石油及其產(chǎn)品的組成和性質(zhì)

一、石油的外觀性質(zhì)

石油又叫原油，是從地下深處開采出來的可燃性粘稠液體。原油的外觀性質(zhì)主要指顏色、相對密度、流動性、氣味。

性狀常規(guī)原油特殊原油我國原油影響因素顏色大部分石油是黑色，也有暗綠或暗褐色顯赤褐、淺黃色，甚至無色四川盆地：黃綠色玉門：黑褐色大慶：黑色膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量越多，石油的顏色越深相對密度一般在0.80～0.98之間個別高達1.02或低到0.71一般在0.85～0.95之間，屬于偏重的常規(guī)原油膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量多，石油的相對密度就大流動性一般是流動或半流動狀的粘稠液體個別是固體或半固體蠟含量和凝固點偏高，流動性差常溫下石油中含蠟量少，其流動性好氣味有程度不同的臭味含硫相對較少，氣味偏淡含硫量高，臭味較濃表1—1各類原油的主要外觀性質(zhì)表１－2我國幾種原油的主要物理性質(zhì)原油名稱大慶勝利孤島遼河華北中原新疆吐哈魯寧管輸密度(20℃)g/cm30.85540.90050.94950.92040.88370.84660.81970.8937運動黏度(50℃)mm2/s20.1983.36333.7109.057.110.322.7237.8凝點℃3028217(傾點)363316.526.0蠟含量(質(zhì)量，%)26.214.64.99.522.819.718.615.3庚烷瀝青質(zhì)(質(zhì)量，%)0<12.90<0.1000殘?zhí)?質(zhì)量，%)2.96.47.46.86.73.80.905.5灰分(質(zhì)量，%)0.00270.020.0960.010.0097—0.014—硫含量(質(zhì)量，%)0.100.802.090.240.310.520.030.80氮含量(質(zhì)量，%)0.160.410.430.400.380.170.050.29鎳含量μg/g3.126.021.132.515.03.30.5012.3釩含量μg/g0.041.62.00.60.72.40.031.5原油的一般性狀密度：相對密度為0.80~0.98，少數(shù)高達1.02或低到0.71。氣味：有程度不同的臭味流動性：是流動或半流動狀的粘稠液體顏色：石油是黑色、暗綠或暗褐色，少數(shù)顯赤褐、淺黃色、無色。小結(jié)：石油的元素組成

石油要主要由碳、氫兩種元素以及硫、氮、氧以及一些微量金屬、非金屬元素組成，表1—5列出它們的元素組成的質(zhì)量分數(shù)。

表1—4國內(nèi)外部分原油的主要元素組成

元素組成ω原油名稱C的質(zhì)量分數(shù)/%H的質(zhì)量分數(shù)/%O*的質(zhì)量分數(shù)/%S的質(zhì)量分數(shù)/%N的質(zhì)量分數(shù)/%大慶原油85.7413.31—0.110.15勝利原油86.2812.20—0.800.41克拉瑪依原油86.113.30.280.040.25孤島原油84.2411.74—2.200.47杜依瑪茲原油83.912.30.742.670.33墨西哥原油84.211.40.803.6—伊朗原油85.412.80.741.06—印度尼西亞原油85.512.40.680.350.13*氧含量一般用差減法求得的近似值，僅供參考。原油元素組成常規(guī)原油中元素質(zhì)量分數(shù)特殊原油我國原油主要元素（C、H）C：83%～87%H：11%～14%合計：96%～99%H/C原子比高，油品輕油收率高少量元素（S、N、O）S：

