第二章 石油物性和分类
石油地质学-2. 油气组成和性质
2）运动粘度：
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s，二次方米/每秒，其常用Vt表示
Clq 2019/10/18
3)相对粘度：
又称思氏粘度，是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比，用Et 表示。
实验室测定的Et，通过置换算表，获得运动 粘度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量，
>1
<1
>-27‰
<-29‰
Clq 2019/10/18
第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油，1吨按7.3桶计算。
Clq 2019/10/18
3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为：动力粘度 运动粘度 相对粘度
Clq 2019/10/18
1）动力粘度（绝对粘度）：
单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。它表示1牛顿力作用下， 两个液层面积各为1平方米，相距1米，彼此间相对移动 速度为1米/S 时，液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
1-1石油成分、性质及分类
钒、镍含量低且V/Ni<1——陆相成因的原油 镍含量低且V/Ni<1 陆相成因的原油 V/Ni< 钒和镍含量较高且V/Ni>1 钒和镍含量较高且V/Ni>1——海相成因的原油 V/Ni> 海相成因的原油
12
一、石油的化学组成
（二）石油的化合物组成 烷烃 烃类 环烷烃 芳烃 非烃类 饱和烃 不饱和烃
《不同类型的石油的正烷烃分布曲线图》 不同类型的石油的正烷烃分布曲线图》
为主） ②异构烷烃（Isoalkane，以≤C10为主） 异构烷烃（Isoalkane，
石油中的异构烷烃以≤C10为主，高碳数者以类异戊二烯 类异戊二烯 型烷烃最受重视，其特点是在直链上每四个碳原子有一个 型烷烃 甲基支链。
N、O含量： 含量 石油中含氮量一般小于0.2％，少数样品达0.5％以上。 石油中的含氮量可能与石油的有机成因有关 石油中氧的含量分布在0.1～4.5％，均是以结合氧的形式 存在。 石油的含氧量与石油的成因及氧化有关
11
2.微量元素 2.微量元素
除上述5种主要元素外，通过对石油的灰分进行分析， 除上述5种主要元素外， 通过对石油的灰分进行分析，还识 别出50多种微量元素 其含量变化从十万分之几到万分之几， 别出50多种微量元素，其含量变化从十万分之几到万分之几， 50多种微量元素， 它们与自然界有机物的微量元素组成十分接近， 它们与自然界有机物的微量元素组成十分接近，被作为石油有 机成因的证据之一。 机成因的证据之一。 其中，钒（V）和镍（Ni）两元素分布普遍并具成因意义。 钒 和镍（Ni）两元素分布普遍并具成因意义。
十一烷 十二烷 十三烷 十四烷 十五烷 十六烷 十七烷 十八烷 十九烷 二十烷
正构烷烃的物理常数（据张厚福等，1999）
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
石油综述第二章石油的组成及性质
第二章油气的组成及性质第一节油气在地层中，油气则是指原油与天然气混合形成的矿藏能源。
油气的组成则是要把原油的组成与天然气的组成分开讲解。
原油即石油，也称黑色金子，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。
习惯上称直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。
地壳上层部分地区有石油储存。
它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。
可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。
按密度范围分为轻质原油、中质原油和重质原油。
不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大差别。
石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成世界上最重要的一次能源之一。
