石油物性石油物性(PhysicalPropertiesofPetroleum)CrudeOilDistillationFractionsProducts(Gasoline,Diesel,Lubebaseoiletc.)石油的化学组成石油的化学组成石油的物理性质石油的物理性质石油的加工特性石油的加工特性与产品的使用性能与产品的使用性能Micro-structureMacro-properties第一节第一节前言前言一、研究石油物性的重要性一、研究石油物性的重要性决定加工过程、产品质量、装置设计的关键性指标决定加工过程、产品质量、装置设计的关键性指标二、物性研究的发展趋势二、物性研究的发展趋势准确性高、更具理论根据的状态方程准确性高、更具理论根据的状态方程 基于更精确的结构分析结果，解决广泛的物性估算基于更精确的结构分析结果，解决广泛的物性估算三、物性研究的方法三、物性研究的方法测定测定 经验关联式经验关联式 模型计算模型计算理论与实验值的结合理论与实验值的结合四、物性与化学组成的关系四、物性与化学组成的关系1、纯物质、纯物质结构和化学组成均反映在基础物性上，物性为定值结构和化学组成均反映在基础物性上，物性为定值。2、混合物、混合物物性取决于：组成和结构物性取决于：组成和结构可可加和性加和性分子可加分子可加体积可加体积可加不可和加不可和加实测和估算实测和估算确定组成确定组成不确定组成不确定组成测定性质测定性质“平均平均”五、主要内容：五、主要内容：石油物性的概念、测试方法、预测方法石油物性的概念、测试方法、预测方法石油加工与物性变化石油加工与物性变化六、学习与考试方式，参考材料六、学习与考试方式，参考材料第二节第二节石油及产品的化学组成石油及产品的化学组成原油原油电电化化学学脱脱水水脱脱盐盐常常减减压压蒸蒸馏馏汽油馏分汽油馏分异构化异构化汽油调和组分汽油调和组分航煤馏分航煤馏分柴油馏分柴油馏分催化重整催化重整高辛烷值汽油或芳烃高辛烷值汽油或芳烃精制与脱蜡精制与脱蜡航空煤油航空煤油液体石蜡液体石蜡加氢或化学精制加氢或化学精制柴油调和组分柴油调和组分常压渣油常压渣油减减压压蒸蒸馏馏减压馏分油减压馏分油减压渣油减压渣油催化裂化催化裂化加氢裂化加氢裂化润滑油生产润滑油生产脱沥青脱沥青延迟焦化延迟焦化催化裂化汽柴油催化裂化汽柴油气体气体汽煤柴油汽煤柴油润滑油基础油润滑油基础油石蜡石蜡脱沥青油脱沥青油沥青沥青焦化汽油、柴油、蜡油焦化汽油、柴油、蜡油焦炭焦炭元素组成：元素组成：C、H、O、S、N、微量元素微量元素石油的化学组成石油的化学组成烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃烃类组成：烷烃、环烷烃、芳香烃非烃类组成：含非烃类组成：含S、N、O化合物化合物单体烃单体烃:用于石油气及低沸点石油组分用于石油气及低沸点石油组分烃类组成烃类组成族组成族组成:仪器气相色谱（仪器气相色谱（GC）轻馏分轻馏分填充柱冲洗填充柱冲洗中间馏分和重馏分中间馏分和重馏分结构族组成结构族组成:一般用易测的物理性质关联一般用易测的物理性质关联如如n-d-m法，法，BL法法化学组成化学组成物理性质物理性质如何影响？如何影响？分子间作用！分子间作用！分子间距分子间距分子极性分子极性分子空间结构和极性基团分子空间结构和极性基团第三节第三节石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质重量特性重量特性蒸发特性蒸发特性流动特性流动特性燃烧特性燃烧特性组成结构对这组成结构对这些特性的影响些特性的影响密度、相对密度、特性因数和平均分子质量密度、相对密度、特性因数和平均分子质量密度、相对密度、特性因数和平均分子质量密度、相对密度、特性因数和平均分子质量1、密度和相对密度、密度和相对密度比重指数：比重指数：影响油品密度的因素影响油品密度的因素油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等油品的馏分组成、化学组成、温度和压力等重量特性重量特性分子结构与体积分子结构与体积A、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 