第一章石油的組成和性質第一節(jié)石油的化學組成一、石油的一般性質石油是從地層深處開采出來的可燃性粘稠液體礦物，常與天然氣并存。從油田開采出來的未經(jīng)加工的及經(jīng)過初步處理的石油統(tǒng)稱為原油；經(jīng)過煉油廠煉制后所獲得的各種產(chǎn)品則叫石油產(chǎn)品。石油是多種碳氫化合物的混合物，外觀是一種流動或半流動的粘稠液體。石油因其產(chǎn)地不同，性質上都有不同程度的差異。從顏色上看，天然石油絕大多數(shù)都是黑色的，但也有暗黑、暗綠、暗褐的，而且有些石油是呈赤褐、淺黃乃至無色的。如我國四川盆地開采出來的原油是黃綠色的，玉門原油是黑褐色的，大慶原油則是黑色的。石油具有不同的顏色，是因為它們所含的膠質和瀝青質的數(shù)量不同。膠質和瀝青質含量越多，石油顏色就越深。絕大多數(shù)石油的相對密度介于0.8?0.98之間，但也有例外，如伊朗某石油相對密度高達1.06，美國加里福利亞州石油相對密度卻低到0.707。石油的相對密度取決于石油中含有重質餾分、膠質、瀝青質的多少。石油中重質餾分、膠質和瀝青質多，則石油的相對密度就大，反之相對密度就小。由于石油里面含有不同數(shù)量的硫化物，因此石油都有不同程度的氣味。在常溫下，大多數(shù)石油是可以流動的液體，但也有的是固體或半固體。石油的流動性主要取決于石油中含蠟量的多少。含蠟量少的，常溫下呈液體狀態(tài)，能流動；含蠟量高的，常溫下呈固體或半固體。我國石油一般含蠟量比較高，有的高達30%。二、石油的化學組成石油的化學組成十分復雜，不同產(chǎn)地甚至同一產(chǎn)地而不同油井的原油，在組成成分上也有一定差異。.石油的元素組成組成石油的主要元素是碳和氫，其中碳、氫兩種元素占元素總量的96?99%。此外，石油中還含硫、氮、氧等元素，在石油中的總含量一般在1?4%，但也有個別石油中含量較高。如墨西哥石油僅硫元素含量就可高達3.5?5.3%。大多數(shù)石油含氮量甚少，約千分之幾到萬分之幾，但也有個別石油，如阿爾及利亞及美國加里福利亞州石油含氮量達1.4?2.2%。除上述五種元素外，在石油中還發(fā)現(xiàn)微量的金屬元素和非金屬元素。在金屬元素中，最重要的是釩（V）、^（Ni）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鉛（Pb），此外有鈣（Ca）、鈦（Ti）、鎂（Mg）、鈉（Na）、鉆（Co）、鋅（Zn）等。在非金屬元素中，主要有氯（Cl）、硅（Si）、磷（P）、砷（AS）等，它們的含量都很少。石油中的硫、氮、氧及金屬和非金屬的含量雖然很少，但對石油的加工過程影響很大。上述各種元素在原油中都不是以單質的結構存在，而是以不同形式與碳和氫元素相互結合形成化合物存在于石油中。石油的烴類組成從元素組成可以看出，石油是復雜的有機化合物的混合物，它包括由碳、氫兩種元素組成的烴類和碳、氫兩種元素與其它元素組成的非烴類。這些烴類和非烴類的結構和含量決定了石油及其產(chǎn)品的性質。石油中的主要成分是烴類，在天然石油中主要含有烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，一般不含有烯烴。在不同的石油中，各族烴類含量相差較大，在同一種石油中，各族烴類在各個餾分中的分布也有很大的差異。（1）石油中的烷烴烷烴是組成石油的主要成分之一，隨著分子量的增加，烷烴分別以氣、液、固三態(tài)存在于石油中。在常溫下，從甲烷到丁烷是氣態(tài)，它是天然氣的主要成分。天然氣含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷等氣體，還含有少量易揮發(fā)的液態(tài)烴如戊烷、己烷直至辛烷的蒸氣，以及有極少量的芳香烴及環(huán)烷烴。在常溫下，c5?c15的烷烴為液態(tài)，主要存在于汽油和煤油中，其沸點隨著分子量的增加而上升。在蒸餾石油時，C5?C10的烷烴多進入汽油餾分（200°C以下）的組成中，而C]]?C15的烷烴則進入煤油餾分（200?300C）的組成中。c16以上的烷烴在常溫下為固態(tài)，一般多以溶解狀態(tài)存在于石油中，當溫度降低時，就有結晶析出，工業(yè)上稱這種固體烴類為蠟。通常在300C以上的餾分中，即從柴油餾分開始才含有蠟。含蠟量的多少，對油品的凝點的高低有很大影響。蠟按其結晶形狀不同，可分為兩種，一種是結晶較大，呈板狀結晶的稱為石蠟；另一種是呈細微結晶的微晶形蠟稱為地蠟。石蠟主要分布在柴油和輕質潤滑油餾分中，分子量一般為300?500，分子中碳原子數(shù)為20?35，熔點在30?70C。石蠟的主要成分是正構烷烴，也含有少量的異構烷烴、環(huán)烷烴及少量的芳香烴。地蠟主要分布在重質潤滑油餾分、重油和渣油中，分子量一般為500?700，分子中碳原子數(shù)為35?55,熔點60?90C。地蠟的組成較為復雜，各類烴都有，但以環(huán)狀烴為主體，正、異構烷烴的含量都不高。我國大慶原油含蠟量高，蠟的質量好，是生產(chǎn)石蠟的優(yōu)良原料。（2）石油中的環(huán)烷烴環(huán)烷烴是石油的主要組分之一，也是潤滑油組成的主要組分。在石油中所含的環(huán)烷烴主要是環(huán)戊烷和環(huán)己烷及其衍生物。環(huán)烷烴在石油各餾分中的含量是不同的，它們的相對含量隨餾分沸點的升高而增加，但在更重的石油餾分中，因芳香烴的增加，環(huán)烷烴則逐漸減少。一般來說，汽油餾分中的環(huán)烷烴主要是單環(huán)環(huán)烷烴（重汽油餾分中有少量雙環(huán)環(huán)烷烴）；在煤油、柴油餾分中除含有單環(huán)環(huán)烷烴外（它較汽油餾分中的單環(huán)環(huán)烷烴具有更長的側鏈或更多的側鏈數(shù)目），還出現(xiàn)了雙環(huán)及三環(huán)環(huán)烷烴（在煤油、柴油重組分中已出現(xiàn)多于三環(huán)的環(huán)烷烴）；而在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)烷烴含量對油品粘度影響較大，一般含環(huán)烷烴多，油品粘度就大，它是潤滑油組成的主要組分，其中少環(huán)長側鏈的環(huán)烷烴是潤滑油的理想組分。（3）石油中的芳香烴芳香烴也是石油的主要組分之一，在輕汽油（小于120°C）中含量較少，而在較高沸點（120?300C）餾分中含量較多。一般在汽油餾分中主要含有單環(huán)芳烴，煤油、柴油及潤滑油餾分中不但含有單環(huán)芳烴，還含有雙環(huán)及三環(huán)芳烴，三環(huán)及多環(huán)芳烴主要存在于高沸餾分及殘油中。