1、第三章：石油產品的性質第三章：石油產品的性質 1.密度；2.粘度；3.閃點；4.凝固點、傾點；5.殘碳值6.雜質含量(機械雜質、硫、氮、重金屬)7.水分；8.穩定性；9.相容性10.腐蝕性；11.油品的餾程12.油品的結構族組成一、密度一、密度1密度、相對密度、標準密度密度、相對密度、標準密度密度的表達方式概括地分為：密度、標準密度、相對密度、視密度。n密度：是指在規定溫度下,單位體積內所含物質的質量,符號為,單位為kg/m3。n標準密度：一般油品的密度常用某規定溫度下的密度來表示n相對密度：指物質在指定溫度下的密度與標準溫度下標準物質的密度的比值，其符號為d。n視密度：用密度計測定密度時，在

2、某一溫度下所觀察到的密度計讀數，單位為g/cm3，用符號t表示2 2密度測定的意義密度測定的意義3 3密度計法與測定原理密度計法與測定原理密度測定常用方法：密度計法、比重瓶法、 韋氏天平法、超聲波法在生產分析上主要用密度計法n密度計測定原理n密度計儀器 石油密度計 溫度計 玻璃量筒 恒溫水浴二、粘度二、粘度1 1粘度的定義：粘度的定義：粘度是流體（一般指的是液體,而作為石油及石油產品主要是液體）流動時內摩擦力的量度。粘度的大小常以動力粘度、運動粘度或條件粘度等來表示。n動力粘度：指液體在一定剪切應力下流動時內摩擦力的量度,其值為所加于流動液體的剪切應力和剪切速率之比, 單位以Pa.s表示。n運

3、動粘度：指液體在重力作用下流動時摩擦力的量度,其值為相同溫度下液體的動力粘度與其密度之比,單位以m2/s表示。n表觀粘度：把表示非牛頓液體流動時的內摩擦特征所采用的術語稱之為表觀粘度。n條件粘度：a.恩氏粘度（恩格勒粘度）：指在規定條件下,一定體積的試樣從恩格勒粘度計中流出200mL所需要的時間（s）與該粘度計水值之比b.賽氏粘度(賽波特粘度)：指一定的體積的試樣從賽波特粘度計中流出所需要的時間。即是一定量的試樣,在規定溫度37.8、98.9或50下,從賽氏粘度計流出60mL所需的時間（s）,賽氏粘度通常分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度。 c.雷氏粘度(雷德烏德粘度)：是在規定的條件下,一定體積

4、的試樣從雷德烏德粘度計中流出50mL所需要的時間,以s為單位。而雷氏粘度又分為雷氏1號(用Rt表示)和雷氏2號(用RAt表示)兩種。2 2粘度計的種類及工作原理粘度計的種類及工作原理n在油品分析中常用以下幾種粘度計：(1)毛細管粘度計(2)細孔式粘度計(3)落球粘度計(4)旋轉粘度計n 粘度的測定方法（1）絕對測量法（2）相對測量法3 3恩氏粘度計的測定原理及計算公式恩氏粘度計的測定原理及計算公式31 原理32 計算方法E =t/H2033 恩氏粘度測定的影響因數(1)恩氏粘度計的尺寸及水質要符合要求。(2)測量流出時間要準確,提起木塞和開動秒表要動作一致,停住秒表也要準確,否則,會使測得結果

5、產生較大的誤差。(3)測定整個過程要按規定不斷攪拌,以確保試油的恒溫。(4)按規定加入試油至一定的油面高度,并嚴格調好儀器水平位置。(5)試油流出必須成為連續的線狀4 4測定石油產品粘度對油品生產和使用的意測定石油產品粘度對油品生產和使用的意義義(l)在一些種類的潤滑油產品標準中,是以運動粘度值來劃分牌號的(2)粘度是潤滑油重要的質量指標(3)粘度又是潤滑油、燃料油貯運輸送的重要參數(4)粘度是工藝計算的重要參考數據之一(5)油品的粘度通常隨著它的餾分的加重而增加。(6)燃料霧化的好壞是噴氣式發動機正常工作的最重要條件之一(7)粘度是柴油的重要性質之一三、閃點三、閃點1閃點及其它閃點及其它(1