相同碳数烃类，烷烃的密度最小，芳烃的密度最大相同碳数烃类，烷烃的密度最小，芳烃的密度最大 同一原油，馏分油沸点升高和分子量增大，同一原油，馏分油沸点升高和分子量增大，密度随之变大密度随之变大 不同原油，相同馏分油的密度相差很大不同原油，相同馏分油的密度相差很大重量特性重量特性六六碳碳八八碳碳九九碳碳名称名称 20名称名称 20名称名称 203甲基戊烷甲基戊烷0.66422甲基庚烷甲基庚烷0.7000正壬烷正壬烷0.7719正己烷正己烷0.65722,2,4-三甲基戊烷三甲基戊烷0.7033正丙基环己烷正丙基环己烷0.7933己烯己烯10.6740正辛烷正辛烷0.7037正丙苯正丙苯0.8613甲基环戊烷甲基环戊烷0.7503辛烯辛烯-10.7193环己烷环己烷0.7780乙基环己烷乙基环己烷0.7908 -甲基苯乙烯甲基苯乙烯0.9110苯苯0.8774邻二甲苯邻二甲苯0.8847烷烃、环烷烃、芳烃密度比较烷烃、环烷烃、芳烃密度比较序序号号馏分沸点范围，馏分沸点范围，馏馏份份油油密密度度大庆原油大庆原油羊三木原油羊三木原油12002500.80390.863022503000.81670.890033003500.82830.910043504000.83680.932054004500.85740.943364505000.87230.9482不同原油、不同馏分密度比较不同原油、不同馏分密度比较油品油品相对密度相对密度比重指数比重指数原油原油0.65 1.0686 2汽油汽油0.70 0.7770 52煤油煤油0.75 0.8357 39柴油柴油0.82 0.8741 31润滑油润滑油0.85环烷烃环烷烃芳烃芳烃石油馏分石油馏分富含烷烃的馏分富含烷烃的馏分K值为值为12.513.0,富含芳香烃的馏分富含芳香烃的馏分K值为值为1011。原油原油:大庆原油大庆原油K12.5，胜利原油胜利原油K12.1。名称相对密度，特性因数，K正庚烷0.68412.772甲基己烷0.678912.71甲基环己烷0.76911.35苯0.8799.7甲苯0.86710.03邻二甲苯0.880210.2用途用途：了解化学性质、原油分类、确定原油加工方案等：了解化学性质、原油分类、确定原油加工方案等来源来源：直接查图，或由其它物性通过关联式得到。：直接查图，或由其它物性通过关联式得到。3、平均平均分子质量分子质量 油油品品是是烃烃类类混混合合物物，其其分分子子质质量量是是各各组组分分分分子子质质量量的的加加权权平平均均值。值。 石油馏分的平均分子质量随沸点的升高而增大，石油馏分的平均分子质量随沸点的升高而增大，汽油馏分的平均分子质量大约为汽油馏分的平均分子质量大约为100120，煤油为煤油为180200，轻柴油为，轻柴油为210240，轻质润滑油为轻质润滑油为300380，重质润滑油为，重质润滑油为370470。平均分子质量是设计计算中常用数据之一，可以平均分子质量是设计计算中常用数据之一，可以实测实测得到；得到；也可以根据其它易测的物性数据进行关联。也可以根据其它易测的物性数据进行关联。流动特性流动特性1、粘度、粘度粘度是表示流体在外力作用下流动时，流体内部各流动层作粘度是表示流体在外力作用下流动时，流体内部各流动层作相对运动时的相互间的摩擦力大小的一个物理量。相对运动时的相互间的摩擦力大小的一个物理量。