第七章石油產(chǎn)品分析教案

1、第七章 石油產(chǎn)品分析教學(xué)目標(biāo): 掌握石油的組成，油品的基本理化特性；了解油品的理化特性測(cè)定基本方法；熟悉油品質(zhì)量、安定性、腐蝕性等主要指標(biāo)的表示方法和測(cè)定方法。教學(xué)重點(diǎn): 油品基本理化特性、低溫流動(dòng)性、燃燒性能、安定性及腐蝕性的表示及測(cè)定方法。教學(xué)難點(diǎn): 苯胺點(diǎn)、辛烷值、品度值等系列概念的理解和區(qū)分。7.1概述一、石油產(chǎn)品分析測(cè)定的目的和意義1、油品分析的概念:用統(tǒng)一規(guī)定的或公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，分析檢驗(yàn)油品的理化性質(zhì)、使用性能和化學(xué)組成的分析測(cè)試方法。2、油品分析的目的：（1）對(duì)石油加工的原料油和原材料進(jìn)行檢測(cè)，制定生產(chǎn)方案，為建廠設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（2）對(duì)各煉油裝置的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析控制，系統(tǒng)檢

2、驗(yàn)各餾出口的中間產(chǎn)品和產(chǎn)品的質(zhì)量，從而對(duì)各生產(chǎn)工序及操作進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以防止事故，保證安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。（3）對(duì)出廠油品進(jìn)行全分析，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，改進(jìn)生產(chǎn)工藝、增加品種，提高經(jīng)濟(jì)效益提供依據(jù)。（4）對(duì)油品使用性能進(jìn)行評(píng)定。（5）對(duì)油品質(zhì)量進(jìn)行仲裁。3、油品分析的意義：油品分析是進(jìn)行生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)，保證安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)量、增加品種、改進(jìn)質(zhì)量、完成生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)和依據(jù)，也是儲(chǔ)運(yùn)和使用部門制定合理的儲(chǔ)運(yùn)方案、正確使用油品、充分發(fā)揮油品最大效益的依據(jù)。二、石油的組成1、石油的元素組成石油的主要組成元素是C和H，其中C含量一般為84.0%87.0%，H含量為12.0%14.0%，C、H質(zhì)量比為6.17

3、.1。2、石油的化合物組成 （1）烴類有機(jī)物（2）非烴類有機(jī)物（3）無(wú)機(jī)物 三、主要石油產(chǎn)品的組成和特性我國(guó)石油產(chǎn)品按特征分為6類：燃料F、溶劑和化工原料S、潤(rùn)滑劑和有關(guān)產(chǎn)品L、蠟W、瀝青B、焦C。主要的三類產(chǎn)品：燃料類、溶劑和化工原料類、潤(rùn)滑劑和有關(guān)產(chǎn)品四、石油產(chǎn)品分析前的準(zhǔn)備和數(shù)據(jù)處理五、石油產(chǎn)品分析的特點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化的意義油品分析多為條件性試驗(yàn)方法，即在分析時(shí)必須嚴(yán)格按照方法中規(guī)定或限制的條件進(jìn)行測(cè)定，所得數(shù)據(jù)才有意義并具有可比性，才能被公認(rèn)，否則毫無(wú)意義。石油產(chǎn)品試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)是指對(duì)試驗(yàn)方法的適用范圍、方法概要、使用的儀器、試劑、測(cè)定條件、試驗(yàn)步驟和方法、計(jì)算公式和精密度等所作的技術(shù)規(guī)定。石

4、油產(chǎn)品試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)分為5類：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。7.2原油的評(píng)價(jià)在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)新開采的原油進(jìn)行一系列的分析、試驗(yàn)，以掌握原油性質(zhì)，叫原油評(píng)價(jià)。一、原油評(píng)價(jià)的內(nèi)容 常規(guī)的原油評(píng)價(jià)包括：原油性質(zhì)分析、原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾、餾分油和渣油的性質(zhì)分析。二、原油的分類現(xiàn)在世界上比較常用的分類方法是以美國(guó)石油學(xué)會(huì)制定的API度作為指標(biāo)，將原油分為九類。按此法對(duì)中國(guó)原油進(jìn)行分類時(shí)，補(bǔ)充了硫含量的說(shuō)明，原油硫含量小于0.5%稱為低硫；介于0.5%2.0%的稱含硫，大于2.0%稱高硫。三、原油評(píng)價(jià)的內(nèi)容分類1、原油性質(zhì)分析2、簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)3、常規(guī)評(píng)價(jià)4、綜合評(píng)價(jià)7.3烴類組成的測(cè)定（