0.06%

~

0.8%N：0.02%

~

1.7%O：0.08%

~

1.82%合計：1%～4%委內(nèi)瑞拉（博斯坎）原油含硫量高達5.7%；阿爾及利亞原油含氮量高達2.2%含S量偏低，多數(shù)<1%含N量偏高，多數(shù)>0．3%微量金屬、非金屬元素（30余種）金屬元素和非金屬元素含量甚微，大約在10-6～10-9級大多數(shù)原油Ni多，V少表1-5原油中元素組成的質(zhì)量分數(shù)原油元素組成1、主要組成元素：C、H：96%~99%；2、含少量S、N、O及微量金屬和非金屬：1%~4%。3、我國原油特點：硫含量低、氮含量高、Ni多，V少。小結(jié)：一、石油的烴類組成

表1-6石油及其餾分中烴類類型及其分布規(guī)律

烴類類型結(jié)構(gòu)特征分布規(guī)律烷烴正構(gòu)烷烴（含量高）C1～C4：氣態(tài)C5～C15：液態(tài)C16以上為固態(tài)1．C1～C4是天然氣和煉廠氣的主要成分；2．C5～C10存在于汽油餾分（＜200℃）中；3．C11～C15存在于煤油、柴油餾分（200℃～300℃）中4．C16以上的多以溶解狀態(tài)存在于石油中，當溫度降低，有結(jié)晶析出，這種固體烴類為蠟。異構(gòu)烷烴（含量低，且?guī)в卸€或三個甲基的多）環(huán)烷烴（只有五員、六員環(huán)）環(huán)戊烷系（五碳環(huán)）單環(huán)、雙環(huán)、環(huán)及多環(huán)，并以聯(lián)方式為主1．汽油餾分中主要是單環(huán)環(huán)烷烴（重汽油餾分中有少量的雙環(huán)環(huán)烷烴）；2．煤油、柴油餾分中含有單環(huán)、雙環(huán)及三環(huán)環(huán)烷烴，且單環(huán)環(huán)烷烴具有更長的側(cè)鏈或更多的側(cè)鏈數(shù)目；3．高沸點餾分中則包括了單、雙、三環(huán)及多于三環(huán)的環(huán)烷烴。環(huán)己烷系（六碳環(huán)）芳香烴單環(huán)芳烴烷基芳烴1．汽油餾分中主要含有單環(huán)芳烴；2．煤油、柴油及潤滑油餾分中不僅含有單環(huán)芳烴，還含有雙環(huán)及三環(huán)芳烴；3．高沸餾分及殘渣油中，除含有單環(huán)、雙環(huán)芳烴外，主要含有三環(huán)及多環(huán)芳烴雙環(huán)芳烴并聯(lián)多（萘系）、串聯(lián)少三環(huán)稠合芳烴菲系多于蒽系四環(huán)稠合芳烴蒎系等二、烴類的性質(zhì)及用途在一般條件下，烷烴的化學性質(zhì)很不活潑，不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應環(huán)烷烴的抗爆性較好、凝點低、有較好的潤滑性能和粘溫性，是汽油、噴氣燃料及潤滑油的良好組分。芳香烴抗爆性很高，是汽油的良好組分，常作為提高汽油質(zhì)量的調(diào)合劑石油及其餾分的烴類組成：烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，不含烯烴和炔烴。不同的烴類性質(zhì)不一樣。小結(jié)石油及其產(chǎn)品的流動性能

是評價原油及其產(chǎn)品流動性能的指標,表示液體流動時分子間摩擦而產(chǎn)生阻力的大小。

油品黏度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫性質(zhì)。粘度隨溫度的變化越顯著，粘溫性質(zhì)越差。二、低溫性能流動性

