石油组分和物理性质(四)
石油及油品的物理性质概述
n
t m
xiti
i1
中平均沸点tme（℃）：
t tm tcu
me
2
P28换算
三、密度和相对密度 （一）石油及产品的密度与相对密度
定义：该油品在单位体积内的质量， 单位为g/cm3或kg/m3 。
油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也 随之变小，提及密度时应标明温度。
标准密度：我国规定油品在20℃时的密度为其标
表征油品的粘温性质的指标有两种： 粘度指数（简称VI）
H油：人为规定粘温性质良好的宾夕法尼亚 原油所有窄馏分的粘度指数均为100。 L油：人为规定粘温性质差的德克萨斯海湾 沿岸原油所有窄馏分的粘度指数均为0。
当VI为0～100时： VI L U 100
LH
当VI≥100时：VI 10N 1 100
0.00715
N lgH lgU lgY
式中：U—试样在40℃时的运动粘度 Y—试样在100℃时的运动粘度 H—与Y相同的H标准油在40℃时的运动粘度 L—与Y相同的L标准油在40℃时的运动粘度
粘度指数VI越大，表明油品的粘温性质越好。
粘度比 50℃时的运动粘度与100℃时的运动粘度的 比值。对于粘度水平相当的油品 ，粘度比 越小，表示该油品的粘温性质越好。
0.80
0.75
烷烃
0.70
0.65
6
7
8
9
10
The number of carbon atoms
图3-1 各族烃类的相对密度
比较各种烃类的相对密度： 碳数相同而结构不同的烃类，
➢芳香烃＞环烷烃＞烷烃。 同族烃类，随着碳数的增加：
➢正构烷烃的相对密度增加 ➢正烷基环己烷的相对密度增加 ➢正烷基苯的相对密度减小
石油及石油产品性质
2、沥青质
• 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。 相对密度略大于1.0，VPO法分子量约3000～ 10000。加热不熔，300℃以上时会分解及缩合。
• 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，不溶 于石油醚。
• 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 – 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的 胶体分散体系。
⒋立方平均沸点TCU (K):
Tcu
n
3
viTi1/ 3
i1
Ti : i组分的沸点 (K) vi: i组分的体积分率 用途：求油品的特性因数和运动粘度。
5.中平均沸点tme(℃):
tme=(tm + tcu )/2
用途：求油品的氢含量，特性因数,假临界压力，燃 烧热，平均分子量等。
石油及石油产品性质
石油的化学组成 石油及油品的物理化学性质 石油产品的分类及使用性能要求
石油的一般性状
颜色：绝大多数为黑色 相对密度：大多数介于 0.8～0.98之间 气味：特殊气味 流动性：流动或半流动的粘稠液体 石油的外观性质与其化学组成有关
石油的元素组成
1.碳和氢
占96～99％
碳：83～87％
⒉质量平均沸点tW（℃）:
n
tw witi i 1
ti: i组分的沸点℃ wi: i组分的质量分率 用途：求取油品的真临界温度。
⒊实分子平均沸点tm（℃）:
n
tm xiti i1
ti: i组分的沸点℃ xi: i组分的摩尔分率 用途：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因 数
趋势：含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着 石油馏分沸程的升高而增加, 其种类和复杂性也随着 馏分沸程升高而增加。汽油馏分的硫含量最低，减 压渣油中的硫含量最高，我国大多数原油中约有 70%的硫集中在减压渣油中。
