第二章石油及油品的物理化学性质

1、2022-5-16油料学油料学1第二章石油及油品的物理化学性质第二章石油及油品的物理化学性质第二章第二章 石油及油品的物理化学性质石油及油品的物理化学性质2022-5-16油料学油料学2第二章石油及油品的物理化学性质第二章石油及油品的物理化学性质主要性质指标主要性质指标2022-5-16油料学油料学3第二章石油及油品的物理化学性质第二章石油及油品的物理化学性质1 石油及油品的物理化学性质研究的意义石油及油品的物理化学性质研究的意义 2 研究的内容研究的内容 2022-5-16油料学油料学4第二章石油及油品的物理化学性质第二章石油及油品的物理化学性质3 研究方法研究方法2022-5-16油料学油

2、料学5第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程u油品蒸发的危害油品蒸发的危害：油品蒸发造成管路中气阻以致油品装卸困难（主要体现油品蒸发造成管路中气阻以致油品装卸困难（主要体现在油气管路输送及油品装卸过程），在油气管路输送及油品装卸过程），油品中轻组分大量蒸发降低了油品质量（油库及站的管油品中轻组分大量蒸发降低了油品质量（油库及站的管理），理），增大了油品蒸发损耗，增大了油品蒸发损耗，油蒸气容易引起火灾，也会使人头晕、呼吸困难，甚至油蒸气容易引起火灾，也会使人头晕、呼吸困难，甚至窒息死亡。窒息死亡。2022-5-16油料学油料学6u油品蒸发的应用油品蒸发的应用

3、：汽油、喷气燃料和柴油等发动机燃料在燃烧时必须由液汽油、喷气燃料和柴油等发动机燃料在燃烧时必须由液态转化为气态，这与油品的蒸发性能密切相关。态转化为气态，这与油品的蒸发性能密切相关。u油品的蒸发性能通常用蒸气压和馏程两个性质来表示。第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学71 蒸气压蒸气压1.1 定义定义 1.2 作用作用 第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学81.3 计算计算混合物的蒸气压，混合物的蒸气压，Pa 组分组分i的蒸气压，的蒸气压，Pa平衡液相中平衡液相中i组分的摩尔分数组分的摩尔分数组分数组分数第一节第一节 蒸气压和沸程

4、蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学9第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学10第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学111.4 蒸气压测定方法蒸气压测定方法第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学12测定油品的蒸气压的方法：测定油品的蒸气压的方法：第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学13第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学142 馏程馏程 第一节第一节 蒸气压和沸程蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学15第一节第一节 蒸气压和沸程

5、蒸气压和沸程2022-5-16油料学油料学16第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量1、密度、密度1.1 密度定义密度定义 2022-5-16油料学油料学17第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学18第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学19 第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学20第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学211.2 不同密度之间的换算不同密度之间的换算第二节第

6、二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学22第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学231.3 影响油品密度的因素影响油品密度的因素第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学24第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学25第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学26第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学27第二节第二节

7、 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学281.4 测定油品密度与储运工作的关系第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学29第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学30第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学312、特性因数、特性因数)(KT6 .156 .15d第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学32第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量202

8、2-5-16油料学油料学33第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学343、平均分子量、平均分子量第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学35第二节第二节 密度、特性因素和分子量密度、特性因素和分子量2022-5-16油料学油料学36第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学371 油品粘度表示方法的种类及其换算油品粘度表示方法的种类及其换算u油品粘度是表示油品在层流状态（即牛顿流体）下流动性能油品粘度是表示油品在层流状态（即牛顿流体）下流动性能的指标，非牛顿流体流动时用表观粘度表示。的指

9、标，非牛顿流体流动时用表观粘度表示。u粘度值随温度的升高而降低，粘度一般有粘度值随温度的升高而降低，粘度一般有5种表示方式，即种表示方式，即动力粘度、运动粘度、恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度动力粘度、运动粘度、恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度。u油品粘度的表示和测定方法很多，各国有所不同。油品粘度的表示和测定方法很多，各国有所不同。我国主要我国主要采用运动粘度和恩氏粘度采用运动粘度和恩氏粘度，英美等国大多使用赛氏和雷氏粘，英美等国大多使用赛氏和雷氏粘度，德国和西欧各国多用恩氏粘度和运动粘度。国际标准化度，德国和西欧各国多用恩氏粘度和运动粘度。国际标准化组织（组织（ISO）规定统一采用运动粘度。）规定