多環(huán)芳烴具有熒光，這是石油能發(fā)生熒光的原因。芳香烴的抗爆性很高，是汽油的良好組分，常用做提高汽油質量的摻合劑。燈用煤油中含芳烴多，點燃時會冒黑煙并易使燈芯結焦，是有害組分，潤滑油餾分中含有多環(huán)短側鏈的芳香烴，它將使?jié)櫥偷恼硿靥匦宰儔?，高溫時易氧化而生膠，因此，潤滑油精制時要設法除去。芳香烴用途很廣泛，可作為炸藥、染料、醫(yī)藥、合成橡膠等，是重要的化工原料之一。石油的非烴化合物石油中除了含各種烴類以外，還含有相當數(shù)量的非烴化合物，尤其在石油重餾分中的含量更高。非烴化合物的存在，對石油處理和加工及產(chǎn)品的使用性能具有很大的影響。在石油加工過程中，絕大多數(shù)精制過程都是為了解決非烴化合物的問題。為了能正確地解決石油處理和加工及產(chǎn)品使用中的一些問題，就必須學習研究石油中非烴化合物及其化學組成。石油中的非烴化合物主要有含硫、含氧、含氮化合物以及膠質、瀝青質等。（1）含硫化合物硫是石油中常見的元素之一，不同的石油含硫量相差很大，可從萬分之幾到百分之幾。如我國克拉瑪依石油含硫量只有0.04%，而委內瑞拉原油含硫量卻高達5.48%。由于硫對石油加工影響極大，所以含硫量常作為評價石油的一項重要指標。通常將含硫量大于2%的石油稱為高硫石油，低于0.5%的稱為低硫石油，介于0.5?2%之間的稱為含硫石油。我國石油大多屬于低硫石油。硫在石油中的分布一般是隨著石油餾分沸點范圍的升高而增加，大部分硫均集中在殘油中。硫在石油中大部分以有機含硫化合物形式存在，極小部分以元素硫存在，含硫化合物按性質可分為酸性含硫化合物、中性含硫化合物、熱穩(wěn)定性較高的含硫化合物三大類：酸性含硫化合物主要有硫化氫（H2S）和硫醇（RSH）。石油中硫化氫和硫醇含量都不大，它們大多是石油加工過程中其它含硫化合物的分解產(chǎn)物。硫化氫和硫醇大多數(shù)存在于低沸點餾分中，已經(jīng)從石油的汽油餾分中，分離出十多種硫醇，但在高沸餾分中尚未發(fā)現(xiàn)它們。硫醇具有極強烈的特殊臭味，空氣中含硫醇濃度為2.2X10-i2g/m3時就可聞到。硫醇能與烯烴縮合生成膠質，對汽油安定性有影響。在高溫時，硫醇能分解成硫化氫，硫醇和硫化氫對金屬都有腐蝕作用，特別是硫化氫對金屬的腐蝕作用更顯著，在油品精制時，這類化合物必須除掉。中性含硫化合物主要有硫醚（RSR'）和二硫化物（RSSR‘）。硫醚是石油中含量較多的硫化物之一。硫醚在石油中的分布是隨著餾分沸點的上升而增加，大量集中在煤油、柴油餾分中。硫醚是中性液體，熱穩(wěn)定性高，與金屬不發(fā)生化學反應。二硫化物在石油餾分中含量較少，而且較多集中于高沸餾分。二硫化物也不與金屬發(fā)生化學反應，但它的熱穩(wěn)定性較差，受熱后可分解成硫醚、硫醇或硫化氫。熱穩(wěn)定性較高的含硫化合物主要有噻吩和四氫噻吩。噻吩具有芳香氣味，在物理性質和化學性質上接近于苯及其同系物。噻吩對熱極為穩(wěn)定，易溶于硫酸中，利用此性質可將噻吩除去。噻吩主要分布在石油的中間餾分中。含硫化合物對石油加工及產(chǎn)品質量的影響是多方面的，總的有以下幾方面：嚴重腐蝕設備。在石油處理和加工時，含硫化合物對一般的鋼材腐蝕嚴重，尤其是在煉油裝置的高溫重油部位（常壓塔底、減壓塔底、焦化塔底等），及低溫輕油部位（初餾塔頂、常壓塔頂?shù)龋?，腐蝕更為嚴重。在石油產(chǎn)品的使用中，各種含硫燃料燃燒后生成SO2和SO3。遇水生成h2so3和h2so4，對機器零件造成強烈的腐蝕。在加工過程中生成的h2s及低分子硫醇等有毒氣體造成有礙人體健康的空氣污染。汽油中有含硫化合物，會降低汽油的感鉛性及安定性，使燃料性質變壞。在氣體和各種石油餾分的催化加工時，會造成催化劑中毒。因此，在原油處理和加工過程中，必須把硫化物除去。（2）含氧化合物石油中的含氧量一般都很少，大約在千分之幾的范圍內，但也有個別石油含量較高，達2?3%。石油中的氧大部分集中在膠質、瀝青質中，這里討論的是膠質、瀝青質以外的含氧化合物。石油中的含氧化合物可分為酸性氧化物和中性氧化物兩類。酸性氧化物中有環(huán)烷酸、脂肪酸以及酸類，總稱石油酸。中性氧化物有醛、酮、醚等，在石油中的含量極少。在石油的酸性氧化物中，環(huán)烷酸最重要，約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。環(huán)烷酸在石油餾分中的分布規(guī)律較特殊：在中間餾分（沸點范圍約為250?350°C左右）中含量最高，而在低沸餾分及高沸重餾分中環(huán)烷酸含量都比較低，大致從煤油餾分開始，隨餾分沸點升高其含量逐漸增加，到輕質潤滑油及中質潤滑油餾分其含量達到最高點，以后又逐漸下降。在石油的酸性氧化物中，除了環(huán)烷酸外，還有酚類，如苯酚、甲酚、二甲酚、萘酚等。酚類在石油直餾產(chǎn)品中的含量較少。酸性含氧化合物都具有強烈的腐蝕性，能腐蝕設備。中性含氧化合物也會進一步氧化，最后生成膠質，會影響油品使用性能，因此，在原油精制過程中必須除去含氧化合物。（3）含氮化合物石油中含氮量很少，一般在萬分之幾到千分之幾。我國大多數(shù)原油含氮量均低于0.5%，如大慶原油含氮量僅0.13%。石油中的含氮量一般是隨餾分沸點升高而增加，因此，氮化物大部分以膠質，瀝青質形式存在于渣油中。石油中的氮化物可分為堿性和中性兩類。堿性氮化物有毗啶、喹啉、異喹啉、胺（R-NH2）及它們的同系物。中性氮化物有毗咯、吲哚、咔唑及它們的同系物。堿性氮化物約占20?40%，其余60?80%為中性氮化物。氮化物在石油中含量雖少，但對石油加工及產(chǎn)品使用都有一定的影響。氮化物能使催化劑中毒，在油品儲存中，會因氮化物與空氣接觸氧化生膠而使油品顏色變深，氣味變臭，并降低油品安定性，影響油品的正常使用。因此，在油品精制過程中，也必須把含氮化合物除去。（4）膠質和瀝青質在石油的非烴化合物中，膠質、瀝青質是很大一類物質。它們在石油中含量相當可觀，我國各主要原油中，含有約百分之十幾至四十幾的膠質和瀝青質。膠質和瀝青質是石油中結構最復雜、分子量最大的物質，在其組成中，除含碳、氫外，還含有硫、氮、氧等元素。膠質是一種粘稠的液體或半固體狀態(tài)的膠狀物，其顏色為黃色至暗褐色。它的平均分子量約為600?800，最高可達1000左右，相對密度在1.0?1.07之間。膠質具有很強的著色能力，0.005%(質)的膠質就能使無色汽油變?yōu)椴蔹S色，所以油品的顏色主要是由于膠質的存在而引起的。膠質能溶于石油醚、苯、乙醚中，也溶于石油餾分。膠質在石油中的分布是從煤油餾分開始，隨餾分沸點的上升，其含量不斷增多，在渣油中的含量最大。