石油也是许多化学工业产品——如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
原油是一种黑褐色的流动或半流动粘稠液，略轻于水，是一种成分十分复杂的混合物；就其化学元素而言，主要是碳元素和氢元素组成的多种碳氢化合物，统称“烃类”。
原油中碳元素占83%一87%，氢元素占11%一14%，其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。
虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不同地层，反映出的原油品种则纷繁众多，其物理性质有很大的差别。
原油的分类按组成分类：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量分类：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油以三类。
第二节原油的组成及物理化学性质原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。
物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。
密度原油相对密度一般在0.75～0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9～1.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。
粘度原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。
第2章 石油物性和化学组成
本章的主要内容为： 原油的一般性质与分类 石油的烃类组成 石油中的非烃化合物 石油中的微量元素 石油中的胶质和沥青质
第一节 石油的一般性质、元素 组成和馏分组成
一、石油的一般性质
石油（Petroleum）或称原油（Crude Oil）是一种从地下深处开采出来的黄色、褐色 乃至黑色的可燃性粘稠液体，它常与天然气并 存，有“黑色金子”之称。
我国原油 原油名称 S，m% 大庆 胜利 孤岛 新疆 大港 欢喜岭 高升 井楼 二连 江汉
国外部分原油
N，m% 0.16 0.41 0.43 0.13 0.23 0.41 0.72 0.74 0.44 0.47
原油名称 沙特轻质 沙特中质 沙特轻重混合 伊朗 科威特 英国（北海） 俄罗斯（杜依玛 斯） 美国（勘萨斯）
馏分并不代表石油产品，只是从沸程上看 有可能作为生产汽油、煤油、柴油、润滑油的 原料，它们往往需要经过适当加工才能生产出 符合相应的质量规格要求的产品。
原油的馏分组成
原油名称 大庆 胜利 辽河 中原 新疆 单家寺 欢喜岭 印尼米纳斯 伊朗轻质 阿萨巴斯卡 IBP～200℃ 200～350℃ 350～500℃ 11.5 7.5 12.3 19.4 15.4 1.7 1.7 11.9 24.9 0 19.7 17.6 24.3 25.1 26.0 11.5 20.6 30.2 25.7 16.0 26.0 27.5 29.9 23.2 28.9 21.2 35.4 24.8 24.6 28.0 >500℃ 42.8 47.4 33.5 32.3 29.7 65.6 40.3 33.1 24.8 56.0
2002年世界产量9000万吨中国1000万吨co的有效载体co作为碳氧资源的利用受到高度重视co线型有机碳酸酯环状有机碳酸酯尿素环状的碳酸酯环状碳酸苯酯甲醇碳酸二甲酯乙醇碳酸二乙酯丙醇碳酸二丙酯丁醇碳酸二丁酯长链碳酸酯苯酚碳酸二苯酯乙二醇碳酸乙烯酯丙二醇碳酸丙烯酯13丙二醇碳酸丙酯多元醇邻二苯酚形成二氧化碳作为碳资源合成高附加值化学品的产业链co的直接或间接化学利用co环氧乙丙烷碳酸亚乙丙烯酯碳酸乙丙烯酯碳酸二甲酯氨气尿素碳酸二苯酯芳香性聚碳酸酯苯氨基甲酸甲酯异氰酸酯聚氨酯碳酸二甲酯甲醇甲醇乙丙二醇苯酚苯酚苯胺苯酚苯胺甲醇h2工业排放2石油炼厂气的组成石油炼厂气就是在石油加工过程中所产生的气体因加工过程的不同其组成也千差万别
石油组成及物性简介要点
原油名称 大庆 胜利 孤岛 新疆 大港 欢喜岭 高升 井楼 二连 江汉
我国原油 S，m%
0.10 0.80 2.09 0.05 0.12 0.26 0.56 0.32 0.16 2.09
N，m% 0.16 0.41 0.43 0.13 0.23 0.41 0.72 0.74 0.44 0.47
第一节 石油的元素组成
H/C 原子比，包含着许多结构信息
链烷烃 C6H14