5、不要求）7.4非烴類組成的測(cè)定一、石油的非烴組成石油中的非烴化合物主要指含硫、氮、氧的化合物。大部分集中在重質(zhì)餾分和殘?jiān)椭小?、含硫化合物硫在石油中少量以元素硫和硫化氫形式存在，大多數(shù)以有機(jī)硫化物形式存在。主要危害：腐蝕管線；使油品性能變差 ；污染環(huán)境；在二次加工中使催化劑中毒。2、含氮化合物主要存在于雜環(huán)化合物中。主要危害：儲(chǔ)存日期稍久，會(huì)使顏色變深，氣味發(fā)臭。3、含氧化合物石油中氧均以有機(jī)物形式存在，包含酸性和中性兩類，酸類具有強(qiáng)烈氣味，具有腐蝕性。4、膠狀瀝青狀物質(zhì)二、非烴組成的測(cè)定（硫的測(cè)定）1、測(cè)定硫含量的意義（1）從輕質(zhì)油品含硫量可以看出硫化物在加工時(shí)是否發(fā)生分解。（2）硫化物在

6、加工中能腐蝕裝置并使催化劑中毒。（3）硫分過(guò)高會(huì)使汽車催化轉(zhuǎn)化器中毒，排放不達(dá)標(biāo)，污染環(huán)境。（4）燃料中的硫化物燃燒生成SO2、SO3，遇水變成酸，腐蝕機(jī)械，排入空氣亦有污染。（5）部分硫化物對(duì)油品使用有好處，改善其性能。2、硫含量的測(cè)定方法GB 380方法；GB/T 387方法；GB 388方法7.5油品基本理化性質(zhì)的測(cè)定一、石油產(chǎn)品苯胺點(diǎn)的測(cè)定1、苯胺點(diǎn)的概念石油產(chǎn)品與等體積的苯胺混合，加熱至兩者能互相溶解成為單一液相的最低溫度，稱為石油產(chǎn)品的苯胺點(diǎn)。苯胺點(diǎn)具有可加性。2、測(cè)定油品苯胺點(diǎn)的意義苯胺點(diǎn)是衡量輕質(zhì)石油產(chǎn)品溶解性能的指標(biāo)。在石油工業(yè)中常用苯胺作溶劑，測(cè)定油品或某些烴類在苯胺中的溶

7、解度，當(dāng)苯胺與試油在較低溫度下混合時(shí)分為兩層，加熱之，試油在苯胺中的溶解度增大，繼續(xù)加熱至兩相剛好達(dá)到完全互溶，這時(shí)界面消失，此時(shí)混合液的溫度即為苯胺點(diǎn)。由于組成油品的各種烴類的極性不同，按相似相溶理論，烴的結(jié)構(gòu)（極性）與苯胺分子結(jié)構(gòu)（極性）越相似，這種烴類在苯胺中的溶解度就越大，苯胺點(diǎn)越低；相反，烴類結(jié)構(gòu)與苯胺分子結(jié)構(gòu)越不相似，溶解所需溫度越高，苯胺點(diǎn)越高。3、影響苯胺點(diǎn)因素 （1）苯胺點(diǎn)與試油化學(xué)組成有關(guān)根據(jù)相似相溶理論，極性與苯胺相似的烴類，在某一溫度下在苯胺中溶解度大；反之，烴類極性與苯胺差別大，則在該溫度下在苯胺中溶解度小。各族烴類的極性大小如下（C數(shù)相同）。 極性：芳烴烯烴環(huán)烷烴烷