6、)閃點：指在規定條件下,加熱油品所逸出的蒸氣和空氣組成的混合物與火焰接觸發生瞬間閃火時的最低溫度,以表示。(2)爆炸和爆炸極限n爆炸：是指物質由一種狀態迅速地轉變成另一種狀態,并在瞬間以機械功的形式放出大量能量的現象。n爆炸極限：是指油氣和空氣的混合物著火時即會發生爆炸的百分組成(體積濃度)范圍。(3)影響油品閃點高低的因素n油品的蒸氣分壓；n油品的餾程；n化學組成(4)開口閃點和閉口閃點n開口杯法：用規定的開口杯閃點測定器所測得的閃點稱之為開口閃點。多用于潤滑油、重油閃點測定n閉口杯法：用規定的閉口杯閃點測定器所測得的閃點稱之為閉口閃點,主要用于輕質油品閃點的測定(5) 測定油品的閃點在生產

7、和使用上的意義n從油品閃點可判斷其餾分組成的輕重 n從閃點可鑒定油品發生火災的危險性n對于某些潤滑油來說,同時測定開、閉口閃點,可作為油品含有低沸點混入物的指標,用于生產檢查2燃點和自燃點燃點和自燃點(1)燃點：是指在規定條件下,當火焰靠近油品表面的油氣和空氣混合物時即會著火并持續燃燒至規定時間所需的最低溫度(2)自燃點：是指在規定條件下,油品在沒有火焰時,自發著火的溫度n蒸氣壓越低的越易自燃(自燃點越低)n餾程越輕則自燃點越高(越不易自燃)n烷烴含量越高，越易自燃(自燃點越低)n環烷烴、芳香烴含量越高，越不易自燃(自燃點越高)3油品閃點測定方法油品閃點測定方法(1)閉口閃點測定法n儀器n準備

8、工作n試驗步驟n大氣壓對閃點影響的修正( 2 ) 克 利 夫 蘭 開 口 閃 點 和 燃 點 測 定 法(GB/T3536-83)n儀器和材料n準備工作和試驗步驟與閉口閃點相似n試驗結束后同樣要進行大氣壓力修正。四、凝固點、傾點四、凝固點、傾點1 評價油品低溫流動性能主要指標評價油品低溫流動性能主要指標(1)油品的凝固性質n粘溫凝固n構造凝固（2）名詞術語n濁點：規定條件下,清晰的液體石油產品由于蠟晶體的出現而呈霧狀或渾濁時的溫度n結晶點：規定條件下油品冷卻時,最初出現蠟結晶時的溫度n冰點：油品被冷卻所形成的蠟結晶,在升溫時,其結晶消失一瞬間的溫度,單位以表示。n冷濾點：規定條件下，20mL試

9、樣開始不能通過過濾器時的最高溫度。n傾點：在規定條件下,被冷卻的試樣能流動的最低溫度,n凝點：試樣在規定條件下冷卻至停止流動時的最高溫度n固化點：石蠟在規定條件下熔化后再冷卻至開始固化時的溫度2油品低溫流動性能指標的相互關系n凝固點低于傾點(也有等于或高于傾點的情況)n傾點低于冷濾點n冷濾點低于濁點 3凝固點、傾點、冷濾點測定的意義n估計石蠟含量n判斷使用溫度n改進流動性4測定方法nGB/T510-83石油產品凝點測定法；nGB/T3535-83石油傾點測定法；nSH/T0247-92柴油凝點測定法；nSH/T0248-92柴油冷濾點測定法等五、殘碳值五、殘碳值1殘炭和殘炭的來源殘炭和殘炭的來

10、源n殘炭是指在規定條件下,油品在裂解中所形成的殘留物。2測定原理測定原理3測定殘炭的實用意義測定殘炭的實用意義(1)殘炭是油品中膠狀物質和不穩定化合物含量的間接指標(2)柴油10%蒸余物殘炭值是柴油餾程和精制程度的函數(3)殘炭值也反映了潤滑油的精制程度(4)殘炭是傳熱油在使用中的一項重要規格項目(5)焦化原料油的殘炭值間接表明了焦炭的產率，殘碳值越大，焦炭產量越高4殘炭的測定方法殘炭的測定方法(1)電爐法(2)康氏法(3)蘭氏法六、機械雜質、硫、氮、重金屬六、機械雜質、硫、氮、重金屬1機械雜質：機械雜質：是指存在于油品中所有不溶于規定溶劑的雜質(1)種類和來源n原油中機械雜質大部分是砂子、粘

11、土及微小的鐵屑、鐵銹和鹽類n精制油品中大部分鹽類、鐵銹及一些白土n油品在貯運和使用過程中，塵埃落入，或腐蝕而混入鐵銹等，機械的磨損摻入的金屬微粒n潤滑油脂中含有各種添加劑時,可發現含有0.025%以下的機械雜質，這可能是添加劑中的物質而不是外來的雜質(2) 測定意義n對于燃料類油品來說，含有機械雜質會降低裝置的效率，使零件磨損，甚至使裝置無法正常運行n粘度小的輕質油品，雜質容易沉降分離，而粘度大的重質油品，若含有雜質并且未經過濾的話，在測定殘炭、灰分、粘度等項目時，結果會偏大n使用中的潤滑油除含有塵埃、砂土等雜質外，還含有炭渣、金屬屑等。這些雜質在潤滑油中集聚的多少，隨發動機的使用情況而不同，

