石油讲稿3石油产品的性质.ppt

第三章：石油产品的性质,1.密度；2.粘度；3.闪点；4.凝固点、倾点；5.残碳值6.杂质含量(机械杂质、硫、氮、重金属)7.水分；8.稳定性；9.相容性10.腐蚀性；11.油品的馏程12.油品的结构族组成,一、密度,1密度、相对密度、标准密度密度的表达方式概括地分为：密度、标准密度、相对密度、视密度。11 密度：是指在规定温度下,单位体积内所含物质的质量,符号为,单位为kg/m3。12 标准密度：一般油品的密度常用某规定温度下的密度来表示13 相对密度：指物质在指定温度下的密度与标准温度下标准物质的密度的比值，其符号为d。14 视密度：用密度计测定密度时，在某一温度下所观察到的密度计读数，单位为g/cm3，用符号t表示,2密度测定的意义3密度计法与测定原理密度测定常用方法的有密度计法、比重瓶法两种，在生产分析上主要用密度计法。31 测定原理32仪器（1）石油密度计（2）温度计（3）玻璃量筒（4）恒温水浴,二、粘度,1粘度的定义：粘度是流体（一般指的是液体,而作为石油及石油产品主要是液体）流动时内摩擦力的量度。粘度的大小常以动力粘度,运动粘度或条件粘度等来表示。（1）动力粘度：指液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度,其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比,单位以Pa.s表示。（2）运动粘度：指液体在重力作用下流动时摩擦力的量度,其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比,单位以m2/s表示。（4）表观粘度：把表示非牛顿液体流动时的内摩擦特征所采用的术语称之为表观粘度。,（3）条件粘度：a.恩氏粘度（恩格勒粘度）：指在规定条件下,一定体积的试样从恩格勒粘度计中流出200mL所需要的时间（s）与该粘度计水值之比b.赛氏粘度(赛波特粘度)：指一定的体积的试样从赛波特粘度计中流出所需要的时间。即是一定量的试样,在规定温度37.8、98.9或50下,从赛氏粘度计流出60mL所需的时间（s）,赛氏粘度通常分为赛氏民通用粘度和赛氏重油粘度。c.雷氏粘度(雷德乌德粘度)：是在规定的条件下,一定体积的试样从雷德乌德粘度计中流出50mL所需要的时间,以s为单位。而雷氏粘度又分为雷氏1号(用Rt表示)和雷氏2号(用RAt表示)两种。,2粘度计的种类及工作原理在油品分析中常用以下几种粘度计：(1)毛细管粘度计(2)细孔式粘度计(3)落球粘度计(4)旋转粘度计。粘度的测定方法（1）绝对测量法（2）相对测量法,3恩氏粘度计的测定原理及计算公式31 原理32 计算方法E=t/H2033 恩氏粘度测定的影响因数(1)恩氏粘度计的尺寸及水质要符合要求。(2)测量流出时间要准确,提起木塞和开动秒表要动作一致,停住秒表也要准确,否则,会使测得结果产生较大的误差。(3)测定整个过程要按规定不断搅拌,以确保试油的恒温。(4)按规定加入试油至一定的油面高度,并严格调好仪器水平位置。(5)试油流出必须成为连续的线状,4测定石油产品粘度对油品生产和使用的意义(l)在一些种类的润滑油产品标准中,是以运动粘度值来划分牌号的(2)粘度是润滑油重要的质量指标(3)粘度又是润滑油、燃料油贮运输送的重要参数(4)粘度是工艺计算的重要参考数据之一(5)油品的粘度通常随着它的馏分的加重而增加。(6)燃料雾化的好坏是喷气式发动机正常工作的最重要条件之一(7)粘度是柴油的重要性质之一,三、闪点,1闪点及其它(1)闪点：指在规定条件下,加热油品所逸出的蒸气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,以表示。(2)爆炸和爆炸极限爆炸：是指物质由一种状态迅速地转变成另一种状态,并在瞬间以机械功的形式放出大量能量的现象。爆炸极限：是指油气和空气的混合物着火时即会发生爆炸的百分组成(体积浓度)范围。(3)影响油品闪点高低的因素a.油品的蒸气分压；b.油品的馏程；c.