石油产品的性质.ppt

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1、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：密度、标准密度、相对密度、视密度密度：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标准密度：某规定温度下的密度相对密度：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密度测定的方法密度计法、比重瓶

2、法、韦氏天平法、超声波法、在线检测法在生产分析上主要用密度计法（GB/T 1884-2000）4密度计法与测定原理密度计测定原理密度计仪器 石油密度计（符合SH/T0316规范）：SY-02，05，10 温度计：-138,0.1；-20102,0.2 玻璃量筒：（25mm+密度计直径）恒温水浴：0.25,5密度在线检测法振荡管式密度计（SH/T 0604-2000）浮子法防爆超声波密度仪静压法射线法双法兰式差压变送器法浸没式金属浮子数显密度计,二、粘度,1粘度的定义 粘度是流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动力粘度：指液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力

3、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,条件粘度：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通用粘度和赛氏重油粘度

4、。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粘度的测定方法及标准粘度的测定方法绝对测量法相对测量法粘度测定的标准及基本原理石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法（GB/T 265）深色石油产品运动粘度测定法（逆流法）和动力粘度计算法（GB/T11137-89）石油产品恩氏粘度测定法（GB/T266）发动机油表观粘度测定法（GB/T 6538一2000）沥青粘度测定法（SH/T0739一2003）（布如克菲尔德旋转粘度仪法）石油沥青粘度测定法（SH/T

5、0557-93）,基本原理：在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管枯度计的时间，枯度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动粘度。在温度t时运动粘度用符号t表示 该温度下运动粘度和同温度下液体的密度之积为该温度下液体的动力粘度。在温度t时的动力粘度用符号t，表示,石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法（GB/T 265）,仪器：毛细管粘度计,深色石油产品运动粘度测定法（逆流法）和动力粘度计算法（GB/T11137-89）,基本原理：测定一定体积的液体在重力作用下流过一个经校准的玻璃毛细管粘度计（逆流粘度计）的时间来确定深色石油产品的运动粘度。

6、由测得的运动粘度与密度的乘积，可得到液体的动力粘度,仪器：逆流毛细管粘度计,仪器,石油产品恩氏粘度测定法（GB/T266）,基本原理：恩氏粘度是试样在某温度从恩氏粘度计流出200mL所需的时间与燕馏水在20流出相同体积所需的时间(S)(即粘度计的水值)之比。在试验过程中，试样流出应成为连续的线状。温度t时的恩氏粘度，用符号Et表示，恩氏粘度的单位为条件度，用符号E代表,计算方法E=t/H20恩氏粘度测定的影响因数恩氏粘度计的尺寸及水质要符合要求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测定整个过程要按规定不断搅拌，以确保试油的恒温按规定

7、加入试油至一定的油面高度，并严格调好仪器水平位置试油流出必须成为连续的线状,3测定石油产品粘度对油品生产和使用的意义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粘度是润滑油重要的质量指标粘度又是润滑油、燃料油贮运输送的重要参数粘度是工艺计算的重要参考数据之一油品的粘度通常随着它的馏分的加重而增加。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粘度是柴油的重要性质之一,三、闪点,1、闪点及其它闪点：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。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

8、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。影响油品闪点高低的因素油品的蒸气分压油品的馏程化学组成,开口闪点和闭口闪点开口杯法：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测定油品的闪点在生产和使用上的意义从油品闪点可判断其馏分组成的轻重 从闪点可鉴定油品发生火灾的危险性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、燃点和自燃点燃点：是指在规定条件下,当火焰靠近油品表面的油

9、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越低的越易自燃(自燃点越低)馏程越轻则自燃点越高(越不易自燃)烷烃含量越高，越易自燃(自燃点越低)环烷烃、芳香烃含量越高，越不易自燃(自燃点越高),3、油品闪点测定方法闭口闪点测定法（GB/T261）仪器准备工作试验步骤大气压对闪点影响的修正克利夫兰开口闪点和燃点测定法(GB/T3536-83)仪器和材料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)油品的凝固性质粘温凝固构造凝固,（2）名词术语浊点