12、對機件的磨損程度也不同。但機械雜質不能單獨作為潤滑油報廢或換油的指標。 n原油中含有機械雜質會增加原油的運輸費用，給原油的預處理造成困難，增加處理負荷，影響加工質量，造成生產管線結焦、結垢，堵塞管道和塔盤，降低生產能力。(3) 測定步驟2氮、硫、重金屬氮、硫、重金屬n硫含量的測定方法有：燃燈法管式爐法氧彈法電量法層析法發動機燃料硫醇性硫含量測定法噴氣燃料硫醇性硫含量測定法硫醇性硫定性試驗法輕質石油餾分微量硫測定法七、水分七、水分1水在油品中的狀況n懸浮狀n溶解狀n化合狀2測定意義測定意義n輕質油中含有水分，可使冰點升高，低溫流動性能變壞n溶劑油含水，則降低油的溶解度和使用效果n潤滑油含水則在冬

13、季凍結成冰粒，堵塞輸油管道和過濾網，同時在發動機的某些部分凍結后還會增加機件的磨損，水分存在還會增加潤滑油的腐蝕性和乳化性n電氣用油中有水，則會因水的存在而降低其介電性能，嚴重的會引起短路，甚至燒毀設備3水分測定方法簡介及其測定原理水分測定方法簡介及其測定原理n油品中水分的測定可以采用蒸餾法和卡爾費休法。（1）蒸餾法的測定原理（2）蒸餾法測定水分時注意事項八、安定性八、安定性n熱安定性熱安定性：是指石油產品抵抗熱影響，而保持性質不發生永久變化的能力n氧化安定性氧化安定性：是指石油產品抵抗大氣的作用，而保持性質不發生永久變化的能力n熱氧化安定性熱氧化安定性：是指石油產品抵抗氧和熱的作用，而保持性

14、質不發生永久變化的能力n光安定性光安定性：是指石油產品抵抗光照的作用，而保持性質不發生永久變化的能力n剪切安定性剪切安定性：是指石油產品抵抗剪切作用，保持其粘度和與粘度有關的性質不變的能力n機械安定性機械安定性：是指潤滑酯在機械工作條件下抵抗稠度變化的能力，即保證潤滑酯有一定的結構和用后能夠自動恢復原有狀態的性能n膠體安定性膠體安定性：是指潤滑酯在儲存中避免膠體分解，防止液體潤滑油析出的能力n穩定度穩定度：是指乳化瀝青在儲存過程中避免膠體結構破壞，防止油水分層的能力九、相容性九、相容性n油品的相容性：是指油品與油品或油品與添加劑在混合過程中能相互融合的程度 十、腐蝕性十、腐蝕性腐蝕性能：指油品

15、對金屬材料的腐蝕能力。1油品腐蝕的危害油品腐蝕的危害 2油品腐蝕試驗簡介油品腐蝕試驗簡介(1)油品腐蝕試驗方法簡介(2)腐蝕試驗注意事項十一、油品的餾程十一、油品的餾程定義：油品在規定條件下，蒸餾所得到的以初餾點和終餾點表示其蒸發特征的溫度范圍叫餾程1油品餾程的作用油品餾程的作用n餾程是判斷石油餾分組成，建廠設計的基礎(1)餾程是原油及油品評價的重要內容(2)餾程是設計中必不可少的基礎數據n餾程是鑒定蒸發性，判斷油品使用性能的重要指標(1)汽油各點餾出溫度是汽車使用性能好壞的主要指標(2)270和315含量是燈油的重要指標(3)300350含量是柴油的主要質量指標2餾程測定原理餾程測定原理21

16、 基本概念和術語(l)蒸餾：液體在蒸餾設備中被加熱,汽化、接著把蒸汽導出使之冷凝,并加以收集的操作過程(2)分餾：按不同沸點范圍將原料分為若干餾分的蒸餾過程(3)餾程：油品在規定條件下蒸餾所得到的以初餾點和終餾點表示其蒸發特征的溫度范圍(4)初餾點：油品在規定條件下進行餾程測定時，當第1滴冷凝液從冷凝器的末端落下的一瞬間所記錄的溫度 (5)終餾點：油品在規定條件下進行餾程測定中,其最后階段所記錄的最高溫度(6)干點：油品在規定條件下進行餾程測定中,燒瓶底部最后1滴液體氣化一瞬間所記錄的溫度(7)殘留物百分數：油品在規定條件下進行餾程測定中，用總回收百分數減餾出液回收百分數之差，或者直接測得殘留

