油品性质及常用分析方法石油及油品的物理性质是科学研究和生产实践中评定油品质量和控制加工过程的重要指标，也是设计和计算石油加工过程的必要数据。,油品的物理性质和其化学组成及结构有密切的关系，通过物理性质，也可以大致判断油品的化学组成。,由于油品是各种化合物的复杂混合物，因此其物理性质是组成它的各种烃类和非烃类化合物的综合表现。与纯物质的性质不同，油品的物理性质往往是条件性的，离开了测量的方法、仪器和条件，这些性质就没有意义，所以为了便于比较油品质量，往往用标准的仪器，在特定的条件下测定其物理性质的数据。,第一节 蒸气压 在某一温度下，液体与其液面上的蒸气呈平衡状态时，由此蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。,蒸气压的高低表明了液体中分子逃离液体汽化或蒸发的能力，蒸气压越高的液体越易于汽化。,一、纯烃的蒸气压对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。,二、石油馏分的蒸气压石油馏分是各种烃类的复杂混合物，其蒸气压不仅与温度有关，还与油品的组成有关。而油品的组成是随汽化率不同而改变的。因此，石油馏分的蒸气压也因汽化率的不同而不同。在温度一定时，油品的汽化率越高，则液相组成就越重，其蒸气压就越小。,石油馏分蒸气压通常有两种情况：一种是其汽化率为零时的蒸气压，也即是泡点蒸气压，或者叫做真实蒸气压，一般说的蒸气压即指的这种情况。另一种是所谓的雷德蒸气压，它是在特定的仪器中，在规定的条件下测得的条件蒸气压。,石油馏分真实蒸气压也可以借用图11求得，但此图是按纯烃作出的，未考虑油品蒸气压与汽化率的关系，因此，当用于石油馏分时，只适合于馏程小于50 的窄馏分。,三、油品蒸气压的测定,蒸气压是汽油的主要指标之一，一般用雷德蒸气压测定器来测定，测得蒸气压称雷德蒸气压。,雷德蒸气压是在38汽相体积：液相体积=4：1的条件下测得的，因此，它完全是条件性的，在测定过程中，必须严格按照规定的操作条件进行。雷德蒸气压常用于油品（主要是汽油和原油）规格中来表示油品的蒸发性。,第二节 馏程（沸程）,对于纯化合物，在一定外压下，当加热到某一温度时，其饱和蒸气压与外界压力相等时的温度称为沸点。在外压一定时，沸点是一个恒定值。,油品是一个复杂的混合物，它与纯化合物不同，没有恒定的沸点。由于油品的蒸气压随汽化率不同而变化，所以在外压一定时，油品沸点随汽化率增加而不断升高。因此油品的沸点则以某一温度范围来表示，这一温度范围称沸程。,油品的沸点范围因所用蒸馏设备不同，测定的数值也有差别，在生产控制和工艺计算中使用的是最简便的恩氏蒸馏设备,当油品在恩氏蒸馏设备中进行加热蒸馏时，最先汽化蒸馏出来的主要是一些沸点低的烃类。当流出第一滴冷凝液时的汽相温度称为初馏点.在蒸馏过程中烃类分子基本上按其沸点高低依次逐渐蒸出，汽相温度也逐渐升高，将馏出体积为10、20、3090时的汽相温度分别称为10、20、3090点，当蒸馏到最后达到的最高汽相温度称为终馏点或干点。,油品从初馏点到干点这一温度范围称为馏程或沸程。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。低温度范围的馏分称为轻馏分，高温度范围的馏分称为重馏分。蒸馏温度与馏出量之间的关系称为馏分组成，它是油品质量的重要指标。,油品的馏程大致如下：,汽油 40200煤油 200300航空煤油 130250轻柴油 250350润滑油 350520重质燃料油 520,恩氏蒸馏是粗略的蒸馏，得到的馏分组成结果是条件性的，它不能代表馏出物的真实沸点范围，所以它只能用于油品馏程的相对比较，或大致判断油品中轻重组分的相对含量。