儲運油料學全冊配套完整課件2儲運油料學

OilKnowledgeforOilStorage&TransportationEngineering

《儲運油料學》是油氣儲運專業的一門專業基礎課。本課程是油氣儲運專業的選修課，對于將從事煉油廠中油品調和質量管理以及石油產品運輸、銷售工作者，則應作為必修課程。本課程主要學習與石油和石油產品儲存、運輸有密切關系的原油和燃料、潤滑油、潤滑脂等石油產品的性質、組成、質量標準及在儲存、運輸過程中的質量管理和安全管理等知識。31、課程目標及要求

2本課程的主要內容2.1石油及其產品的組成、物化性質、質量指標（1）石油及其產品的組成：烴類、非烴類（含硫化合物––硫醇、含氧化合物—環烷酸等）（2）物理化學性質：蒸汽壓、密度、特性因子、粘度、低溫性能、閃點、燃點等（3）質量指標：汽油、柴油、潤滑油等的質量指標、特性介紹4緒論—課程簡介2.2油料的管理

如何保持油品的質量及處理油品變質的措施？

質量變化：

a.油品損耗：油品在開采、煉制、儲運和經營過程中，由于自然蒸發損耗，各個流通環節的跑、冒、滴、漏、混和設備、容器的粘附、浸潤所造成的數量減少。

b.氧化：油品與氧接觸，在較高溫度下與金屬作用引起氧化變質，生成膠質。

c.吸水：雨、冰雹、雪等混入油品中

d.污染：機械雜質、水分的污染、油品混油污染5緒論—課程簡介2.3儲運安全

防火、防爆、防靜電、防毒2.4石油的煉制方法

常減壓蒸餾、熱裂化、催化裂化、催化重整等介紹。掌握不同的煉制方法對油品性質的影響，才能做好油品的儲運、管理、調合、選擇等工作。6緒論—課程簡介3學習要求（1）掌握基本理論、基本概念、物化性質的測定、燃料的質量指標和要求、潤滑油的質量指標和要求、油品的管理；（2）課堂紀律的要求及對遲到、缺席的處理（3）作業及成績的評定：作業及平時紀律、出勤等紀錄：10%期末考試：90%7緒論—課程簡介(1)王從崗，張艷梅編著，儲運油料學，中國石油大學出版社，2006.8(2)壽德清編，儲運油料學，石油大學出版社，1988.11(3)熊云，李曉東，許世海編著，油品應用及管理，北京：中國石化出版社，2004.58緒論—課程簡介4參考教材5參考資料（1）中國石油化工總公司銷售公司編，新編石油商品知識手冊，北京：中國石化出版社，1996.3。（2）《原油、輕烴、液化石油氣質量檢驗》編寫組編，原油、輕烴、液化石油氣質量檢驗，北京：石油工業出版社，2001.7。（3）朱中平，盛育孝等編，石油產品購銷手冊，中國物資出版社，2002.1。（4）石油產品標準化技術歸口單位編，石油和石油產品試驗方法國家標準匯編，北京：中國標準出版社，1998。（5）侯祥麟主編，中國煉油技術，北京：中國化工出版社，1990

（6）/。（7）四大石油公司網站及期刊等9緒論—課程簡介

1993年，中國失去了它一直引以為豪的能源自給地位。僅1993年到1998年，自政局不穩的中東地區進口的石油在中國全部石油消費中的比重就從16%飆升至61%，預計到2015年,這個比例有可能上升至70%。相比之下,美國從中東獲得的石油只占其進口總量的18.2%。這令中國的決策者坐立不安。2002年，中國超越日本成為世界第二大能源進口國。自那以后，中國的石油凈進口量一直以每年15%的驚人速度增長，到2010年已經升至2.54億噸，2011全年，我國原油產量約2.1億噸。作為全球第四大石油生產國，中國的石油產量超過了除沙特之外的任意一個歐佩克(OPEC)成員國。根據中國國家能源局的數據，中國對進口石油的依賴度2011年已經達到創紀錄的56.5%。相比之下，受經濟疲軟和機動車能效提高的影響，2010年美國對進口石油的依賴度近十幾年首次降至50%以下。讓中國領導人更緊張的是，中國已于2006年和2010年分別開始進口液化天然氣和管道天然氣。根據國際能源機構的預測，中國的石油需求到2035年將占到全球的四成。10緒論—我國石油現狀概述11排名油田2006年產量（萬噸）1大慶油田4,3412勝利油田3,0003長慶油田1,7004中海油天津1,6005塔里木油田1,5336克拉瑪依油田1,2187遼河油田1,2008吉林油田6159大港油田50010青海油田4751213圖例中石油中石化中海油地方實線已建虛線在建

全國原油干線管道總里程將達到1.4×104km。2015年全國原油管道建設規劃緒論—我國石油現狀概述1415我國成品油管道建設將呈現高速發展趨勢在未來的一、二十年，我國成品油管線將得到快速發展。“十一五”將建成西南、東北－華北、出疆成品油管道等，新建管道速度將達到1000km/a。緒論—我國石油現狀概述16

全國成品油干線管道總里程將達到1.5×104km。2015年全國成品油管道建設規劃緒論—我國石油現狀概述1718大型管道建設的國際合作

中國在今后的油氣管道建設過程中，有多條大型國際管道工程急待建設。因此將會與更多國外大石油公司、投資公司合作。

加入世貿組織后，國家對管道建設和運營管理也將逐步實現全面開放政策，從而導致管道建設投資主體向多元化方向發展。緒論—我國石油現狀概述19緒論—油氣儲運系統簡介儲運系統介紹原油天然氣20石油及石油工業什么是石油？從實質上講，石油是多重碳氫化合物的復雜混合物，或多種烴的混合物。

石油原油天然氣成品油煉制汽油煤油柴油其它氣田氣伴生氣純氣田氣凝析氣田氣凝析天然氣凝析油第一章石油的化學組成

石油的元素組成；石油的餾分組成；石油中的烴類化合物；石油中的非烴化合物；各類化合物在石油中的分布及對石油產品的影響。第二章石油及油品的物理化學性質

蒸氣壓、餾程、密度、特性因數、相對分子質量、粘度、低溫性能、閃點、燃點和自燃點、水分、硫含量、酸度（值）、殘炭、灰分、膠質、瀝青質和蠟含量等。第三章原油的分類及國產原油的性質

原油的工業分類和化學分類方法；我國主要原油的性質和類別。第四章石油的煉制方法

液體燃料的生產；潤滑油的生產；不同生產過程對產品性質的影響。21四、教學內容第五章燃料的使用要求和規格

汽油、柴油、噴氣燃料在相應發動機中的燃燒過程和工作原理，由此對不同燃料有不同質量要求和相應的質量標準；各項質量指標與各種油品化學組成的關系；儲存中各種油品容易發生變化的質量指標。燈用煤油、溶劑油和重油的主要使用要求。第六章潤滑油的使用要求和質量標準

摩擦與潤滑；發動機潤滑油的工作特點及對質量的要求；各項質量指標與油品化學組成的關系。機械油、電氣用油、壓縮機油、儀表油和齒輪油等專用潤滑油的質量要求。第七章潤滑脂