定义式定义式（A）油品粘度的表示方法油品粘度的表示方法运动粘度运动粘度、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等、动力粘度、恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度等动力粘度动力粘度 动动力力粘粘度度是是流流体体流流动动时时，流流体体内内部部相相邻邻两两层层相相距距1cm，其其接接触触面面积为积为1cm2，相对运动速度为相对运动速度为1cm/s时所产生的阻力。时所产生的阻力。单位：单位：SI制：帕制：帕秒（秒（Pa.S）,cgs制：泊（制：泊（P）和厘泊（和厘泊（CP），），1Pa.S=10P=1000cP运动粘度运动粘度 运动粘度运动粘度 是动力粘度是动力粘度 与相同温度、压力下该流体密度与相同温度、压力下该流体密度 的比值的比值1米米2/秒秒104斯斯(st)106厘斯厘斯(cst)（毫米（毫米2/秒）秒）动动力力粘粘度度/运运动动粘粘度度可可以以用用旋旋转转粘粘度度计计/毛毛细细管管粘粘度度计计或或落落球球式式粘粘度计等测定。一般油品大多采用简便的毛细管粘度计法测定。度计等测定。一般油品大多采用简便的毛细管粘度计法测定。恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度我国石油产品规格中还有恩氏粘度我国石油产品规格中还有恩氏粘度欧美各国还有赛氏粘度和雷氏粘度欧美各国还有赛氏粘度和雷氏粘度恩恩氏氏粘粘度度200毫毫升升试试油油在在t时时，流流经经恩恩氏氏粘粘度度计计中中规规定定尺尺寸寸的的小孔所需时间与同体积蒸馏水在小孔所需时间与同体积蒸馏水在20时流过所需时间的比值。时流过所需时间的比值。赛赛氏氏粘粘度度和和雷雷氏氏粘粘度度测测量量一一定定体体积积试试油油在在t时时通通过过赛赛氏氏粘粘度度计计或或雷雷氏氏粘粘度度计计规规定定尺尺寸寸管管子子所所需需要要的的时时间间，以以秒秒作作粘粘度度的的数数值值，称为赛氏秒或雷氏秒。称为赛氏秒或雷氏秒。运运动动粘粘度度与与恩恩氏氏粘粘度度、赛赛氏氏粘粘度度和和雷雷氏氏粘粘度度之之间间查查有有关关图图表表可可以以进进行换算。行换算。特定较重油品特定较重油品（B）影响粘度的因素影响粘度的因素油品粘度与化学组成的关系油品粘度与化学组成的关系粘度与粘度与分子大小分子大小和和结构结构有密切的联系：有密切的联系：随烃类分子量的增大，粘度是增加的；随烃类分子量的增大，粘度是增加的；分子量相近的烃类（如分子量相近的烃类（如C7），），烷烃的粘度最小，环烷烃的粘度最大，芳烃介于二者之间。烷烃的粘度最小，环烷烃的粘度最大，芳烃介于二者之间。烃类烃类密度，密度， 20沸点，沸点，分子量分子量运动粘度，运动粘度，（38.8）mm2/s戊烷戊烷0.626263.0772.150.330己烷己烷0.659468.7468.170.414庚烷庚烷0.683798.43100.200.521辛烷辛烷0.7025125.67114.220.648甲基环己烷甲基环己烷0.7694100.9398.180.728甲苯甲苯0.8670110.6392.140.558环己烷环己烷0.778580.7284.160.953苯苯0.878980.978.110.587序序号号馏分沸程馏分沸程大庆原油大庆原油羊三木原油羊三木原油密度，密度， 20特性特性因数因数运动粘度运动粘度,5010-6米米2/秒秒密度，密度， 20特性因特性因数数运动粘度运动粘度,5010-6米米2/秒秒12002500.803911.901.440.863011.121.7722503000.8167 12.082.330.890011.133.4333003500.8283 12.284.220.910011.217.8743504000.8368 12.497.410.932011.2523.9754004500.8574 12.5716.180.943311.34146.30油品粘度与温度的关系油品粘度与温度的关系温温度度升升高高时时，所所以以液液体体石石油油馏馏分分的的粘粘度度都都减减小小，而而温温度度降降低低时时，粘粘度度都都增增大大，油品粘度随温度变化的性质称为油品粘度随温度变化的性质称为粘温性质粘温性质。