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文档之家› 第3章 石油及油品的物理性质
第3章 石油及油品的物理性质
出的第一滴冷凝液的气相温度 。
10%、20%……90%馏出温度:馏出液达
10ml、20ml、直至90ml时的气相温度 。
终馏点(End Point)或干点:气相温度所能达
到的最高值。
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根据测得的馏程数据,以气相馏出温度为纵 坐标,以馏出体积百分数为横坐标作图即可 得到某一油品的蒸馏曲线。
相关指数BMCI:
48640 15.6 BMCI 473.7 d15.6 456.8 t v 273
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表3-3-3 烃类的特性因数(K)与相关指数(BMCI) 化合物 正己烷 正庚烷 特性因数K 12.81 12.71 相关指数BMCI 0.01 0.10
正辛烷 正壬烷 正癸烷
沸点范围
图3-2-3 几种原油馏分的分子量分布
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石油各馏分的数均分子量是随馏分的沸 程的上升而增大的。 当沸程相同时,石蜡基的原油如大庆原 油的数均分子量最大,中间基的原油如 胜利原油次之,而环烷基的原油如辽河 欢喜岭原油最小。
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表3-2-2 石油各馏分的平均分子量范围及与碳数的关系
0.9067
0.9349
0.9390
0.9433
0.9483
0.9221 0.8554
石蜡基
0.9698 0.9005
中间基
1.0020 0.9495
环烷-中间基
0.9820 0.9492
环烷基
原油
原油属性
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比较不同原油的相对密度: 不同基属的原油的相同沸程的馏分 环烷基原油>中间基原油>石蜡基原油 相同原油不同的馏分 随沸点的升高相对密度随之增加 。
馏分 汽油馏分 柴油馏分 减压馏分 减压渣油 沸程,℃ <200 200350 350500 >500 碳数范围 C5C11 C11C20 C20C35 >C35 平均碳数 8 16 30 70 平均分子量 100120 220240 370400 9001100
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第三节 密度和相对密度
石油及油品的密度与相对密度对生产、储 藏和运输有着重要的意义,在原油及产品
的计量和炼油装臵设计等方面都是必不可
少的。
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一、石油及其油品的密度、相对 密度及其测定方法
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
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
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烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香 烃的C-C的键长最短,其结构最为紧凑,环 烷烃的结构与芳烃相比,其分子结构要松 弛一些,烷烃分子的C-C键的键长最长,其 分子结构最松弛。
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四、相对密度与化学组成的关系
0.90 0.85
relative density
0.80 0.75 0.70 0.65 6
7 8 9 The number of carbon atoms
10
图3-3-1 各族烃类的相对密度
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比较各种烃类的相对密度:
碳数相同而结构不同的烃类,
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烃类分子的碳数与其相对密度之间的线性
关系可用下式表示 :
于不同的烃类分子,其中的 k与Z值均不
同。
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五、石油及其馏分的相对密度
表3-3-1 原油及其馏份的相对密度( d 油品 原油 汽油 相对密度 0.8~1.0 0.74~0.77 油品 轻柴油 减压馏份
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将蒸馏过程中的气相馏出温度与相应的馏出 物累计质量收率(m%)作图,即可得到实沸
点蒸馏曲线 。
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图3-1-2 原油实沸点蒸馏曲线
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第二节 平均分子量
石油的分子量是进行炼油设计、关联石油物
性、研究石油的化学组成中所必不可少的基
础数据。由于石油及其产品是由许多分子大
温度升高,油品的体积膨胀,密度和相对密 度减小。 在0~50℃的温度范围内,t℃时的相对密度 与20 ℃时的相对密度之间存在如下的关系 :
d d (t 20)
t 4 20 4
式中:—油品的体积膨胀系数
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液体受压后,体积变化不是太大,因而通
常压力对液体石油产品的密度的影响可以
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一、恩氏蒸馏
恩氏蒸馏是在石油产品馏程测定器中,按 照规定的标准方法进行的简单蒸馏,国外 又将此方法称为ASTM蒸馏或恩氏蒸馏。
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其测定过程如下: 将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中,按规 定的加热速度进行加热。