10、：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结晶点：规定条件下油品冷却时,最初出现蜡结晶时的温度冰点：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,单位以表示冷滤点：规定条件下，20mL试样开始不能通过过滤器时的最高温度倾点：在规定条件下,被冷却的试样能流动的最低温度凝点：试样在规定条件下冷却至停止流动时的最高温度固化点：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、冷滤点测定的意义估计石蜡含量判断使用温度改进流动性4、测定方法G

11、B/T510 石油产品凝点测定法GB/T3535 石油倾点测定法SH/T0247 柴油凝点测定法SH/T0248 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残炭是油品中胶状物质和不稳定化合物含量的间接指标柴油10%蒸余物残炭值是柴油馏程和精制程度的函数残炭值也反映了润滑油的精制程度残炭是传热油在使用中的一项重要规格项目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

12、规定溶剂的杂质种类和来源原油中机械杂质大部分是砂子、粘土及微小的铁屑、铁锈和盐类精制油品中大部分盐类、铁锈及一些白土油品在贮运和使用过程中，尘埃落入，或腐蚀而混入铁锈等，机械的磨损掺入的金属微粒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,测定意义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

13、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。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，降低生产能力测定步骤,2硫、氮、重金属硫含量的测定方法有：燃灯法管式炉法氧弹法电量法层析法发动机燃料硫醇性硫含量测定法喷气燃料硫醇性硫含量测定法硫醇性硫定性试验法轻质石油馏分微量硫测定法,七、水分,1水在油品中的状况悬浮状溶解状化合状2测定意义轻质油中含有水分，可使冰点升高，低温流动性能变坏溶剂油含水，则降低油的溶解度和使用效果润滑油含水则在冬季冻结成冰粒，堵

14、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蒸馏法的测定原理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：

15、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油品腐蚀的危害油品腐蚀试验简介油品腐蚀试验方法简介腐蚀试验注意事项,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

16、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、建厂设计的基础馏程是原油及油品评价的重要内容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汽油各点馏出温度是汽车使用性能好坏的主要指标270和315含量是灯油的重要指标300350含量是柴油的主要质量指标,2馏程测定原理基本概念和术语蒸馏：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分馏：按不同沸点范围将原料分为若干馏分的蒸馏过程馏程：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

17、瞬间所记录的温度 终馏点：油品在规定条件下进行馏程测定中,其最后阶段所记录的最高温度干点：油品在规定条件下进行馏程测定中,烧瓶底部最后1滴液体气化一瞬间所记录的温度残留物百分数：油品在规定条件下进行馏程测定中，用总回收百分数减馏出液回收百分数之差，或者直接测得残留物体积(mL)所占加入试样的百分数损失百分数：油品在规定条件下进行馏程测定中，用100%减总回收百分数之差,馏程与化学组成的关系烃类有机物沸点变化规律同系列中化合物的沸点变化规律同系列中同分异构体间沸点的变化规律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

18、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,馏程测定原理常用的蒸馏过程：常压蒸馏减压蒸馏实沸点蒸馏,常压馏程（GB/T255）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：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

19、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,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，将原油或石油组分进行蒸馏的过程利用石油和烃类蒸气压图，可以实现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

20、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：*分子结构中的环全部为六元环*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*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、氢含量的

21、关系：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=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,n R与RT的关系为：n R=6+4（RT-1）,2n-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M

22、的变化规律为基础发展而来的 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)

23、=-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（%）AR、正烷基环己烷含量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(nD-1.4752)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)/100 Md=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+kb M d+kc M n NA=ka+kb M d+kc M n PA=100-AR-NA,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/100 RN=NA/100 RT=(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/M CN=6NA/M/14=84NA/M CP=100CACN,