潤滑脂的組成；潤滑脂的理化指標；潤滑脂的分類及主要產品的質量標準。22第九章添加劑

石油添加劑的分組；常用燃料添加劑和潤滑油添加劑的品種和作用。第十章油料的管理

各種油料在儲存、運輸中的質量管理；油料的質量檢驗和性質調整；油料在儲運中的安全管理。23重視理論聯系實際—學習專業課的重要原則既要重視實踐經驗（如經驗公式、經驗數據）的總結，也要重視應用所學的專業理論作指導，善于從生產現象、實驗數據或操作數據的分析出發，解決生產實際問題，培養工程能力注意前后知識的貫通和聯系—學習專業課的基本方法課程接觸專業術語較多，要在理解的基礎上學習掌握不要孤立的學習和記憶24六、學習方法第一節石油的一般性狀、元素組成、餾分組成第二節石油中的烴類化合物第三節石油中的非烴類化合物教學要求:1、了解石油的一般性狀，掌握石油的元素組成及餾份組成；2、了解石油餾分的烴類組成，掌握烴類組成的表示方法；3、了解石油中的非烴類的種類、分布，以及它們對加工過程、產品質量的影響；4、了解渣油及渣油中的膠質、瀝青質。教學重點：1、石油的元素組成及餾份組成；2、烴類組成的表示方法；25第一章石油的化學組成一、石油的一般性狀二、石油的元素組成三、石油的餾分組成26第一節石油的一般性狀、元素組成、餾份組成原油、油品外觀：顏色非常豐富黑、墨綠、紅、金黃、褐紅、甚至透明我國四川盆地開采出來的原油是黃綠色的。玉門原油是褐色的，大慶原油是黑色的。流動性:流動或半流動的粘稠液體氣味密度：絕大多數石油相對密度介于0.8~0.98之間，個別的大于1.02和低于0.7127一、一般性狀伊朗某石油相對密度高達1.016；美國加里福尼亞州石油相對密度卻低到0.707。我國原油相對密度一般都在0.85～0.95之間，如:

勝利原油的相對密度為0.9005；任丘原油的相對密度為0.8873；大慶原油的相對密度為0.8554；孤島原油的相對密度為0.9495；新疆原油的相對密度為0.8538；我國原油屬于較重原油，但不屬于最重原油28為什么會有這樣的差別呢？石油在外觀上之所以會有很大差別，關鍵在于石油的化學組成的區別。本身所含膠質、瀝青質的含量，含的越高顏色越深。原油的顏色越淺其油質越好！透明的原油可直接加在汽車油箱中代替汽油！石油的相對密度取決于石油中重質餾分、膠質、瀝青質的多少，重質餾分、膠質、瀝青質的含量多則石油的相對密度就大，反之相對密度就小。29C、H、O、N、S1.碳、氫含量和氫碳比2.硫、氮、氧的含量3.石油中的微量元素及存在形態30二、石油的元素組成31表1-1原油中的碳、氫質量百分數和氫碳比原油名稱C，%H，%C＋H，%H/C(原子比)大慶85.8713.7399.601.90勝利86.2612.2098.461.68孤島85.1211.6196.731.62遼河85.8612.6598.511.75新疆86.1313.3099.431.84大港85.6713.4099.071.86歡喜嶺86.3611.1397.491.58井樓85.0612.1097.161.69江漢83.0012.8195.811.84伊朗（輕值）85.1413.1398.271.84印尼（米納斯）86.2413.6199.851.88美國（加州文圖拉）84.0012.7096.701.80美國（勘薩斯）84.2013.0097.201.84前蘇聯（格羅茲尼）85.5913.0098.591.81前蘇聯（杜伊瑪茲）83.9012.3096.201.7595-99%83-87%11-14%二、石油的元素組成定義：分子中的氫原子數與碳原子數的比值。氫碳原子比由大到小的順序是：烷烴＞環烷烴＞芳香烴一般輕質原油的氫碳比較高，重質原油氫碳比較低。32氫碳原子比：33表1-2原油中的硫、氮元素含量我國原油國外部分原油原油名稱S，m%N，m%原油名稱S，m%N，m%大慶0.100.16沙特輕質1.910.09勝利0.800.41沙特中質2.420.12孤島2.090.43沙特輕重混合2.550.09新疆0.050.13伊朗1.400.12大港0.120.23科威特2.300.14歡喜嶺0.260.41英國（北海）0.350.07高升0.560.72前蘇聯（杜依瑪斯）2.670.33井樓0.320.74美國（勘薩斯）1.900.45二連0.160.44江漢2.090.47S：0.05-8%N：0.02-2%氮含量偏高，一般在3‰以上。硫含量較低，一般低于1%，只有孤島和江漢原油硫含量較高，高達2.09%說明：氧元素較少，一般不直接測定，常用減差法得到34我國原油特點：O：0.05-2%35小結：碳+氫95～99%氫（H）：11.0～14.0%硫（S）：0.05～8.00%氧（O）：0.05～2.00%氮（N）：0.02～2.00%碳（C）：83.0～87.0%石油中的微量元素按其化學屬性分為三類：1.變價金屬：V，Ni，Fe，Cu，Mo，W，Mn，Pb，Ga，Hg，Ti等2.堿金屬和堿土金屬：Na，K，Ba，Ca，Sr，Mg等3.鹵素和其它元素：Cl，Br，I，Si，Al，As等36石油中的微量元素及存在形態催化裂化催化劑毒物催化重整催化劑毒物催化劑減活無機水溶性鹽油溶性的有機化合物或絡合物極細的礦物質微粒懸浮于原油中37微量元素在石油中的存在形式基本概念：餾分（fraction）：就是指餾出的部分，即在某一溫度范圍內蒸餾出的餾出物，稱為餾分。沸程（餾程）（boilingrange）：每個餾分的沸點范圍簡稱為沸程或餾程。直餾（straight-run，virgin）餾分：由原油中直接得到的餾分稱為直餾（straight-run，virgin）餾分。38三、石油的餾分組成39石油餾分的劃分沸點范圍，℃餾分名稱

初餾點～200（180）℃汽油(gasoline)餾分、輕油、石腦油（naphtha）、低沸點餾分200（180）～350℃煤、柴油餾分、中間餾分、常壓瓦斯油（AGO）350～500℃減壓餾分、高沸點餾分、潤滑油餾分、減壓瓦斯油（VGO）≥500℃減壓渣油（VR）≥350℃常壓渣油，常壓重油（AR)

AGO:AtmosphericgasoilVGO:VacuumgasoilVR:VacuumresidueAR:Atmosphericresidue當加熱溫度高于350℃，原油開始有明顯的分解現象40表1-3國內外部分原油的餾分組成原油名稱餾分組成，ｍ％初餾點～200℃200～350℃350～500℃>500℃大慶11.519.726.042.8勝利7.517.927.547.4中原19.425.123.232.3新疆15.426.028.929.7沙特輕質23.326.325.125.1沙特混合20.724.523.231.6也門（麥瑞波）31.530.623.214.7英國（北海）29.027.625.418.0印尼（米納斯）11.930.224.833.1第二節石油餾分的烴類組成及化合物411、單體烴組成表示法2、族組成表示法3、結構族組成表示法42一、石油烴類組成表示法1、單體烴組成表示法單體烴組成是表明石油及其餾分中每一單體化合物的含量的。只適用于石油氣和低沸點餾分432、族組成表示法“族”就是化學結構相似的一類化合物定義：以石油餾分中各族烴相對含量的組成數據來表示。汽油餾分：以烷烴、環烷烴、芳香烴、(不飽和烴)這三(四)族的相對含量來表示其族組成。煤、柴油餾分和減壓餾分：飽和烴（烷烴＋環烷烴）、輕芳烴（單環芳烴）、中芳烴（雙環芳烴）、重芳烴（多環芳烴）及非烴組分膠質等的含量來表示。減壓渣油：使用飽和份、芳香份、膠質、瀝青質這四個組分的含量來表示其族組成。443、結構族組成烷基、環烷基、芳香基（1）結構族組成表示法結構族組成：就是確定復雜分子混合物中這些結構單元的含量，而不是研究這些結構單元的結合方式。“平均分子”％CA：芳香環上的碳原子數占“平均分子”中總碳原子數的百分數。％CN：環烷環上的碳原子數占“平均分子”中總碳原子數的百分數。％CP：烷基鏈上的碳原子數占“平均分子”中總碳原子數的百分數。％CR：分子中總環上碳原子數占總碳原子數的百分數。RA：“平均分子”中的芳香環環數。RN：“平均分子”中的環烷環環數。RT：“平均分子”中的總環數。