不不同同化化学学组组成成的的油油品品，其其粘粘度度随随温温度度变变化化的的幅幅度度是是不不一一样样的的，变变化化幅幅度度小小表表示粘温性质好。示粘温性质好。粘温性质的表示方法常用的有两种：粘温性质的表示方法常用的有两种：粘度比和粘度指数粘度比和粘度指数。粘粘度度比比常常用用50与与100运运动动粘粘度度的的比比值值 50/ 100，比比值值愈愈小小，粘粘温温性性能能愈愈好好粘度指数粘度指数是常用的表示油品粘温性能的方法，粘度指数愈高则粘温性能愈好。是常用的表示油品粘温性能的方法，粘度指数愈高则粘温性能愈好。2、凝固和低温流动性、凝固和低温流动性油品凝固的本质油品凝固的本质粘温凝固（低含蜡油品）粘温凝固（低含蜡油品）结构凝固（含蜡油品）结构凝固（含蜡油品）凝固点凝固点倾点倾点浊点浊点结晶点结晶点油品凝固时的温度油品凝固时的温度蜡析出不同程度时的温度蜡析出不同程度时的温度对固体产品：对固体产品：熔熔点点是是测测定定预预先先熔熔化化的的石石油油产产品品的的降降温温曲曲线线，降降温温曲曲线线中中温温度下降最慢的一段曲线的开始温度，即为油品的熔点。度下降最慢的一段曲线的开始温度，即为油品的熔点。熔点是石蜡和地蜡的重要规格指标之一。熔点是石蜡和地蜡的重要规格指标之一。软软化化点点把把规规定定尺尺寸寸和和重重量量的的小小钢钢球球放放在在一一个个预预先先装装好好沥沥青青试试样样的的铜铜环环上上，然然后后放放入入水水中中，加加热热水水直直至至小小钢钢球球将将沥沥青青压压下下落落下下时的温度。时的温度。滴滴点点在在严严格格的的试试验验条条件件下下加加热热试试样样，试试样样由由仪仪器器的的小小孔孔中中滴滴出第一滴的温度。出第一滴的温度。上上述述反反应应油油品品流流动动性性的的物物性性，除除凝凝点点或或倾倾点点有有一一定定的的普普遍遍性性外外，其其它它物物性性都都是是针针对对特特定定的的油油品品而而言言；另另外外，所所以以性性质质的的测测定定或或定定义都是条件性的。义都是条件性的。蒸发特性蒸发特性蒸气压、沸点、平均沸点、恩氏蒸馏馏程蒸气压、沸点、平均沸点、恩氏蒸馏馏程1、蒸汽压、蒸汽压某某一一温温度度下下，液液体体与与液液面面上上方方的的蒸蒸汽汽呈呈平平衡衡状状态态时时，该该蒸蒸汽汽所所生生产产的的压压力力称称为为饱饱和和蒸蒸汽汽压压，简简称称为为蒸蒸汽汽压压，蒸蒸汽汽压压表表示示液液体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，表明液体越易汽化。体蒸发和汽化的能力，蒸汽压越高，表明液体越易汽化。油品蒸汽压的变化规律如下：油品蒸汽压的变化规律如下：a)纯烃类：纯烃类：同一种烃类同一种烃类，随温度的升高，蒸汽压增大；，随温度的升高，蒸汽压增大；同一族烃类同一族烃类，分子量增大或沸点的升高，蒸汽压下降。，分子量增大或沸点的升高，蒸汽压下降。b)烃类混合物：混合烃的蒸汽压不仅随温度不同而异，烃类混合物：混合烃的蒸汽压不仅随温度不同而异，而且在一定温度时，又随其汽化率不同而异。而且在一定温度时，又随其汽化率不同而异。总之，油品越轻，越容易汽化，蒸汽压越大。总之，油品越轻，越容易汽化，蒸汽压越大。泡点蒸汽压，即汽化率为零时的蒸汽压。泡点蒸汽压，即汽化率为零时的蒸汽压。