29 油品知识
(3)、石油中的微量元素
石油中的微量元素按其化学属性可划分成如 下三类: (A)变价金属, (B)碱金属和碱土金属 (C)卤素和其他元素
对石油加工影响最大的微量元素有钒、镍、铁、铜, 它们是催化裂化催化剂的毒物,砷是催化啊重整催化 剂的毒物,钠、钾也会使催化剂减活。 石油中钒、镍等微量元素的含量与石油的属性有关。 一般说来,相对密度比较大的环烷基原油(或稠油) 其微量金属的含量高于相对密度小的石蜡基原油。 一般说来,在含硫及相对密度较高的海相成油的石油 中含钒较多,而在低硫、高氮及陆相成油的石油中镍 含量较高。
3、 油的烃类组成
石油的烃组成 (一)烃类 气态烷烃 烷烃 液态烃 固态烃 环烷烃 芳香烃 .
C1------C4 C5-------C15 C16-----
(二)烃族组成
直馏汽油的族组成:烷烃和环烷烃占直馏汽 油的大部分,芳香烃含量一般不超过20%, 就其分布而言,随着沸点的增高,芳香烃含 量逐渐增加。在实际应用过程中,原油的轻 馏分即可作为直馏汽油的调和组分,也是催 化重整的原料。
当分子质量相近时,烷烃的K值最大,约为12.7,环烷烃的次 之,为11—12,芳香烃的K值最小,为10—11。
六、平均分子相对质量
由于石油是各种化合物的复杂混合物,所以 石油馏分的分子量取其各组分分子量的平均 值,称为平均分子量。
对于石油及其产品这种含有众多相对分子质量不同组分的 不均一多分散体系,用不同的统计方法可以得到不同定义 的平均相对分子质量。两种对石油常用的是数均相对分子 质量和重均相对分子质量。 数均相对分子质量依据溶液的依数性(冰点下降、沸点上 升)来进行测定。定义:各组分的摩尔分率与其相应的相 对分子质量的乘积的总和。 重均相对分子质量是用光散射等方法测得。定义是各分 子的质量分率与其相应的相对分子质量的乘积的总和。 在炼油设备计算中所用的石油馏分相对分子质量一般指 其数均相对分子质量。
这几种平均沸点各有其相应的应运场合,不能混淆。 计算:已知某油品恩氏蒸馏数据如下,出馏点:45℃、 10%点:65℃、30%点:82℃、50%点:105℃、70%点: 125℃、90%点:134℃、干点:158℃。求体积平均沸点。 解:由题意: t平 = 65 + 82 + 105 + 125 + 134 )/5 = 102.2℃
恩氏蒸馏是一种简单蒸馏,它是以规格化的仪器和在规定的试验 条件下进行的,故是一种条件性的试验方法。将馏出温度(气相 温度)对馏出量(体积百分率)作图,就得到恩氏蒸馏曲线。
恩氏蒸馏也叫微分蒸馏。油样放在标准的蒸馏烧瓶中,严格控制 加热速度,蒸发出来的油汽经专门的冷凝器冷凝后在量筒中收集, 以确定不同馏出体积所对应的馏出温度,恩氏蒸馏的试验简单、 速度快,主要用于石油产品质量的考核及控制上。
质量平均沸点:各组分在常压下的温度沸点与质量分率乘积的 总和。
实分子平均沸点:各组分在常压下的温度沸点与摩尔分率乘积 的总和。 立方平均沸点:各组分在常压下的温度沸点的开立方与体积分 率乘积的总和,再立方。 中平均沸点:实分子平均沸点与立方平均沸点的平均值。 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,其他几中平均沸点可借助体积平均沸点与蒸 馏曲线斜率由图查得。
4、 油中的非烃类组成
石油的非烃化合物主要有 含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质、沥 青质。 石油中含有相当数量的非烃化合物,尤其在石油重 馏分中的含量更高。非烃化合物的存在,对石油的 加工及产品的使用性能具有很大的影响。在石油加 工过程中,绝大多数精制过程都是为了解决非烃化 合物的问题。为了能正确地解决石油加工和产品使 用中的一些问题,就必须研究石油中非烃化合物及 其化学组成
石油产品的使用性能
汽油 柴油 航煤 沥青、蜡
石油的一般性状
石油定义:是由碳氢化合物组成的复杂混合 物,外观是一种流动或半流动的粘稠液体。
相对密度一般在0.80—0.98之间。
与国外原油相比,我国主要油区原油的凝点及蜡含量 较高、庚烷沥青质含量较低、相对密度大多在0.85— 0.95之间,属偏重的常规原油。
2、石油的元素组成
组成石油的主要元素是碳和氢,它们占元素 总量的96~99%,其中碳含量占83~87%, 氢含量占11~14%,硫质量分数为0。05— 8%,氮的质量分数为0。02—2%,氧的质量 分数为0。05——2%,石油中除上述5种元素 外,在石油中还发现微量的金属元素和非金 属元素。
(1)碳、氢含量和氢碳比
4、初馏点:油品在恩氏蒸馏设备中进行蒸馏时,流出第一滴冷 凝液时的气相温度叫初馏点。 15、 各馏分的分点 当馏出体积为10%时的气相温度称10%点。
-------------------30% ---------------------30%--。