石油的组成和性质
第一章石油的组成和性质第一节石油的化学组成一、石油的一般性质石油是从地层深处开采出来的可燃性粘稠液体矿物，常与天然气并存。
从油田开采出来的未经加工的及经过初步处理的石油统称为原油；经过炼油厂炼制后所获得的各种产品则叫石油产品。
石油是多种碳氢化合物的混合物，外观是一种流动或半流动的粘稠液体。
石油因其产地不同，性质上都有不同程度的差异。
从颜色上看，天然石油绝大多数都是黑色的，但也有暗黑、暗绿、暗褐的，而且有些石油是呈赤褐、浅黄乃至无色的。
如我国四川盆地开采出来的原油是黄绿色的，玉门原油是黑褐色的，大庆原油则是黑色的。
石油具有不同的颜色，是因为它们所含的胶质和沥青质的数量不同。
胶质和沥青质含量越多，石油颜色就越深。
绝大多数石油的相对密度介于0.8～0.98之间，但也有例外，如伊朗某石油相对密度高达 1.06，美国加里福利亚州石油相对密度却低到0.707。
石油的相对密度取决于石油中含有重质馏分、胶质、沥青质的多少。
石油中重质馏分、胶质和沥青质多，则石油的相对密度就大，反之相对密度就小。
由于石油里面含有不同数量的硫化物，因此石油都有不同程度的气味。
在常温下，大多数石油是可以流动的液体，但也有的是固体或半固体。
石油的流动性主要取决于石油中含蜡量的多少。
含蜡量少的，常温下呈液体状态，能流动；含蜡量高的，常温下呈固体或半固体。
我国石油一般含蜡量比较高，有的高达30%。
二、石油的化学组成石油的化学组成十分复杂，不同产地甚至同一产地而不同油井的原油，在组成成分上也有一定差异。
1．石油的元素组成组成石油的主要元素是碳和氢，其中碳、氢两种元素占元素总量的96～99%。
此外，石油中还含硫、氮、氧等元素，在石油中的总含量一般在1～4%，但也有个别石油中含量较高。
如墨西哥石油仅硫元素含量就可高达 3.5～5.3%。
大多数石油含氮量甚少，约千分之几到万分之几，但也有个别石油，如阿尔及利亚及美国加里福利亚州石油含氮量达1.4～2.2%。
炼油工艺基础知识
第一章石油及其产品的化学组成和物理性质原油是从地下开采出来的、未经加工的石油。
原油经炼制加工后得到各种燃料油、润滑油、蜡、沥青、石油焦等石油产品。
了解石油及其产品的化学组成和物理性质，对于原油加工、产品使用以及石油的综合利用等有重要意义。
第一节石油的化学组成一、石油的外观性质石油通常是一种流动或半流动状的粘稠液体。
世界各地所产的石油在外观性质上有不同程度的差别。
从颜色看，大部分石油是黑色，也有暗绿或暗褐色，少数显赤褐、浅黄色，甚至无色。
相对密度一般都小于1，绝大多数石油的相对密度在0.80～0.98之间，但也有个别的高达1.02和低到0.71。
我国主要油田的原油相对密度都在0.85以上。
不同石油的流动性差别也很大，有的石油其50℃运动粘度为1.46毫米2/秒，有的却高达20000毫米2/秒。
许多石油都有程度不同的臭味，这是因为含有硫化物的缘故。
石油外观性质的差异反映了其化学组成的不同。
二、石油的元素组成石油主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成，其中碳含量为83～87%，氢含量为11～14%，两者合计为95～99%，由碳和氢两种元素组成的碳氢化合物称为烃，在石油炼制过程中它们是加工和利用的主要对象。
此外，石油中还含有硫(S)、氮(N)、氧(O)。
这些非碳氢元素含量一般为1～4%。
但也有个别例外，如国外某原油含硫高达5.5%，某原油含氮量为1.4～2.2%。
虽然石油中非碳氢元素的含量很少，但是它们对石油的性质、石油加工过程以及产品的使用性能有很大的影响。
石油中除含有碳、氢、硫、氮、氧五种元素外，还有微量的金属元素和其它非金属元素，如钒、镍、铁、铜、砷、氯、磷、硅等，它们的含量非常少，常以百万分之几计(ppm)。
以上各种元素并非以单质出现，而是相互以不同形式结合成烃类和非烃类化合物存在于石油中。
所以，石油的组成是极为复杂的。