雷雷德德蒸蒸汽汽压压，它它是是在在38，气气相相体体积积：液液相相体体积积4测测定定的的条条件件蒸蒸汽压。汽压。2、沸点与馏程（沸程）、沸点与馏程（沸程）纯物质：沸点是一常数。纯物质：沸点是一常数。石石油油馏馏分分：沸沸点点不不是是一一个个固固定定值值，而而是是表表现现为为一一定定宽宽度度的的温温度度范范围，称为沸程。围，称为沸程。恩氏蒸馏馏程：特定蒸馏方法得到的恩氏蒸馏馏程：特定蒸馏方法得到的沸程沸程1、闪点、闪点在在加加热热油油品品时时，随随油油品品温温度度的的升升高高，油油品品上上方方中中油油气气的的浓浓度度逐逐渐渐增增大大，当当用用外外火火源源去去引引燃燃油油气气混混合合气气时时，发发现现在在一一定定浓浓度度范范围围内内，油品上方会出现瞬间闪火现象。油品上方会出现瞬间闪火现象。闪闪点点是是指指油油品品在在常常压压下下油油气气混混合合气气相相对对于于爆爆炸炸下下限限或或上上限限浓浓度度时时油油品品的的温温度度。汽汽油油的的闪闪点点相相当当于于爆爆炸炸上上限限的的温温度度，煤煤柴柴油油等等是是相相当当于下限浓度的油温。于下限浓度的油温。测定油品闪点测定油品闪点开口闪点和闭口闪点开口闪点和闭口闪点开口闪点一般用以测定重质油料的闪点，开口闪点一般用以测定重质油料的闪点，闭口闪点对轻、重油都适用。闭口闪点对轻、重油都适用。闪闪点点是是油油品品安安全全性性的的指指标标，敞敞开开装装油油容容器器或或倾倾倒倒油油品品时时的的温温度度应应比油品低比油品低17以下以下燃烧特性燃烧特性闪点、燃点和自燃点闪点、燃点和自燃点2、燃点和自然点、燃点和自然点燃燃点点油油品品在在规规定定条条件件下下加加热热油油品品到到被被外外部部火火源源引引燃燃并并连连续续燃燃烧不少于烧不少于5秒针时的最低油温。秒针时的最低油温。自自燃燃点点如如果果油油品品被被预预先先加加热热到到很很高高温温度度，然然后后使使其其与与空空气气接接触，则不需外部火源油品就可能因剧烈的氧化而产生火焰而燃烧触，则不需外部火源油品就可能因剧烈的氧化而产生火焰而燃烧烃类或油品闪点，燃点，自燃点，甲烷-66.7650750645乙烷-66.7472630530丙烷-66.7481580510丁烷-60（闭）441550490戊烷-40（闭）275550292己烷-22（闭）247苯580甲苯550汽油120300330润滑油120300330减压渣油1202302403、闪点、燃点和自燃点与油品组成之间的关系、闪点、燃点和自燃点与油品组成之间的关系同一族烃类的沸点越低，其自燃点愈高，故愈不易自燃。同一族烃类的沸点越低，其自燃点愈高，故愈不易自燃。油油品品愈愈轻轻，其其闪闪点点和和燃燃点点愈愈低低，而而自自燃燃点点愈愈高高。所所以以，减减压压渣渣油油是是最易自燃的油品。最易自燃的油品。油油品品的的闪闪点点、燃燃点点和和自自燃燃点点与与其其化化学学组组成成有有密密切切的的关关系系，烷烷烃烃比比芳芳香烃容易自燃。香烃容易自燃。在同一族烃中，随分子量增大，自然点降低，而闪点和燃点增高。在同一族烃中，随分子量增大，自然点降低，而闪点和燃点增高。4、汽油、柴油燃烧特性的表示与化学组成、汽油、柴油燃烧特性的表示与化学组成汽油柴油发动机类型点燃压燃不正常燃烧的现象早燃迟燃不正常燃烧的原因易于燃烧不易燃烧措施减少易自燃组分增加自燃组分油品组成的要求增加难自燃组分芳烃和异构烷烃增加易自燃组分直链烷烃含量其它性质其它性质1、溶解度、溶解度（A）苯胺点苯胺点（B）水在油品中的溶解度水在油品中的溶解度2、折光、折光3、电性质、电性质作业作业1：油品含蜡对原油、煤油、柴油和润滑油的流动或使用性能有何影油品含蜡对原油、煤油、柴油和润滑油的流动或使用性能有何影响？如何处理？响？如何处理？要求：文献总结报告。打印要求：文献总结报告。打印A4。Copywillberefused!