第三章__石油及油品的理化性质

2011-9-18
石油加工工程
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对于纯烃化合物或沸点范围较窄的石油馏分（ 对于纯烃化合物或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 特性因数K和 蒸馏温度差小于 ℃的馏分），可根据其特性因数 和平 均沸点，利用公 通过迭代法计算其蒸气压； 均沸点，利用公式3-7至3-12通过迭代法计算其蒸气压； 至 通过迭代法计算其蒸气压 当蒸气压接近常压时，此方法较为可靠。 当蒸气压接近常压时，此方法较为可靠。 石油馏分蒸汽压的表示方法： 石油馏分蒸汽压的表示方法： 的表示方法
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蒸汽压、 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、 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， 蒸汽压、沸程来描述。 的重要性质，用蒸汽压、沸程来描述。 来描述
一、 蒸汽压
定义： 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， 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汽化。 称蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于汽化。 1. 纯烃的蒸汽压 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的 蒸气压较小。对某一纯烃而言， 蒸气压较小。对某一纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高 而增大。 而增大。
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恩氏蒸馏测定器
油品放入标准的蒸馏瓶中， 将 100mL油品放入标准的蒸馏瓶中 ， 按规定条件加热 ， 流出 油品放入标准的蒸馏瓶中 按规定条件加热， 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 所 对 应 的 气 相 温 度 分 别 被 称 为 10% 、 20%……90%点的 馏出温度 ， 蒸馏到最后所能达到的 最高气相温 点的馏出温度 蒸馏到最后所能达到的最高气相温 点的 馏出温度， 称为终馏点或干点 终馏点或干点。 初馏点到干点（终馏点）的温度范围称 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。 馏程。 2011-9-18
t me = (t m + tcu ) / 2
用途： 用于求油品氢含量、 、 、 用途：tme用于求油品氢含量、K、Pc、燃烧热和平均分子量 2011-9-18 14 石油加工工程
这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点 体积平均沸点可由石油馏分的 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，其它几种平均沸点可借助体积 馏程测定数据直接算得， 其它几种平均沸点可借助体积 平均沸点与蒸馏曲线斜率由 中查得； 平均沸点与蒸馏曲线斜率由图3-2中查得； 中查得 周佩正根据石油馏分的体积平均沸点tv及其馏程的斜率 周佩正根据石油馏分的体积平均沸点 及其馏程的斜率 ， 根据石油馏分的体积平均沸点 及其馏程的斜率S， 将这五种平均沸点进行了关联 ； 这几种平均沸点各有其相应的应用场合，不能混淆， 这几种平均沸点各有其相应的应用场合，不能混淆，当 有其相应的应用场合 涉及沸点时须注意所指的是何种平均沸点； 涉及沸点时须注意所指的是何种平均沸点； 对于沸程小于 ℃ 窄馏分， 对于沸程 小于30℃的 窄馏分， 可以认为其各种平均沸点 小于 近似相等， 中沸点代替不会有很大误差。 近似相等，用中沸点代替不会有很大误差。 相等 代替不会有很大误差
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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 用途： 2．质量平均沸点(tw) ．质量平均沸点
tW =
∑
n
i =1
w iti
用途： 主要用于求定油品的真临界温度Tc 用途：tw主要用于求定油品的真临界温度
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2. 烃类混合物及石油馏分的蒸汽压
当体系压力不高，气相近似于理想气体，与其相平衡的液相 当体系压力不高 ， 气相近似于理想气体 ， 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， 近似于理想溶液时 ， 对于组分比较简单的烃类混合物 ， 其总 的蒸气压可用Dalton-Raoult定律求得，公式 ； 定律求得，公式3-6 的蒸气压可用 定律求得 与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度和汽化潜 与纯烃不同 ， 烃类混合物的蒸气压不仅取决于 温度和汽化潜 热 ， 同时也取决于其 组成 。 在一定的温度下 ， 只有其气相 、 同时也取决于其组成 在一定的温度下，只有其气相、 组成。 液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值； 液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值； 石油尤其是其中较重馏分的组成极其复杂， 石油尤其是其中较重馏分的组成极其复杂 ， 尚难以测定其单 定律求取其蒸气压； 体烃组成，因此无法用Dalton-Raoult定律求取其蒸气压； 烃组成，因此无法用 定律求取其蒸气压