A:aromaticsN:naphtheneP:paraffinR:ringT:total45例題已知某一復雜化合物的“平均分子”結構如圖所示，計算該平均分子的結構參數.46例題：繼續解:分子的總碳原子數為:20，芳香環上的碳原子數為:6，環烷環上的碳原子數為:4，烷基連上的碳原子數為:10。

%CＡ＝6/20×100＝30,%CＮ＝4/20×100＝20%Cｐ＝10/20×100＝50%CＲ＝%CＮ＋%CＡ＝20＋30＝50 RＡ＝1，RＮ＝1，RＴ＝RＡ＋RＮ＝2C10H21471．石油中的烷烴石油中帶有直鏈或支鏈，而無任何環結構的飽和烴稱為烷烴或鏈烴

化學性質不活潑，C1～C4常溫常壓下為氣態，C5～C16為液態，C17以上的正構烷烴為固態

石油中的烷烴根據石油類型的不同含量可達50～70%或低到10～15%

石油中的正構烷烴一般比異構烷烴含量高

隨沸點的增高，石油中的正構烷烴和異構烷烴的含量逐漸降低

482．石油中的環烷烴

環烷烴是環狀的飽和烴，其性質較穩定；石油中的環烷烴除單環外，還有雙環及多環環烷；石油中大量存在的環烷烴只有含五碳環的環戊烷系和含六碳環的環己烷系；我國的幾種主要原油中一般環己烷系多于環戊烷系；單環環烷烴主要存在于汽油、煤油餾分中，雙環和多環大多在柴油和潤滑油中噴氣燃料的理想組分3．石油中的芳烴

分子中具有苯環的烴類成為芳香烴；分為單環、多環和稠環芳香烴；芳烴在石油中普遍存在；常溫下液態或固態；密度：0.86~0.9g/cm3；對水的溶解度相對較大，在低溫下析出冰晶體和烴晶體，因此苯對航空煤油的低溫性能影響很大，而且惡化其燃燒性能，在噴氣燃料中要限制其含量；在汽油機中燃燒性能好，在柴油機中因難于自燃而燃燒性能很差；苯環性質穩定，帶側鏈芳香烴的側鏈易被氧化，從而生成膠狀物質，是油品氧化變質的主要原因之一。494.不飽和烴分子中碳原子之間具有雙鍵或三鍵的烴類成為不飽和烴；密度小于1g/cm3，難溶于水，易溶于有機溶劑；石油中一般不含烯烴，但在加工后的石油產品中存在不同數量的不飽和烴；不飽和烴類分子中的雙鍵不穩定，容易發生加成、氧化和聚合等反應，因此含有烯烴的油品，如裂化汽油，常溫儲存時易氧化變質。在汽油機中燃燒性能比相應正構烷烴好，在柴油機中比芳香烴好，但比正構烷烴差。50一、含硫化合物二、石油中的含氮化合物三、石油中的含氧化合物四、膠狀和瀝青狀物質51第三節石油中的非烴類化合物硫、氧、氮元素以非烴化合物的形式存在，原素含量僅約1~4%，但非烴化合物的含量卻很高。在餾分中分布不均，大部分集中在重組分，特別是在殘渣油中。非烴化合物對石油加工、油品儲存和使用性能影響很大。必須對其有深刻的認識。非烴化合物主要包括：含硫、含氧、含氮化合物以及膠狀、瀝青狀物質。5253腐蝕性

Fe+H2S→FeS+H2環境污染影響產品的儲存安定性影響燃料的燃燒性能硫可使催化劑中毒

含硫化合物對石油加工及產品應用的影響一、含硫化合物不同的石油含硫量差別很大，從萬分之幾到百分之幾。例如，克拉瑪依原油含硫量為0.04%，而華北某原油含硫高達9.5~11.3%。541.石油及其餾分中硫的分布從表1-4可以看出：硫在石油中的含量隨餾分沸點的升高而增加，大部分硫化物集中在殘渣油（重油）中。55562.硫在石油及其餾分中的存在形態石油中的硫元素硫硫化氫有機硫化合物少量少量57石油中的硫化物根據他們對金屬腐蝕性的不同，可以分為以下兩類。58石油中的硫活性硫非活性硫常溫下易于金屬作用，強烈腐蝕性，酸性硫化物常溫下呈中性不腐蝕金屬，受熱后能分解產生腐蝕性對金屬沒有腐蝕性，熱穩定性好元素硫硫化氫低分子硫醇硫醚二硫化物噻吩噻吩同系物硫化物在在石油中的分布不均勻：直餾汽油中主要存在元素硫、H2S、硫醇、硫醚及少量二硫化物和噻吩；直餾中間餾分中主要有硫醚類和噻吩類；直餾高沸餾分餾分中主要是稠環硫化物和雜環硫化物59石油中的元素硫和硫化氫大多是其他含硫化合物的分解產物，二者可以相互轉變。硫化氫被空氣氧化可以生成元素硫，硫和烴類環合物在高于200℃以上反應也可以生成硫化氫等硫化物。硫化氫是無色、有毒氣體，其水溶液呈酸性，強烈腐蝕金屬。60原油中硫醇（RSH）的含量一般不多，且多存在于輕餾分中，往往占其含硫總量的40~50%。隨著硫醇沸程升高，硫醇含量急劇降低，在350℃以上的高沸點餾分中硫醇的含量極少。硫醇能和鐵直接作用生成硫醇亞鐵，腐蝕設備；對熱不穩定，低分子硫醇（如丙硫醇）在300℃以下及分解成硫醚和硫化氫，當高于400℃時硫醇分解成相應的烯烴和硫化氫。硫醇和氫氧化鈉反應生成硫醇鈉。甲硫醇和乙硫醇具有特殊的臭味，在質量濃度為2.2×10-12g/cm3，易被人類嗅覺感知。苯硫酚：性質活潑，弱酸性，能直接腐蝕金屬。61硫醚（RSR’）是石油中含量較高的硫化物，它在石油的輕餾分和中餾分中的含量往往可以達到該餾分含硫量的50~70%。研究表明，在許多原油的柴油和減壓餾分中，所含的硫醚主要是環硫醚。此外，也存在R為芳香基的硫醚（如二苯硫醚）。硫醚受熱分解生成硫醇和烯烴等，腐蝕金屬。62二硫化物（RSSR’）在石油餾分中的含量很少，一般不超過該餾分含硫量的10%（質量分數），而且多集中于高沸點的餾分中。有一定臭味，熱穩定性比硫醚差，受熱后分解生成硫醚和元素硫，也可分解生成烯烴、硫醇、和元素硫。63噻吩（thiophene）及其同系物是一個芳香性的雜環化合物。是石油中主要的一類含硫化合物。噻吩的物理化學性質與苯系芳香烴很接近，例如易溶于濃硫酸中，容易被磺化等。在常溫下，噻吩是一種無色、有惡臭、能催淚的液體。無色液體。熔點－38.2℃，沸點84.2℃，相對密度1.0649（20／4℃）。溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯等。噻吩在許多場合可代替苯，用作制取染料和塑料的原料，但由于性質較為活潑，一般不如由苯制造出來的產品性質優良。噻吩也可用作溶劑。