10、统一采用运动粘度。第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学381.1 运动粘度和动力粘度运动粘度和动力粘度 第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学391.2 其它粘度其它粘度第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学40第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学412 油品的混合粘度油品的混合粘度 第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学42第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学43第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学44第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学45常用的表征粘温性能的常用的表征

11、粘温性能的指标指标有：有：u粘度指数粘度指数VI (viscosity index)VI (viscosity index)是是ISOISO标准，世界上通用标准，世界上通用的表征粘温性能的指标，我国目前也采用此指标。粘度的表征粘温性能的指标，我国目前也采用此指标。粘度指数越高，粘温性能愈好，使用的环境温度范围也愈宽指数越高，粘温性能愈好，使用的环境温度范围也愈宽u粘度比粘度比(viscosity ratio): (viscosity ratio): 指油品指油品5050下运动粘度与其下运动粘度与其100100下运动粘度之比。对于粘度水平相当的油品，这个下运动粘度之比。对于粘度水平相当的油品，这

12、个比值越小，表示该油品的粘温性能越好比值越小，表示该油品的粘温性能越好 2022-5-16油料学油料学46u粘温性能粘温性能： 对烃类，对烃类，正构烷烃正构烷烃环烷烃芳香烃环烷烃芳香烃 分子中分支程度增大，环状结构越多，粘温性越差，链分子中分支程度增大，环状结构越多，粘温性越差，链越长则粘温性越好越长则粘温性越好u烃类中除正构烷烃的粘温性能最好外，带有烃类中除正构烷烃的粘温性能最好外，带有少分支长烷基少分支长烷基侧链侧链的的少环少环烃类和烃类和分支程度不大分支程度不大的的异构烷烃异构烷烃的粘温性能也的粘温性能也是比较好的，而多环短侧链的环状烃类的粘温性能是很差是比较好的，而多环短侧链的环状烃类

13、的粘温性能是很差的的 2022-5-16油料学油料学47石油馏分的粘度和粘温性能u石油各馏分的粘度都随其沸程的升高而增大 u当馏分的沸程相同时，石蜡基原油的粘度最小，环烷基的最大，中间基的居中；u粘温性能，以石蜡基原油馏分的最好，中间基的次之，环烷基的最差。u根据烃类成分的不同，原油可分为的石蜡基石油、环烷基石油和中间基石油三类。石蜡基石油含烷烃较多；环烷基石油含环烷烃、芳香烃较多；中间基石油介于二者之间。 2022-5-16油料学油料学48u油品粘温性能对某些油品（例如润滑油）的重要性不亚于粘油品粘温性能对某些油品（例如润滑油）的重要性不亚于粘度本身。润滑油要求粘度随温度变化越小越好，即要求

14、粘温度本身。润滑油要求粘度随温度变化越小越好，即要求粘温性能良好。性能良好。u油品粘温性能表示方法有多种，我国主要采用油品粘温性能表示方法有多种，我国主要采用粘度比和粘度粘度比和粘度指数指数。粘度比是油品某低温粘度与某高温粘度的比值，最常见的是粘度比是油品某低温粘度与某高温粘度的比值，最常见的是50运运动粘度与动粘度与100运动粘度之比运动粘度之比，也有用，也有用-20运动粘度与运动粘度与50运动粘运动粘度的比值。度的比值。粘度比越小，粘温性能越好粘度比越小，粘温性能越好，但粘度比只能表示该两个，但粘度比只能表示该两个温度间的粘温关系，有一定局限性。温度间的粘温关系，有一定局限性。第三节第三节

15、 粘度粘度2022-5-16油料学油料学49第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学50 第三节第三节 粘度粘度2022-5-16油料学油料学51第四节第四节 低温性能低温性能 2022-5-16油料学油料学52低温流动性能 低温下失去流动性的原因主要有两个方面：低温下失去流动性的原因主要有两个方面： 粘温凝固粘温凝固 构造凝固构造凝固 粘温凝固粘温凝固：指含蜡很少或不含蜡的石油和油品，在温度降：指含蜡很少或不含蜡的石油和油品，在温度降低时，油品粘度迅速增大，待温度降到一定程度，粘度增低时，油品粘度迅速增大，待温度降到一定程度，粘度增至很大，油品因变得粘稠而失去流动性，此时原油和油

