石油及其产品的组成和性质

一、石油的外观性质

石油又叫原油，是从地下深处开采出来的可燃性粘稠液体。原油的外观性质主要指颜色、相对密度、流动性、气味。

性状常规原油特殊原油我国原油影响因素颜色大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色显赤褐、浅黄色，甚至无色四川盆地：黄绿色玉门：黑褐色大庆：黑色胶质和沥青质含量越多，石油的颜色越深相对密度一般在0.80～0.98之间个别高达1.02或低到0.71一般在0.85～0.95之间，属于偏重的常规原油胶质、沥青质含量多，石油的相对密度就大流动性一般是流动或半流动状的粘稠液体个别是固体或半固体蜡含量和凝固点偏高，流动性差常温下石油中含蜡量少，其流动性好气味有程度不同的臭味含硫相对较少，气味偏淡含硫量高，臭味较浓表1—1各类原油的主要外观性质表１－2我国几种原油的主要物理性质原油名称大庆胜利孤岛辽河华北中原新疆吐哈鲁宁管输密度(20℃)g/cm30.85540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937运动黏度(50℃)mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝点℃3028217(倾点)363316.526.0蜡含量(质量，%)26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷沥青质(质量，%)0<12.90<0.1000残碳(质量，%)2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分(质量，%)0.00270.020.0960.010.0097—0.014—硫含量(质量，%)0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量(质量，%)0.160.410.430.400.380.170.050.29镍含量μg/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3钒含量μg/g0.041.62.00.60.72.40.031.5原油的一般性状密度：相对密度为0.80~0.98，少数高达1.02或低到0.71。气味：有程度不同的臭味流动性：是流动或半流动状的粘稠液体颜色：石油是黑色、暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色、无色。小结：石油的元素组成

石油要主要由碳、氢两种元素以及硫、氮、氧以及一些微量金属、非金属元素组成，表1—5列出它们的元素组成的质量分数。

表1—4国内外部分原油的主要元素组成

元素组成ω原油名称C的质量分数/%H的质量分数/%O*的质量分数/%S的质量分数/%N的质量分数/%大庆原油85.7413.31—0.110.15胜利原油86.2812.20—0.800.41克拉玛依原油86.113.30.280.040.25孤岛原油84.2411.74—2.200.47杜依玛兹原油83.912.30.742.670.33墨西哥原油84.211.40.803.6—伊朗原油85.412.80.741.06—印度尼西亚原油85.512.40.680.350.13*氧含量一般用差减法求得的近似值，仅供参考。原油元素组成常规原油中元素质量分数特殊原油我国原油主要元素（C、H）C：83%～87%H：11%～14%合计：96%～99%H/C原子比高，油品轻油收率高少量元素（S、N、O）S：

0.06%

~

0.8%N：0.02%

~

1.7%O：0.08%

~

1.82%合计：1%～4%委内瑞拉（博斯坎）原油含硫量高达5.7%；阿尔及利亚原油含氮量高达2.2%含S量偏低，多数<1%含N量偏高，多数>0．3%微量金属、非金属元素（30余种）金属元素和非金属元素含量甚微，大约在10-6～10-9级大多数原油Ni多，V少表1-5原油中元素组成的质量分数原油元素组成1、主要组成元素：C、H：96%~99%；2、含少量S、N、O及微量金属和非金属：1%~4%。3、我国原油特点：硫含量低、氮含量高、Ni多，V少。小结：一、石油的烃类组成