环烷烃 2.33
芳香烃
2.00
1.00
C10H22
2.2
1.80
0.80
C14H30
2.14
1.80
0.70
第一节 石油的元素组成
信息： （a）同系物中，分子量越大， H/C比越小 （b）不同系列中，分子量相近， H/C次序为 烷烃 >环烷烃 >芳 香烃
第二节石油的烃类组成大庆原油初馏130馏分的单体烃组成含量编号正丁烷4233114二甲基庚烷049异戊烷287323甲基庚烷正戊烷769333乙基已烷097环戊烷l3934二甲基环已烷2甲基戊烷246354二甲基环已烷247一甲基戊烷1483611二甲基环已烷0251015371甲基顺3乙基环戊烷016甲基环戊烷39381甲基反2乙基环戊烷24一二甲基戊烷022391甲基反3乙基环戊烷053223一三甲基丁烷032401甲基1乙基环戊烷0455294l正辛烷ll072甲基已烷146424二甲基环已烷02523二甲基戌烷104433二甲基环已烷3甲基已烷1914426二甲基环已烷035顺3二甲基坏戍烷07l452二甲基环已烷0273乙基戊烷46乙基环已烷反3二甲基坏戊烷09247反2二甲基环戌烷1654835二甲基庚烷21正庚烷121249113三甲基环已烷顺2二甲基环戍烷02850233三甲基己烷12甲基环已烷51对二甲苯0492233
油层物理2.1讲解
/%
25
24. 油藏的分类烃类相对 0.60～0.70 0.71～ 0.81～ >0.94
密度
0.80
0.94
油藏类型 凝析油藏
临界油藏 常规油 稠油油
藏
藏
5. 气藏的分类
天然气相对 0.60～0.70 0.71～0.80 >0.80 密度 气藏类型 干气气藏 凝析气藏 湿气气藏
二、 油气藏烃类的相态
3. 多组分体系的相图
等压反常
临界凝析压力
凝析区
泡点线
临界点
等温反 常凝析
区
临界凝析温度
露点线
4. 反常凝析现象
以等温 反常凝 析现象
为例
A—E：单一气相，无相变 E—F：压力降低，凝析液量增加(反常) F—G：压力降低，凝析液量减少(正常) G—H：单一气相，无相变
烃类体系产生反常现象的原因主要有： (1)烃类体系的组成； (2)压力温度条件。
质和沥青质含量、含硫量、馏分组成等。
★ 国际石油市场原油性质主要评价指标
含硫量、含蜡量、胶质和沥青质含量、馏 分组成等。
3. 原油的分类
分类 含硫量 标准
含胶质沥青质 含蜡量 量
原油 少硫 含硫 少 胶 多 少蜡 含蜡 高含
类型
胶质 胶
蜡
指标 <0.5 >0.5 <8 8～ >25 <1 1～ >2
1. 体系、相、组分和组成 体系－－也称系统，是由一定种类和质量的
物质所组成的整体。 相－－指体系中具有相同成分，相同物理、
化学性质的均质部分。 组分－－指体系中所有同类的分子。
组成－－指组成某物质的组分及各组分所占的 比例份数。
第二章 石油物性和分类-new2
B ln p A T C
1.2
烃类混合物及石油馏分的蒸汽压
•体系压力不高，对于组分简单的烃类混合物
p pi xi
i 1
n
•烃类混合物，在一定温度下，只有其气相、液 相或整体组成一定，其蒸汽压才是定值。 •对于石油馏分，由于组成难以确定，不能用上 式计算；对于沸程窄的馏分，可通过 K 和平均 沸点求定。
M n xi M i
NM N
i i
i
m N
i i
2.2 重均分子量
在石油上应用较少，用光散射等方法测定。
M W wi M i
Wi M i W
i
2 N M i i
N M
i
i
对同一个混合体系，两者是不相等的，这是由于混合物
中低分子量部分对 M n
中高分子量部分的影响；
第二章 石油及油品的物理性质
意义:
•油品质量的评定标准；
•加工过程的控制参数；
•工艺设计的依据。
特点： •是组成中各种化合物性质的综合表现，与化学 组成密切相关； •性质多通过条件性实验测定；
•广泛使用经验图表和关联式。
第一节 蒸汽压、沸程和平均沸点
1.蒸汽压
•蒸汽压是在某一温度下一种物质的液相与其上
i 1 n
实分子平均沸点（℃）
t m xi t i
i 1 n
中平均沸点（℃）
t me t m t cu 2
•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。
第二节
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
石油产品物化性质2-4
2020/2/9
油料学
9
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 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：