-------------------50%----------------------50%--。 -------------------90%----------------------90%--。 26、 终馏点(干点):当蒸馏到最后达到的最高气相温度,称 为终馏点。
油
品
物
理
性 质
一、蒸汽压
1、 蒸汽压定义:在某一温度下,液体与它 液面上的蒸汽呈平衡状态时,由此蒸汽所产 生的压力称为饱和蒸汽压,简称蒸汽压。 2、 蒸汽压的意义:蒸汽压的高低表明了液 体中分子逃离液体汽化或蒸发的能力,蒸汽 压高,说明液体越易汽化。
13、 纯烃的蒸汽压 纯烃的蒸汽压随温度的不同而异,液体的温度越高,则其蒸 汽压越高,反之,液体的温度 低,则其蒸汽压越低。 24、 石油馏分的蒸汽压
(2)、硫、氧、氮含量
在原油中除氢、碳原子外,还有硫、氧、氮 及一些微量元素。在原油中氧含量少,一般 不直接测定常用估算法,因此数据不准,所 以在原油评价数据中不予列出。 石油中非碳、氢元素也称杂原子,其含量 一般不超过5%(质量分数),除个别外。从 元素组成看,我国原油属含硫低、含氮高。
(4)石油中微量元素的分布
微量元素含量随着沸程的升高而增加,而且 主要也是集中在>500℃的渣油中。95%以上 的镍、钒集中在>500℃的渣油中。 石油中的硫、氮、氧及金属和非金属的含 量虽然很少,但对石油的加工过程影响很大。
(5)石油中微量元素的存在形 态
在石油中,一部分微量金属以无机的水溶性 盐类形式存在,如钠、钾的氯化物盐类。另 一类金属以油溶性的有机化合物或络合物形 式存在,如镍、钒、铜、铁。此外,一些金 属以极细的矿物质微粒悬浮于原油中。
在五种元素中,碳、氢两种元素一般占95% 以上,而硫、氧、氮等杂原子总含量不到5%。
原油的氢碳原子比则更能反映原油的属性,一般说 来,轻质原油或石蜡基其氢碳原子比较高(越1.9),而 重质原油或环烷基原油其氢碳原子比较低(约1.5)。氢 碳原子比还包含着重要的结构信息,它是一个与化学结 构有关的参数。在相对分子质量相近的情况下,其氢碳 比大小顺序是烷烃>环烷烃>芳香烃。随着烷烃相对分子 质量增加以及环烷烃和芳香烃环数的增加,其氢碳原子 比逐渐降低。
胶质 A一种很粘稠的液体或半固体状态的胶状物,其颜色为黄色 至暗褐色。胶质具有很强的着色能力。 B、溶于石油醚、苯、乙醇中,也溶于石油馏分。胶质在石 油中的分布是从煤油馏分开始,随馏分沸点的上升,其含量 不断增多,在渣油中的含量最大。
C、易被吸附剂吸附,因此,油品用石油醚稀释后,再用硅 胶吸附,就可得出油品中的胶质的含量,这些胶质称为硅胶 胶质。
四、油品的密度
单位:g/cm3 , kg/l 相对密度:液体油品的相对密度是其密度与规定 温度下水的密度之比。 由于水在4 ℃ 时的密度为1,所以通常以规定温 度4℃ 水为基准。即将温度t℃ 的油品密度与4 ℃ 水的密度之比称为该油品的相对密度。写成 d 4t 密度:单位体积内油品的质量称为油品的密度。
五、特性因子(特性因数)
石油的特性因数分类方法 特性因数(K)就是把相对密度与平均沸点关 联起来,说明油品化学组成特性的一个复合 参数。按下式计算:
特性因数用“K”表示,K值高说明了烷烃含量多,K值低说明芳 烃含量高。特性因数可用于原油的分类和评价,还可以用于油品 其它物理性质的求定。例如:粘度、蒸发潜热、热焓等。 特性因数(K)分类: 石蜡基原油 K=12.15—12.9 中间基原油 K=12.9-- 11.5 环烷基原油K=10.5—11.5
石油馏分是各种烃类的混合物,其蒸汽压与温度有关,也与 汽化率有关。
在一定温度下,油品的汽化率越高,则液相组成就越重, 其蒸汽压就越小。 汽化率=气相量 / 汽相量+液相量
二、馏程
1、馏程定义:从初馏点到干点这一温度范围称馏 程。 2、沸点定义:对于纯化合物,在一定外压下,当 加热到某一温度时,其饱和蒸汽压与外界压力相等 时的温度称为沸点。(在外压一定时,沸点是一个 恒定值) 注:油品是一个混合物,没有恒定的沸点。 3、蒸馏:将液体加热,使之蒸发、沸腾,并把蒸 汽导出,使之冷凝冷却,这个过程叫蒸馏。 .
(1)含氧化合物
石油中的含氧化合物可分为酸性氧化物和中 性氧化物两类。在石油的酸性氧化物中,环 烷酸最重要,约占石油酸性氧化物的90%左 右,但它在石油中的含量一般多在1%以下。
(2)含氮化合物
石油中的氮化物可分为碱性和中性两类。碱 性氮化物有吡啶、喹啉、异喹啉、胺及它们 的同系物。 碱性 氮化物约占20~40%,其余60~80%为中性 氮化物。 石油中的非烃化合物主要有含硫、含氧、含 氮化合物以及胶质、沥青质。
油品基础知识
燕山教培中心
乔石艳
石油的基本性质
一、石油的化学组成 (1) 石油的一般性质 (2) 石油的元素组成 (3) 石油的烃类组成 (4) 石油中的非烃类组成 二、油品的物理性质 (5) 油品的蒸汽压、馏程、平均沸点 (6) 油品的密度、特性因子(特性因数)、平 均分子量 (7) 油品的黏度及热性质 (8) 油品的闪点、燃点、自燃点、凝固点