三、石油的烃类组成石油主要是由各种不同的烃类组成的。
石油中究竟有多少种烃，至今尚无法说明。
石油炼制知识点范文
石油炼制知识点范文石油炼制是将石油原油中的各种组分分离和转化成具有商业价值的产品的过程。
在石油炼制过程中，通过对原油进行加热、蒸馏、裂化、重整、芳香化等一系列化学和物理操作，可以生产出汽油、柴油、重油、航空煤油、润滑油和石蜡等各种石油产品。
一、石油的组成石油是一种复杂的混合物，由多种不同种类的烃类化合物组成。
主要是碳氢化合物，还含有少量硫、氮、氧和金属等杂质。
石油的组成不仅决定了其物理性质，而且对于炼制过程中的操作和产品的质量也有重要影响。
二、原油的分馏原油经过加热分馏，可以将石油中的各种组分按照沸点的不同进行分离。
在分馏过程中，可以得到轻质馏分（如天然气、汽油和煤油）和重质馏分（如润滑油和渣油）。
三、裂化裂化是一种炼制技术，通过对重质石油馏分进行加热和催化作用，将其分解成轻质馏分。
裂化的目的是增加汽油产量，并提高汽油的辛烷值。
裂化反应可以分为热裂化和催化裂化两种方式。
四、重整重整是一种通过对轻质石油馏分进行加热和催化作用，将其转化为高辛烷值的汽油的技术。
重整是一种氢化反应，其中有机化合物与氢气反应生成较长链烯烃或苯环烃。
重整反应对于提高汽油辛烷值和降低汽油中芳香烃的含量有着重要作用。
五、芳香化芳香化是一种将饱和的烃类化合物转化成芳香烃的过程。
芳香烃是一种具有芳香环结构的有机化合物，具有较高的辛烷值和较好的清洁度。
通过芳香化反应可以提高汽油的质量，增加芳香烃的含量，提高汽油的抗爆性能。
六、脱硫石油中的硫是一个有害元素，会污染环境并对催化剂和设备产生腐蚀作用。
因此，石油中的硫需要进行脱硫处理。
脱硫的方法主要有催化脱硫和吸收脱硫两种。
催化脱硫是通过催化剂促进硫化物的氧化反应，将其转化为硫酸盐和水，从而实现脱硫的目的。
吸收脱硫则是通过将石油经过吸收剂床，使石油中的硫化物与吸收剂反应，从而实现脱硫的目的。
七、催化剂石油炼制过程中，催化剂是非常重要的。
催化剂可以加速化学反应的速率，提高反应的选择性和产量。
石油及其产品的物理性质
石油及其产品的物理性质石油及其产品的物理性质是评定石油加工性能及油品使用质量的重要指标，同时也是设计炼油设备和装置的必要依据。
一、蒸汽压蒸气压是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。
蒸气压表示该液体在一定温度下的蒸发和气化的能力，蒸气压愈高的液体愈易于气化。
蒸气压是石油加工设备设计的重要基础物性数据，也是某些轻质油品的质量指标。
1、纯烃的蒸气压对于同一族烃类，在同一温度下，相对分子质量较大的烃类的蒸气压较小。
就某一种纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大的。
2、烃类混合物及石油馏分的蒸气压与纯烃不同，烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度，同时也取决于其组成。
在一定的温度下，只有其气相、液相或整体组成一定，其蒸气压才是定值。
二、平均沸点在求定石油馏分的各种物理参数时，为简化起见，常用平均沸点来表征其气化性能。
石油馏分的平均沸点的定义有下列五种：①体积平均沸点tV（℃）；②质量平均沸点tW（℃）；③实分子平均沸点tm（℃）；④立方平均沸点tcu（K）；⑤中平均沸点tMe（℃）；这五种平均沸点中，仅有体积平均沸点可由石油馏分的馏程测定数据直接算得，其他几种平均沸点可借助体积平均沸点与蒸馏曲线斜率查表算出。
三、密度1、密度和相对密度原油及油品的密度和相对密度在生产和储运中有着重要意义，在原料及产品的计量以及炼油装置的设计等方面都是必不可少的。
2、石油及油品的密度、相对密度密度是物质的质量与其体积的比值，其单位为g/cm3或kg/m3。
由于油品的体积随温度的升高而膨胀，而密度则随之变小，所以，密度还应标明温度。