,根据馏分组成数据，以馏出温度为纵坐标，馏出体积百分数为横坐标作图，得到的曲线称为恩氏蒸馏曲线,在工艺计算中常用到恩氏蒸馏曲线的斜率（tg），其表示方法是。 斜率（tg）=(90馏出温度一10馏出温度)/（90-10） 馏分越宽，其斜率值也越大。,例14 已知某汽油的恩氏蒸馏数据如下： 体积， 初馏点 10 20 30 40 50 60 70 80 90 干点 温度， 42 78 109 126 137 145 151 159 168 180 196 计算其斜率。,解：斜率（tg）=(90馏出温度一10馏出温度)/（90-10）=（180-78）/（90-10）=1.27/%,第三节 平均沸点,馏程在原油的评价和油品规格上虽然用处很大，但在工艺计算上却不能直接应用，因此工艺计算上为了要表示某一馏分油的特征，需要用平均沸点的概念。它在设计计算及其他物理性质的求定上用处甚大。,平均沸点有好几种，意义和用途也不一样，但都是根据恩氏蒸馏体积平均沸点和斜率求得，现分别叙述。,一、体积平均沸点,恩氏蒸馏的10、 30、 50、 70、 90 5个馏出温度的平均值称为油品的体积平均沸点。t 体=( t 10+ t 30+ t 50+ t 70+ t 90) /5 式中t 体油品的体积平均沸点，t 10+ t 30+ t 50+ t 70+ t 90油品恩氏馏程10、3090的馏出温度，。,体积平均沸点主要用来求定其他难以直接测定的平均沸点。,二、重量平均沸点,重量平均沸点为各组分重量百分数和相应的馏出温度的乘积之和。,三、实分子平均沸点,实分子平均沸点为各组分摩尔分数和相应的沸点乘积之和。,四、立方平均沸点,立方平均沸点为各组分体积百分数乘以各组分沸点（K）的立方根之和再立方。,五、中平均沸点,中平均沸点为立方平均沸点与实分子平均沸点的算术平均值。,上述五种平均沸点，除了体积平均沸点可根据油品的恩氏蒸馏数据直接计算外，其它几种按公式计算很难，因此，通常总是先利用恩氏蒸馏数据求得体积平均沸点，然后再根据体积平均沸点利用图3-4求出其它平均沸点。,第四节 密度和相对密度,一、油品的密度和相对密度,单位体积油品的质量称为油品的密度。通常以gcm3、kgm3。为单位，以表示。 m V 式中 m物质的质量，g或kgV物质的体积，cm3或m3,液体油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。通常以d表示，因为水在4时的密度为1gcm3，所以常以4水作为基准.将温度为t时油品的密度和4水的密度之比称为油品的相对密度，写成d4t。相对密度是无量纲的量，而密度是有量纲的量。,我国常用的相对密度是d420，表示20油品和4水的密度之比，国外常用d15.615.6表示15.6油品与15.6水的密度之比。,d4t与d15.615.6的换算可用下式计算： d4t=d15.615.6-d 式中d为校正值，可从表15查出。此外d4t与d15.615.6之间的关系式可用下式换算. d4t=0.9990d15.615.6,在欧美各国，常以比重指数（API）来表示油品相对密度。它与d15.615.6的关系式如下： API=141.5/ d15.615.6-131.5,例16 汽油的d420为0.7439，求它的d15.615.6和API。,解：由I21查得d420为0.7439时的校正值d为0.0049。 d15.615.6=0.74390.0049=0.7488 API=141.5/ d15.615.6-131.5=141.5/0.7488-131.5=57.47,石油产品标准测定方法中规定20密度为石油产品的标准密度，以20表示，以代替原来的标准相对密度d420，在数值上，20与d420是相等的，但是它们的物理意义和单位则不同。