16、品至很大，油品因变得粘稠而失去流动性，此时原油和油品成为无定型的玻璃状物质，这种情况称为粘温凝固成为无定型的玻璃状物质，这种情况称为粘温凝固2022-5-16油料学油料学53构造凝固构造凝固：指含蜡量较多的原油或油品，随着温度下降，：指含蜡量较多的原油或油品，随着温度下降，油品中所含的蜡由于溶解度降低就会逐渐析出，形成固油品中所含的蜡由于溶解度降低就会逐渐析出，形成固态结晶，最初出现少量极细微的结晶中心，如果继续降态结晶，最初出现少量极细微的结晶中心，如果继续降低温度，则蜡结晶逐渐长大，当温度下降到一定程度时，低温度，则蜡结晶逐渐长大，当温度下降到一定程度时，结晶大量析出，并相互连接成网状结构

17、的结晶骨架，把结晶大量析出，并相互连接成网状结构的结晶骨架，把还处于液态的组分包在其中，从而使整个油品失去流动还处于液态的组分包在其中，从而使整个油品失去流动性，这种情况称为构造凝固性，这种情况称为构造凝固2022-5-16油料学油料学54第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学55第四节第四节 低温性能低温性能。2022-5-16油料学油料学56第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学57第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学58结蜡温度：蜡分子之间具有范德华力，相互吸引，蜡分子定向排列，形成分子团，成为结晶中心，使原油开始成为两

18、相体系。继续析出的蜡吸附在晶核上一层继续析出的蜡吸附在晶核上一层层长大，并与其它蜡结晶连接成层长大，并与其它蜡结晶连接成大片蜡结晶，形成大片蜡结晶，形成蜡的结晶骨架蜡的结晶骨架，使原油失去流动性。使原油失去流动性。原油中含有胶质、沥青质时，原油中含有胶质、沥青质时，胶胶质的分子与蜡分子之间具有相互质的分子与蜡分子之间具有相互吸引的范德华力吸引的范德华力，胶质分子中的，胶质分子中的烷基键参加蜡分子的定向排列。烷基键参加蜡分子的定向排列。胶质分子的极性端障碍其它蜡分子接近胶质分子的极性端障碍其它蜡分子接近该分子团参加定向排列该分子团参加定向排列，使蜡结晶的形，使蜡结晶的形状发生很大变化。状发生很大

19、变化。由纯蜡的大片状结晶由纯蜡的大片状结晶变为极细密的含有胶质的细结晶变为极细密的含有胶质的细结晶，后者，后者不易形成结晶骨架，只有在进一步降低不易形成结晶骨架，只有在进一步降低温度时，才能使原油失去流动性，这就温度时，才能使原油失去流动性，这就是胶质能起降凝作用的原因。是胶质能起降凝作用的原因。2022-5-16油料学油料学59第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学60第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学61（GB/T6986-91） 第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学62 第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-1

20、6油料学油料学63第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学64 第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学65 ASTMD: American Society of Testing materials 美国材料实验协会美国材料实验协会第四节第四节 低温性能低温性能2022-5-16油料学油料学66第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学67第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学68第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学69u闪点：汽油

21、为闪点：汽油为-50-503030，煤油为，煤油为28286060，润滑，润滑油为油为130130325325u石油馏分的沸点越高，其闪点也愈高，安全性愈好石油馏分的沸点越高，其闪点也愈高，安全性愈好 u混合油品的闪点不具备可加性混合油品的闪点不具备可加性u石油产品以其闪点作为失火危险等级的分级标准石油产品以其闪点作为失火危险等级的分级标准2022-5-16油料学油料学70石油产品的危险品等级油品名称闪点, 失火危险等级备 注溶剂油类、汽油类、苯类281级易燃石油产品煤油类28452级柴油类、重油类451253级可燃石油产品润滑油类、润滑脂类1204级2022-5-16油料学油料学71不同油品

22、开口杯闪点与闭口杯闪点的差别油品名称开口杯闪点闭口杯闪点差值10号机械油0.90017014822某机械油0.89523020030某机械油+0.5%汽油0.89420080120汽缸油0.913331271602022-5-16油料学油料学72第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学73第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学74第五节第五节 闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2022-5-16油料学油料学75第六节第六节 其它性质其它性质2022-5-16油料学油料学76辛烷值辛烷值 第六节第六节 其它性质其

23、它性质2022-5-16油料学油料学772、十六烷值、十六烷值 第六节第六节 其它性质其它性质2022-5-16油料学油料学78 第六节第六节 其它性质其它性质2022-5-16油料学油料学79机械杂质和水分u机械杂质是指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质u水分是指油品中的含水量u机械杂质和水分是原油和大多数油品的重要质量指标2022-5-16油料学油料学80硫 含 量 u含硫量是原油和油品的重要质量指标，硫含量是指存在于油品中的硫及其衍生物的含量，以重量百分数表示u石油和油品中含有多种硫化物，其数量和类型对原油加工方案制定、油品储存安定性和使用性能以及设备腐蚀等影响很大 u不同油品含硫量的