化学组成,(4)开口闪点和闭口闪点(a)开口杯法：用规定的开口杯闪点测定器所测得的闪点称之为开口闪点。多用于润滑油、重油闪点测定(b)闭口杯法：用规定的闭口杯闪点测定器所测得的闪点称之为闭口闪点,主要用于轻质油品闪点的测定(5)测定油品的闪点在生产和使用上的意义(a)从油品闪点可判断其馏分组成的轻重(b)从闪点可鉴定油品发生火灾的危险性(c)对于某些润滑油来说,同时测定开、闭口闪点,可作为油品含有低沸点混入物的指标,用于生产检查,2燃点和自燃点（1）燃点：是指在规定条件下,当火焰靠近油品表面的油气和空气混合物时即会着火并持续燃烧至规定时间所需的最低温度。（2）自燃点：是指在规定条件下,油品在没有火焰时,自发着火的温度。蒸气压愈低的愈易自燃(自燃点愈低)馏程愈轻则自燃点愈高(愈不易自燃)烷烃含量愈高,愈易自燃(自燃点愈低)环烷烃、芳香烃含量愈高,愈不易自燃(自燃点愈高),3油品闪点测定方法（1）闭口闪点测定法31仪器32 准备工作33 试验步骤34大气压对闪点影响的修正(2)克利夫兰开口闪点和燃点测定法(GB/T3536-83)l.仪器和材料（2）准备工作和试验步骤与闭口闪点相似。试验结束后同样要进行大气压力修正。,四、凝固点、倾点,1 评价油品低温流动性能主要指标（1）油品的凝固性质a.粘温凝固b.构造凝固,（2）名词术语a浊点：规定条件下,清晰的液体石油产品由于蜡晶体的出现而呈雾状或浑浊时的温度b.结晶点：规定条件下油品冷却时,最初出现蜡结晶时的温度c.冰点：油品被冷却所形成的蜡结晶,在升温时,其结晶消失一瞬间的温度,单位以表示。d.冷滤点：规定条件下，2OmL试样开始不能通过过滤器时的最高温度。e倾点：在规定条件下,被冷却的试样能流动的最低温度,f.凝点：试样在规定条件下冷却至停止流动时的最高温度,g固化点：石蜡在规定条件下熔化后再冷却至开始固化时的温度,2油品低温流动性能指标的相互关系凝固点低于倾点(也有等于或高于倾点的情况)倾点低于冷滤点冷滤点低于浊点 3凝固点、倾点、冷滤点测定的意义（1）估计石蜡含量。(2)判断使用温度。（3）改进流动性。4测定方法我国试验方法标准中有GB/T510-83石油产品凝点测定法；GB/T3535-83石油倾点测定法；SH/T0247-92柴油凝点测定法；SH/T0248-92柴油冷滤点测定法等,五、残碳值,1残炭和残炭的来源残炭是指在规定条件下,油品在裂解中所形成的残留物。2测定原理,3测定残炭的实用意义(1)残炭是油品中胶状物质和不稳定化合物含量的间接指标。(2)柴油10%蒸余物残炭值是柴油馏程和精制程度的函数。(3)残炭值也反映了润滑油的精制程度。(4)残炭是传热油在使用中的一项重要规格项目。(5)焦化原料油的残炭值间接表明了焦炭的产率,残碳值越大,焦炭产量越高。,4残炭的测定方法(1)电炉法：(2)康氏法：(3)兰氏法,六、机械杂质、硫、氮、重金属,1机械杂质:是指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质。11 种类和来源(1)原油中大部分是砂子、粘土及微小的铁屑、铁锈和盐类。(2)精制油品中大部分盐类、铁锈及一些白土。(3)油品在贮运和使用过程中,尘埃落入，或腐蚀而混入铁锈等，械的磨损掺入的金属微粒。(4)润滑油脂中含有各种添加剂时,可发现含有0.025%以下的机械杂质,这可能是添加剂中的物质而不是外来的杂质。,12 测定意义（1）对于燃料类油品来说,含有机械杂质会降低装置的效率,使零件磨损,甚至使装置无法正常运行。（2）粘度小的轻质油品,杂质容易沉降分离，而粘度大的重质油品，若含有杂质并且未经过滤的话,在测定残炭、灰分、粘度等项目时，结果会偏大。（3）使用中的润滑油除含有尘埃、砂土等杂质外，还含有炭渣、金属屑等。这些杂质在润滑油中集聚的多少,随发动机的使用情况而不同,对机件的磨损程度也不同。但机械杂质不能单独作为润滑油报废或换油的指标。（4）原油中含有机械杂质会增加原油的运输费用,给原油的预处理造成困难,增加处理负荷,影响加工质量,造成生产管线结焦、结垢,堵塞管道和塔盘,降低生产能力。