8、烴（因?yàn)榉紵N有大鍵、烯烴有鍵） 各族烴類苯胺點(diǎn)大小順序?yàn)椋和闊N環(huán)烷烴烯烴芳烴，所以烷烴的極性小，與苯胺相似程度大，達(dá)到完全互溶所需溫度高。 （2）苯胺點(diǎn)與溶劑比有關(guān) a、溶劑比：溶劑（苯胺）與試油體積比。如把某一油品分別與不同比例的苯胺混合，可得到各比例混合物對(duì)應(yīng)的臨界溶解溫度。以界溶解溫度為縱坐標(biāo)，以溶劑百分體積比為橫標(biāo)作圖，可得圖5一15。曲線中最高點(diǎn)是試油在苯胺中的真正臨界解溫度，稱為最大苯胺點(diǎn)，tmax，最大苯胺點(diǎn)處的溶劑比X對(duì)不同油品是個(gè)不同的數(shù)值，要多次入變?nèi)軇┍炔拍苷业剑@樣測(cè)定苯胺點(diǎn)很麻煩，實(shí)際應(yīng)用時(shí)是用等體積苯胺點(diǎn)t50代替tmax 來(lái)表示油品的溶解性。 b、等體積苯胺點(diǎn)t5

9、0：試油與苯胺等體積混合所測(cè)得的臨界溶解溫度稱為等體積苯胺點(diǎn)，單位。 c、t50與tmax的差別： 當(dāng)石油產(chǎn)品中芳烴含量10時(shí)，誤差隨芳烴含量增加而增大； 當(dāng)石油產(chǎn)品中芳烴含量50時(shí)，tmax - t50=56，二者不可互用。 （3）苯胺點(diǎn)與苯胺純度有關(guān) 苯胺純度是測(cè)苯胺點(diǎn)的關(guān)鍵。苯胺在大氣中保存易被氧化為黃色或棕色，并吸收大氣中水，氧化物增加了苯胺極性使苯胺點(diǎn)上升；吸水也使苯胺極性增加，也可使苯胺點(diǎn)測(cè)量結(jié)果變大。原因是氧化物和水進(jìn)一步增大了苯胺與試油的不相似性，所以使苯胺點(diǎn)上升。（4）與操作條件有關(guān)影響苯胺點(diǎn)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要操作條件有：溫度計(jì)安裝位置、加熱速度、降溫速度、苯胺點(diǎn)的正確讀取

10、等。3、苯胺點(diǎn)測(cè)定方法（GB/T262一88） 等體積苯胺點(diǎn)的測(cè)定按GB/T262一88執(zhí)行，測(cè)定時(shí)，不是測(cè)定苯胺與試油混合后兩相界面消失時(shí)的溫度（因很難讀準(zhǔn)），而是把等體積的苯胺與試油混合，按規(guī)定速度加熱到兩相界面消失，然后在不斷攪拌的情況下讓混合物冷卻，讀透明混合液開始出現(xiàn)渾濁并不再消失時(shí)的瞬間溫度即為苯胺點(diǎn)，單位二、密度和相對(duì)密度1、相關(guān)概念密度：?jiǎn)挝惑w積所含物質(zhì)在真空中的質(zhì)量。視密度：把不同溫度下直接從密度計(jì)上讀出的值。標(biāo)準(zhǔn)密度：我國(guó)規(guī)定20時(shí)，石油及液體石油產(chǎn)品的密度為標(biāo)準(zhǔn)密度。相對(duì)密度：指物質(zhì)在給定溫度下的密度與規(guī)定溫度下標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的密度之比。液體石油產(chǎn)品以純水作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)

11、密度：我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定20攝氏度試油的密度與4攝氏度水的密度之比。2、密度與溫度的關(guān)系通常情況下：溫度升高，密度降低，溫度降低，密度升高。3、密度的測(cè)定（密度計(jì)法）密度計(jì)是根據(jù)阿基米德原理制成的。當(dāng)密度計(jì)所排開液體的重量等于其本身的重量時(shí)，則密度計(jì)處于平衡狀態(tài)，自由漂浮于液體中。試樣密度越大，密度計(jì)浸沒(méi)越少；試樣密度越小，密度計(jì)浸沒(méi)越多。由于同一支密度計(jì)在不同密度的試樣中浸沒(méi)深度不同，因此，在測(cè)量時(shí)可根據(jù)密度計(jì)上的浸沒(méi)分度值讀出試樣的密度。4、測(cè)定密度的意義（1）測(cè)定密度可近似的評(píng)定油品的化學(xué)組成和質(zhì)量情況。（2）密度是石油產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)之一。（3）用于石油產(chǎn)品的計(jì)量。（4）根據(jù)油品密度可以初步