問題：

描述油品低溫性能的指標有哪些？這些參數(shù)的定義和測定方法？

油品的低溫流動性能是指油品在低溫下使用時維持正常流動順利輸送的能力。根據(jù)油品的用途不同，評價低溫流動性的指標不同，一般用下列指標來評價。凝點、頃點、冷濾點濁點、結(jié)晶點和冰點(一）濁點、結(jié)晶點和冰點2.結(jié)晶點是試樣在規(guī)定的條件下冷卻，開始出現(xiàn)肉眼可見的結(jié)晶時的最高溫度。1、濁點是試樣在規(guī)定的條件下冷卻，開始呈現(xiàn)霧狀或渾濁時的最高溫度2.結(jié)晶點試樣在規(guī)定的條件下冷卻，開始出現(xiàn)肉眼可見的結(jié)晶時的最高溫度。3.冰點是試樣在規(guī)定的條件下，冷卻到出現(xiàn)結(jié)晶后，再升溫至結(jié)晶消失的最低溫度。結(jié)晶點和冰點之差一般不超過6°C。影響油品濁點、結(jié)晶點和冰點的主要因素：(1)烴類組成的影響，油品中所含大分子正構(gòu)烷烴和芳烴的量增多時，其濁點、結(jié)晶點和冰點就會明顯升高，則燃料的低溫性能變差。.

(2)油品含水量的影響油品含水可使?jié)狳c、結(jié)晶點和冰點顯著升高。（二）凝點、頃點、冷濾點凝點：試樣在規(guī)定條件下冷卻至液面停止移動時的最高溫度。傾點:在規(guī)定條件下被冷卻的試樣能流動的最低溫度。冷濾點:在規(guī)定條件下20毫升試樣開始不能通過過濾器時的最高溫度。影響油品凝點、頃點、冷濾點的主要因素三個方面:.一是烴類組成的影響。二是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及表面活性劑等物質(zhì)的影響。三是油品含水量的影響。小結(jié)流動性能（黏度、低溫流動性）低溫流動性能包括濁點、冰點、結(jié)晶點、傾點、凝點和冷濾點黏度的表示方法有動力黏度、運動黏度及恩氏黏度等。思考并回答以下問題1、石油及其產(chǎn)品的蒸發(fā)性能能用什么指標評價（記2分）2、初餾點（初點）、10%點、50%點、終餾點（干點）、餾程定義等（每個記2分）石油及其產(chǎn)品的密度、特性因數(shù)、平均分子量密度、特性因數(shù)、平均分子量

我國國家標準GB／T1884—83規(guī)定，20℃時密度為石油和液體石油產(chǎn)品的標準密度，以ρ20表示。其它溫度下測得的密度用ρt表示。

油品的密度與規(guī)定溫度下水的密度之比稱為油品的相對密度，用d表示。我國常用的相對密度為d420（即20℃時油品的密度與4℃時水的密度之比）；歐美各國常用的為d15.615.6

。

特性因數(shù)的定義為：

K＝1.216T1/3/d

15.6

15.6

式中：T—烴類的沸點、石油或石油餾分的中平均沸點，單位開爾文（K）。

石油餾分的分子量是其中各組分分子量的平均值，此稱為平均分子量（簡稱分子量）。

汽油的平均分子量約為100～120。

煤油為180～200。

輕柴油為2l0～240。

低黏度潤滑油為300～360。

高黏度潤滑油為370～500。三種溫度的互換小結(jié)密度、特性因數(shù)、平均分子量是反映石油及產(chǎn)品化學組成的重要性質(zhì)油品的其它物理性質(zhì)

折射率（折光率）

含硫量

膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟含量

殘?zhí)恐?/p>

油品的其它物理性質(zhì)

折射率（折光率）：在其它條件相同的情況下，烷烴的折射率最低，芳香烴的最高，烯烴和環(huán)烷烴的介于它們之間。對環(huán)烷和芳香烴，分子中環(huán)數(shù)愈多則折射率愈高。含硫量：含硫量是指油品中含硫元素的質(zhì)量百分數(shù)。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟含量：是指油品中含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟的質(zhì)量百分數(shù)殘?zhí)恐担簹執(zhí)颗c油品的化學組成有關。生成焦炭的主要物質(zhì)是瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和芳香烴，在芳香烴中又以稠環(huán)芳香烴的殘?zhí)孔罡?。小結(jié)