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对于轻质油品： 恩氏蒸馏曲线中10%到 90%这一段很接近 对于轻质油品 ： 恩氏蒸馏曲线中 到 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 一条直线 ， 因此可以用恩氏蒸馏曲线的 到 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 馏程宽窄。 斜率来表示该油品的 馏程宽窄 。 即恩氏蒸馏曲线的 斜率越 该油品的馏程范围越宽。 大，该油品的馏程范围越宽。
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3．立方平均沸点Tcu ．立方平均沸点
Tcu = (
∑
n
i−1
Hale Waihona Puke v iT1 / 3 i
)
3
用途： 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 ．实分子平均沸点
n
tm =
∑
i =1
x iti
用途： 主要用于求油品的假临界温度(Tc’)和 偏心因数 用途：tm主要用于求油品的假临界温度 和 偏心因数(ω) 5．中平均沸点tme ．中平均沸点
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根据馏程测定的数据， 气相馏出温度为纵坐标 馏出体积为横 为纵坐标， 根据馏程测定的数据 ， 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。 坐标，可以绘得该油品的恩氏蒸馏曲线。
馏出温度 度，℃
馏 出 体 积 ， v%
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大多数液体燃料规格中， 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、 初馏点、10%、50％和90％的馏出温度及终馏点。 、 ％ ％的馏出温度及终馏点。 汽油的馏程40～ 汽油的馏程 ～ 200℃ ， 轻柴油的馏程 ℃ 轻柴油的馏程200～ 350℃ ， ～ ℃ 润滑油的馏程350～520℃。 ～ 润滑油的馏程 ℃ 馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量， 馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，或 组分轻重的相对含量 用与不同油品之间的比较，在原油评价中常用。 用与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。 馏程是发动机燃料表示蒸发性能的重要质量指标。 是发动机燃料表示蒸发性能的重要质量指标
第三章
石油及油品的物理性质
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石油及油品是各种烃类和非烃类化合物组成的复杂混合物,其理化性 石油及油品是各种烃类和非烃类化合物组成的复杂混合物 其理化性 质与其化学组成和分子结构密切相关； 化学组成和分子结构密切相关 质与其化学组成和分子结构密切相关； 石油及油品的性质是各种烃类和非烃类化合物宏观的综合表现， 石油及油品的性质是各种烃类和非烃类化合物宏观的综合表现，它 宏观的综合表现 与单独一个纯化合物的性质不同； 与单独一个纯化合物的性质不同； 石油及油品的组成不易测定，多数性质无可加性，如密度、 石油及油品的组成不易测定，多数性质无可加性，如密度、粘度和 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 闪点等，为了便于油品之间相互比较和对照， 分性质都是采用条件性实验进行测定。 严格规定的仪器、 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 条件性实验进行测定 条件） 条件改变，结果也会改变； 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， 不同的级别，如ISO、GB、SH。 、 、 。 在实际工作中，往往根据若干基本物性数据， 在实际工作中，往往根据若干基本物性数据，采用图表查找或公式 计算的方法获得其它物性数据，以节约时间、提高效率。 计算的方法获得其它物性数据，以节约时间、提高效率。
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 之间， 斜率 ：表示从馏出10%到90%之间，每馏出 到 之间 每馏出1%的沸点平均 的沸点平均 升高值 由于馏程测定具有严格的条件性， 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， 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。 的相对含量，或用与不同油品之间的比较。
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对于同一种油样，当采用分离精确度较高的蒸馏设备时， 对于同一种油样，当采用分离精确度较高的蒸馏设备时，其沸 较宽，反之则较窄。因此，在列举石油馏分的沸程数据时， 程较宽，反之则较窄。因此，在列举石油馏分的沸程数据时， 需说明所用的蒸馏设备和方法。常见的标准方法包括实沸点蒸 需说明所用的蒸馏设备和方法。常见的标准方法包括实沸点蒸 蒸馏设备和方法 馏、恩氏蒸馏、减压蒸馏等。 恩氏蒸馏、减压蒸馏等 一般通过某种标准试验方法所得到的沸程数据， 一般通过某种标准试验方法所得到的沸程数据，习惯上称之为 馏程。在石油加工生产和设备计算中， 馏程。在石油加工生产和设备计算中，常常是以标准试验方法 得到的馏程数据来简便地表征石油馏分的蒸发和气化性能。 得到的馏程数据来简便地表征石油馏分的蒸发和气化性能。 在轻质油品的质量标准中，大都采用条件性的馏程测定法—— 在轻质油品的质量标准中，大都采用条件性的馏程测定法—— 恩氏蒸馏（ 蒸馏) 最简便、 恩氏蒸馏（GB6536-1997)。恩氏蒸馏 。恩氏蒸馏(ASTM蒸馏 是最简便、 蒸馏 最常用的方法；设备简单、 最常用的方法；设备简单、收集数据多