目前在石油餾分中以分離出許多噻吩的同系物，如：苯并噻吩，二苯并噻吩、萘并噻吩。苯并噻吩系、二苯并噻吩系和萘并噻吩系化合物主要集中石油重質餾分中，他們的結構和性質都與苯系稠環化合物的性質相似，熱穩定性很高，化學性質也不活潑。除上述含硫化合物外，原油中還有一部分硫存在于渣油、膠質和瀝青質內，這方面在以后章節中敘述。641.石油中的氮含量及分布2.石油中含氮化合物的類型65二、石油中的含氮化合物石油中的氮含量一般比硫含量低，通常在0.05～0.5%之間，僅有少部分原油的氮含量超過0.6%。石油中的氮分布也是隨著餾分沸點的升高，其氮含量迅速增加，約有80％的氮集中在400℃以上的重油中。我國原油含氮量偏高，而且我國大多數原油的渣油中濃集了約90％的氮。661.石油中的含氮化合物及分布67氮的存在對整個石油加工過程也有很大的危害

1.影響產品的安定性：如柴油含氮量高，時間久了會變成膠質，是柴油安定性差的主要原因。

2.氮與微量金屬作用，形成卟啉化合物。這些化合物的存在，會導致催化劑中毒，使催化劑的活性和選擇性降低。

石油中的含氮化合物通常分為堿性含氮化合物和非堿性含氮化合物兩大類。堿性含氮化合物是指在冰醋酸和苯的樣品溶液中能夠被高氯酸－冰醋酸滴定的含氮化合物，反之為非堿性含氮化合物。一般粗略認為：吡啶、喹啉類屬于強堿性含氮化合物吡咯、酰胺類屬于弱堿性含氮化合物而將咔唑類歸為非含堿性含氮化物但這種區分并不嚴格，而且堿性的強弱僅具有相對意義。同時，在堿性與非堿性氮之間，在一定條件下能夠相互轉化。例如：在加氫過程中含氮雜環會發生部分飽和，使非堿性含氮化合物轉化為堿性或強堿性含氮化合物，如非堿性含氮化合物咔唑加氫時部分飽和轉化成堿性的四氫咔唑。692.石油中含氮化合物的類型研究表明，盡管各種原油的產地、性質不同，它們含有堿性氮的量與總氮量之間的比例關系大體相同，一般說來，原油中堿性氮的含量占總氮量的25％到30％左右。原油的輕餾分中堿性氮與總氮之間尚無此規律。在石油渣油中堿性氮與總氮之間比例關系基本符合上述規律，即堿性氮的含量約占總氮含量的25％到30％。隨著餾分沸點升高非堿性含氮量增加，非堿性含氮化合物更集中在石油較重的餾分以及渣油中。石油中的非堿性含氮化合物（如吡咯、吲哚等衍生物）性質不穩定，易被氧化和聚合，是導致石油二次加工油品顏色變深和產生沉淀的主要原因。70石油中還有另一類重要的非堿性含氮化合物，即卟啉化合物。卟啉化合物是石油含氮化合物中最引起人們興趣的一類非堿性含氮化合物，這不僅由于它對石油加工有重要影響，而且是因為它們是重要的生物標志物質，在研究石油的成因中有重要的意義71石油中的含氧量一般在千分之幾范圍內，只有個別石油含氧量較高，可達2%一3%。但是，若石油在加工前或加工后長期暴露在空氣中，那么其含氧量就會大大增加，即含氧化合物大部分集中在膠質、瀝青質中。石油中的含氧量多是從元素分析中減差法求得的(即用100%減去碳、氫、硫、氮的含量)，實際上包含了全部的分析誤差，因此數據并不十分可靠。石油中的含氧量雖然很低，但石油中含氧化合物的數量仍然可觀。72含氧化合物1.石油中的酸性含氧化合物的含量及其酸度（或酸值）2.石油中的酸性含氧化合物3.石油中的中性含氧化合物73三、石油中的含氧化合物石油中的氧元素都是以有機含氧化合物的形式存在的。這些含氧化合物大致有兩種類型：

酸性含氧化合物中性含氧化合物因而石油中的含氧化合物以酸性含氧化合物為主74環烷酸、脂肪酸和酚類等，它們總稱為石油酸酮、醛和脂類等，但它們在石油中含量極少石油中酸性含氧化合物的含量一般借助酸度（或酸值）來間接表示。酸度：是指中和100mL試油所需的氫氧化鉀毫克數【mg(KOH)/100mL】,該值一般適用于輕質油品；酸值：是指中和1g試油所需的氫氧化鉀毫克數【mg(KOH)/g】,該值一般適用于重質油品。751.石油中的酸性含氧化合物的含量及其酸度（或酸值）酸度(或酸值)與酸含量并不是等同的概念。試樣的酸性化合物含量不僅與其酸度(或酸值)有關，而且與其平均相對分子質量有關。當試樣的酸度(或酸值)相同時，相對分子質量越大表明其中酸性化合物的含量越高。倘若樣品的相對分子質量相同，那么酸度(或酸值)越高，表明其中酸性化合物的含量也越高。76數據表明，環烷基原油的酸值較高，其中單家寺原油的酸值高達7.4mg(KOH)/g，而石蠟基原油的酸值較低。原油中的酸值一般不是隨其沸點升高而逐漸增大，而是呈現若干個峰值，不同原油其峰值并不相同，但大多數原油在250～350℃餾分左右有一個酸值最高峰。77石油中的環烷酸石油中小于八個碳原子的羧基酸多為脂肪酸fattyacid

