第二章 石油及其产品的组成和性质

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近。
碳原子数相同时, 烷烃>环烷烃>芳香烃
3.计算 经验公式或由图表查
四、特性因数
(二)相关指数 1.相关指数BMCI(美国矿务局相关指数)是石油体积
平均沸点和相对密度的函数。
M a bt分 ct分 2
2.化学组成的影响 馏分越重,相对密度越大,沸点越高,K越小,
BMCI越大 碳原子数相同时,
三、密度和相对密度
4. 相对密度指数
美国石油协会(American Petroleum Institute)还常 用相对密度指数°API来表示油品的相对密度。
M a bt分 ct分2
相对密度指数与相对密度成反比,相对密度越大, 相对密度指数越小。
三、密度和相对密度
(二)相对密度与温度、压力关系 1. 温度的影响 温度升高,油品受热膨胀,体积增大,密度及相对 密度减小。 在0~50℃范围内
M abt ct d混
2
ν:体积分率
分分
w:质量分率
注意:各组分的相对密度必须是同一温度下的值
四、特性因数
(一)特性因数
1.特性因数是表征石油及其石油馏分化学组成的一个
重要参数, 是石油及其馏分平均沸点和相对密度的函
数。
M a bt分 ct分2 T:中平均沸点
2.化学组成对K的影响 同一族烃馏分越重,相对密度越大,沸点高,K接
M ab△t分 ct分2
(2)Antoine(安托万)方程
M abt分 ct分2
一、蒸气压
(三)烃类混合物及石油馏分的蒸气压 1.烃类混合物 (1)蒸气压是温度和组成的函数 (2)气相近似为理想气体,液相近似为理想溶
液时,其蒸气压可用道尔顿-拉乌尔定律来求
M abt分ct分2
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
定数值,不再上升而开始回落,这个最高的气相温度 干点:蒸馏烧瓶底部最后一滴液体汽化的瞬间所测得的
气相温度。
由于终馏点一般在蒸馏烧瓶全部液体蒸发后才出现,所 以往往与干点相同。
二、馏分组成与平均沸点
(一)沸程与馏分组成
4.馏程: 从初馏点到终馏点这一温度范围(馏分的沸 点范围),称为馏程,常常用来简便的表征石油 馏分的蒸发和汽化性能
六、粘度
(二)粘度的表示方法 3.条件粘度:石油商品规格中还有各种条件粘度,例
5.馏分:一定沸点范围的分馏馏出物。馏分仍为一 混合物。 窄馏分:温度范围窄的馏分 宽馏分:温度范围宽的馏分 轻馏分:低温范围的馏分 重馏分:高温范围的馏分
二、馏分组成与平均沸点
(一)沸程与馏分组成
6.恩氏蒸馏曲线 (1)根据测得的馏程数据,以馏出温度为纵坐标,
馏出体积分数为横坐标作图。
二、馏分组成与平均沸点
六、粘度
(二)粘度的表示方法 1.动力粘度(绝对粘度)
(3)单位:Pa·s 常用P(泊)或cP(厘泊)
1P=100cP=0.1Pa·s
1cP=1mPa·s (4)牛顿型流体:动力粘度不随剪切速度梯度 dv/dx 变化的流体,符合公式
非牛顿型流体:动力粘度随剪切速度梯度dv/dx 变化的流体,不符合公式
(3)烃类混合物的蒸气压随温度的升高而增加, 随汽化率的增加而减小
一、蒸气压
(三)烃类混合物及石油馏分的蒸气压
2.石油馏分 蒸气压是温度和组成的函数 蒸气压随温度的升高而增加,随汽化
率的增加而减小 在一定温度下,馏分越轻,越易挥发,
其蒸气压越大。因此当汽化率增大时, 液相组成逐渐变重,蒸气压会随之降 低。
200~300
减压馏分 350~500 20~36
300500
五、平均相对分子质量
5.石油馏分平均分子量的 近似计算公式 (1)经验关联式
M a bt分 ct分2
式中:t—石油馏分的实分子平均沸点(℃) a,b,c —随馏分的特性因数不同而变化的参数
五、平均相对分子质量
5.石油馏分平均分子量的 近似计算公式
表示。
五、平均相对分子质量