膠質很易被吸附劑吸附，因此，油品用石油醚稀釋后，再用硅膠吸附，就可得出油品中的膠質的含量，這些膠質稱為硅膠膠質。膠質受熱氧化時，可以轉變?yōu)闉r青質，進而生成不溶于油的油焦質。瀝青質是一種黑色的、無定形脆性的固體，相對密度大于1。它的分子量很高，大約為1300或更高些。瀝青質能溶于苯、二硫化碳、四氯化碳中，但不溶于石油醚，而石油的其它組分都能溶于石油醚中，因此，當在石油中加入適量的石油醚后，瀝青質就可以沉淀出來。瀝青質沒有揮發(fā)性，石油中的瀝青質全部集中在渣油中，但它是以膠體狀態(tài)分散在石油中，而不是像膠質一樣與石油形成真溶液。瀝青質在300°C以上溫度時，就會分解成焦炭狀物質和氣體。膠質和瀝青質一般都能與硫酸起作用，作用后的產(chǎn)物能夠溶于硫酸中，一般把在一定條件下和硫酸起作用的物質稱為硫酸膠質。硫酸膠質實際上包括膠質、瀝青質及能和硫酸反應或溶解在硫酸中的物質，所以同一油品中硫酸膠質的數(shù)量大于硅膠膠質。膠質、瀝青質對油品性質影響很大，燈用煤油含有膠質，會影響燈芯吸油量并使燈芯結焦，因此燈用煤油要求精制至無色；潤滑油含有膠質，會使粘度指數(shù)降低，在自動氧化過程中生成積炭，造成機器零件磨損和細小輸油管路堵塞；裂化原料中含有膠質、瀝青質容易在裂化過程中生焦。因此，石油餾分中的膠質和瀝青質在油品加工過程中必須除去。三、石油的分餡和餡分石油是一個多組分的復雜混合物，各個組分有其各自不同的沸點。按照各組分沸點的差別，使混合物得以分離的方法稱為分餾。通常煉油廠沒有必要把石油分成單個組分，而是按需要將石油分成幾個部分。按一定的沸點范圍分得的油品稱為餾分。例如分成沸點小于200C的餾分、200?300C的餾分等等。應該強調的是即使溫度范圍很小的餾分，它還是一個混合物，只不過包含的組分數(shù)目比原油少而已。對常用石油餾分常冠以汽油、煤油、柴油、潤滑油等名稱。但餾分并不就是石油產(chǎn)品，還必須將餾分進一步加工以滿足油品規(guī)格的要求。同一沸點范圍的餾分也可因目的不同而加工成不同產(chǎn)品。例如航空煤油(150?280C)、燈用煤油(200?300C)、輕柴油(200?350C)都含有200?280C的餾分。減壓塔分餾出的餾分既可加工成潤滑油產(chǎn)品，也可作為催化裂化原料油。一般把餾程小于200C的餾分稱為汽油餾分或低沸餾分；餾程在200?350C的餾分稱為煤柴油餾分或中間餾分，餾程在350?500C的餾分稱為潤滑油餾分或高沸餾分。從原油直接分餾得到的餾分稱為直餾餾分，其產(chǎn)品稱為直餾產(chǎn)品。由于人們使用石油一般是將其分成餾分，然后再加工成各種產(chǎn)品。因此研究石油的化學組成，自然也不是把整個石油當作渾然一體，而是具體地以石油餾分作為研究對象。

在研究石油的化學組成時，我們不僅希望知道各種物質在石油中的總含量，更重要是希望知道它們在各個餾分中的含量，從而掌握它的分布規(guī)律。因此采用了餾分組成(各餾分的百分數(shù))與化學組成(各族化合物的百分數(shù))相結合的辦法來研究石油的組成。在研究中往往從不同角度來認識石油。例如，從元素組成角度了解石油中究竟存在哪些元素，其含量關系如何；從化學組成及餾分組成角度來認識石油，看看它究竟含有哪些化合物或哪些族化合物，這些化合物隨餾分變化的分布情況如何。第二節(jié)石油及油品的物理性質石油及產(chǎn)品的物理性質是科學研究和生產(chǎn)實踐中評定石油及油品使用質量的重要指標，同時也是原油預處理、加工過程工藝計算和設備選型的必要依據(jù)。石油及其產(chǎn)品是各種烴類和非烴類化合物組成的復雜混合物，其物理性質是組成它的各種化合物性質的綜合表現(xiàn)，因此石油及其產(chǎn)品的物理性質與其化學組成有著密切的內在聯(lián)系。由于石油及其油品的組成不易測定，而其許多物理性質又不具有簡單的可加性，所以對它們的物理性質需采用規(guī)定的試驗方法直接進行測定。在實際工作中，往往采用根據(jù)若干基本物性數(shù)據(jù)借助圖表查找或借助公式計算其它物性的方法，以節(jié)約時間提高效率。這些圖表和公式是依據(jù)大量實測數(shù)據(jù)歸納得到的，是經(jīng)驗性的或半經(jīng)驗性的。近年來，由于計算機技術的廣泛應用，各種物性之間的關聯(lián)盡量用數(shù)學式表示，以便于運算。一、密度和相對密度定義(1-1)單位體積內油品的質量稱為油品的密度。通常以g/cm3、kg/m3為單位，以(1-1)p3式中m——質的質量，kg；■——質的體積，m3。液體油品的相對密度是其密度與規(guī)定溫度下水的密度之比。通常以d表示，因為水在4°C時的密度為1g/cm3,所以常以4C水作為基準.。將溫度為tC時油品的密度和4C水的密度之比稱為油品的相對密度，寫成d4?？梢钥闯觯后w油品的相對密度與密度在數(shù)值上是相等的，但相對密度是無量綱的量，而密度是有量綱的量。我國常用的相對密度是用20C油品和4C水的密度之比，即d20。國外常用d15.6表示TOC\o"1-5"\h\z415.615.6C(60°F)油品與15.6C(60°F)水的密度之比。d20與d15.6的換算可用下式計算：415.6d20=d15.6-Ad(1-2)415.6式中校正值Ad的范圍為0.0037?0.0051，具體的數(shù)值可從表1-1中查得。在歐美各國對油品尤其是原油的相對密度還常用比重指數(shù)來表示，它又可稱為API度。API度的定義為：(1-3)比重指數(shù)(APIo)=率：5-131.5d15.615.6(1-3)由此式可見，相對密度愈小的其API度愈大，而相對密度愈大的則其API度愈小。密度與溫度、壓力的關系當溫度升高時，油品的體積就會膨脹，這就導致其密度和相對密度的減小。石油及其產(chǎn)品是餾程寬、組成復雜的碳氫化合物的混合物，所測定的密度是指混合物的平均密度，為了比較精確地計算從某個溫度測定的平均密度換算到另一個溫度的平均密度，要考慮在很小的平均密度間隔內溫度變化1°C時油品密度的變化。當溫度變化不大時，油品的體積膨脹系數(shù)只隨油品相對密度的不同而有所變化，其范圍為(0.0006?0.0010)/C。當溫度在0?50C的范圍內，不同溫度下的相對密度按下式換算：d4=d20-p(t-20)(1-4)式中d4——溫度為tC時油品的相對密度；d20——溫度為20C時油品的相對密度；『——油品的溫度體積校正系數(shù)，1/C。當溫度變化不大時，0只隨油品的相對密度不同而變化，其值見表1-2。液體受壓后體積變化很小，通常壓力對液體油品密度的影響可以忽略。只有在幾十兆帕的極高壓力下才考慮壓力的影響。