，但石油中的脂肪酸含量很少，主要是環烷酸，環烷酸約占石油酸性含氧化合物的90％左右。環烷酸的含量因石油產地和原油類型不同而異。石蠟基石油的環烷酸含量較少，中間基和環烷基石油的環烷酸含量較多。環烷酸含量在石油餾分中的分布：一般在中間餾分（沸程約為250～350℃）環烷酸含量最高。而純環烷酸的酸值則隨餾分沸程升高（或相對分子質量增大）而降低。782.石油中的酸性含氧化合物-COOH環烷酸的化學性質和脂肪酸相似，呈弱酸性，它具有普通羧酸的一切性質。在中和時，環烷酸很容易生成各種鹽類，較重餾分中的環烷酸在堿洗時易乳化而難于分離。環烷酸也會對加工設備造成腐蝕，特別是低分子環烷酸因酸性較強而對設備造成腐蝕，尤其是在較大的酸值和較高的溫度下對設備腐蝕更嚴重。79在石油的酸性含氧化合物中，除環烷酸外，還存在脂肪酸和酚類，其含量通常不超過酸性含氧化合物的10％。酚類大多存在于石油的熱轉化和催化裂化的油品中，在低沸點餾分中的酚大多是重質油中熱穩定性較差的高分子酚類熱分解的產物，它們主要是甲酚，二甲酚，同時也含有三甲酚及萘酚等。酚類結構中的羥基由于直接連在苯環上，因此對苯環的化學性質有強烈的影響，使酚能發生縮合反應、氧化反應。甚至空氣中的氧也能使酚氧化變黑。80石油酚類由于石油中的中性含氧化合物含量極少，而且是一組非常復雜的混合物（包括醇、酯、醛、酮及苯并呋喃等），因此至今研究較少。石油中的醇類是比較穩定的化合物，只是在一定條件下才能發生氧化作用。石油中的酯類主要集中在350℃以上的餾分中。石油中的羰基化合物（醛和酮）的反應能力較強，易氧化生成酸。石油中也發現有醚類，常為環狀醚。在石油中還發現有苯并呋喃、二苯并呋喃及環烷并呋喃等中性含氧雜環化合物。813.石油中的中性含氧化合物膠質（oilgum）是指油品在貯存及使用中不安定組分（如不飽和烴）經氧化縮聚所生成黑色或暗褐色膠狀物。也指在規定試驗條件下，液體燃料中不能蒸發的殘留物。油品膠質分為實際膠質和潛在膠質。膠質會堵塞燃料濾清器及輸油管路，使氣閥粘著，高溫下極易受熱分解生成積炭。膠質具有極強的著色能力，在無色汽油中只要加入0.005％（m）的膠質，汽油就變成草黃色。油品中的膠質在燃燒時易行成炭渣，引起機器磨損和堵塞。膠質受熱或在常溫下氧化，可以轉化為瀝青質，高溫下甚至生成不溶于油的焦炭狀物質——油膠質。但膠質是商品瀝青的重要組成部分。82四、膠狀和瀝青狀物質瀝青質是暗褐色或深褐色脆性的非晶體固體粉末，密度稍大于膠質，是石油中相對分子質量最大、結構最復雜的組分。瀝青質沒有揮發性，石油中的瀝青質全部集中在渣油中。瀝青質也是商品瀝青的重要組成部分。瀝青質的化學性質比較活潑，很容易起氧化、鹵化和硝化反應，但較難進行加氫反應。83目前研究石油化學組成方法，主要為族組成分析。即把石油分為一個個窄餾分，按需要分析各窄餾分中所含不同族烴的重量百分含量，稱為族組成。常見餾分族組成如下。84第四節石油的族組成分析85C5-C10的烷烴原油汽油煤、柴油減壓餾分單環及少量雙環環烷烴單環芳烴(苯系)C10～C20左右的烷烴單環、雙環及多環環烷烴單環、雙環芳香烴C20～C36左右的烷烴單、雙、三環以及三環以上的環烷烴單、雙、多環芳烴減壓渣油隨石油餾分沸點升高，餾分中的烷烴含量逐漸減少，芳香烴含量逐漸增加，環烷烴含量則隨原油類別不同，或增加、或減少、或大致不變。下圖為某原油各餾分中各族烴的相對含量，大致反映了上述規律。8687本章小結石油的元素組成：組成石油的主要元素是碳、氫、硫、氮、氧五種元素。石油的烴類組成：由碳和氫可組成烴類化合物，即烷烴、環烷烴和芳香烴，它們在原油中占絕大部分。在原油中不含不飽和烴，但在二次加工后的石油產品中有不飽和烴（烯烴）。88石油中的非烴化合物主要指：含硫、含氮和含氧化合物以及膠狀瀝青狀物質。餾分組成：原油加工時通常是按照沸點高低首先將其切割成幾個餾分，即汽油餾分、煤柴油餾分（中間餾分）、減壓餾分和減壓渣油。89

各類化合物的分布規律

隨著石油餾分沸點的升高，餾分中烷烴含量逐漸減少，芳烴含量逐漸增大，含硫化合物和膠質含量均逐漸增加。大部分含硫、含氮、含氧化合物和膠質以及全部瀝青質都集中在渣油中。90石油最常用的衡量單位“桶”為一個容量單位，即42加侖。因為各地出產的石油的密度不盡相同，所以一桶石油的重量也不盡相同。一般地，一噸石油大約有8桶。具體換算關系參照下表。升(L)立方米(m3)加侖(美)加侖(英)桶(油)158.98

0.15898

42

34.973

11

0.001

0.26418

0.21998

0.00629

1000

1

264.18

219.98

6.29

91小常識92儲運油料學第二章石油及油品的物理化學性質93內容第一節蒸汽壓和沸程第二節密度、特性因數和相對分子質量第三節黏度第四節低溫性能第五節閃點、燃點和自燃點第六節其他性質94課程要求一、核心知識點1.蒸氣壓2.餾程3.密度4.粘度5.低溫性能、閃點、燃點和自燃點等。二、教學基本要求【了解】了解各性質的測定原理及計算方法。【重點掌握】重點掌握油品的組成、外部條件對蒸氣壓、餾程、密度、粘度、低溫性能、閃點、燃點和自燃點等的影響。95前言石油及其產品的物理化學性質是評定石油和油品質量、衡量油庫管理水平、控制油品輸送過程的重要指標，也是設計石油及油品輸送管道和油庫以及石油加工裝置的重要依據。為了作好石油及油品的集輸、儲存、管理和應用工作，必須研究油品各種物理化學性質的意義、影響因素和表示方法等問題。96石油和油品的物理化學性質同它們的化學組成和結構特點密切相關。由于石油和油品是由各種烴類和非烴類化合物組成的復雜混合物，它們的某一性質實質上是組成他們的各種化合物性質在某一方面宏觀的綜合表現。與純物質不同。由于油品組成的復雜性和不確定性，多數性質沒有可加性，為了便于比較和對照，石油和油品的物理化學性質常常采用一些條件性試驗方法測定。由于上述原因，根據實驗數據標繪了圖表或歸納出公式，在使用中要注意使用范圍。97第一節蒸發性能

石油和石油產品的蒸發性能是反映其汽化、蒸發難易的重要性質，用蒸汽壓、餾程來描述。一、蒸汽壓（vapourpressure）定義：在一定溫度下，液體同其液面上方蒸氣呈平衡狀態時蒸氣所產生的壓力稱為飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。98蒸氣壓的高低表明液體中分子氣化或蒸發的能力，同一溫度下蒸氣壓高的液體比蒸氣壓低的液體更容易氣化。在石油及油品儲運中，經常用到蒸氣壓數據，例如，計算油庫的油品蒸發損耗，控制航空汽油、車用汽油等輕質油品的質量等等。99飽和蒸氣壓是用來說明油品蒸發能力的大小，油品在管道進油系統中形成氣阻的可能性，以及貯運時損失輕質餾分的傾向。石油餾分蒸氣壓：混合烴的蒸氣壓等于各組分單獨存在時的蒸氣壓與相應組分在平衡液相中的分子分率乘積之和。100純烴和其他純物質一樣，其蒸氣壓隨溫度升高而增大。對同族烴類，在同一溫度下，相對分子質量較大的烴類的蒸氣壓較小。在實際應用中，通常采用一些經驗或半經驗的公式或圖表求取純烴的蒸汽壓，常用的有考克斯圖（圖2-1）等。101對于已知組成的烴類混合物，如果體系壓力不高，氣相近似于理想氣體，液體可視為理想液體，則混合物總蒸氣壓可用道爾頓(Dalton)（p＝∑p’i）和拉烏爾定律（Raoult‘slaw）求的：