lg
P0
6 i0
Ai Tb
/ T 0.00051606Tb 748.1 0.3861Tb
2020/2/9
油料学
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第一节 蒸气压和沸程
测定油品的蒸气压的方法：
（1）油品质量标准中的雷德蒸气压，是在规定条件（38℃、气 相体积与液相体积之比为4:1––GB/T8017-87油品质量标准： 37.8℃）下测定的，测定方法较为简单，主要用作油品质量标准 或用它求定真实蒸气压； （2）蒸气压即所谓真实蒸气压或泡点蒸气压，是在气化率为零 时的蒸气压。
原油可按密度分类，世界各国都按本国原油（或本国所使 用的原油）性质规定了分类的密度界限，互不相同，下表的数 字可看作分类的参考标准。
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油料学
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第二节 密度、特性因素和分子量
2020/2/9
油料学
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第二节 密度、特性因素和分子量
原油密度在石油的开发、生产、销售、使用、计量和设计 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 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 度较大，而含环烷烃多的原油密度居中，含烷烃（石蜡烃）多 的原油密度最小。
定法—毛细管塞比重瓶和带刻度双毛细管比重瓶法 GB/T 2540-1998 石油产品密度测定法—比重瓶法 以上这些方法从原理分都为密度计法（GB/T1884-92）或比重
石油物性第二讲
b) 烃类混合物：混合烃的蒸汽压不仅随温度不同而异， 而且在一定温度时，又随其汽化率不同而异。
石油物性简介——蒸发特性
总之，油品越轻，越容易汽化，蒸汽压越大。 泡点蒸汽压，即汽化率为零时的蒸汽压。 雷德蒸汽压，它是在38℃，气相体积：液相体积＝4测定的条件蒸 汽压。
平均分子质量是设计计算中常用数据之一，可以实测得到； 也可以根据其它易测的物性数据进行关联。
石油物性简介——流动特性
流动特性
1、粘度
粘度是表示流体在外力作用下流动时，流体内部各流动层作 相对运动时的相互间的摩擦力大小的一个物理量。
定义式
（A）油品粘度的表示方法
——运动粘度、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等
第三节 石油及其产品的物理性质
2009年3月11日
重量特性 蒸发特性 流动特性 燃烧特性
石油物性简介
组成结构对这 些特性的影响
石油物性简介——重量特性
重量特性
密度、相对密度、特性因数和平均分子质量 1、密度和相对密度
比重指数： 影响油品密度的因素 ——油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等
分子结构与体积
运动粘度， （38.8℃）
mm2/s 0.330 0.414 0.521 0.648 0.728 0.558 0.953 0.587
石油物性简介——流动特性
大庆原油
羊三木原油
序 馏分沸程
运动粘
运动粘
号
℃
密度， 20
特性 因数
度,50℃ 10-6米2/秒
密度， 20
特性因 数
度,50℃ 10-6米2/秒
石油物性简介——燃烧特性
石油、天然气、油田水的化学组成和物理性质PPT(共56页)
呈元素硫(S)、硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)、硫醚(RSR’)、环硫醚、二 硫化物、噻吩及其同系物等形态出现。
石油中所含的硫是一种有害的杂质，因为它容易产生硫化氢、
硫化铁、硫醇铁、亚硫酸或硫酸等化合物，对机器、管道、油罐、
炼塔等金属设备造成严重腐蚀，所以含硫量常作为评价石油质量的
一项重要指标。
8
轻质石油中胶质<5%， 重质石油中胶质可达20%以上。 （3）沥青质
不溶于石油醚。为黑色固体粉末。为含杂原子的高分 子化合物，分子量37000—1000000，是稠环芳香烃和烷基侧 链组成的复杂结构。重质石油中沥青质含量高。
15
组份 油质 苯胶质 酒精-苯胶质 沥青质
族份 饱和烃（烷烃、环烷烃） 芳香烃 非烃 沥青质