表1-1d20與d15-6的換算表415.6d20與d15.6415.6校正值d20與d15.6415.6校正值0.700?0.7100.00510.830?0.8400.00440.710?0.7200.00500.840?0.8500.00430.720?0.7300.00500.850?0.8600.00420.730?0.7400.00490.860?0.8700.00420.740?0.7500.00490.870?0.8800.00410.750?0.7600.00480.880?0.8900.00410.760?0.7700.00480.890?0.9000.00400.770?0.7800.00470.900?0.9100.00400.780?0.7900.00460.910?0.9200.00390.790?0.8000.00460.920?0.9300.00380.800?0.8100.00450.930?0.9400.00380.810?0.8200.00450.940?0.9500.00370.820?0.8300.0044油品的密度與組成的關系油品的密度取決于組成它的烴類的分子大小和分子結構。同一原油的各個餾分，隨著沸點上升，分子量增大，密度也隨著增大。但對不同原油的同一餾分，密度卻有較大的差別，這主要是由于它們的化學組成不同所致。當碳原子數(shù)相同時，芳香烴的密度最大，環(huán)烷烴次之，烷烴最小。因此，當石油餾分的餾程相同時，含芳香烴越多密度越大，含烷烴越多密度越小，因而通過密度的數(shù)據(jù)大致可判斷油品中哪種烴類的含量較多。原油及其餾分的相對密度范圍見表1-3?；旌嫌推返拿芏犬攦煞N或更多的油品混合時，混合油品的密度可按加和性進行計算，即按比例取其平均值：^~nPm=￡V.P.（1-5）i=1式中P.——混合油品中i各組分的密度，kg/m3；V；——混合油品中i組分的體積分率。根據(jù)式（1-5），當油品粘度很大又難以直接測定其密度時，可用等體積已知密度的煤油與之混合稀釋，然后測定混合油品的密度，即可求出該粘度較大的油品的密度。表1-2油品的溫度體積校正系數(shù)相對密度P，1/r相對密度P，1/r0.7000?0.70990.0008970.8500?0.85990.0006990.7100?0.71990.0008840.8600?0.86990.0006860.7200?0.72990.0008700.8700?0.87990.0006730.7300?0.73990.0008570.8800?0.88990.0006600.7400?0.74990.0008440.8900?0.89990.0006470.7500?0.75990.0008310.9000?0.90990.0006330.7600?0.76990.0008180.9100?0.91990.0006200.7700?0.77990.0008050.9200?0.92990.0006070.7800?0.78990.0007920.9300?0.93990.0005940.7900?0.79990.0007780.9400?0.94990.0005810.8000?0.80990.0007650.9500?0.95990.0005680.8100?0.81990.0007520.9600?0.96990.0005550.8200?0.82990.0007380.9700?0.97990.0005420.8300?0.83990.0007250.9800?0.98990.0005290.8400?0.84990.0007120.9900?1.00.000518表1-3原油及其餡分的相對密度范圍原油及其餾分相對密度（d20）原油及其餾分相對密度（d20）原油40.8?1.0輕柴油40.82?0.87汽油0.74?0.77減壓餾分0.85?0.94航空煤油0.78?0.83減壓渣油0.92?1.0二、沸程對于純化合物，在一定外壓下，當加熱到某一溫度時，其飽和蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度稱為沸點。在一定的外壓下，液態(tài)純物質的沸點為一個恒定值。如不加說明，物質的沸點一般都是指其在常壓下的沸騰溫度。當液體為若干種化合物的混合物時，在一定外壓下其沸騰溫度并不是恒定的，隨著氣化過程中液相里較重組分的不斷富集，其沸點會逐漸升高。所以，對于石油餾分這類組成復雜的混合物，一般常用沸點范圍來表征其蒸發(fā)及氣化性能，沸點范圍又稱沸程。石油餾分沸程的數(shù)值，會因所用的蒸餾設備不同而不同。對于同一種油樣，當采用分離精確度較高的蒸餾設備時，其沸程較寬，反之則較窄。因此，在列舉石油餾分的沸程數(shù)據(jù)時，需說明所用的蒸餾設備和方法。在石油處理和加工工藝設備計算中，常常是以餾程來簡便地表征石油餾分的蒸發(fā)和氣化性能。餾程測定是一種在標準設備中，按照GB6536—86規(guī)定的方法進行的簡單蒸餾。國外將此類方法稱為ASTM（AmericanSocietyforTestingMaterial，美國材料試驗學會）蒸餾或恩氏蒸餾。由于這種蒸餾屬于漸次氣化，基本不具有精餾作用，隨著溫度的逐漸升高，不斷氣化和餾出的是組成范圍較寬的混合物。因而餾程只是概略地表示該油品的沸點范圍和一般蒸發(fā)性能，同時只有嚴格按照所規(guī)定的條件進行測定，其結果才有意義，才能相互進行比較。其測定過程是，將100mL（20°C）油品放入標準的蒸餾瓶中按規(guī)定的速度進行加熱，其餾出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為初餾點。隨后，其溫度逐漸升高而不斷地餾出，依次記下餾出液達10mL、20mL直至90mL時的氣相溫度，稱為10%、20%、…、90%餾出溫度。當氣相溫度升高到一定數(shù)值后，它就不再上升反而回落，這個最高的氣相溫度稱為干點（或終餾點）。有時也可根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格要求，以98%或97.5%時的餾出溫度來表示終餾溫度。在大多數(shù)液體燃料規(guī)格中，只要求測定其具有代表性的10%、50%和90%的餾出溫度及干點。油品從初餾點到干點這一溫度范圍稱為餾程或沸程。溫度范圍窄的稱為窄餾分，溫度范圍寬的稱為寬餾分。低溫度范圍的餾分稱為輕餾分，高溫度范圍的餾分稱為重餾分。蒸餾溫度與餾出量之間的關系稱為餾分組成，它是油品質量的重要指標，常用油品的餾程見表1-4。表1-4常用油品的餡程油品種類油品的餾程油品種類油品的餾程汽油40?200C輕柴油250?350C煤油200?300C潤滑油350?520C航空煤油130?250C重質燃料油〉520C