p＝∑pixi

（i=1~n）…………(2-1)式中：p,pi——分別為混合物和組分i的蒸汽壓，Paxi——平衡液相中組份i的摩爾分率

n——組分數102烴類混合物與純烴不同，其液相組成不是固定不變的，它隨氣化率不同而變化。當按式(2-1)計算時，得到的只是某個平衡條件下的蒸氣壓。當平衡條件變化時氣化率隨之改變，式中xi也有所變化。烴類混合物的蒸氣壓在壓力不太高時，不僅是溫度的函數，而且與氣化率有關。103石油及其油品的組成十分復雜，難以確定其單體烴的含量，因而無法用式(2-1)計算蒸氣壓。不過其蒸氣壓所遵循的規律性與烴類混合物相同，在一定溫度下蒸氣壓也因氣化率不同而改變。測定油品的蒸氣壓通常有兩種方法：油品質量標準中的雷德蒸汽壓真實蒸氣壓或泡點蒸氣壓在規定條件（37.8℃、氣相體積與液相體積之比為4：1）下測定的，測定方法較為簡單，主要用作油品質量標準或用它求定真實蒸氣壓氣化率為零時的蒸汽壓104雷德蒸氣壓測定意義雷德蒸氣壓適用于評定發動機燃料的蒸發強度、啟動性能、生成氣阻的傾向和在儲存、管理中損失輕組分的傾向。Ｐ混大，含輕組分多，蒸發強度大，啟動性能好，但Ｐ混太大，形成氣阻，而且揮發損失大，所以輕質油蒸氣壓受到限制。Reidvaporpressure（RVP)，105DSY-207飽和蒸氣壓測定器

(雷德法)GB/T8017

ASTMD323性能指標：不銹鋼浴槽PID方式控溫系統，溫度數顯數字顯示水浴溫度溫度分布均勻控溫點及精度：37.8℃±0.1℃壓力表量程：0～0.04MPa0～0.1MPa工作電源：AC220V±10%50Hz106注：雷德蒸氣壓和真實蒸氣壓之間可通過圖2-2~圖2-4相互換算。例2—1已知某汽油的雷德蒸氣壓為0.24*105Pa，求其30℃時的真實蒸氣壓。解：真實蒸氣壓=0.173*105Pa107108二、沸程對于液態純物質，其飽和蒸氣壓等于外壓時的溫度，稱為該液體在該外壓下的沸點。在一定的外壓下，液態純物質的沸點為一定值。如不加說明，物質的沸點一般都是指其在常壓下的沸騰溫度。當液體為若干種化合物的混合物時，在一定外壓下其沸騰溫度并不是恒定的，隨著氣化過程中液相里較重組分的不斷富集，其沸點會逐漸升高。對于石油餾分這類組成復雜的混合物，一般常用沸點范圍來表征其蒸發及氣化性能。沸點范圍又稱沸程。109石油餾分沸程的數值，會因所用的蒸餾設備不同而不同。對于同一種油樣，當采用分離精確度較高的蒸餾設備時，其沸程較寬，反之則較窄。因此，在列舉石油餾分的沸程數據時，需說明所用的蒸餾設備和方法。在石油加工生產和設備計算中，常常是以餾程來簡便地表征石油餾分的蒸發和氣化性能。110餾程測定是一種在標準設備中，按照GB6536一86規定的方法進行的簡單蒸餾。國外將此類方法稱為ASTM(AmericanSocietyforTestingMaterial，美國材料試驗學會)蒸餾或恩氏(Engler)蒸餾。餾程只是概略地表示該油品的沸點范圍和一般蒸發性能，同時只有嚴格按照所規定的條件進行測定，其結果才有意義，才能相互進行比較。111將100mL油品放入標準的蒸餾瓶中，按規定條件加熱，流出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為初餾點，餾出物為10%、20%……90%時的氣相溫度別別稱為10%、20%……90%點，蒸餾到最后所能達到的最高氣相溫度稱為終餾點或干點。從初餾點到干點（汽油）或終餾點（煤柴油）的溫度范圍稱為餾程。112恩氏蒸餾是粗略簡便的蒸餾方法，具有嚴格的條件性。不能代表該油的真實沸點范圍。它只適用于油品餾程之間的相對比較，或可大致判斷油品中輕重組分的相對含量。表2-1列出兩種油品的餾程數據。113汽油餾分煤油餾分初餾點10%20%30%40%50%60%70%80%90%干點殘留量及損失，%42781091261371451511591681801961.0179205222231239247254263275287——表2-1兩種油品的餾程數據114恩氏蒸餾曲線115對于輕質油品：恩氏蒸餾曲線中10%到90%這一段很接近一條直線，因此可以用恩氏蒸餾曲線的10%到90%之間的斜率來表示該油品的餾程寬窄。即恩氏蒸餾曲線的斜率越大，該油品的餾程范圍越寬。

116大多數液體燃料規格中，只要求測定其具有代表性的初餾點、10%、50％、90％的餾出溫度及干點。汽油的餾程40～200℃，輕柴油的餾程200～350℃，潤滑油的餾程350～520℃。117三、平均沸點在求一定石油餾分的各種物理參數時，為簡化起見，常用平均沸點來表征其氣化性能。石油餾分的平均沸點的定義有五種。1181．體積平均沸點用途：由tv可求得其他平均沸點

芳烴指數（BMCI）

定義：BMCI=48640/TV+473.7×d15.615.6－456.82．質量平均沸點(tw)用途：tw主要用于求定油品的真臨界溫度Tc1193．立方平均沸點Teu

用途：Teu主要用于求油品的特性因數和運動粘度4．實分子平均沸點tm

用途：tm主要用于求油品的假臨界溫度(Tc’)和偏心因數(ω)5．中平均沸點tme用途：tme用于求油品氫含量,K,Pc,燃燒熱和平均分子量K=1.216(T立)1/3/d15.6

120第二節密度、相對密度、特性因數和相對分子質量

（組成特性）121一、密度原油及油品的密度和相對密度在生產和儲運中有著重要意義。有的石油產品在質量標準中對其相對密度有嚴格的要求。油品的相對密度還與其化學組成有密切的內在聯系，以它為基礎關聯出油品的其他重要的性質參數。122密度是物質的質量與其體積的比值，其單位是g/cm3、g/mL或kg/L。由于油品的體積隨溫度的升高而膨脹，而密度則隨之變小，所以，密度還應標明溫度。【GB/T1884-83】規定20℃時密度為石油和液體石油產品的標準密度，以ρ20表示。如果是在其它溫度下測得的密度稱為視密度，用ρt表示。1.密度的定義123

石油密度測定儀適用于GB/T1844-2000標準測試方法：使試樣處于規定溫度，將其倒入溫度大致相同的密度計量筒中，將合適的密度計放入已調好溫度的試樣中，讓它靜止。當溫度達到平衡后，讀取密度計刻度讀數和試樣溫度。

124125相對密度：油品密度與規定溫度下水的密度之比，無量綱，d4t由于4℃時純水的密度近似為1g/cm3(3.98℃時水的密度為0.99997g/cm3)，常以4℃的水為比較基準。我國和前蘇聯常用的相對密度為d420

，歐美各國常以15.6℃(60oF)油品密度與15.6℃(60oF)純水密度之比作為相對密度，表示為(d15.615.6或d6060)126歐美各國常用比重指數表示油品密度，也稱為600FAPI度，以API0表示，簡稱API度。隨著相對密度增大，比重指數的數值下降與通常密度的觀念相反，API0數值愈大表示密度愈小。表2-2中列出原油和石油產品的相對密度和API0范圍。127128第12屆世界石油會議規定對原油的分類：

API度>31.1的原油為輕質原油；

API度在31.1～22.3之間，為中質原油；

API度在22.3～10.0之間，為重質原油；

API度<10.0，為特重原油。

1292.不同密度之間的換算當<1時，API°與之間有以下關系：相對密度和之間的換算:式中從表2-4中查的130為了便于換算,ρ20、ρ15、d15.615.6、