24、测定方法不同 2022-5-16油料学油料学81酸度和酸值u酸度和酸值都是定量表示油品中酸性物质（主要是有机酸）含量的指标，也是油品储存中表明油品是否变质的重要指标之一u油品中的酸性物质主要是环烷酸等少量有机酸和酚类，也可能有精制过程中残留的微量无机酸。酸性物质影响油品安定性，腐蚀设备，必须除去u一般汽、煤、柴油等轻质油品测定酸度，原油和润滑油等测定酸值中和中和100mL油品所需油品所需要的要的KOH的毫克数，的毫克数，mgKOH/100mL中和中和1g油品所需油品所需要的要的KOH的毫克的毫克数，数，mgKOH/1g2022-5-16油料学油料学82u残炭和灰分u水溶性酸或碱 u腐蚀试验：是

25、用以定性检验各种油品在规定条件下对规定金属试片的腐蚀情况。它可以判断油品中是否存在元素硫、硫化氢、硫醇等酸性物质，同时也试验油品是否容易生成腐蚀性物质u博士试验：是定性检验汽油、煤油、喷气燃料、石脑油和苯类等轻质油品中是否含硫醇的方法2022-5-16油料学油料学83蒸汽压影响因素：u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；u对某一纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的；u烃类混合物的蒸气压随体系温度和气化率而变化。2022-5-16油料学油料学84u石油馏分的蒸气压通常有两种表示方法：雷德蒸气压：它是在38、气相与液相的体积比为4：1的特定条件下测定的蒸气压真实蒸气压

26、：即汽化率为零时的蒸气压。工艺计算中常用u两种蒸气压可通过图表进行换算2022-5-16油料学油料学85将100mL（20下）油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热，其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。随后，其温度逐渐升高而不断地馏出，依次记下馏出液达10mL、20mL直至90mL时的气相温度，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)初馏点到干点（或终馏点）这一温度范围称为油品的馏程或沸程2022-5-16油料学油料学86密度和相对密度密度和相对密度我国规定油品在我国规定油品在2020时的密度为其时的

27、密度为其标准密度标准密度2020；在其它温度在其它温度t t下测得的密度称为下测得的密度称为视密度视密度t t物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。常以物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。常以44水水为基准，用为基准，用d d4 4t t表示，它在数值上等于油品在表示，它在数值上等于油品在t t时的密度；时的密度；欧美用欧美用API表示表示2022-5-16油料学油料学87影响油品密度的因素油品密度与馏分组成和化学组成的关系油品密度与馏分组成和化学组成的关系对相同碳原子数的不同烃类，密度大小顺序为：对相同碳原子数的不同烃类，密度大小顺序为：芳香烃芳香烃环烷烃烷烃环烷烃烷烃

28、对同一种原油，随着馏分油的对同一种原油，随着馏分油的沸点升高沸点升高和相对分子质量增和相对分子质量增大，大，密度增大密度增大烃类分子中环数越多，其密度越大，因而不同原油生产的烃类分子中环数越多，其密度越大，因而不同原油生产的两个相同馏程的馏分，由于化学组成不同，其密度也有很两个相同馏程的馏分，由于化学组成不同，其密度也有很大差别。对于同样馏程的石油馏分，含芳烃多的馏分密度大差别。对于同样馏程的石油馏分，含芳烃多的馏分密度大大 2022-5-16油料学油料学88原油和油品的沸程和相对密度油品名称沸 程， 相对密度 比重指数 API原 油0.651.06862汽 油2000.700.777052煤 油2003000.750.835739柴 油2003500.820.874131润滑油3200.85352022-5-16油料学油料学89温度和压力对密度的影响温度温度：对液体产品，温度升高时，油品体积膨胀，密度减：对液体产品，温度升高时，油品体积膨胀，密度减小。石油产品随温度的变化，必须根据小。石油产品随温度的变化，必须根据GB1885-83GB1885-83石油密石油密度计量换算表进行精确的计算度计量换算表进行精确的计算 压力压力：压力对液体油品密度的影响可忽略不计，但在压力：压力对液体油品密度的影响可忽略不计，但在压力很高的情况下，必