r，度溫出輸輸出的體積分數(shù)，%806040010203040r，度溫出輸輸出的體積分數(shù)，%8060400102030405060708090100■0,0010-0'0,°2086420根據(jù)餾程測定的數(shù)據(jù)，以氣相餾出溫度為縱坐標，以餾出體積分數(shù)為橫坐標作圖，即可得到該油品的蒸餾曲線。圖1-1為大慶原油中汽油的蒸餾曲線。由圖可見，其中10%到90%這一段接近于直線。因此，往往可以用蒸餾曲線的10%到90%之間的斜率S(°C/%)來表示該油品沸程的寬窄，即當石油餾分的沸程愈寬時，其蒸餾曲線的斜率愈大。具體計算如下式：c90%餾出溫度-10%餾出溫度S=(1-6)90-10此斜率表示從餾出10%到90%之間，每餾出1%的沸點平均升高值。例如，某石油恩氏蒸餾曲線中的10%點餾出溫度為78C，90%點餾出溫度為為180C，則其斜率為：S=些奕=12(C/%)90-10?由于石油中部分相對分子質量較大的組分對熱不穩(wěn)定，所以蒸餾時的液相溫度一般不能超過350C，否則就會發(fā)生分解現(xiàn)象。因此，對于較重的石油餾分需要在減壓下進行蒸餾，以降低其餾出溫度。從所測得的減壓下餾出溫度，可借助有關的圖表或計算式求得其相應的常壓下餾出溫度。三、平均沸點餾程在原油的評價和油品規(guī)格上雖然用處很大，但在工藝計算上卻不能直接應用，因此工藝計算上為了要表示某一餾分的特征，需要用平均沸點的概念。它常用在原油處理工藝計算及其它物理性質的計算中。平均沸點有幾種，意義和用途也不一樣，但都是根據(jù)恩氏蒸餾體積平均沸點和斜率求得，現(xiàn)分別敘述。1.體積平均沸點恩氏蒸餾的10%、30%、50%、70%、90%，這五個餾出溫度的平均值稱為油品的體積平均沸點。t='10*‘30*‘50*‘70*‘90(1-7)TOC\o"1-5"\h\zv5式中tv—油品的體積平均沸點，°C；t.t、t、t、t—恩氏蒸餾10%、30%、50%、70%、90%的餾出溫度，C。1030507090體積平均沸點主要用來求定其它難以直接測定的平均沸點。質量平均沸點質量平均沸點為各組分質量百分數(shù)和相應的餾出溫度的乘積之和。t=wt+wt+wt++wt(1-8)w112233ii式中t—油品的質量平均沸點，c,w\w2……w,——各組分的質量百分數(shù)，1j、t2……ti—各組分的餾出溫度，C。分子平均沸點分子平均沸點為各組分摩爾分數(shù)和相應的沸點乘積之和。t=nt+nt+nt++nt(1-9)m112233ii式中tm——油品的分子平均沸點，C，n、n2n各組分的摩爾分數(shù)；t\t2-??…"-——各組分的餾出溫度，C。對于石油窄餾分，可近似地用恩氏蒸餾50%點溫度代替分子平均沸點。立方平均沸點立方平均沸點為各組分體積百分數(shù)乘以各組分沸點(K)的立方根之和再立方。T=(VTI+VT1+……+VT1)3(1-10)cu1122ii式中T^——油品的立方平均沸點，K；V、V2……V―各組分的體積百分數(shù)；T、T……T——各組分的餾出溫度，K。立方平均?弗點可用來求定油品的特性因數(shù)和運動粘度。5.中平均沸點中平均沸點t^^為立方平均沸點與分子平均沸點的算術平均值。t=m_cu(1-11)me2式中、——油品的中平均沸點，C；tcu——油品的立方平均沸點，C；其它符號意義同前。中平均沸點可用來求定油品的特性因數(shù)、氫含量、平均分子量等。上述五種平均沸點，除了體積平均沸點可根據(jù)油品的恩氏蒸餾數(shù)據(jù)直接計算外，其它幾種按公式計算很難，因此，通?？偸窍壤枚魇险麴s數(shù)據(jù)求得體積平均沸點，然后根據(jù)體積平均沸點計算沸點校正值，其校正值可按下列公式計算。t—t+A（1-12）t—t—A（1-13）mcu（1-14）Lme=I'm（1-15）lnA=—3.64991—0.02706010.6667+5.16388S0.25（1-16）TOC\o"1-5"\h\zwvInA=—1.15158—0.01181010.6667+3.70684S0.3333（1-17）\o"CurrentDocument"mvInA=—0.82368—0.089970to.45+2.45679S0.45（1-18）InA=—1.53181—0.01280010.6667+3.64678S0.3333（1-19）\o"CurrentDocument"mev式中A^一質量平均沸點的校正值，。C；A：一子平均沸點的校正值，C；Acu—立方平均沸點的校正值，C；A——中平均沸點的校正值，C；S’—一恩氏蒸餾曲線斜率；其它符號意義同前。四、特性因數(shù)人們在研究各族烴類性質時發(fā)現(xiàn)將各族烴類以蘭金氏溫度（°R）表示的沸點的立方根對60°F的相對密度（d15.6）作圖，都近似為直線，但其斜率不同，將此斜率命名為特性因數(shù)15.6K。所謂特性因數(shù)，是把相對密度與平均沸點關聯(lián)起來，說明油品化學組成特性的一個復合參數(shù)。特性因數(shù)K值，在一定程度上可以反映出原油的烴類分布情況。特性因數(shù)K可用下式表示為：“3T。R[3/37。KK^d___=1.21^d___（1-20）15.615.6對石油餾分來說，式（1-20）中，TK最早用的是分子平均沸點，以后改用立方平均沸點，近來又建議用中平均沸點。表1-5列出幾種純烴的特性因數(shù)，由表中數(shù)據(jù)可以看出：烷烴的K值最大，芳香烴K值最小，而環(huán)烷烴的K值介于二者之間。