API0之間關系列成表，見附表1。（注意適用范圍）例2-2，某汽油20℃密度為0.7544g/cm3,求其ρ15、d15.615.6、

API0解:查附表1,API0=55ρ15=0.7584g/cm3d15.615.6=0.75871313、影響油品密度的因素影響油品密度的因素很多，主要有油品的餾分組成、化學組成、溫度、壓力等。（1）油品密度與油品的餾分組成、化學組成的關系①同一原油的不同餾分油，隨其沸點的升高，密度增大，見下表。132油品名稱沸點范圍，℃相對密度，d15.615.6原油汽油煤油柴油潤滑油

＜200200~300200~350＞3200.65～1.060.70～0.770.75～0.830.82～0.87＞0.85沸點與密度的關系表133C5-C10的烷烴原油汽油煤、柴油減壓餾分單環及少量雙環環烷烴單環芳烴(苯系)C10～C20左右的烷烴單環、雙環及多環環烷烴單環、雙環芳香烴C20～C36左右的烷烴單、雙、三環以及三環以上的環烷烴單、雙、多環芳烴減壓渣油134②相同碳數的不同烴類,其密度略有差別。相同碳原子的芳香烴的密度最大，環烷烴次之，正構烷烴最小。名稱密度，ρ20，g/cm3備注正庚烷2—甲基己烷甲基環己烷苯甲苯0.68370.67860.76940.87890.8670

不同烴類的密度表135

對不同產地原油生產的相同餾程的產品，同樣沸程，相對密度差別很大。

130～240℃航煤餾分大慶原油生產的航煤為0.7763

勝利原油生產的航煤為0.8052對于不同種原油：環烷基的>中間基的>石蠟基的136溫度對油品密度影響很大。溫度升高時，油品體積膨脹，因而密度減小。原油和油品不同溫度下密度的換算，可以通過【GB/T1885-83（91）】石油計量換算表進行。(2)溫度對密度的影響137已知20℃時的油品密度。可用下式計算其他溫度下的密度：

式中:ρ20—20℃時的油品密度，

ρt—t℃時的油品密度，

γ—溫度修正系數（見附表2）適用范圍20℃密度為0.6000～1.0090g/cm3，溫度為-25.0～130.0℃。1383．與壓力的關系由于液體幾乎是不可壓縮的，在溫度不高的情況下，壓力對液體油品密度的影響可以忽略不計，只有在極高的壓力下才考慮外壓的影響。但是，當液體油品被加熱時，如果保持體積不變，壓力就會急劇增大。如果把裝滿油品的一段管路或容器的進出口閥門全部關閉，油品在受熱時就可能產生極大壓力，以致引起容器爆裂，造成事故。1394．油品混合對密度的影響

當屬性相近幾種油品混合時，如果混合后體積有可加性，則混合油品密度也可按下式計算。一般情況下，油品混合時，體積基本是可加的，按上式計算不會引起很大誤差。屬性相差很大的兩類組分(如烷烴和芳香烴)混合時，體積可能增大密度相差懸殊的兩個組分(如重油和輕烴)混合時，體積可能收縮

1405.測定油品密度與儲運工作的關系密度是石油產品質量指標之一：如1＃~3＃航空煤油，要求ρ≥0.775g/cm3，以保證有足夠的體積熱值。密度可初步確定油品品種。通常情況下：汽油ρ=（0.7～0.76）g/cm3,

航空煤油ρ=（0.77～0.84）g/cm3,

柴油ρ=（0.81～0.84）g/cm3,

重油ρ=（0.91～0.97）g/cm3,

潤滑油ρ=（0.87～0.89）g/cm3等。GB規定:油品計量以20℃時的油品密度為標準密度。20℃時的密度乘以20℃時的體積，所得到的油量是石油在真空中的質量。1411421．定義特性因數是烴類絕對溫度表示的沸點的立方根對相對密度作圖，所得曲線的斜率2．不同烴類K值的大小同族的烴K值相近，不同族的烴K值不同富含烷烴的石油餾分K值為12.5～13.0，富含芳烴的石油餾分K值為10～11

二、特性因數(K;Wastonfactor;Characterizationfactor)143

對于烷烴來說，支鏈增加K值下降；而對于環烷烴和芳烴來說，支鏈數增加K值增加；對于芳烴來說，環數增加，K值減小對于石油餾分，計算K值時溫度T為立方平均沸點

3．用途了解原油的分類、油品的化學組成、油品的其它特性、確定原油的加工方案。石油餾分的特性因數，結合相對密度或平均沸點可求得油品的其他物理性質，如前面講的蒸汽壓及后面將要講的分子量等。144三、其他表征油品化學組成的參數

①相關指數BMCI(美國礦務局相關指數)BMCI：BureauofMinesCorrelationIndex

正構烷烴的相關指數最小，基本為0；芳香烴的相關指數最高(苯約為100)，環烷烴居中。相關指數BMCI這個指標廣泛用于表征裂解乙烯原料的化學組成，希望是越小越好。

145

②特征參數KH

對于含有大量不飽和烴或膠質、瀝青質的餾分（VR），特性因數就不能很好地表征其化學組成特性。因此石油大學重質油國家重點實驗室對原有的特性因數K進行了修正，提出了一個表征渣油特征的特征參數KH。

146通過KH可以對渣油的加工性能進行分類：

第一類：KH>7.5二次加工性能好第二類：6.5<KH<7.5二次加工性能中等第一類：KH<6.5二次加工性能差

通過多國內外10幾種渣油的使用，發現KH較好地反映了渣油的特征和化學組成極其裂化性能，產品收率與KH有良好的對應關系。

147三、平均相對分子質量1．定義在煉油設備計算中，應用最多的是平均相對分子質量2．油品分子量的變化規律汽油：100～120

煤油：180～200

柴油：210～240

低粘度潤滑油：300～360

高粘度潤滑油：370～5001483．計算混合油品的平均相對分子質量可以按加和法進行計算經驗關聯式149小結掌握密度、餾程、蒸汽壓、特性因數思考題1、密度、餾程、蒸汽壓、特性因數的定義2、影響油品密度的因素

150作業題

1、()是表明液體中分子汽化或蒸發能力的一個物理量。A蒸氣壓B餾程C特性因數D密度2、雷德蒸氣壓是在（）、氣相體積與液相體積之比為4：1下用雷德蒸氣壓測定儀測定的。A18℃B28℃C38℃D48℃3、真實蒸氣壓或泡點蒸氣壓，是在汽化率為()時的蒸氣壓。A0B＞0C＜0D14、油品餾出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為（）。A餾程B初餾點C沸點D終餾點1515、GB1884—83規定：石油及其產品的標準密度是指（）下的密度。A15℃B20℃C30℃D40℃6、歐美各國常以（）表示油品密度。A比重指數B相對密度C粘溫指數D粘度比7、溫度升高時,油品的密度將會（）。A隨機變化B不變C增大D減少8、純烴蒸氣壓隨溫度的升高而（）。A減少B增大C不變D隨機變化152純化合物的蒸汽壓只與溫度有關,與汽化率無關。()油品越重沸點就越高。()油品相對密度表示方式有:d420,d15.615.6,APIo,它們都沒有單位。()同碳數各種烴類的相對密度大小順序為:芳香烴>環烷烴>烷烴。()環烷酸是含氧化合物,硫醇和噻吩是含硫化合物。()油品中含S、N、O的化合物都會氧化生成膠質或促進膠質的生成。()特性因數的數值與油品的沸點和相對密度有關。()同碳數各種烴類的特性因數大小順序是:芳烴>環烷烴>烷烴。()油品的蒸汽壓越高其相對密度就越小。()153