1.数均相对分子质量:是体系中具有各种相对分子 质量的分子的摩尔分数(ni)与其相应的相对分 子质量(Mi)的乘积的总和。
M abt分 ct分2
ni:摩尔分率 Mi: 相对分子质量 Ni: 物质的量/mol Wi: 质量/g
相对分子质量一般指的是数均相对分子质量
五、平均相对分子质量
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
§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
(一)定义 在一定温度下,液体与其液面上的蒸汽成平衡状
三、密度和相对密度
(三)油品相对密度与馏分组成和化学组成的关系
同一原油的馏分,沸点升高,分子量增大, 相对密度增大。
碳原子数目相同时,各族烃类相对密度大 小顺序 芳烃>环烷烃>烯烃>烷烃
芳烃含量增加,密度增加; 烷烃含量增加,密度减小
三、密度和相对密度
(四)混合物的密度和相对密度
当属性相近的两种或多种油品混合时,其体积具有 可加性,可近似的按照可加性的原则进行计算。
M a bt分 ct分 2
γ为体积膨胀系数 或相对密度的平均温度校正系数
当温度与20℃差别较大,则不同温度与油品比重 换算------按GB1885-1998石油密度计算换算表。
三、密度和相对密度
(二)相对密度与温度、压力关系
2. 压力的影响
液体受压后,体积变化不是太大,因而 通常压力对液体石油产品的密度的影响 可以忽略不计。但在很高的压力下油品 的密度要受到压力的影响
(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。
斜率 90%馏出温度10%馏出温度 90 10
单位:℃/%
二、馏分组成与平均沸点
(一)沸程与馏分组成
图 大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线
二、馏分组成与平均沸点
6.各种平均沸点的计算方法 这五种平均沸点,除体积平均沸点可根据油 品恩代蒸馏数据计算外,其他几种都难以直 接计算.因此,通常的作法:
先根据恩氏蒸馏数据求体积平均沸点和 恩氏蒸馏10%~90%斜率。
利用平均沸点温度校正图,求出其它平 均沸点
三、密度和相对密度
石油及油品的密度与相对密度对生产、储藏和运输 有着重要的意义,在原油及产品的计量和炼油装置 设计等方面都是必不可少的。 (一)石油及石油产品密度和相对密度 1.密度:单位体积石油的质量,单位g/cm3、kg/m3。 2.标准密度
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
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
(2)中国石油大学针对我国原油提出了如下 的计算平均分子量的经验公式 :
Mn=184.5+2.295T-0.2332KT+ 1.32910-5(KT)2-0.62217T
式中:T—馏分的中平均沸点(℃) K—馏分的特性因数 ρ—馏分油在20℃时的密度,g/cm3
六、粘度
粘度是评定油品流动性的质量指标, 是油品特别是润滑油质量标准中的重 要项目,也是炼油设计中不可缺少的 物理性质 。
二、馏分组成与平均沸点
(二)平均沸点 一般常用平均沸点来表征石油气化性能 1.体积平均沸点
t体 M a bt分 ct分2 ℃
用恩氏蒸馏数据,主要用于求其他难于直接求得的平均沸点
2.质量平均沸点 t重= MBiblioteka Baiduabt分 ct分2 ℃
Wi: i组分的质量分数 ti: i组分的沸点
主要用于求油品的真临界温度
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。
五、平均相对分子质量
4. 石油及其馏分的数均相对分子质量
石油各馏分的平均分子量范围
馏分 沸程/℃ 碳数范围 平均相对分子质量
