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
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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。
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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 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
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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
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。
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石油产品 运动粘度 γ=η/ρ
c.g.s制 泊(P,poise) 厘泊(cP) 1Pa.s=1000cP
SI制 Pa.s
c.g.s制 (沱，Stoke) 厘斯(厘沱)
SI制 mm2/s
1cSt=1mm2/s
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三、其他表征油品化学组成的参数
① 相关指数BMCI(美国矿务局相关指数) BMCI：Bureau of Mines Correlation Index
48640 15.6 BMCI 473.7 d15.6 456.8 tv 273
正构烷烃的相关指数最小，基本为0；芳香烃的相关指 数最高(大于60，苯约为100) ；环烷烃为30~50之间。 相关指数BMCI这个指标广泛用于表征裂解乙烯原料的 化学组成，希望是越小越好。
我过大多数原油具有较高的特性因数：大庆原油K=12.5 左右；胜利原油 K=12.1
3．用途
特性因数对于了解原油的分类和确定原油的加工方案， 油品的化学组成及确定油品的其它物性参数是十分有用的。 石油馏分的特性因数，结合相对密度或平均沸点可求得油品 的其他物理性质，如前面讲的蒸汽压及后面将要讲的分子量 等。
3．立方平均沸点Teu
Tcu ( viTi1/ 3 )3
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
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第二章
石油及油品的物理性质
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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；
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；
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，
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
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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 ：
经验关联式
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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
Mm
W
i 1 n
n
i
Wi i 1 M i
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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
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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。
K H 10
C 0.1236 20 M d4
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纯烃的蒸汽压
P=f(T，ΔH) 烃类混合物的蒸汽压 P=ΣPiXi=f(T,X) P=f(T，ΔH， e)
汽化潜 热
各组分的 蒸汽压
石油馏分的蒸汽压
P=f(T, ΔH， e)
蒸气压的表示法
各组分在平衡液 相中的摩尔分率
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
专门用于表示油品粘度的指标
恩氏粘度 (Engler Viscosity) 条件度，E 赛氏粘度 (Saybolt Viscosity) SUS 或 SFS 雷氏粘度 (Redwood Viscosity) RIS
条件粘度
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
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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。
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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。
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二、馏程(沸程)
定义：
石油和石油产品是各种烃类和非烃类的复杂混合物， 其蒸汽压是与温度、汽化潜热和气化率有关。在一定压力 下，油品的沸点随气化率的增大而不断升高。
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
H
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通过KH可以对渣油的加工性能进行分类：
第一类： KH>7.5 二次加工性能好 第二类：6.5<KH<7.5 二次加工性能中等 第三类： KH<6.5 二次加工性能差
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。
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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积可能收缩
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二、特性因数(K;Waston factor;Characterization factor) T°R=1.8· T° K
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
K T R / d
3
15.6 15.6
1.216 T K / d
3
15.6 15.6
2．不同烃类K值的大小
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
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对于烷烃来说，支链增加K值下降； 而对于环烷烃和芳烃来说，支链数增加K值增加； 对于芳烃来说，环数增加，K值减小 对于石油馏分，计算K值时温度T为中平均沸点
随着相对密度增大，比重指数的数值下降
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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； API度在22.3～10.0之间，为重质原油； API度<10.0， 为特重原油。
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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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)
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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
第一节
蒸汽压、沸程和汽化、 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 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。
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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
我国规定20℃时的密度为石油产品的标准密度，ρ20 在一定条件下，以一种液体的密度与另一种参考物质密度
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
Specific gravity
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η (绝对粘度)
一般来说，环烷基的>中间基的>石蜡基的
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3．与温度、压力的关系
0～50 ℃
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
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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
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，
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
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，
或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。