第三節油品的流動性能

一、粘度1．定義流動分子的內摩擦使流體帶有一定的粘滯性，從而產生流體抵抗剪切作用的能力。衡量這種能力或粘滯性的性質指標，就是粘度。粘度是評定油品流動性的指標，是噴氣燃料、柴油、重油和潤滑油的重要質量指標。對潤滑油的分級、質量鑒定具有決定意義，也是工藝計算和工藝設計中不可缺少的物理常數。

石油和油品在處于牛頓流體狀態時，其流動性能用黏度來描述；1542．粘度的分類原油的粘度動力粘度(絕對粘度)CGS制泊(P,Poise)

厘泊(cP)

SI制Pa.s1Pa.s=1000cP石油產品運動粘度γ=η/ρ

CGS制(沱，Stoke)厘斯(厘沱)SI制mm2/s

1cSt=1mm2/s

leSystèmeinternationald'unitésCentimeter-Gram-Second155專門用于表示油品粘度的指標賽氏粘度(SayboltViscosity)SUS或SFS

恩氏粘度(EnglerViscosity)條件度，.E

雷氏粘度(RedwoodViscosity)R1

或R2條件粘度

各種粘度的近似關系：運動粘度(mm2/s):恩氏粘度(條件度，E):賽氏通用粘度(SUS):雷氏粘度(RIS)=1:0.132:4.62:4.053．粘度的測定毛細管粘度計：牛頓型流體(烏氏、芬氏、平氏、逆流)旋轉粘度計：非牛頓型流體156二、油品粘度和化學組成的關系

黏度反映液體內部分子間的摩擦力，因此黏度必然與油品的分子結構和大小密切相關，有關υ與組成的關系，有幾點結論：油品的粘度隨沸程的升高和密度增大而迅速增大對于相同沸點的不同石油餾分：含環狀烴多則粘度高；環數越多，粘度越大157

當烴類分子中的環數相同時，其側鏈越長則其粘度越大相同環數和碳數的芳香烴和環烷烴：環烷烴>芳香烴上述結論說明了液體的運動黏度中包含了分子結構的信息，而且環可以認為是黏度的載體。

158三、油品粘度與壓力、溫度的關系

1．與溫度的關系溫度升高，所有油品粘度下降；溫度降低，所有油品粘度升高①粘溫性能：油品的粘度隨溫度變化的性質油品的粘度隨溫度的變化幅度小，則稱為油品的粘溫性能好

Relationofviscosityandtemperature159②粘溫性質的表示法

粘度比：υ50℃/υ100℃；比值越小，則粘溫性質越好粘度指數(VI)

粘度指數越高，表示油品的粘溫性質越好

160根據粘度指數不同，可將潤滑油分為三級：35—80為中粘度指數潤滑油；80—110為高粘度指數潤滑油；110以上為特高級粘度指數潤滑油。161粘度指數高于100—170的機油，為高檔次多級潤滑油，它具有粘溫曲線變化平緩性和良好的粘溫性，在較低溫度時，這些粘度指數改進劑中的高分子有機化合物分子在油中的溶解度小，分子蜷曲成緊密的小團，因而油的粘度增加很小；而在高溫時，它在油中的溶解度增大，蜷曲狀的線形分子膨脹伸長，從而使粘度增長較大。162③粘溫性質與分子結構的關系

正構烷烴的粘溫性質最好，分支程度較小的異構烷烴的粘溫性質比正構烷烴稍差，隨著分支程度的增大，粘溫性質越來越差；環狀烴(包括環烷烴和芳香烴)的粘溫性質比鏈狀烴的差；當分子中環數相同時，其側鏈越長粘溫性質越好，但側鏈上如有分支也會使粘溫性質變差163④石油及石油餾分的粘溫性質

石油各餾分的粘度都隨著其沸程的升高而增大相對分子質量增大環狀烴含量增多所致當石油餾分的沸程相同時石蠟基原油的粘度最小中間基居中環烷基的最大石油及其餾分的粘溫性質石蠟基原油的餾分的最好中間基居中環烷基最差1642．粘度與壓力的關系壓力升高，粘度增大當壓力高于40atm時，需要考慮壓力的影響此式不適用于壓力大于70MPa的情況四、油品的混合粘度油品混合物的粘度無可加性組成、性質、粘度相差越大，離可加性相差越大165四、氣體的粘度液體的粘滯性源于其分子間的引力，當溫度升高對其分子能量增高，從而更易于相互脫離，導致粘度減小。而氣體分子間的距離很大，相互間的引力很小，所以氣體的粘滯性與液體的有本質區別。根據氣體分子運動論，可以認為氣體的粘滯性取決于分子間的動量傳遞速度。當溫度升高時，氣體分子的運動加劇，其動量傳遞速度加快，從而導致在相對運動時其層間的阻力增大。所以，與液體相反，氣體的粘度是隨溫度的升高而增大的。在工程計算中，當壓力較低時，不同溫度下石油餾分蒸氣的粘度可從相關圖標中根據其平均相對分子質量查得。166

當處于低溫狀態時，則用各種條件性指標來評定其低溫流動性：如凝點、結晶點、冰點等。低溫下，石油及液體產品在低溫失去流動性有兩種情況：粘溫凝固：含蠟很少或不含蠟的油品，在溫度下降時，黏度迅速升高，當黏度大到一定程度后（>3×105mm2/s）,油品就會變成無定型的玻璃狀物質，失去流動性，這種凝固稱為粘溫凝固。第四節油品的低溫流動性167構造凝固：含蠟原油或油品，在溫度下降過程中，由于蠟結晶析出而引起的凝固。低溫流動性是顯著影響油料輸運、儲存和使用條件，不同的石油產品低溫流動性能有不同的評定指標。1681.

濁點、結晶點和冰點表征煤油、航空汽油和噴氣燃料的低溫性能指標。濁點cloudpoint：是煤油的低溫指標，在規定條件下降溫，當煤油出現霧狀或渾濁時的最高溫度。

GB/T6986結晶點crystallizationpoint：是在規定條件下冷卻油品，出現用肉眼可以分辨的結晶時的最高溫度。SH/T0179同一油品：濁點高于結晶點。冰點

freezingpoint：是在規定條件下冷卻油品到出現結晶后，再使其升溫，使原來形成的結晶消失時的最低溫度。GB/T2430同一油品的冰點比結晶點高1～3℃。濁點>冰點>結晶點。

169這些低溫指標受化學組成的影響：正構烷烴、芳香烴>環烷烴、異構烷烴和烯烴；同一族烴類，分子量增加，指標升高；油品中含水，會嚴重影響油品的低溫指標。

1702.凝點、傾點和冷濾點是原油、柴油、潤滑油和燃料油的重要使用性能指標。目前國內正逐步采用以傾點代替凝點、用冷濾點代替柴油凝點。(CondensationPoint)油品的“凝點”是在嚴格的儀器、操作條件下測得油品剛失去流動時的最高溫度。而所謂失去流動性，也完全是條件性的。GB/T510-83傾點：是指油品能從規定儀器中流出的最低溫度，也稱為流動極限，它比凝點能更好地反映油品的低溫性能，被規定作為ISO標準。(PourPoint)GB/T3535-83

油品的沸點越高，特性因數越大，凝點和傾點越高。171冷濾點：是在規定的壓力和冷卻速度下，測得20ml試油開始不能全部通過363目/in2的過濾網時的最高溫度。冷濾點能較好