13 测定步骤,2氮、硫、重金属,七、水分,1水在油品中的状况(1)悬浮状,(2)溶解状(3)化合状。2测定意义(l)轻质油中含有水分,则使冰点升高,低温流动性能变坏。(2)溶剂油含水，则降低油的溶解度和使用效果,(3)润滑油含水则在冬季冻结成冰粒,堵塞输油管道和过滤网,同时在发动机的某些部分冻结后还会增加机件的磨损，水分存在还会增加润滑油的腐蚀性和乳化性。（4）电气用油中有水,则会因水的存在而降低其介电性能,严重的会引起短路,甚至烧毁设备。,3水分测定方法简介及其测定原理油品中水分的测定可以采用蒸馏法和卡尔费休法。（1）蒸馏法的测定原理（2）蒸馏法测定水分时注意事项,八、安定性,热安定性：是指石油产品抵抗热影响，而保持性质不发生永久变化的能力。氧化安定性：是指石油产品抵抗大气的作用，而保持性质不发生永久变化的能力。热氧化安定性：是指石油产品抵抗氧和热的作用，而保持性质不发生永久变化的能力。光安定性：是指石油产品抵抗光照的作用，而保持性质不发生永久变化的能力。剪切安定性：是指石油产品抵抗剪切作用，保持其粘度和与粘度有关的性质不变的能力,机械安定性：是指润滑酯在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。即是保证润滑酯有一定的结构和用后能够自动恢复原有状态的性能。胶体安定性：是指润滑酯在储存中避免胶体分解，防止液体润滑油析出的能力。稳定度：是指乳化沥青在储存过程中避免胶体结构破坏，防止油水分层的能力。,九、相容性,油品的相容性：是指油品与油品或油品与添加剂在混合过程中能相互融合的程度,十、腐蚀性,腐蚀性能：指油品对金属材料的腐蚀能力。1油品腐蚀的危害2油品腐蚀试验简介(1)油品腐蚀试验方法简介(2)腐蚀试验注意事项、,十一、油品的馏程,定义：油品在规定条件下,蒸馏所得到的以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围叫馏程。1油品馏程的作用馏程是判断石油馏分组成,建厂设计的基础(1)馏程是原油及油品评价的重要内容。(2)馏程是设计中必不可少的基础数据。馏程是鉴定蒸发性，判断油品使用性能的重要指标(1)汽油各点馏出温度是汽车使用性能好坏的主要指标(2)270和315含量是灯油的重要指标(3)300350含量是柴油的主要质量指标,2馏程测定原理21 基本概念和术语(l)蒸馏：液体在蒸馏设备中被加热,汽化、接着把蒸汽导出使之冷凝,并加以收集的操作过程。(2)分馏：按不同沸点范围将原料分为若干馏分的蒸馏过程。(3)馏程：油品在规定条件下蒸馏所得到的以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围。(4)初馏点：油品在规定条件下进行馏程测定时,当第1滴冷凝液从冷凝器的末端落下的一瞬间所记录的温度(5)终馏点：油品在规定条件下进行馏程测定中,其严最后阶段所记录的最高温度(6)干点：油品在规定条件下进行馏程测定中,烧瓶底部最后l滴液体气化一瞬间所记录的温度(7)残留物百分数：油品在规定条件下进行馏程测定中,指的是用总回收百分数减回收百分数之差,或者直接测得残留物体积(mL)所占加入试样的百分数。(8)损失百分数：油品在规定条件下进行馏程测定中,指的是用100%减总回收百分数之差。,22 馏程与化学组成的关系（1）烃类有机物沸点变化规律:(a)同系列中化合物的沸点变化规律（b）同系列中同分异构体间沸点的变化规律(2)非烃类有机物沸点变化规律石油中非烃类有机物主要是含氧、含硫、含氮化合物,其沸点变化规律比较复杂,一般来说,除遵守上述两个规律外,还有以下的变化规律,极性强的非烃类化合物其沸点高，极性弱的，形成氢键能力强的化合物的沸点高于形成氢键力弱的化合物的沸点。,23 馏程测定原理常用的蒸馏过程分常压蒸馏减压蒸馏实沸点蒸馏(1)常压馏程(2)减压馏程：SH/T0165-92 适用于重柴油、蜡油、原油等重质馏分馏程测定,减压蒸馏的原理：减压蒸馏,就是利用抽真空的条件,使重质组分的沸点降低的方法以测定馏程饱和蒸气压：指气液平衡时液面上的饱和蒸气所具有的压力。温度升高,蒸气压增大。蒸气分压。