第二讲 石油特性参数

1、第二讲第二讲 石油馏分的特性参数石油馏分的特性参数和组成预测和组成预测石油是复杂的烃类混合物石油是复杂的烃类混合物蒸馏是改变组成数量、不改变结构的物理分离过程蒸馏是改变组成数量、不改变结构的物理分离过程其它二次加工过程均改变组成和结构的过程其它二次加工过程均改变组成和结构的过程组成的变化预示性质的改变组成的变化预示性质的改变500C 减压渣油减压渣油 表表1 350360C 馏分的物理性质馏分的物理性质物性物性大庆大庆胜利胜利大港大港孤岛孤岛 200.83420.84860.87630.9172M286.6288.8259.0283.8nD201.46631.47431.48821.5113

2、100(mm2/s)2.332.732.663.25K12.612.112.111.8不同原油即使相同沸程的馏分油，由于化学组成差别，不同原油即使相同沸程的馏分油，由于化学组成差别，其物性也会有显著不同。因而表征石油馏分特性仅用沸其物性也会有显著不同。因而表征石油馏分特性仅用沸点和密度是不够的点和密度是不够的 。几种表征石油馏分特性的参数几种表征石油馏分特性的参数 一、石油馏分的特性参数一、石油馏分的特性参数 tm 实分子平均沸点；实分子平均沸点；tme中平均沸点中平均沸点 恩氏蒸馏2/)()(533151CUmmeiimiiWiiCUiiVtttxttWtttVttttw=tv 1tu=tv

3、 2tcu=tv 3tme=tv 43333. 06667. 045. 045. 03333. 06667. 025. 06667. 064678. 3012800. 053181. 14ln45679. 208997. 082368. 03ln70684. 3011810. 015158. 12ln16388. 5027060. 064991. 31lnStStStStvVVV石油馏分的平均分子量预测方法很多，举主要几例：石油馏分的平均分子量预测方法很多，举主要几例：图表法：（图表法：（1）Winn图图 , tme, K, C/H, tAP(苯胺点苯胺点)任何二个求任何二个求M （2）重馏分

4、油）重馏分油 98.9, 37.8 求得分子量求得分子量 （3）tme, , K, HV 任二个求分子量任二个求分子量关联式关联式 （1）Winn图关联式图关联式2020logjimeijKtAM3、(Characterization Factor (of Watson)从烃类物性数据可见，不同烃类的密度、沸点不同，两者结合从烃类物性数据可见，不同烃类的密度、沸点不同，两者结合可得到表征其结构特性的参数，并称之为特性因数可得到表征其结构特性的参数，并称之为特性因数K。Tb原为原为Tm, 后为后为TCU， 现为现为Tme（单位，（单位，K)估算：1）计算式2）查图表Winn图等6 .156 .1

5、531)(216.1dTKb4、 CI-Correlation Index 与与K类似，由类似，由T、 表征石油馏分的烃类组成特征：表征石油馏分的烃类组成特征：随油品石蜡性提高，随油品石蜡性提高，CI下降下降 烷烃烷烃 012 环烷烃环烷烃 2452 芳香烃芳香烃 551008 .4567 .473)(486406 .156 .15dKTCI5、粘重常数、粘重常数 Viscosity Gravity Constant VGC 或粘重函数或粘重函数 Viscosity Gravity Faction VGF1928年年 Hill and Coats提出提出 可贵之处是可贵之处是VGC有可加性。有

6、可加性。用于润滑油馏分反映其粘温性质及烃类分布。用于润滑油馏分反映其粘温性质及烃类分布。石蜡基原油润滑油石蜡基原油润滑油 VGC0.851001006 .156 .15log011. 0755. 0log0381. 024. 0dVGC与与K规律相反规律相反, K:芳烃芳烃环烷烃环烷烃烷烃烷烃 VGC:芳烃芳烃环烷烃环烷烃200的用的用VGC M200的用的用VGF式中式中 100F 210F为为100F和和210F的运动粘度的运动粘度m2/SFFdVGFdVGF002106 .156 .151006 .156 .15ln1613. 0535. 3948. 1ln1156. 0484. 381