石油餾分是烴類的復雜混合物，研究證明，純烴的規(guī)律也完全適用于石油餾分，即油品的K值低，說明它含芳香烴多，K值高，說明它含烷烴多。一般含芳烴多的油品，K值在9.7?11.0之間，含烷烴較多的油品，K值在12.0?13.0之間；而含環(huán)烷烴較多的油品，其K值在11.0?12.0之間。因此，通過K值的大小，可以大致判斷石油餾分的化學組成。我國某些原油的特性因數(shù)見表1-6所示。特性因數(shù)K對于了解石油及其餾分的化學性質、分類、確定原油的加工方案是相當有用的，同時，還可以用它結合相對密度或平均沸點來求定油品的其它物理性質。表1-5純炷的特性因數(shù)碳數(shù)烴名稱沸點，。C相對密度，d204特性因數(shù)，KC7正庚烴98.40.683712.72甲基環(huán)己烷100.90.769411.36甲苯110.80.867010.15C8正辛烷125.60.702512.68乙基環(huán)己烷131.80.787911.37乙苯136.20.867010.37表1-6我國某些原油的特性因數(shù)原油種類大慶混合原油玉門混合原油克拉瑪依原油勝利混合原油大港混合原油特性因數(shù)，K12.512.312.2?12.311.811.8五、蒸氣壓蒸氣壓是在某一溫度下一種物質的液相與其上方的氣相呈平衡狀態(tài)時的壓力，也稱飽和蒸氣壓。蒸氣壓表示該液體在一定溫度下的蒸發(fā)和氣化的能力，蒸氣壓愈高的液體愈易于氣化。蒸氣壓是原油處理和加工工藝設計的重要基礎物性數(shù)據(jù)，也是某些輕質油品的質量指標。純烴的蒸氣壓對于同一族烴類，在同一溫度下，相對分子質量較大的烴類的蒸氣壓較小。就某一種純烴而言，其蒸氣壓是隨溫度的升高而增大的。當體系的壓力不太高，液相的摩爾體積與氣相的摩爾體積相比可以忽略，且溫度遠高于其臨界溫度，氣相可看作理想氣體時，純化合物的蒸氣壓與溫度間的關系，可用下列Clapeyron-Clausius方程表示為:(1-21)dlnPAH(1-21)=dTRT2式中\(zhòng)HV——摩爾蒸發(fā)熱，J/mol；R—爾氣體常數(shù)，8.314J/(mol-K)；T——溫度，K；P—純烴在T時的蒸氣壓，Pa。當溫度變化不大時，AHV可視為常數(shù)，則可上式積分得到:

-lnP=———以+C

RTlnP=冬(■!--1)PR八T(1-22)(1-23)即lnP(1-22)(1-23)在實際應用中，常用經(jīng)驗的或半經(jīng)驗的方法來求出純烴的蒸氣壓，其中比較簡便的如下列Antoine方程：(1-24)lnP=A--B-

T+C(1-24)式中A、B、C常數(shù)隨烴類而異，可從有關數(shù)據(jù)手冊查得，此式的使用范圍為1.3?200kPa。當已知烴類的臨界性質和偏心因子時，建議用下式計算其蒸氣壓。lnP=(lnP)(o)+o(lnP)(i)(1-25)關聯(lián)項的計算式如下：(lnP)(。)=5.92714-6.09648/T-1.28862lnT+0.169347T6(1-26)(lnP)(i)=15.2518-15.6875/T-13.472lnT+0.43577T6(1-27)式中Pr——對比蒸氣壓，P/P；P—蒸氣壓，kPa；°P—臨界壓力，kPa；(lnP)(0)、(lnP)(1)—關聯(lián)項；°心因子；T,——對比溫度，T/T；T—溫度，K；CT—臨界溫度，K。式(1-25)僅適用于非極性化合物，限制對比溫度要大于0.3，且不能用于冰點以下溫度。當對比溫度大于0.5時本法最為可靠。烴類混合物及石油餾分的蒸氣壓當體系壓力不高，氣相近似于理想氣體，與其相平衡的液相近似于理想溶液時，對于組分比較簡單的烴類混合物，其總的蒸氣壓可用Dalton-Raoult定律求得：n(1-28)P=蕓xPi=1(1-28)式中P、P.——別為混合物和組分i的蒸氣壓，Pa；xi——衡液相中組分i的摩爾分率；n——混合物的組分數(shù)。與純烴不同，烴類混合物的蒸氣壓不僅取決于溫度，同時也取決于其組成。在一定的溫

度下，只有其氣相、液相或整體組成一定，其蒸氣壓才是定值。石油尤其是其中較重餾分的組成極其復雜，尚難以測定其單體烴組成，因此無法用Dalton-Raoult定律求取其蒸氣壓。對于沸點范圍較窄的石油餾分（指實沸點蒸餾溫度差小于30C的餾分），可用下列各式用選代法計算其蒸氣壓。當蒸氣壓P<0.27kPa（X>0.0022）時lgP=3000.538X-6.761560-0.875204143X—0.987672度下，只有其氣相、液相或整體組成一定，其蒸氣壓才是定值。石油尤其是其中較重餾分的組成極其復雜，尚難以測定其單體烴組成，因此無法用Dalton-Raoult定律求取其蒸氣壓。對于沸點范圍較窄的石油餾分（指實沸點蒸餾溫度差小于30C的餾分），可用下列各式用選代法計算其蒸氣壓。當蒸氣壓P<0.27kPa（X>0.0022）時lgP=3000.538X-6.761560-0.875204143X—0.987672當0.27kPaWPW101.325kPa（0.0013WXW0.0022）時2663.129X—5.994296lgP=—0.875204195.76X—0.972546當P>101.325kPa（X<0.0013）時lgP=2770.085X—6.412631—0.875204136X—0.989679式中X是溫度（T，K）和沸點（Tb，K）的函數(shù)，由下式計算：T/t—0.00051606T'X=b(1-29)(1-30)(1-31)748.1-0.3861尸b(1-32)(1-33)式中f為校正因子。對于蒸氣壓小于0.1MPa和沸點高于200°C的物質，其f=1；對沸點低于95C的物質，其f=0；對于蒸氣壓小于0.1MPa和沸點在95C至200C之間的物質，其f值由下式算得：f=（T-366.5）/111.1（1-34）特性因數(shù)K為一種表征石油餾分烴類組成的參數(shù)，可按式（1-20）計算。當蒸氣壓接近常壓時，此法較為可靠。六、平均相對分子量由于石油及其產(chǎn)品都是復雜的混合物，而所含化合物的相對分子量是各不相同的，其范圍往往又很寬，所以對它們只能用平均相對分子量來加以表征。對于石油及其產(chǎn)品這種含有眾多不同組分的分散體系，用不同的統(tǒng)計方法可以得到不同定義的平均相對分子質量。在原油預處理和加工工藝計算中，所用的石油餾分相對分子量一般采用數(shù)均相對分子量。數(shù)均相對分子量Mn是應用最廣泛的一種平均相對分子量，它是依據(jù)溶液的依數(shù)性（冰點下降、沸點上升等）來進行測定的。它的定義是體系中具有各種相對分子質量的分子的摩爾分率與其相應的相對分子質量的乘積的總和，也就是體系的質量除以其中所含各類分子的物質的摩爾數(shù)總和的商，具體可由下式表示為：￡nMILwiii(1-35)M=ZnM=-i=1=-r=1—(1-35)ni"ZnZnii式中n—i組分的摩爾分率；Mi組分的相對分子量；N.—i組分的物質的摩爾數(shù)，mol；叫一i組分的質量，g。表1-7幾種原油餾分的相對分子量分布沸點范圍，。c原油餡分的相對分子量大慶原油（石蠟基）勝利原油（中間基）歡喜嶺原油（環(huán)烷基）200?250193180185250?300240205190300?350270244234350?400323298273400?450392374337450?500461414362〉500112010801030表1-8石?