汽油馏分 <200 5~11
100120
煤柴油馏分 200~350 11~20
2.重均相对分子质量:是体系中具有各种相对分 子质量的分子的质量分率(Wi)与其相应的相 对分子质量(Mi)的乘积的总和
M a bt分 ct分2
五、平均相对分子质量
4. 石油及其馏分的数均相对分子质量
几种原油馏分的分子量分布
五、平均相对分子质量
4. 石油及其馏分的数均相对分子质量
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。
一、蒸气压
(三)烃类混合物及石油馏分的蒸气压
3. 常用蒸气压 真实蒸气压(泡点蒸气压):汽化率
为0时的蒸气压 雷德蒸气压,使用特定仪器,在规定
条件下测定的油品蒸气压,主要用于评 价汽油的使用性能 真实蒸气压比雷德蒸气压高
二、馏分组成与平均沸点
(一)沸程与馏分组成 1.沸点:当液体饱和蒸气压与外界压力相
V= f(T) 同一油品在不同温度下有不同的密度,所以应标
明温度,通常用ρt表示t℃时油品的密度。 我国规定油品20℃时密度作为石油产品的标准密
度,表示为ρ20
三、密度和相对密度
3.液体石油产品相对密度 油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度
之比,无单位 油品在t℃时的相对密度通常用d4t表示。在数值
芳香烃>环烷烃>正构烷烃(约为0)
BMCI越大,芳香性越强
五、平均相对分子质量
石油的相对分子质量是进行炼油设计、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, 而各种化合物的分子量又各不相同,其范围
也很宽,所以只能用平均相对分子质量来
态时,蒸汽所产生的压力称为饱和蒸气压,简称 蒸气压。
物理意义:蒸气压表示液体在一定温度下蒸发和 汽化的能力,蒸气压高的液体容易汽化
蒸气压是石油加工工艺和设备设计的重要基础物 性数据,也是某些油品的质量指标
一、蒸气压
(二)纯烃的蒸气压 1.特征: 是温度的函数,温度升高,饱和蒸气压增大。 同一温度下,不同烃类具有不同的蒸气压 同一族烃类,相对分子质量较大的烃类蒸气压较小 2.计算或查图 (1)克-克方程
六、粘度
(一)定义 粘度:当流体在外力作用下流动时,相邻两
层分子间存在的内摩擦力将阻滞流体 的流动,这种特性称为流体的粘性。 衡量粘性大小的物理量就是粘度,粘 度反映了油品的流动性能
粘度值:表示流体流动时分子间摩擦产生阻 力的大小
六、粘度
(二)粘度的表示方法
1.动力粘度(绝对粘度)
(1)公式
F S dv
六、粘度
(二)粘度的表示方法 2.运动粘度:是动力粘度与同温度、同压力下该液
体的密度之比
(1)公式
vt

t t
(2)单位:m2/s
vt:运动粘度m2/s μt: 动力粘度Pa·s ρt: 液体的密度kg/m3
常用St(斯)或cSt(厘斯)
1m2/s=106mm2/s
1St=100cSt=100mm2/s
dx
F:相邻两层流体作相对运动时产生的内摩擦力(剪切力),N
S: 相邻两层流体的接触面积m2
dν: 相邻两层流体的相对运动速度m/s
dx:相邻两层流体的距离,m
μ: 流体内摩擦系数,该流体的动力粘度 Pa·s
(2)物理意义:两液体层垂直相距1m,其面积各为 1m2,以1m/s相对速度运动时所产生的内摩擦力。
上等于t℃时油品的密度 我国及东欧各国常用的相对密度是d420 欧美各国常用的相对密度是d15.615.6(60°F油品
密度与60°F水的密度之比)
M a bt分 ct分2
△d油品相对密度校正值
三、密度和相对密度
华氏温标(Fahrenheit,符号为℉) 规定:在标准大气压下,冰的熔点为 32℉,水的沸点为212℉,中间有180 等分,每等分为华氏1度。
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