7、6. 16、交折点、交折点 RI（Refractivity intercept）1936 Kurtz or Ward不同族烃类的不同族烃类的RI值不同，所以值不同，所以RI可作推算石油烃组成的特性可作推算石油烃组成的特性参数。参数。烷烃烷烃 RI： 1.0481.05环烷烃环烷烃RI: 1.031.046芳烃芳烃RI: 1.071.10522020DnRI7、 Huang 特性因数特性因数 I 1977烷烃烷烃 I=0.2670.273环烷烃环烷烃 I =0.2780.308芳烃芳烃 I=0.2980.362适用范围适用范围: M: 70567 20:0.621.07 Tb: 97928K 折

8、光折光: 1.351.63M200 1.1% 4439.00848.1322)(10587.321dMTIornnIb特征参数特征参数ParaffinsNaphtheneAromatics特点特点特性因数特性因数K13.113.510.513.29.512.5ANP相 关 指 数相 关 指 数CI012245255100PNA分开分开粘 重 常 数粘 重 常 数VGC0.740.750.890.940.951.13可加性可加性分分开值小开值小交折点交折点RI1.0481.051.031.0461.071.105分开、差分开、差小小Huang特性特性因数因数I0.2670.273 0.2780.

9、308 0.2980.362P N 分 开分 开 NA重叠重叠5种反映石油馏分烃组成特性参数的范围种反映石油馏分烃组成特性参数的范围 二、石油馏分化学组成的预测方法二、石油馏分化学组成的预测方法 1、 n-d-M法预测法预测Cp, CN, CA 1951年年Van Nes and Van Westen 提出提出 方法优点：方法优点： 1）有一定实验基础，准确确定不含烯烃石油馏分碳和环的分布）有一定实验基础，准确确定不含烯烃石油馏分碳和环的分布 2）所需参数）所需参数n、d、M较易测得。较易测得。 3）使用方便，可计算亦可查图。）使用方便，可计算亦可查图。 4）可适用于纯烃和不同基属原油。）可适

10、用于纯烃和不同基属原油。 不足：不足： 1）必须假定所有环（芳烃、环烷烃）均为六员环）必须假定所有环（芳烃、环烷烃）均为六员环） 2）必须假定所有环均呈渺位缩合）必须假定所有环均呈渺位缩合 3）使用范围限于不含烯的）使用范围限于不含烯的M200的石油馏分的石油馏分 2、 RI、VGC预测石油烃组成预测石油烃组成 1980年年 Riazi and Daubert 提出用提出用RI和和VGC计算石油馏分烃组成：计算石油馏分烃组成： XP = a + b RI + c VGC XN = d + e RI + f VGC XA = g + h RI + I VGC其中，其中，a,bI为系数，为系数，

11、XP、XN、XA 为摩尔分率。为摩尔分率。当当M: 200500时时, 式中用式中用VGC计算计算. M200 式中用式中用VGF计算计算需要相对目的和粘度需要相对目的和粘度 等数据。等数据。 优点：优点： 具备必要数据时，可方便地得到石油馏分烃组成的摩尔分率。具备必要数据时，可方便地得到石油馏分烃组成的摩尔分率。 问题：问题： 此方法的基础为此方法的基础为42个轻馏分和个轻馏分和16个重馏分，实验数据少，经个重馏分，实验数据少，经考察有下列特点：考察有下列特点： 1）适用范围较窄）适用范围较窄 2）需要轻馏分的粘度值需要轻馏分的粘度值 系数系数轻馏分轻馏分重馏分重馏分分子量范围分子量范围80

12、200200500a-23.94-9.00b+24.21+12.53c-1.092-4.228d+41.14+18.66e-39.43-19.90f+0.627+2.973g-16.2-8.66h+15.22+7.37i+0.465+1.2553、RI、VGC、C/H 估算石油馏分分布估算石油馏分分布 Riazi-Daubert (R-D)为改善上述方法，在扩展的数据基础上发展为改善上述方法，在扩展的数据基础上发展了了 l l 用易得的新参数用易得的新参数C/H和和m代替粘度代替粘度 l l 新关联式可预测石油馏分组成和高芳烃含量的煤液化新关联式可预测石油馏分组成和高芳烃含量的煤液化燃料的芳烃