,二、液体油品密度与温度、压力的关系 温度升高时，油品体积就会膨胀，因而它的密度减小。,在20士 5 的温度范围内，密度随温度的变化可近似地看作直线关系，可按下式来求。t=20（t20）式中油品密度的平均温度校正系数，即温度变化1时油品密度变化的数值。 当温度变化不大时，只随油品的密度不同而变化，其值见表16。,一般在非极高的压力下，压力对液体油品密度的影响，可以忽略不计。但在高温、高压条件下，压力对液体密度就有一定的影响，此时应进行校正。,三、油品的密度与组成的关系,油品的密度取决于组成它的烃类的分子大小和分子结构。,同一原油的各个馏分，随着沸点上升，分子量增大，密度也随着增大。但对不同原油的同一馏分，密度却有较大的差别，这主要是由于它们的化学组成不同所致。,当碳原子数相同时，芳烃的密度最大，环烷烃次之，烷烃最小。因此，当石油馏分的密度相同时，含芳烃越多密度越大，含烷径越多密度越小，因而通过密度的数据大致可判断油品中哪种烃类的含量较多。,四、混合油品的密度,当两种或更多的油品混合时，混合油品的密度可按加和性进行计算，即按比例取其平均值：,混=1v1+2v2+ivi 式中 1、2i混合油品中各组分的密度，gcm3； v1、v2vi 混合油品中各组分的体积分率，cm3。,根据这一道理，当油品粘度很大又难以直接测定其密度时，可用等体积已知密度的煤油与之混合稀释，然后测定混合油品的密度，再利用下式即可求出该粘度较大的油品的密度。,粘=2混-煤 式中 粘粘度较大油品的密度，gcm3；混混合油品的密度，gcm3；煤煤油的密度，gcm3。,例18 用已知20 0.8400 gcm3的煤油测某一同体积粘性油品的密度，测得混合油品密度为混=0.8900 gcm3，求粘性油品的密度粘。,解：粘性油品的密度 粘=2混-煤2 0.89000.8400=0.94 gcm3,第五节 特性因数,为表示石油馏分化学组成的特性，特引出特性因数的概念。所谓特性因数，是把相对密度与平均沸点关联起来，说明油品化学组成特性的一个复合参数。,特性因数可用下式表示：,K1.216 T1/3 /d15.615.6 式中 K石油馏分的特性因数。T沸点，K。对石油馏分来说，最早用的是分子平均沸点，以后改用立方平均沸点，近来又建议用中平均沸点。d15.615.6该馏分在15.6时的相对密度。,石油馏分是烃类的复杂混合物，研究证明，纯烃的规律也完全适用于石油馏分，即油品的K值低，说明它含芳香烃多，K值高，说明它含烷径多。一般含芳烃多的油品，K值在9.711.00，含烷烃较多的油品，K值在12.013.0，而含环烷烃较多的油品，其K值在11.012.0之间。因此，通过K值的大小，可以大致判断石油馏分的化学组成。,特性因数不仅可以用来判断石油及其馏分的化学组成的特性，而且对于石油的分类及确定原油的加工方案也是相当有用的，同时，还可以用它来求定油品的其他理化常数。,第六节 平均分子量,由于石油是各种化合物的复杂混合物，所以石油馏分的分子量取其各组分分子量的平均值，称为平均分子量。,油品的分子量随石油馏分沸程的增高而增大或随密度增加而增大,各种油品的分子量大致如下。汽油100120，煤油180200，轻柴油210240，低粘度润滑油300360，高粘度润滑油370500。,石油馏分的平均分子量可用下式计算：M=ab t 分 +c t 分2 式中 M油品的分子平均沸点，a 、b、c常数，其数值随馏分K值不同而变化，见表111。,对于石蜡基油品（如大庆油）可用下式计算： M60 0.3 t 分 0.001分2 式中 M油品的分子平均沸点，,