表1-6石油及其馏分中烃类类型及其分布规律

烃类类型结构特征分布规律烷烃正构烷烃（含量高）C1～C4：气态C5～C15：液态C16以上为固态1．C1～C4是天然气和炼厂气的主要成分；2．C5～C10存在于汽油馏分（＜200℃）中；3．C11～C15存在于煤油、柴油馏分（200℃～300℃）中4．C16以上的多以溶解状态存在于石油中，当温度降低，有结晶析出，这种固体烃类为蜡。异构烷烃（含量低，且带有二个或三个甲基的多）环烷烃（只有五员、六员环）环戊烷系（五碳环）单环、双环、环及多环，并以联方式为主1．汽油馏分中主要是单环环烷烃（重汽油馏分中有少量的双环环烷烃）；2．煤油、柴油馏分中含有单环、双环及三环环烷烃，且单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数目；3．高沸点馏分中则包括了单、双、三环及多于三环的环烷烃。环己烷系（六碳环）芳香烃单环芳烃烷基芳烃1．汽油馏分中主要含有单环芳烃；2．煤油、柴油及润滑油馏分中不仅含有单环芳烃，还含有双环及三环芳烃；3．高沸馏分及残渣油中，除含有单环、双环芳烃外，主要含有三环及多环芳烃双环芳烃并联多（萘系）、串联少三环稠合芳烃菲系多于蒽系四环稠合芳烃蒎系等二、烃类的性质及用途在一般条件下，烷烃的化学性质很不活泼，不易与其它物质发生反应环烷烃的抗爆性较好、凝点低、有较好的润滑性能和粘温性，是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分。芳香烃抗爆性很高，是汽油的良好组分，常作为提高汽油质量的调合剂石油及其馏分的烃类组成：烷烃、环烷烃和芳香烃，不含烯烃和炔烃。不同的烃类性质不一样。小结石油及其产品的流动性能

是评价原油及其产品流动性能的指标,表示液体流动时分子间摩擦而产生阻力的大小。

油品黏度随温度变化的性质称为粘温性质。粘度随温度的变化越显著，粘温性质越差。二、低温性能流动性

问题：

描述油品低温性能的指标有哪些？这些参数的定义和测定方法？

油品的低温流动性能是指油品在低温下使用时维持正常流动顺利输送的能力。根据油品的用途不同，评价低温流动性的指标不同，一般用下列指标来评价。凝点、顷点、冷滤点浊点、结晶点和冰点(一）浊点、结晶点和冰点2.结晶点是试样在规定的条件下冷却，开始出现肉眼可见的结晶时的最高温度。1、浊点是试样在规定的条件下冷却，开始呈现雾状或浑浊时的最高温度2.结晶点试样在规定的条件下冷却，开始出现肉眼可见的结晶时的最高温度。3.冰点是试样在规定的条件下，冷却到出现结晶后，再升温至结晶消失的最低温度。结晶点和冰点之差一般不超过6°C。影响油品浊点、结晶点和冰点的主要因素：(1)烃类组成的影响，油品中所含大分子正构烷烃和芳烃的量增多时，其浊点、结晶点和冰点就会明显升高，则燃料的低温性能变差。.

(2)油品含水量的影响油品含水可使浊点、结晶点和冰点显著升高。（二）凝点、顷点、冷滤点凝点：试样在规定条件下冷却至液面停止移动时的最高温度。倾点:在规定条件下被冷却的试样能流动的最低温度。冷滤点:在规定条件下20毫升试样开始不能通过过滤器时的最高温度。影响油品凝点、顷点、冷滤点的主要因素三个方面:.一是烃类组成的影响。二是胶质、沥青质及表面活性剂等物质的影响。三是油品含水量的影响。小结流动性能（黏度、低温流动性）低温流动性能包括浊点、冰点、结晶点、倾点、凝点和冷滤点黏度的表示方法有动力黏度、运动黏度及恩氏黏度等。思考并回答以下问题1、石油及其产品的蒸发性能能用什么指标评价（记2分）2、初馏点（初点）、10%点、50%点、终馏点（干点）、馏程定义等（每个记2分）石油及其产品的密度、特性因数、平均分子量密度、特性因数、平均分子量

我国国家标准GB／T1884—83规定，20℃时密度为石油和液体石油产品的标准密度，以ρ20表示。其它温度下测得的密度用ρt表示。

油品的密度与规定温度下水的密度之比称为油品的相对密度，用d表示。我国常用的相对密度为d420（即20℃时油品的密度与4℃时水的密度之比）；欧美各国常用的为d15.615.6