1
第1节 石油的化学组成和物理性质
一、概念： 石油：是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的、以
液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。 二、石油的化学组成
（一）元素组成 ：C、H S 、O、N
C：84%-87%；H：11%-14% （二）化合物组成：烃类组成占97%-99%，少量非烃。
烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃. 非烃组成：含S、N、O等杂原子化合物。
(2)压力加大，粘度也随之增加。 (3)分子量小的烷烃、环烷烃含量高，粘度低； 高分子化合物含量高，粘度高； (4)而原油中溶解气量的增加则会使粘度降低。
石油粘度是一个很重要的物理特性，它直接 影响石油流入井中及在输油管线中的流动速度， 所以在油田开采和石油集输方面都有重要意义。
20
按粘度、密度的原油分类
香烃。例如：联苯稠环芳香烃: 是指分子中含两个或多个 苯环，彼此之间通过共用两个相邻碳原子稠合而成的芳香 烃。例如萘、蒽、菲
石油产品物理性质介绍
石油产品还可用于生产化肥、农药、医药等 精细化工产品。
石油产品是石油化工行业的基础，对化工 行业的发展具有重要意义。
建筑领域
燃料油：用于建 筑工地的加热、 发电等
沥青：用于铺设 道路、屋顶防水、 建筑防水等
润滑油：用于建 筑机械、车辆等 的润滑
石蜡：用于建筑 材料的防水、防 潮等处理
谢谢
氧化物：石油中常 见的非烃类化合物， 包括醇、醚、醛、 酮等
盐类：石油中常见 的非烃类化合物， 包括氯化物、硫酸 盐等
微量元素
石油主要由碳、氢、氧、氮、硫 等元素组成
微量元素包括铁、镍、铜、锌、 钼等
微量元素对石油的性质和加工性 能有重要影响
微量元素的含量和分布对石油资 源的评价和开发具有重要意义
02 石油产品包括汽油、柴油、航空煤油、燃料油等， 是汽车、飞机、船舶等交通工具的主要燃料。
03 石油产品也是重要的化工原料，可用于生产塑 料、橡胶、合成纤维等化工产品。
04 石油产品还是重要的发电燃料，可用于火力发 电、燃气轮机发电等。
化工领域
石油产品是化工行业的重要原料，广泛应用 于各种化工产品的生产。
闪点
闪点是衡量 石油产品安 全性的重要
指标
闪点越高， 石油产品越
不易燃烧
闪点越低， 石油产品越 易燃烧，危
险性越大
闪点与石油 产品的组成 和加工工艺
有关
石油产品的分类
燃料油
柴油：用于柴 油发动机，如 卡车、拖拉机 等
01
航空煤油：用 于航空发动机， 如飞机、直升 机等
03
燃料油添加剂： 用于改善燃料油 性能，如抗爆剂、 抗磨剂等
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。
No Image
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
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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
第2章 石油及油品的物理性质
其测定过程如下: 其测定过程如下 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 油品放入标准的蒸馏瓶中 定的加热速度进行加热。 定的加热速度进行加热。 初馏点(Initial Boiling Point，简称 初馏点 ，简称IBP)：馏 ： 出的第一滴冷凝液的气相温度 。 10%、20%……90%馏出温度：馏出液达 、 馏出温度： 馏出温度 10ml、20ml、直至90ml时的气相温度 。 、 、直至 时的气相温度 终馏点(End Point)或干点：气相温度所能达 或干点： 终馏点 或干点 到的最高值。 到的最高值。
这三种蒸馏各有其用途， 这三种蒸馏各有其用途，对于同一种油样的三种蒸 馏曲线是不一样的。 馏曲线是不一样的。 从气相馏出曲线可以看出，就曲线的斜率而言， 从气相馏出曲线可以看出，就曲线的斜率而言，平 衡气化的最平缓，实沸点蒸馏的最陡， 衡气化的最平缓，实沸点蒸馏的最陡，恩氏蒸馏介于两 者之间。 者之间。 这说明实沸点蒸馏的分离精确度最高， 这说明实沸点蒸馏的分离精确度最高，馏程测定的 次之，而平衡气化的最差。 次之，而平衡气化的最差。