例如，油品在t℃的密度用ρt来表示。
我国规定油品在20℃时的密度为其标准密度，表示为ρ20。
物质的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。
因为水在4℃时的密度等于1.0000 g/cm3，所以通常以4℃水为基准，将温度t℃的油品密度对4℃时的水的密度之比称为相对密度。
石油及油品的理化性质简介资料
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③粘温性质与分子结构的关系 正构烷烃的粘温性质最好，分支程度较小的异构 烷烃的粘温性质比正构烷烃稍差，随着分支程度的 增大，粘温性质越来越差； 环状烃(包括环烷烃和芳香烃)的粘温性质比链状 烃的差； 当分子中环数相同时，其侧链越长粘温性质越好， 但侧链上如有分支也会使粘温性质变差
低粘度润滑油：300～360 高粘度润滑油：370～500
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经验关联式
3．计算 混合油品的平均相对分子质量可以按加和法进行计算
n
Wi
M m
i 1
n Wi
M i 1
i
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第三节 油品的流动性能
石油和油品在处于牛顿流体状态时，其流动性能用黏度来 描述；当处于低温状态时，则用各种条件性指标来评定其低温 流动性：如凝点、结晶点、冰点等。
6
大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有 代表性的初馏点、10%、50％和90％的馏出 温度及干点。
汽油的馏程40～200℃，轻柴油的馏程200～ 350℃，润滑油的馏程350～520℃。
馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对 含量，所以在原油评价中常用。
馏程是发动机燃料等的重要质量指标。
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以气相馏出温度为纵坐标，馏出体积为横坐标，可以绘得 该油品的恩氏蒸馏曲线。对于轻质油品：恩氏蒸馏曲线中 10%到90%这一段很接近一条直线，因此可以用恩氏蒸馏曲 线的10%到90%之间的斜率来表示该油品的馏程宽窄。即恩 氏蒸馏曲线的斜率越大，该油品的馏程范围越宽。
石油炼制工程-002物理性质
本章学习内容
蒸汽压、沸程和平均沸点 密度、特性因数和平均分子量 油品的粘度 临界性质、压缩因数和偏心因数 油品的热性质 油品的其它物理性质
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
一、蒸汽压（Vapor Pressure） 在石油加工工艺中经常要用到蒸汽压的数据。例如： ◆计算平衡状态下烃类的气相和液相的组成； ◆不同压力下烃类及其混合物的沸点换算； ◆计算烃类的液化条件等都要以蒸汽压数据为依据。 1、定义 蒸气压：在某一温度下，液体与在它液面上的蒸气呈平 衡状态时，由此蒸气所产生的压力。亦称饱和蒸气压。 蒸气压的高低表明了液体中分子逃离液体汽化或蒸发的 能力。 蒸气压越高，就说明液体越易汽化。
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
2、纯烃的蒸汽压 (1)特征：纯烃同其它纯液体一样，其蒸汽压随液体温度 不同而不异。液体温度越高，则蒸汽压越高。 同一族烃类，在相同的温度下，随烃类沸点的↗，其蒸 汽压↙。 (2)计算 ①当温度变化范围很小时
P H 1 1 ln 1 ( ) P2 R T2 T1
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
恩氏蒸馏实验装置