。

特性因数的定义为：

K＝1.216T1/3/d

15.6

15.6

式中：T—烃类的沸点、石油或石油馏分的中平均沸点，单位开尔文（K）。

石油馏分的分子量是其中各组分分子量的平均值，此称为平均分子量（简称分子量）。

汽油的平均分子量约为100～120。

煤油为180～200。

轻柴油为2l0～240。

低黏度润滑油为300～360。

高黏度润滑油为370～500。三种温度的互换小结密度、特性因数、平均分子量是反映石油及产品化学组成的重要性质油品的其它物理性质

折射率（折光率）

含硫量

胶质、沥青质和蜡含量

残炭值

油品的其它物理性质

折射率（折光率）：在其它条件相同的情况下，烷烃的折射率最低，芳香烃的最高，烯烃和环烷烃的介于它们之间。对环烷和芳香烃，分子中环数愈多则折射率愈高。含硫量：含硫量是指油品中含硫元素的质量百分数。胶质、沥青质和蜡含量：是指油品中含胶质、沥青质和蜡的质量百分数残炭值：残炭与油品的化学组成有关。生成焦炭的主要物质是沥青质、胶质和芳香烃，在芳香烃中又以稠环芳香烃的残炭最高。小结

油品的其它物理性质包括光性质、硫含量、胶质沥青质和蜡含量、残碳值油品的燃烧性能

一、燃烧性能：用闪点、燃点、自然点来评价

闪点：在规定条件下，加热油品所逸出的蒸汽和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。

燃点：在规定条件下，加热油品所逸出的蒸汽和空气混合物与火焰接触持续燃烧至规定时间所需的最低温度。

自燃：油品因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧。

自燃点：发生自燃的最低温度。

闪点和燃点与烃类的蒸发性能有关，而自燃点却与其氧化性能有关。二、影响闪点、燃点、自然点的因素闪点和燃点与烃类的蒸发性能有关，而自燃点却与其氧化性能有关。油品的沸点越低，其闪点和燃点越低，而自燃点越高。含烷烃多的油品，其自燃点低，但闪点高。同一油品自然点＞燃点＞闪点自燃点的顺序:烷烃<环烷烃，烯烃<芳烃然点的顺序:烷烃>环烷烃，烯烃>芳烃同类烃相对分子量大的，自燃点低，闪点高三、研究闪点、燃点、自然点的意义闪点、燃点和自燃点对油品的储存、使用和安全生产都有重要意义，是油品安全保管、输送的重要指标，在储运过程中要避免接近火源与高温。研究闪点、燃点、自然点的有着重要意义。小结

油品的燃烧性能燃烧性能用闪点、燃点和自燃点来描述反映油品的储存、使用和安全的性能油品的热性质

比热容

单位质量的物质温度升高1℃(或K)所需要的热量称为比热，kJ/（kg·K）或kJ／(kg·℃)。气化潜热

在常压沸点下，单位质量的物质由液态转化为气态所需要的热量称为气化潜热，单位是

kJ／kg。

焓

人为地规定某个状态下的焓值为零，该状态称为基准状态。物质基准状态变化到指定状态时发生的焓变作为物质在该状态下的焓值，单位是kJ／kg。燃烧热

单位质量燃料完全燃烧所发出的热量称为燃烧热或热值，单位为J／kg。一、油品的热性质

油品的热性质用比热容、气化潜热、焓、燃烧热来评价。

比热容：油品的比热随密度增加而减小，随温度升高而增大。气化潜热：汽油的气化潜热约为290～315kJ／kg，煤油的为250～270kJ／kg，柴油的为230～250kJ/kg，润滑油的为190～230kJ／kg。焓：油品的焓与其化学组成有关。在相同温度下，油品的密度越小，特性因数越大，其焓值越高。燃烧热：石油馏分的热值随其密度增大而下降，一般净热值约为40～44MJ／kg。二、油品的热性质的影响因素

小结

油品的热性质燃烧性能用比热容、汽化潜热、含、燃烧热来描述复习思考并回答以下问题1、石油由哪些元素组成？（记2分）2、石油可分为哪些馏分？（记2分）3、石油由哪些烃类物质和非烃类物质组成？（记2分）石油及其产品的蒸发性能一、蒸发性能：该性能用蒸汽压、馏程和平均沸点来描述。

1、蒸汽压

在一定温度下，液体与其液面上方蒸汽呈平衡状态时，该蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。蒸汽压愈高，说明液体愈容易气化。纯物质在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸汽压等于外界压力，此液体就会沸腾，此温度称为沸点。