初馏点(Initial Boiling Point,简称IBP):馏
0.8167 0.8283 0.8368
0.7446 0.8204
0.8270 0.8350 0.8606
----0.8652
0.8804 0.8994 0.9149
0.7650 0.8630
0.8900 0.9100 0.9320
400~450
450~500 >500
0.8574
0.8723
0.8874
以 d 420为纵坐标作图,可以得到线性关系很 好的直线。
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0.8513
20 d4
1 CZ
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1 当 为零时,所有直线的 d 420 都等于 CZ
0.8513。 对于任何一种链烷烃或烷基取代的环状烃而 言,当碳数无限大时,即碳链无限长时,即 使分子中含有多干个芳香环或环烷环,这对 它的密度的影响已微不足道了。
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图3-1-1 大庆原油中汽油、喷气燃料、 轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线
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一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸 程的宽窄。
90%馏出温度 10%馏出温度 斜率 90 10
斜率越小,表示沸程越窄。
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一般常用平均沸点来表征其气化性能。油 品平均沸点的定义如下: 体积平均沸点tv(℃):
M n a bt ct
2
式中:t—石油馏分的实分子平均沸点(℃) a,b,c —随馏分的特性因数不同而 变化的参数
石油化学备课 表3-2-1 计算分子量经验公式中的常数与特性因数的关系 特性因数 K
10.0 56
0.23
10.5 57
0.24
11.0 59
0.24
11.5 63
0.225
环己烷 甲基环己烷 乙基环己烷
12.67 12.66 12.67
10.98 11.32 11.36
-0.03 -0.21 -0.27
51.57 39.87 38.58
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续表3-3-3 烃类的特性因数(K)与相关指数(BMCI)
表示,二者之间可按下式进行换算:
d
15.6 15.6
d Δd
20 4
在欧美各国还常用API度来表示油品尤其是
原油的相对密度,关系式如下:
API 141.5 131.5 d15.6 15.6
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密度计法 油品密 度的测 定方法 比重瓶法
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二、液体油品相对密度与温度、压力的关系
随之变小,提及密度时应标明温度。
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我国规定油品在20℃时的密度为其标准密
度,表示为20。
油品的相对密度是其密度与规定温度下水
t 的密度之比值 ,没有单位。常用 d 4 表示,
在数值上等于t℃时油品的密度。
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我国常用的相对密度为d 420 ,欧美各国则常用
d
15.6 15.6
12.0 69
0.18
a
b c
0.0008 0.0009 0.0010 0.00115 0.0014
当实分子平均沸点相同时,K值越大时,其
平均分子量也越大。
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中国石油大学针对我国原油提出了如下的计 算平均分子量的经验公式 : Mn=184.5+2.295T-0.2332KT+ 1.32910-5(KT)2-0.62217T 式中:T—馏分的中平均沸点(℃)
忽略不计。但在很高的压力下油品的密度
要受到压力的影响
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三、混合油品的密度
当属性相近的两种或多种油品混合时,其体
积具有可加性,因此混合油品的的密度mix 可按下式计算:
1 min vi i n wi i 1
n
i 1
i
式中:vi和wi-组分i的体积分率和质量分率
W M W
i i
i
N iW 2
N M
i
i
i
式中:wi—组分i的质量分率
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二、数均分子量的测定方法
测 定 方 法
沸点上升法 蒸气压渗透法 冰点下降法 渗透压法
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三、石油馏分平均分子量的近似计算方法
石油馏分的平均分子量还可以有一些经验公
式进行计算,常用的经验公式有:
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因而对于相同碳数的烃类而言,芳烃分子 的体积最小,也就是说它的每个碳原子所 占的体积最小,因而其相对密度最大,环 烷烃的分子结构比烷烃也要紧凑些,因此 其相对密度也比烷烃要大,烷烃分子的相
对密度最小。
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进一步研究表明,烃类的 d 420 与其碳数之间
有一定的关系。
1 以碳数的倒数的校正值 为横坐标 , CZ
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原因在于: 环烷基的原油由于其芳烃含量较高,因而
其相对密度较大,而石蜡基原油因烷烃含