12、鑒定油料的種類。（5）根據(jù)密度調(diào)和，摻配油料。（6）了解石油加工情況。三、黏度1、黏度的定義及影響因素黏度是石油產(chǎn)品的重要理化性質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)，表示油料的粘稠程度，是油品流動(dòng)性的一種表征，它反映了液體分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互作用的強(qiáng)弱，作用強(qiáng)（黏度大），則流動(dòng)難。黏度的影響因素：a、化學(xué)組成。當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí)，正構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴芳香烴環(huán)烷烴。 黏度隨環(huán)數(shù)的增加及異構(gòu)程度的增大而增大。b、溫度。溫度升高，所有石油餾分的黏度都減小，最終趨近一個(gè)極限值，各種油品的極限黏度都非常接近。2、黏度的表示方法 黏度通常用三種方法表示：動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度和條件黏度。 4、黏度測(cè)定的意義（1）反映油品流動(dòng)性能，在油品的

13、流動(dòng)和運(yùn)輸過(guò)程中，黏度對(duì)流量和壓力降的影響很大，因此在工藝設(shè)計(jì)計(jì)算中，黏度是不可缺少的物理參數(shù)之一。（2）黏度可決定加工工藝條件，確定餾分的切割范圍，及判斷潤(rùn)滑油的精制深度。（3）黏度是噴氣燃料油的重要指標(biāo)之一。（4）黏度是柴油的重要性質(zhì)之一。（5）黏度是潤(rùn)滑油最重要的指標(biāo)。（6）在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，潤(rùn)滑油的牌號(hào)大部分是以某一溫度下的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值來(lái)劃分的。四、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)1、閃點(diǎn)及爆炸極限使用專門的儀器在規(guī)定的條件下，將可燃性液體（如石油產(chǎn)品及烴類）加熱，其蒸氣與空氣形成的混合氣與火焰接觸，發(fā)生瞬間閃火的最低溫度，稱為閃點(diǎn)?？扇夹詺怏w與空氣混合時(shí)，遇火發(fā)生爆炸的體積分?jǐn)?shù)范圍，稱為爆炸極限。

14、在爆炸極限內(nèi)，可燃?xì)庠诨旌蠚庵械淖畹腕w積分?jǐn)?shù)稱為爆炸下限；最高體積分?jǐn)?shù)稱為爆炸上限。2、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)在規(guī)定條件下可燃混合氣能被外部火焰點(diǎn)引燃，并連續(xù)燃燒不少于5s時(shí)的最低溫度，稱為燃點(diǎn)。將油品加熱到很高的溫度后，再使之與空氣接觸，無(wú)需引燃，油品即可因劇烈氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒，這就是油品的自燃現(xiàn)象，能發(fā)生自燃的最低油溫，稱為自燃點(diǎn)。3、影響油品閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)的因素均與油品組成相關(guān)，各族烴類閃點(diǎn)高低：烷烴環(huán)烷烴、芳烴； 各族烴類燃點(diǎn)高低：烷烴環(huán)烷烴、芳烴； 各族烴類自燃點(diǎn)高低：烷烴環(huán)烷烴單烯烴芳烴異構(gòu)烷烴環(huán)烷烴烷烴。非烴中最活潑的組分是元素硫、硫化氫、硫醇系化合物以及酚類化合物和吡咯系化合物

15、。當(dāng)烯烴與硫醇類化合物共存時(shí)，烯烴是非?；顫姷模趸z速度很快，是生膠的主要原因。二、柴油的安定性1、評(píng)定柴油安定性的意義 如果柴油機(jī)使用熱安定性差的柴油，柴油機(jī)的燃料系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)不溶性的凝聚物、漆膜和積碳等，影響柴油機(jī)正常工作。使用高實(shí)際膠質(zhì)的柴油容易出現(xiàn)噴油嘴和過(guò)濾器堵塞現(xiàn)象。2、柴油的熱安定性柴油的熱安定性又稱柴油的熱氧化安定性，它反映了柴油在受熱和溶解氧的作用下發(fā)生變質(zhì)的傾向。我國(guó)目前還沒(méi)有測(cè)定柴油安定性的標(biāo)準(zhǔn)方法。3、柴油的儲(chǔ)存安定性（1）定義 柴油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中抵抗氧化變質(zhì)的能力，稱為柴油的儲(chǔ)存安定性。（2）評(píng)定方法常溫儲(chǔ)存 快速儲(chǔ)存三、噴氣燃料的熱安定性1、評(píng)定噴氣燃料熱安定