油品的其它物理性質(zhì)包括光性質(zhì)、硫含量、膠質(zhì)瀝青質(zhì)和蠟含量、殘?zhí)贾涤推返娜紵阅?/p>

一、燃燒性能：用閃點、燃點、自然點來評價

閃點：在規(guī)定條件下，加熱油品所逸出的蒸汽和空氣組成的混合物與火焰接觸發(fā)生瞬間閃火時的最低溫度。

燃點：在規(guī)定條件下，加熱油品所逸出的蒸汽和空氣混合物與火焰接觸持續(xù)燃燒至規(guī)定時間所需的最低溫度。

自燃：油品因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒。

自燃點：發(fā)生自燃的最低溫度。

閃點和燃點與烴類的蒸發(fā)性能有關，而自燃點卻與其氧化性能有關。二、影響閃點、燃點、自然點的因素閃點和燃點與烴類的蒸發(fā)性能有關，而自燃點卻與其氧化性能有關。油品的沸點越低，其閃點和燃點越低，而自燃點越高。含烷烴多的油品，其自燃點低，但閃點高。同一油品自然點＞燃點＞閃點自燃點的順序:烷烴<環(huán)烷烴，烯烴<芳烴然點的順序:烷烴>環(huán)烷烴，烯烴>芳烴同類烴相對分子量大的，自燃點低，閃點高三、研究閃點、燃點、自然點的意義閃點、燃點和自燃點對油品的儲存、使用和安全生產(chǎn)都有重要意義，是油品安全保管、輸送的重要指標，在儲運過程中要避免接近火源與高溫。研究閃點、燃點、自然點的有著重要意義。小結(jié)

油品的燃燒性能燃燒性能用閃點、燃點和自燃點來描述反映油品的儲存、使用和安全的性能油品的熱性質(zhì)

比熱容

單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1℃(或K)所需要的熱量稱為比熱，kJ/（kg·K）或kJ／(kg·℃)。氣化潛熱

在常壓沸點下，單位質(zhì)量的物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)所需要的熱量稱為氣化潛熱，單位是

kJ／kg。

焓

人為地規(guī)定某個狀態(tài)下的焓值為零，該狀態(tài)稱為基準狀態(tài)。物質(zhì)基準狀態(tài)變化到指定狀態(tài)時發(fā)生的焓變作為物質(zhì)在該狀態(tài)下的焓值，單位是kJ／kg。燃燒熱

單位質(zhì)量燃料完全燃燒所發(fā)出的熱量稱為燃燒熱或熱值，單位為J／kg。一、油品的熱性質(zhì)

油品的熱性質(zhì)用比熱容、氣化潛熱、焓、燃燒熱來評價。

比熱容：油品的比熱隨密度增加而減小，隨溫度升高而增大。氣化潛熱：汽油的氣化潛熱約為290～315kJ／kg，煤油的為250～270kJ／kg，柴油的為230～250kJ/kg，潤滑油的為190～230kJ／kg。焓：油品的焓與其化學組成有關。在相同溫度下，油品的密度越小，特性因數(shù)越大，其焓值越高。燃燒熱：石油餾分的熱值隨其密度增大而下降，一般凈熱值約為40～44MJ／kg。二、油品的熱性質(zhì)的影響因素

小結(jié)

油品的熱性質(zhì)燃燒性能用比熱容、汽化潛熱、含、燃燒熱來描述復習思考并回答以下問題1、石油由哪些元素組成？（記2分）2、石油可分為哪些餾分？（記2分）3、石油由哪些烴類物質(zhì)和非烴類物質(zhì)組成？（記2分）石油及其產(chǎn)品的蒸發(fā)性能一、蒸發(fā)性能：該性能用蒸汽壓、餾程和平均沸點來描述。

1、蒸汽壓

在一定溫度下，液體與其液面上方蒸汽呈平衡狀態(tài)時，該蒸汽所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。蒸汽壓愈高，說明液體愈容易氣化。純物質(zhì)在一定外壓下，當加熱到某一溫度時，其飽和蒸汽壓等于外界壓力，此液體就會沸騰，此溫度稱為沸點。