根据测得的馏程数据， 根据测得的馏程数据，以气相馏出温度 为纵坐标， 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。 即可得到某一油品的蒸馏曲线。
大庆原油中汽油、喷气燃料、 大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分的 恩氏蒸馏曲线
一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸 程的宽窄。 程的宽窄。
原油实沸点蒸馏曲线
三、平衡气化
所谓平衡气化，也称为一次气化或闪蒸， 所谓平衡气化，也称为一次气化或闪蒸，这是指油 品在一定的压力和温度下保持气液两相平衡时进行分离。 品在一定的压力和温度下保持气液两相平衡时进行分离。 平衡气化曲线是油品蒸馏装置设计的基本依据之一， 平衡气化曲线是油品蒸馏装置设计的基本依据之一， 因为用实验方法求取比较麻烦， 因为用实验方法求取比较麻烦，所以一般可从其馏程或 实沸点蒸馏曲线关联而得。 实沸点蒸馏曲线关联而得。 平衡气化曲线的初馏点， 0%馏出温度， 平衡气化曲线的初馏点，即0%馏出温度，为该油品 馏出温度 的泡点；终馏点， 馏出温度， 的泡点；终馏点，即100%馏出温度，为该油品的露点。 馏出温度 为该油品的露点。
第二章 石油及油品的物理化学
6、用方程求解蒸气压
12483
.23861.01.74800051606.0/lg 6
00
+⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝⎛−−=∑=i
b b b i i T T T T A p ()()
101308/lg 0.1239.10'
p K T T b b −−=0p b
T 'b
T
12
≠K ——石油窄馏分的饱和蒸气压，Pa
——校正到特性因数K=12.0时的常压沸点，K ——石油窄馏分的常压沸点，K
时，（K 是石油窄馏分的特性因数）
二、沸程
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。
石油（非纯物质），随汽化过程进行，其沸点会逐渐升高。
油品的沸点不是一个温度点，而是一个温度范围，这个沸点范围称为沸程（或馏程）
石油馏分常用沸点范围（沸程）来表征其蒸发及汽化性能。
恩氏蒸馏(ASTM蒸馏)（GB6536-86)测定过程：
将100mL（20℃）油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热，馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点；随后，温度逐渐升高而馏出液不断的馏出，依次记下馏出液达10mL,20mL直至90mL时的气相温度，分别称为10%，20%，…，90%馏出温度；当气相温度升高到一定数值后，它就不再上升反而回落，这个最高的气相温度称为干点（或终馏点）。
四、油品粘度与压力关系
粘度随压力的增高而逐渐增大，且在高压下显著增大。
高压下需对粘度进行修正
4MPa以下影响较小，可以不考虑压力的影响。
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：
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第二章石油物性及分类意义意义:•油品质量的评定标准；•加工过程的控制参数；•工艺设计的依据。
工艺设计的依据特点：•是组成中各种化合物性质的综合表现，与化学组成密切相关；•性质多通过条件性实验测定；•广泛使用经验图表和关联式。
第一节第节蒸汽压、沸程和平均沸点1.蒸汽压•蒸汽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，也称饱和蒸汽压。
•蒸汽压反映了油品蒸发和汽化的能力，是油品重要的物性数据和质量指标。
已知临界性质和偏心因子1*0*)(ln )(ln ln rr *r p p p ω+=*P P *=cr T T T p /=c r /60*169347.0ln 28862.1/09648.692714.5)(ln T T T p +--=r r r r 61*43577.0ln 4721.13/6875.152518.15)(ln rr r r T T T p +--=1.2 烃类混合物及石油馏分的蒸汽压烃类分的蒸汽压•体系压力不高，对于组分简单的烃类混合物i i ni x p p 1=∑=•烃类混合物，在一定温度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸汽压才是定值。