在一定温度下气体、液体各组分的蒸气压分压称为该组分的蒸气分压气液平衡。一定温度下,液体分子有一定数量的分子逸出液体表面,变成气体形成蒸气压，同时气体分子又以一定的速度冷凝返回液体。两者呈动平衡状态。不同压力下组分的沸点。组分沸腾必要条件是：组分的蒸气压等于外界压力。当外界压力降低时,组分的沸点也降低。例如：在0.lMPa时,纯水沸点是100,但在高原地区,由于气压降低,水的沸点低于100。,(3)实沸点蒸馏。采用规定的分馏柱在实验室按规定的操作步骤,将原油进行蒸馏的过程。利用石油和烃类蒸气压图,可以不同蒸馏方法得到的沸点之间的换算。,十二、油品的结构族组成,1直接法结构族组成的特征指标：CA、CR、CP和RA、RN、RT对纯烃为例,如果已知某烃类化合物的结构式，根据已知的结构式可以得出：CA、CR、CP和RA、RN、RT。对于某未知的纯烃,可测定分子量、元素组成，得到分子结构的信息。但要确定特征指标,还必须了解烃类的结构类型。对于石油直馏馏分，可对求解的未知烃结构类型限定一个范围。直接法中对烃作如下假设：l分子结构中的环全部为六元环；2环数多于1的都为渺位缩合状态存在,即每增加一个环，碳原子数的增加为4；3分子结构中不含烯烃双键和杂原子。,直接法先测定未知烃的分子量M和氢含量H。接着加氢，将芳环饱和成环烷烃。再测定加氢后产物的M和氢含量H。加氢后产物的分子中只含环烷烃,它的环烷数RN就等于原来分子中的总环数RT。未知烃分子的碳原子数为n，则加氢后分子的化学式为：CnH2n+2-2RN即CnH2n+2-2RT分子中碳、氢原子数与分子量、氢含量有如下的关系：12.01n+1.008(2n+2-2RT)=M1.008(2n+2-2RT)=M H/100求解后得：n=M(100-H)/1201 RT=1+(8.326-0.5793H)M/100加氢过程中分子中增加的氢原子数等于原来分子中芳香环上的碳原子数,所以有：CA=(M*H/100-MH/100)*100/(1.008n)=(MH-MH)*1191/(100-H)/M当RT1时,nR与RT的关系为：nR=6+4（RT-1）。,2 n-d-M方法n-d-M方法是最常用的烃类结构族组成方法。它是一种半理论半经验的方法，（1）基本原理n-d-M方法是根据不同烃族的折光率nD和密度d随分子量的变化规律为基础发展而来的。很显然nD和d的数值都与烃族性质密切有关,芳香烃nD和d都明显地高于饱和烃。同系物中nD和d的数值基本上与分子量M的倒数成线性关系。,假设有一个由相同分子量的正烷基苯、正烷基环己烷和正构烷烃组成的混合物,如果测定了混合物的n、d和M就有可能根据这三族烃的nD和d随M变化规律推算出混合物的组成。上述三族烃的nD和d随分子量M变化的规律可分别表示为如下形式：Mn=M(nD1.4752)=1.7(正烷基苯)Mn=M(nD1.4752)=-4.82(正烷基环己烷)Mn=M(nD1.4752)=-9.3(正构烷烃)Md=M(d0.8513)=1.0(正烷基苯)Md=M(d0.8513)=-7.36(正烷基环己烷)Md=M(d0.8513)=-17.8(正构烷烃),混合物中正烷基苯含量（百分数）AR、正烷基环己烷舍量NA和正构烷烃含量PA中只有两个独立变量,因为三者之和为100。假若折光率和密度符合质量分率的加和性，那末混合物的n(nD1.4752)和d(d 0.8513)就与混合物的组成有如下的简单关系：Mn=AR1.7/100+NA(-4.8)/100+(100-AR-NA)(-9.3)/100Md=AR1.0/100+NA(-7.36)/100+(100-AR-NA)(-17.8)/100上述方程组的求解结果具有如下形式：AR=ka+kbMd+kcMnNA=ka+kbMd+kcMnPA=100ARNA,根据混合物组成可以计算出混合物的结构族组成，例如：RA=AR/100RN=NA/100RT=(AR+NA)/100对于碳分布特征指数，在计算中假设混合物分子的碳原子数等于M/14，则有：CA=6AR/M/14=84AR/MCN=6NA/M/14=84NA/MCP=100CA CN,