油各餾分的平均相對分子量餡分沸點范圍，c碳數(shù)范圍平均碳數(shù)相對分子量汽油餡分<200C5?C11約8100?120輕柴油餡分200?350C11-C20約16220?240減壓餡分350?500C20?C35約30370?400減壓渣油〉500〉C35約70900?1100原油中所含化合物的相對分子量是從幾十到幾千。由表1-7可見，其各餡分的平均相對分子質量是隨其沸程的上升而增大的。當沸程相同時，各原油相應餡分的平均相對分子質量還是有差別的，顯然石蠟基原油如大慶原油的相對分子質量最大，中間基原油如勝利原油的次之，而環(huán)烷基原油如歡喜嶺原油的最小。盡管如此，石油各餡分的平均相對分子量還是有個大致的范圍。如表1-8所示，汽油餡分的平均碳數(shù)約為8,其平均相對分子質量為100?120；輕柴油餡分的平均碳數(shù)約為16,其平均相對分子質量約為220?240；減壓餡分的平均碳數(shù)約為30，其平均相對分子質量約為370?400；減壓渣油的平均碳數(shù)約為70，其平均相對分子質量約為1000。在不具備實測條件的情況下，石油餡分的平均相對分子量可查相關圖表和用一些經(jīng)驗公式計算得到。現(xiàn)將有關的經(jīng)驗公式介紹如下：（1）擬合的Winn圖計算式對于石油餡分的平均分子量，可根據(jù)餡分相對密度d15.6或特性因數(shù)K和餡分的中平均沸15.6點tm查-石油餡分分子量和特性因數(shù)關系圖（Winn圖）得到。為了便于計算機計算，將其擬合成數(shù)學表達式。lgM二*2A,（1.8t+32）iKj（1-36）j=0i=0

式中M一原油或餾分的平均分子量；tm——原油或餾分的中平均沸點，°C；售一原油或餾分特性因數(shù)；A’,系數(shù)。其中A00=0.667202,A01=0.1552531,A02=-5.378496X10-3A10=4.583705X10-3,A11=-5.755585X10-4,A12=2.500584X10-5A20=-2.698693X10-6,A21=3.87595X10-7,A22=-1.566228X10-8(2)Riazi-Daubert關聯(lián)式(1-37)T2.196M=1.66X10-4-^-

d1.016(1-37)式中T——原油或餾分的中平均沸點，K；d—-原油或餾分d15.6的相對密度。15.6(3)壽德清一向正為關系式M=a+bT+cKT+d(KT)2+eTp(1-38)memememe20式中七——石油餾分的中平均沸點，K；P；—20C石油餾分的密度，g/cm3；a、b、c、d、e系數(shù)，其值為：a=184.534,b=2.29451,c=-0.233246,d=1.328853X10-5,e=-0.62217式(1-38)系用國產(chǎn)原油直餾餾分油、催化裂化和焦化餾分油實測數(shù)據(jù)回歸得到的。七、粘度粘度是評價石油及石油產(chǎn)品流動性的指標。在油品的流動和輸送過程中，粘度對流量和壓力降的影響很大，因此，在工藝計算中粘度又是不可缺少的物理參數(shù)。1.粘度的定義粘度是表示液體流動時分子間因摩擦而產(chǎn)生阻力的大小。按牛頓關于液體內摩擦的定律，當液體在作層流流動時，相鄰兩液體間內摩擦力可表示為：dVF=rS(1-39)dL式中F——兩液體層之間的內摩擦力；S——兩液體層之間的接觸面積；dV——兩液體層之間的相對運動速度；dL一兩液體層的距離；與流動方向垂直的速度梯度；dLr——內摩擦系數(shù)(即該液體的動力粘度)。動力粘度R的物理意義是當兩個液體層面積各為lm2、相距l(xiāng)m,相對移動速度為1m/s時所產(chǎn)生的阻力，單位為Pa?s。通常在手冊中查到的粘度是以物理制單位表示的。在物理單位制中，動力粘度單位是達因?秒/厘米，通常稱為泊，其1%稱厘泊（cP），工程計算時需將其換算成法定單位制（SI）或工程制單位。以厘泊計的粘度，換算成SI單位以Pa?s表示，其數(shù)值應除以1000。除了動力粘度外，在工程還常用到運動粘度。運動粘度為液體的動力粘度與其同溫度、壓力下的密度之比，用下式表示為：V=—（1-40）P式中v——運動粘度，m2/s；—動力粘度，Pa?sP——液體的密度，kg/m3。在法定單位制中，運動粘度單位為m2/s。在物理單位制中，運動粘度單位為cm2/s，稱為斯，斯的百分之一稱為厘斯（cSt）。油品粘度與組成的關系粘度既然反映了液體內部的分子摩擦，因此它必然與分子的大小和結構有密切的關系。當油品的比重指數(shù)減少（密度增大），平均沸點升高時，也就是說當油品中烴類分子量增大時，則粘度增加。當油品的平均沸點相同時，因原油的性質不同，特性因數(shù)有差別，所以粘度也不同。隨特性因數(shù)的減少，粘度則增加。也就是說當石油餾分的沸點相同時，含烷烴多的油品粘度小，而含環(huán)烷烴及芳烴多的油品粘度大。從以上分析可知：油品的粘度與密度、平均沸點及特性因數(shù)有關，因此，可由油品的比重指數(shù)，立方平均沸點及特性因數(shù)來查閱文獻［1］求得油品的粘度。用這種方法查得的粘度有一定誤差，因此，若要精確計算應該用實測數(shù)據(jù)。粘度與壓力的關系當液體所受的壓力增大時，其分子間的距離縮小，引力也就增強，導致其粘度增大。當壓力低于4.0MPa時，壓力對液體油品粘度的影響不大，可以忽略。對于石油產(chǎn)品而言，只有當壓力大到20MPa時對粘度才有顯著的影響，如壓力達到35MPa時，油品的粘度約為常壓下的兩倍。當壓力進一步增加時，粘度的變化率增大，直至使油品變成膏狀半固體。石油餾分在高壓下的粘度可用下列經(jīng)驗方程計算。(1-41)log上=―-—(0.0239+0.01638—0.278)(1-41)—°6.894760式中——在溫度八壓力P下的粘度，mPa?s；—0——溫度T和大氣壓力下的粘度，mPa?s；P——系統(tǒng)壓力，MPa。式（1-41）不宜用于壓力大于68.95MPa的情形。當壓力低于34.48MPa時，計算值與實驗值之間的誤差約為5.0%。當壓力高于68.95MPa時，平均誤差增加到8.0%。粘度與溫度的關系對評定石油產(chǎn)品的性質，粘度與溫度的關系是十分重要的。當溫度升高時，所有石油餾分的粘度都降低，而當溫度降低時，粘度則升高。油品粘度隨溫度變化的這種性質稱為粘溫特性。油品粘度最好是根據(jù)計算溫度從實驗室測出的粘溫關系曲線上查找。如果沒有這類曲線，則按下列關系式計算。粘溫指數(shù)關系式v=ve〈(t-q)(1-42)式中v、v——別是溫度為t、/時的油品運動粘度，m2/s；TOC\o"1-5"\h\zt11匚一粘溫指數(shù)，1/°c。可根據(jù)兩個已知粘度值vi、v2求得，匚—1n—i-(t<t)\o"CurrentDocument"t-1v12式(1-42)適用于輕質成品油及部分重燃油和低粘原油。