对于石油馏分由于组成难以确定不能用上•对于石油馏分，由于组成难以确定，不能用上式计算；对于沸程窄的馏分，可通过K 和平均沸点求定。
2 沸程2.1纯物质沸点纯物质沸点对于液态纯物质，其饱和蒸汽压等于外压时的温度，称为该液体在该外压下的沸点。
2.2混合物的沸程22当液体为混合物时，在一定外压下其沸腾温度并不是恒定的，随着气化过程中液相里较重组分的不断富集，其沸点会逐渐升高；对于石油馏分这类组成复杂的混合物，一般常用沸点范围来表征其蒸发和气化性能，沸点范围又称沸程（馏程）。
⏹相同碳数烃类及非烃化合物与碳数的沸点为⏹含氮芳香化合物>芳烃>环烷烃>正构烷烃⏹但对于石油复杂混合物，其沸点有不同的表示法，在实际应用中用途不同示法在实际应用中用途不同3、石油馏分的馏程测定•石油馏分的馏程是生产控制和工艺计算的重要数据；和工艺计算的重要数据•条件性试验，蒸馏设备不同，测定结果不同；•常用ASTM蒸馏(American常用ASTM蒸馏( AmericanSociety for TestingMaterials, 美国材料试验学会)或恩氏(g)蒸馏，会) 或恩氏(Engler)蒸馏，GB6536-86。
•初馏点：馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点出第滴冷液的气相度称点；•10％馏出温度：馏出液达10ml时的气相温度；20％90％馏出温度；•20％～90％馏出温度；•干点（终馏点）：当气相温度升高到一定数值后，它就不再上升，反而回落，这个最高的气相温度称为干点或终馏点；•恩式蒸馏曲线：以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积百分数为横坐标；可由馏程直接测定其它由t 与查•只有t v 可由馏程直接测定，其它由t v 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。
=周佩正25.06667.016388.5027060.064991.3ln S t t t v w wv w +--=∆∆+t t mv m ∆-=3333.06667.070684.3011810.015158.1ln S t v m +--=∆45.045.0t t cuv cu ∆-=45679.2089970.082368.0ln S tv cu +--=∆t t Mev Me ∆-=3333.06667.064678.3012800.053181.1ln S t v Me +--=∆第二节密度、相对密度和平均分子量1、密度和相对密度11几个定义1.1 几个定义•密度：物质的质量与其条件的比值，密度质的质其条的，g/cm 3,kg/m 3,要注明温度。
•标准密度：20℃的密度。
相对密度与规定温度下水的密度之比如•相对密度：与规定温度下水的密度之比，如1t d 4204d 6.156.15d石油的外观及状态1 一般性质⏹外观--黑、褐色；气味---状态流动半流动粘稠状态---流动、半流动、粘稠相密度相对密度粘度重质油0.934～1100～10000cp >1000⏹相对密度：0.80～0.98g/cm 3⏹我国原油：0.85～0.95g/cm 3沥青>1.000>10000cp 轻质油<0.85#偏重的常规原油（第一特点）⏹粘度、凝点、蜡含量、胶质、沥青质、水分等1.3 密度与化学组成的关系•各族烃类的相对密度是有差别的烃类Ｃ６Ｃ７Ｃ８Ｃ９Ｃ１０正构烷烃0.65940.68370.70250.71610.7300正构α－烯烃0.67320.69700.71490.72920.7408正烷基环己烷0.77850.76940.78790.79360.79920878908670086700862008601正烷基苯0.87890.86700.86700.86200.8601•石油馏分的相对密度原油及其馏分的相对密度的一般范围油品相对密度，油品相对密度，d204d204原油0.8～1.0轻柴油0.82～0.87汽油0.74～0.77减压馏分0.85～0.94航空煤油0.78～0.83减压渣油0.92～1.00不同原油各馏分的相对密度沸点范围，℃大庆原油胜利原油孤岛原油羊三木原油初馏～2000.74320.7446-0.7650200～2500.80390.82040.86250.8630250～3000.81670.82700.88040.8900300～3500.82830.83500.89940.9100350～4000.83680.86060.91490.9320400～4500.85740.88740.93490.9433450～5000.87230.90670.93900.948309221096981002009820 >5000.92210.9698 1.00200.9820原油0.85540.90050.94950.9492环烷－中间基原油基属石蜡基中间基环烷中间基环烷基1.4 密度的测定方法1.4密度的测定方法⏹密度计法，GB1884-83比重瓶法GB254081⏹比重瓶法，GB2540-8123、数均分子量的测定方法2.3、数均分子量的测定方法⏹冰点下降法，适用于轻馏分(<350℃)⏹蒸气压渗透法(VPO法)，只能测定沸点350℃以样上的样品，分子量上限35000。
⏹经验关联方法⏹（1）冰点下降法Bf f m K T =∆⏹轻馏分(<350℃)⏹(2)沸点升高法(3)蒸气压渗透法(V P ⏹(3)蒸气压渗透法(VapourPressure Osmometry,简称VPO法)⏹实际上并不涉及渗透或渗透压，而是蒸气压平衡法，原理与沸点升高法相似，同样根据稀溶液的依数性，只是它并不在沸腾的状态而是在低于其沸点的情只是它并不在沸腾的状态，而是在低于其沸点的情况下测定的。
以上的样品分子量上限35000⏹只能测定沸点350以上的样品，分子量上限35000。
21211212M M KC M M W W K n n Km T =⨯=≈=∆2.4 石油馏分的数均分子量几种原油馏分的相对分子量分布沸点范围，℃大庆原油胜利原油欢喜岭原油沸点范围℃200～250193180185250～300240205190300～350270244234350～400323298273400～450392374337450～500461414362＞500112*********原油基属石蜡基中间基环烷基石油各馏分的平均相对分子质量馏分沸点范围，℃碳数范围平均碳数分子量汽油馏分＜2005～118100～120轻柴油馏分200～35011～2016220～240减压馏分350～50020～3530370～400减压渣油＞500＞3570900～1100F -相对运动的两流层间的内摩擦力（剪切力），N A －两流层间的接触面积，m 2相对动速度dν–相对运动速度，m/s dl -两流层间距，m 两流层间距，η–流层内摩擦系数，即绝对粘度，Pa.s 单位：泊（p ），厘泊（cp), Pa.s1Pa s =1000cp =10p 1 Pa.s = 1000 cp = 10 p 1 mPa.s=1cp1.3 条件粘度在一定温度下，在一定仪器中，使一定体积的油品流出，以其流出时间与同体积的水流出时间之比，作为粘度值。
恩式粘度（Engler Viscosity）油品从恩式粘度计流出200ml的时间与同体积的水在20℃流出的时间之比。
源于德国，我国燃料油的质量标准。
⏹赛式粘度（Saybolt Viscosity）它是以60ml油品从赛式粘度计中流出时间（s）作为指标。
具体有赛式通用粘度（SUS）、赛式重油粘度（SFS）。
（SFS）⏹雷式粘度（Redwood Viscosity）它是以50ml油品从雷式粘度计中流出时间（s）作为指标。
这几种粘度之间的近似数值关系为：这几种粘度之间的近似数值关系为运动粘度（mm2/s）1恩式粘度（E）0.132赛式通用粘度（SUS） 4.62雷式粘度（RIS） 4.05E=A0*v+(A1+A2*v)*EXP(-A3*v)恩式粘度（E ）与运动粘度换算Parm ValueStdError t-value95A00.133148 5.44E-052445.7830.133040.133256088838308548091039276-0806372583139A10.8883830.854809 1.0392760.80637 2.583139A20.1206160.4058030.297229-0.683930.925166A30.1421990.1426330.996959-0.140590.42498510.00000 A2 1.9934021720.0010668391868.513074 1.991287043 1.995517302A2 1.9804674730.003343320592.3654654 1.973838959 1.9870959880.00000Q/t －单位时间内的体积流量；ΔP －两端压差，与密度成正比；管径R－毛细管半径；l －毛细管长度；管长度；η－流体的绝对粘度；ct=νc－粘度计常数2.2 旋转粘度计测量非牛顿流体的粘度或流变性。