起的。
胶质受热氧化时，会转变成沥青质。
23
沥青质
一般把石油中不溶于非极性的小分子正构烷烃 （C5~C7)而溶于苯的物质称为沥青质。
沥青质是一种黑色的无定形固体，相对密度大于 1.0，平均相对分子质量范围为3000~10000，是 石油中相对分子质量最大、极性最强的非烃组 分。
21
胶质: 一般把石油中溶于非极性的小分子正构烷烃
{教育管理}石油及油品的物理性质概述 品质
{教育管理}石油及油品的物理性质概述一、蒸汽压1、定义在某温度下，液体与在它液面上的蒸气呈平衡状态时，此蒸气所产生的压力，亦称饱和蒸气压。
蒸汽液体二、馏分组成与平均沸点恩氏蒸馏是在石油产品馏程测定器中，按照规定的标准方法进行的简单蒸馏，不具有精馏作用，国外又将此方法称为ASTM蒸馏或恩氏蒸馏。
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。
石油产品馏程试验器图3-1-1 大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线沸程（Boiling Range）1、定义纯化合物沸点为恒定值复杂混合物沸点具有一定范围油品的沸点范围称为沸程。
2、测定方法在生产控制和工艺计算中使用的是最简便的恩氏蒸馏（Engder Distillation）设备。
一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸程的宽窄。
1090%10%90--=馏出温度馏出温度斜率斜率越小，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t v （℃）：5t t t t t t 9070503010v ++++=◆质量平均沸点t w （℃）：∑==n1i ii w t w t◆立方平均沸点T cu （K ）：3n1i 3i i cu )T v (T ∑==◆实分子平均沸点t m （℃）：∑==n1i ii m t x t ◆中平均沸点t me （℃）：2t t t cu m me +=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℃时的密度为其标准密度，表示为 20，其他温度下的密度为视密度。
油品的相对密度：其密度与规定温度下水的密度之比值，没有单位。
常用表示，在数值上等于t ℃时油品的密度。
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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。
三、平均沸点
1．体积平均沸点
t10 t30 t50 t70 t90 tV 5
条件粘度
恩氏、赛氏、雷氏粘度 这3种粘度都是在规定的仪器和条件下测定的，通称为条件粘度。 (1)恩氏粘度(Engkr Viscosity)。 恩氏粘度是在规定条件下，从仪器中流出200 ml试油的时间 (s)与20℃时流出200 ml蒸馏水所需时间(s，称为水值)之比值。 其单位为恩氏度(。E)。 (2)赛氏粘度(sayboh Viscosity)。 赛氏粘度是赛波特粘度的简称。在规定条件下 由赛氏粘度计中流出60ml试 油所需的时间称为赛氏粘度，单位为赛氏秒。 (3)雷氏粘度(Reclwood Viscosity) 雷氏粘度．全称为雷德乌德粘度。在规定条件下 由雷氏粘度计中流出50mL试样所需时间称为雷氏粘度， 单位为雷氏秒。
密度增大，沸点升高，或相对分子量增大：油品的粘度而迅速增大
分子量相近时 ，烷烃粘度最小，环烷烃最大 芳烃介于中间
石油产品 ：
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 相同环数和碳数的芳香烃和环烷烃：环烷烃>芳香烃 上述结论说明了液体的运动黏度中包含了分子结构的信息， 而且环可以认为是黏度的载体。
通过多国内外10几种渣油的使用，发现KH 较好地反映了渣油的特征和化学组成极其裂化 性能，产品收率与KH有良好的对应关系。
三、平均相对分子质量
1．定义 在炼油设备计算中，应用最多的是数均相对分子质量
2．油品分子量的变化规律 汽油：100～120 煤油：180～200 柴油：210～240 低粘度润滑油：300～360 高粘度润滑油：370～500
第二章
石油及油品的物理性质
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
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；
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
第二节
密度、相对密度、特性因数 和平均相对分子质量
(组成特性)
一、密度和相对密度
1．定义
Relative density 密度是单位体积物质在真空中的质量，g/cm3，kg/m3 我国规定20℃时的密度为石油产品的标准密度，ρ 的比值来表示物质的相对密度，又称比重
P=f(T,e)
蒸气压的表示法
真实蒸气压(泡点蒸汽压)：即e=0时的蒸汽压 雷德蒸汽压：T=38℃，气体体积∶液体体积=4 蒸气压的计算 两种蒸气压可通过图表进行换算。
可以利用原油的雷特蒸气 压求得任一温度下原油的 真实蒸气压.左边为真实 蒸气压标尺, 右边为温度标尺, 中间是雷特蒸气压标尺. 连接雷特蒸气压与温度参 数,在真实蒸气压标尺上 即可读得被测原油的真实 蒸气压值.
例2-1 汽油雷德蒸汽压为 0.24*105Pa,0.232Mpa 求真实蒸汽压
恩氏蒸馏10%斜率=(t15-t5)/10
图2-2 汽油和其他油品的真实蒸汽压图
4.用各种方程式来计算如：
二、馏程(沸程)
定义： 石油馏分的沸点表现为一定宽度的温度范围，称为沸 程。同一油品的馏程因测定仪器和测试方法不同。其馏程
数据也有差别。在油品的质量标准中，大都采用条件性的
馏程测定法——恩氏蒸馏。 恩氏蒸馏(ASTM蒸馏)（GB6536-86)
将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件加热，
20%„„90%时的气相温度别别称为10%、20%„„90%点，蒸 馏到最后所能达到的最高气相温度称为终馏点或干点。从 初馏点到干点（终馏点）的温度范围称为馏程。
二、特性因数(K;Waston
1．定义
factor;Characterization factor)
特性因数是烃类绝对温度表示的沸点的立方根对相对密 度作图，所得曲线的斜率
15.6 d15.6 2．不同烃类K值的大小
K 1.216
T
同族的烃K值相近，不同族的烃K值不同 富含烷烃的石油馏分K值为12.5～13.0，富含芳 烃的石油馏分K值为10～11
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； API度在22.3～10.0之间，为重质原油； API度<10.0， 为特重原油。
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 一般来说，环烷基的>中间基的>石蜡基的
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
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。 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
3．与温度、压力的关系
同一油品，温度上升，相对密度减小
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
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
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 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
恩氏蒸馏曲线斜率S=（ 90%馏出温度-10%馏出温度）/(90-10)
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。
大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有
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。
2．粘度的分类 原油的粘度 动力粘度 (绝对粘度) 石油产品 运动粘度 γ =η /ρ
三、油品粘度与压力、温度的关系
1．与温度的关系 Relation of viscosity and temperature 温度升高，所有油品粘度下降； 温度降低，所有油品粘度升高 ① 粘温性质：油品的粘度随温度变化的性质
lg lg( a) b m lg T
油品的粘度随温度的变化幅度小，则称为油品的粘温性质好
各种粘度的近似关系： 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
3．粘度的测定
毛细管粘度计：牛顿型流体 旋转粘度计：非牛顿型流体
二、油品粘度和化学组成的关系 黏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
流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点，馏出物为10%、
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。
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。
通过KH可以对渣油的加工性能进行分类： 第一类： KH>7.5 第二类：6.5<KH<7.5 第一类： KH<6.5 二次加工性能好 二次加工性能中等 二次加工性能差
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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
Specific gravity
第12届世界石油会议规定对原油的分类：
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。