16、性的意義不安定成分產(chǎn)生的少量的膠質(zhì)沉渣危害很大，能引起發(fā)動(dòng)機(jī)濾網(wǎng)和噴油嘴壓力升高，甚至堵塞、中斷供油，造成嚴(yán)重的飛行事故。除此之外，沉渣沉積在換熱器器壁上，影響噴氣燃料的穿熱性能和潤(rùn)滑性能。2、噴氣燃料的熱安定性（1）定義 噴氣燃料的熱安定性指在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)中，當(dāng)收到溫度和油中溶解氧以及金屬催化劑的作用時(shí)，抵抗氧化沉渣生成的能力。（2）沉渣產(chǎn)生的原因噴氣燃料中沉渣的生成是由于溫度、油中溶解氧及金屬的催化作用，使噴氣燃料中不安定的烴類和非烴類氧化、聚合、縮合所致。不安定成分的安定性順序是：芳烯烷基萘、四氫萘、烯烴烷基苯環(huán)烷烴烷烴3、評(píng)定噴氣燃料熱安定性的方法。評(píng)定噴氣燃料熱安定性的方法有：實(shí)際

17、膠質(zhì)、碘值、溴價(jià)、活性硫含量、CFR結(jié)焦器試驗(yàn)和噴氣燃料靜態(tài)熱安定性方法。四、潤(rùn)滑油安定性的測(cè)定1、評(píng)定潤(rùn)滑油安定性的意義潤(rùn)滑油在使用和儲(chǔ)存過(guò)程中，當(dāng)受到光照、受熱和空氣中氧及金屬催化作用時(shí)，會(huì)氧化變質(zhì)，顏色變深、黏度增加，生成酸性化合物質(zhì)和膠質(zhì)、沉淀。生成的酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕金屬機(jī)件，膠質(zhì)和沉渣會(huì)堵塞潤(rùn)滑系統(tǒng)的過(guò)濾器濾網(wǎng)和導(dǎo)油管，會(huì)引起活塞環(huán)黏結(jié)，造成不良影響。2、評(píng)定方法評(píng)定潤(rùn)滑油安定性的方法通常是按照其使用條件不同，與氧接觸的方式不同分為厚層氧化和薄層氧化兩種。五、碘值、溴價(jià)在試驗(yàn)條件下，100g試油反應(yīng)所吸收碘的克數(shù)稱為碘值；100g試油反應(yīng)所吸收的溴的克數(shù)稱為溴價(jià)，單位用g100g表示。

18、100g試油所吸收溴的毫克數(shù)稱為溴指數(shù)。它們均是評(píng)定油品安定性的指標(biāo)之一。油中不飽和烴越多，碘值、溴價(jià)或溴指數(shù)就越高，油品的安定性也越差。7.10油品腐蝕性能的測(cè)定 石油產(chǎn)品在儲(chǔ)運(yùn)、使用過(guò)程中，對(duì)所接觸的機(jī)械設(shè)備、金屬材料、塑料及橡膠制品等的腐蝕、溶脹作用，稱為油品的腐蝕性。一、含硫量和腐蝕性能的測(cè)定1、含硫化合物類型及性質(zhì)活性硫化物 中性硫化物 非活性硫化物2、硫和硫化物腐蝕性測(cè)定方法（1）銅片腐蝕試驗(yàn)（2）銀片腐蝕試驗(yàn)（3）博士試驗(yàn)（4）硫醇性硫含量的測(cè)定二、有機(jī)酸含量的測(cè)定1、酸度的定義酸度是中和100mL試油所需KOH毫克數(shù)。2、測(cè)定意義（1）根據(jù)酸值大小，可以判斷石油產(chǎn)品中酸性物質(zhì)的含量；（2）酸度