13、类型。燃料的芳烃类型。M200重馏分重馏分 P%=-1335.9+1445.9RI-131.34VGF P % = 2 5 7 . 3 7 + 1 0 1 . 3 3 R I -357.3VGC n N%=2398.2-2333.3RI+81.52VGF N%=246.4-267.01RI+196.3VGC A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) VGF, VGC, RI同前，当无粘度数据时无法计算同前，当无粘度数据时无法计算VGF、VGC，则用以下一组最，则用以下一组最佳关联佳关联 P%=257-287.S+2.876CH C/HMnP%=198.42-27.72RI-1

14、5.64CH C /Hn N%=52.641-0.7494(P%)-2.181m N%=59.77-76.17RI+6.805CH (11)A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) M200重馏分重馏分 or P%=373.87-408.29S+1.4772m Mn P%=193.82+0.7485m-19.966CH (12) C/HMn N%=-150.27+210.15S-2.388m N%=-42.26-0.777m+10.7625CH (13) A%=100-(P%+N%) A%=100-(P%+N%) 上各式可得总芳烃含量，对煤液可细分为：上各式可得总芳烃含量，对

15、煤液可细分为：MA%（单芳）（单芳）+PA%（双和缩芳）（双和缩芳） MA%=-6282.45+5990.816RI-2.4835m (14) Mn 因无实测组成数据，无关联式因无实测组成数据，无关联式PA%=1188.17-1122.13RI+2.3745m (15) A%=100-(P%+N%) 注意：当无以上实测参数时，可按以下以注意：当无以上实测参数时，可按以下以Tb,S为函数的关联式估算（基于纯烃和为函数的关联式估算（基于纯烃和石油馏分）石油馏分）M=70300（至柴油）（至柴油）Tb=80650 F(27343 C) 计算式（计算式（1721） M=300600（减压馏分油）（减压

16、馏分油）Tb=6501000 F(343538 C)计算式（计算式（2225） 方法评述：方法评述：1、n-d-M法仅可用于分子量大于法仅可用于分子量大于200。P%25%,准确性与准确性与10、11、3（C/H、RI）类似。）类似。2、无粘度数据时，以式、无粘度数据时，以式69，3计算轻馏分计算轻馏分M200的石油馏分的石油馏分,此此时需时需C/H，M，n， 或或M，n， 。以。以1013、3计算重馏分的计算重馏分的P、N、A，需，需C/H，n， 或或C/H，M，n3、当有粘度、当有粘度、n， 数据时，以式数据时，以式13和和4、5、3估算无烯石油馏估算无烯石油馏分的分的P、N、A最佳。最佳

17、。4、对于高芳烃馏分或煤液，为较好预测热力学性质，用假组分法、对于高芳烃馏分或煤液，为较好预测热力学性质，用假组分法确定芳烃的类型是必要的，可用式确定芳烃的类型是必要的，可用式1416确定确定MA%、PA%。5、 计算中如计算中如P、N、A、MA、PA出现出现0，则取为，则取为0。6、注意式、注意式3比式比式16更准确。更准确。课程讨论课程讨论1：汽油组成与其使用性能的关系？汽油组成与其使用性能的关系？话题话题1 汽油烃族组成（汽油烃族组成（PONA)与燃烧性能？与燃烧性能？话题话题2汽油烃族组成与安定性？汽油烃族组成与安定性？话题话题3 汽油中硫化合物的存在形态？汽油脱汽油中硫化合物的存在形

18、态？汽油脱硫的方法与优缺点？（作业硫的方法与优缺点？（作业2）话题话题4提高汽油性能的加工技术？提高汽油性能的加工技术？ 汽油组成变化对排放有害物的影响汽油组成变化对排放有害物的影响 CO HC NO Ozone Toxics*芳香烃芳香烃45%20% -13% -6% = = - = + +烯烃烯烃20%5% = +6% -6% -10% = - = =MTBE0%15% -11% -5% = = = = + =T90182138 = -22% +5% -10% - - - - * 苯、丁二烯、甲醛、乙醛苯、丁二烯、甲醛、乙醛 注：注：= 不变不变 - 减少减少 + 增加增加生产新配方汽油时，选择工艺的影响因素归纳如下：生产新配方汽油时，选择工艺的影响因素归纳如下：工艺选项工艺选项蒸汽压蒸