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
(1)初馏点（Initial Boiling Point） 当流出第一滴冷凝液时的汽相温度（因汽相温度比较接 近馏出物的沸点）。 在蒸馏过程中烃分子基本上按其沸点高低依次逐渐蒸出， 汽相温度也逐渐升高。 将馏出体积为10%、20%、30%、……、90%时汽相温 度分别为10%、20%、30%、……、90%点。 (2)干点（End Point） 当蒸馏到最后达到最高汽相温度，亦称终馏点。 (3)说明 ●油品从初馏点到干点这一温度范围称为馏程或沸程。
2.1 蒸汽压、沸程和平均沸点
●温度范围窄的称为窄馏分；温度范围宽的称宽馏分。 ●蒸馏温度与馏出量之间的关系称为馏分组成。 ●恩氏蒸馏是粗略的蒸馏，得到的馏分组成是条件性的， 它不能代表馏出物的真实沸点。只能用于大致判断油品中轻 重组分的相对含量。 (4)恩氏蒸馏曲线与斜率 t 如图所示，以馏出t为纵坐标， 馏出V%为横坐标。
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D
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D r (t 20)
t 4
粘度是表示原油流动性能的重要参数。度 量粘度的参数因测定的装置和计量单位的 差别，分别称为：绝对粘度（或动力粘度， 单位为Pa•S）、运动粘度（单位为m2/s ） 和恩氏粘度（或相对粘度）。
运动粘度是指流体的动力粘度与其在
同温度下的密度的比值。它是液体在 重力作用下流动阻力的尺度。
1.温度计；2.密度计；3.量 筒；4.支架；5.水浴缸
计算：可根据下式进行温度校正和计算标准密度：
D
20 4
D r (t 20)
t 4
式中：D420：为标准温度下的相对密度； D4t：为试验温度下的相对密度计读数； r：为相对密度的补正数，可查《石油密度 计量换算表》； t：为试验温度（℃）
为原油的一个馏分。
实验时称50g油样，倒入恩氏蒸馏烧瓶中（图实11），将烧瓶均匀加温，记下馏出第一滴时的温度
（初馏点）及温度为150℃、170℃、210℃、
230℃、250℃、270℃、300℃时馏出的体积。
1.恩氏烧瓶；2.冷凝槽；3.喷灯； 4.量筒；5.防风罩；Байду номын сангаас.高温温度计
图实1-1 石油馏程试验
石油的荧光性是指其在紫外光（波长0.2— 0.4×10-6m）照射下发出延续时间不足 10-7秒的可见光的现象。石油中饱和烃不 发荧光，不饱和烃及其衍生物才发荧光。 低分子量轻芳烃呈天蓝色，随着分子量加 大荧光色调加深，胶质一般呈浅黄到褐色， 沥青质一般呈褐到棕褐色。
1.
仪器 馏程测定仪、色层柱、相对密度计、 韦氏天平、毛细管粘度计、恩氏粘度 计、荧光灯。 2. 用品 温度计、试管、烧杯、滤纸、秒表。
将滤液通过漏斗倒入色层柱中，见图实1-2；然后用正己
烷淋洗脱附饱和烃，收集冲洗液，自然挥发干即可得出含 量。再用苯淋洗脱附芳烃，收集冲洗液得其含量；残留在 色层柱上的为胶质，是吸附能力极强的含氧、氮、硫的非 烃化合物，可由减差法计算其含量。若要专门研究可用
苯—甲醇将其全部冲洗下来。若定量分析时，一切仪器用
间，应不少于三次，取其中相近的三个数值，求出平均值。在温 度t时运动粘度Ut（mm2/s）按下式计算：
式中c为粘度计常数mm2/s2；tt为油样平均流动时间（s）。
Ut ctt
恩氏粘度指液体在某温度下从恩格勒粘度 计流孔中，流出200ml所需的时间（s）与 蒸馏水在20℃流出相同体积所需的时间（s） 之比。以Et20表示。
运动粘度测定的
仪器主要是一组 玻璃毛细管粘度 计（图实1-5）， 毛细管粘度计各 扩张部分的内径 不同，供试验不 同粘度的原油时 选用。
测定时，将装好油样的粘度计浸在恒温液体内并调整为垂直状态， 当油样液面向下流动至第一计时标记a刻线处开始记时，当液面