17、物體積(mL)所占加入試樣的百分數(8)損失百分數：油品在規定條件下進行餾程測定中，用100%減總回收百分數之差22 餾程與化學組成的關系(1)烴類有機物沸點變化規律:n同系列中化合物的沸點變化規律n同系列中同分異構體間沸點的變化規律 (2)非烴類有機物沸點變化規律n石油中非烴類有機物主要是含氧、含硫、含氮化合物，其沸點變化規律比較復雜，一般來說，除遵守上述兩個規律外，還有以下的變化規律，極性強的非烴類化合物其沸點高，極性弱的，形成氫鍵能力強的化合物的沸點高于形成氫鍵力弱的化合物的沸點23 餾程測定原理 常用的蒸餾過程：n 常壓蒸餾n 減壓蒸餾n 實沸點蒸餾(1)常壓餾程(2)減壓餾程：SH/

18、T0165-92 適用于重柴油、蠟油、原油等重質餾分餾程測定n減壓蒸餾的原理：減壓蒸餾，就是利用抽真空的條件,使重質組分的沸點降低的方法以測定餾程飽和蒸氣壓：指氣液平衡時液面上的飽和蒸氣所具有的壓力。溫度升高，蒸氣壓增大。蒸氣分壓：在一定溫度下氣體、液體各組分的蒸氣壓分壓稱為該組分的蒸氣分壓氣液平衡：一定溫度下，液體分子有一定數量的分子逸出液體表面，變成氣體形成蒸氣壓，同時氣體分子又以一定的速度冷凝返回液體，兩者呈動平衡狀態。不同壓力下組分的沸點：組分沸騰必要條件是：組分的蒸氣壓等于外界壓力。當外界壓力降低時，組分的沸點也降低。例如：在0.lMPa時，純水沸點是100，但在高原地區，由于氣壓降

19、低，水的沸點低于100(3)實沸點蒸餾：采用規定的分餾柱在實驗室按規定的操作步驟，將原油或石油組分進行蒸餾的過程n利用石油和烴類蒸氣壓圖，可以實現不同蒸餾方法得到的沸點之間的換算十二、油品的結構族組成十二、油品的結構族組成1直接法直接法n結構族組成的特征指標：CA、CR 、CP和RA、RN、RTn對純烴為例,如果已知某烴類化合物的結構式 ，根據已知的結構式可以得出：CA、CR 、CP和RA、RN、RTn對于某未知的純烴，可測定分子量、元素組成，得到分子結構的信息。但要確定特征指標，還必須了解烴類的結構類型。對于石油直餾餾分，可對求解的未知烴結構類型限定一個范圍。直接法中對烴作如下假設： * 分

20、子結構中的環全部為六元環 * 環數多于1的都為渺位縮合狀態存在，即每增加一個環，碳原子數的增加為4 * 分子結構中不含烯烴雙鍵和雜原子n直接法先測定未知烴的分子量M和氫含量H。接著加氫，將芳環飽和成環烷烴。再測定加氫后產物的M和氫含量H。加氫后產物的分子中只含環烷烴,它的環烷數RN就等于原來分子中的總環數RT。未知烴分子的碳原子數為n，則加氫后分子的化學式為：CnH2n+2-2RN即CnH2n+2-2RTn分子中碳、氫原子數與分子量、氫含量的關系： 12.01n+1.008(2n+2-2RT)=M 1.008(2n+2-2RT)=M H/100 求解后得：n=M(100-H)/1201 RT=

21、 1+(8.326-0.5793H) M/100n加氫過程中分子中增加的氫原子數等于原來分子中芳香環上的碳原子數，所以有： CA=(M*H/100-MH/100)*100/(1.008n) =(MH-MH) *1191/(100-H)/M 當RT1時, n R與RT的關系為：n R=6+4（RT - 1）2 2n-d-Mn-d-M方法方法nn-d-M方法是最常用的烴類結構族組成方法，它是一種半理論半經驗的方法（1）基本原理nn-d-M方法是根據不同烴族的折光率nD和密度d隨分子量M的變化規律為基礎發展而來的 nD和d的數值都與烴族性質密切有關： 芳香烴nD和d都明顯地高于飽和烴 同系物中nD和d的數值基本上與分子量M的倒數成線性關系n假設有一