流至第二计时标记b刻线时停止记时。每个样品所测出的流动时
纸除去气泡；②将干燥的密度计小心地放入试样中，
待其稳定后，记录测定时的温度及读数；③将密度计
在量筒中轻轻转动几下再放开，按要求再测定一次。
若两次测定温度读数相差超过0.5℃，应重新读取密
度和温度，直到温度变化稳定到0.5℃以内，记录连 续两次测定温度和视密度的结果（图实1-3）。
图实1-3 密度计与密度测定装置
品均应事先洗净，严格称重。
图实1-2 色层柱装置简图
原油在20℃时的相对密度与同体积4℃
时的纯水的密度之比称为原油的相对 密度，以D420表示之。石油的相对密
度常用相对密度计法或韦氏天平密度
法测定。
测定方法：①将调好温度的试样，小心地沿筒壁倒入
量筒中，当试样表面有气泡聚集时，可用一片清洁滤
读出时间，准确至0.2s。
在温度t时，试油的恩氏粘度按下式计算：
E
20 t
r E20
式中：r—试油从粘度计中流出的时间，s； E20—粘度计的水值（20℃时，200ml蒸馏 水从粘度计中流出的时间），s。 由恩氏粘度查表可得相应的运动粘度，运动 粘度乘以该温度时原油的相对密度，即为动力粘度。
和评价石油的工业品质有着十分重要的意义。通过
观察和简易的实验演示了解：（1）石油的主要族 组分组成分析；（2）石油的基本物理性质。
二、实习内容和方法 （一）石油馏份试验 石油是由各种碳氢化合物为主的有机化合物所组 成的，每一种化合物均有一定的沸点和凝点。按一
定的温度间隔蒸馏切割出不同沸点范围的原油组分，
不同，以及各种有机冲洗剂的极性不同，其脱附快慢
也不同的原理，选择适当的吸附剂配比及冲洗剂的用
量，可以把原油中各族组分分离。目前常采用柱色层
法，以硅胶和氧化铝为吸附剂，用正己烷和无水乙醇、
苯与上述组分相似性质的溶剂作为冲洗剂，冲洗色层
柱，从而将原油各组分分离。
试验时，首先将脱硫、脱水并经馏程切割（210℃以上馏 份）的原油溶于正己烷中，静置后用滤纸脱去沥青质，再
根据下式可计算各馏分的数量：
Vc Vn 100 % 20 Wo / D4
Vn：为每一馏分含量（体积百分数）； Vc：为每一馏分馏出量（ml）； Wo：为油样量（g）； D420：为20℃时油样的比重。
石油的组分，包括饱和烃、芳烃、胶质和沥青质。
根据石油中不同组分的化合物同吸附剂间的吸附性能
用恩氏粘度计（图实1-6）测定
时，用木塞严密塞住粘度计的出
口，将预先加热到不超过40℃的
试油注入内容器，调整到三个尖
钉的尖端刚好露出油面。小心搅
拌油样并保持恒温达到测定温度， 将清洁而干燥的接收瓶放在流出 孔下面，迅速提起木塞，同时启
动秒表，当接收瓶中的试油正好
达到200ml标线时，停止秒表，
1.内容器；2.外容器；3.球面形底；4.木塞；5.温 度计插孔；6.搅拌器；7.小尖钉；8.流出孔；9.支 架；10.调节螺丝；11.接收器
测定方法：①将预热并恒温的原油样品小 心地注入洁净而干燥的量筒中，直至悬挂 浮沉子的金属丝浸没在试油里约15mm为 止，此时天平失去平衡，在梁上逐次挂上 砝码，直至平衡为止，读取试油的温度，
记录试油的“视”密度D′（图实1-4）。
计算：将测定的“视”密度D′换算为试验温度下样品的 实际密度： D4t =（0.9982-0.0012）D′+0.0012 式中：0.9982：为水在20℃时的密度，g/cm3 0.0012：为空气在20℃及大气压为0.1Mpa时 的密度，g/cm3 D′：在韦氏天平上读取的密度，g/cm3。 将试验温度下所测原油的密度D4t换算成标准温度下的密 度D420
教学目的与教学思路
通过实验了解观察石油的主要族组分成 分分析以及石油的基本物理性质。
教学重点难点
石油主要族组分组成分析；石油基本物 理性质
一、石油的馏分测定 二、石油的组分分析 三、石油粘度测定 四、石油荧光性的观察
一、实验目的
石油的性质包括物理性质和化学组成，二者之
间有密切的联系，了解石油的性质对石油地质研究