由于該式計算比較簡便，因此對于中粘原油，如果兩已知粘度對應的溫度值相差不超過5C，即t1-12W5C，則可用來計算該溫度范圍內的粘度值。12有兩個常數(shù)的粘溫關系式當已知石油餾分兩溫度的粘度時，可以按下列表達式計算石油餾分在規(guī)定范圍內的任意溫度的粘度。v=exp[exp(i+b1nT)]-0.6(1-43)其中a—lnln(v+0.6)-blnT117lnln(v+0.6)-ln(v+0.6)b—12lnT-lnT12式中v——石油餾分在溫度T下的粘度，mm2/sT——系統(tǒng)溫度，K；v1、v2—石油餾分在溫度T]、T2時的粘度，mm2/s；T.、T——粘度v、v對應的溫度，K；1212a、b——方程系數(shù)。應用式(1-43)計算粘度應注意下列兩點：本計算方法僅適用于液體石油餾分，當溫度高于245C時，石油發(fā)生裂解，使得粘度估算發(fā)生偏差。當選擇已知粘度點時，其對應的溫度盡可能包括估算溫度或其中一點靠近估算溫度。這個方法僅適用于牛頓流體。當在遠離實驗值區(qū)域使用時應該小心。低溫時，本方法的偏差很大。對于高聚物、含蠟油和某些硅化的酯類，如果用310.93K和372.05K兩個溫度點下的已知粘度來估算外延溫度點下的粘度時，其結果往往比實驗值低得多。對于高分子量的芳香烴，本方法的誤差很大。在低溫時，對于某些高分子量純組分以及某些超純礦物油，用本方法得出的估算值往往比實驗值高。一般來講，對于純組分粘度估算，平均誤差小于4%，并且在0?100C范圍內更為精確。當溫度高于100C時，粘度的估算值總是偏高，并且偏差隨著溫度的升高而增大。芳香基石油餾分比烷基石油餾分的估算誤差大。當在相隔一個數(shù)量級的兩個粘度值間進行內插時，誤差比上面指出的還要大。八、燃燒性質1.閃點和燃點油品在一定條件下加熱，液體表面上的蒸汽和周圍的空氣形成混合氣，當混合氣中油氣量達到一定比例時，使形成一種爆炸性的混合氣，遇到火焰時就能閃火或爆炸。油品發(fā)生閃火或爆炸，必須有一定的條件，即油氣和空氣混合物中油氣的濃度要有一定的范圍，低于這個范圍，油氣不足，高于這一范圍，則空氣不足，均不能閃火、爆炸，因此，這一濃度范圍，就稱爆炸范圍，其下限濃度稱為爆炸下限，上限濃度稱為爆炸上限。為了安全，油品在貯存和運輸時所產(chǎn)生的蒸汽和空氣混合物，其濃度應在爆炸范圍以外，這樣才不致在接近火焰時發(fā)生閃火與爆炸。在規(guī)定的儀器內和一定的條件下，加熱油品到某一溫度，一定量的油品蒸汽與空氣形成混合物，當用明火接觸時，就會發(fā)生短暫的閃火（一閃即滅），這時的溫度稱為油品的閃點。油品的閃點與其餾分組成、化學組成以及壓力有關。油品的沸點范圍越低，則其閃點越低，例如汽油的閃點為-50?30°C，煤油的閃點為28?60°C，潤滑油的閃點為130?325°C，油品的汽化性越大，其閃點越低，因此，只要有極少量輕質油混入潤滑油中，就可以使其閃點顯著降低；烯烴的閃點比烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴都低。含石蠟較多的油品閃點較高；相反，含膠質較多的環(huán)烷一芳香基石油所得的粘度相同的油品閃點較低。油品的閃點隨壓力增大而升高，因為壓力增大，油品的沸點范圍升高，不易蒸發(fā)，故油品的閃點也升高。測定閃點的方法有兩種：閉口閃點和開口閃點。它們的區(qū)別在于加熱蒸發(fā)及引火條件的不同，所測得的閃點數(shù)值也不一樣，適用的油品也不同。開口閃點儀一般用來測定重質油料如潤滑油、殘油等，閉口閃點儀則對輕、重油品都適用。在閉口閃點儀中，油品的蒸發(fā)是在密閉的容器中進行的，而在開口閃點儀中，蒸發(fā)的油蒸汽可自由擴散到空氣中，而且容易分散開來，因此，同一油品用閉口閃點儀測得的閃點比開口閃點儀測得的閃點低，兩者差別相當大。油品的閃點越高，這種差別也越大。在測定閃點的同一儀器中，當油品的溫度到達閃點后繼續(xù)加熱到某一溫度，引火后液體開始燃燒，火焰不再熄滅的最低溫度稱為油品的燃點。油品的燃點一般比其閃點高20?300C。油品的閃點和燃點標志著油品的爆炸性和著火的危險性，是油品重要的安全指標，它關系著油品的儲存、運輸和使用的安全。用閃點也能判斷潤滑油或重油中是否混有輕組分以及在加工和使用過程中有無分解現(xiàn)象發(fā)生，分解產(chǎn)品混入油中會使閃點顯著降低。2.自燃點將油品加熱到某一溫度，令其與空氣接觸不需引火油品自行燃燒的最低溫度稱為該油品的自燃點。油品的沸點越低，越不易自燃，故自燃點也就越高，反之，自燃點越低。油品的自燃點與化學組成有關，含烷烴多的油品其自燃點較低，含芳烴多的自燃點最高，含環(huán)烷烴多的介于二者之間。自燃點關系著油品運輸、儲存、加工和使用等過程中的安全，當油品從設備、法蘭、接頭等處漏出時所引起的火災往往與油品的自燃點有密切的關系。九、低溫流動性凝點和傾點對于純物質來講，它有固定的凝點，而且與熔點的數(shù)值相同。油品是一種復雜的混合物，它沒有固定的凝點。所謂油品的凝點是指其失去流動性的最高溫度。這里所指的失去流動性，完全是條件性的。它的測定是利用特定的儀器，當油被冷卻到某一溫度時，將裝油的試管傾斜45。角，而且經(jīng)過一分鐘后，用肉眼看不出管內液面位置有所移動，此時油品就被看作是凝固了，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的最高溫度即稱為該油品的凝點。傾點是指油品能從標準型式的容器中流出的最低溫度。油品的凝點（傾點）與其餾分組成和化學組成有關，油品中含蠟多，凝點（傾點）就高，所以油品凝點的高低，可以表示其含蠟的程度。凝點表明油品在低溫下的流動性，對油品的輸送及其使用性能有很重要。濁點、冰點濁點和冰點主要用來評價某些透明油品如航空汽油、煤油及輕柴油等低溫性能的指標。在特定的儀器中和規(guī)定的試驗條件下，將油品冷卻使其失去透明，并產(chǎn)生云霧狀的渾濁現(xiàn)象的最高溫度稱為濁點。繼續(xù)降低溫度到油品中出現(xiàn)用肉眼能見到的晶體時的溫度稱為冰點或結晶點。第三節(jié)原油的分類我國的石油資源豐富，分布也相當廣泛，各石油產(chǎn)地原油的性質是不同的，為了合理利用石油資源，需要按照原油的性質來加以分類，一旦知道原油的類別后，就可大致推測它的性質和加工途徑，判斷它適宜于生產(chǎn)的產(chǎn)品種類、產(chǎn)品質量如何等等?？梢妼⑹瓦M行科學的分類，對認識和利用石油都是十分必要的。但石油的組成十分復雜，對原油的確切分類是十分困難的。概括地說，原油可以按工業(yè)、地質、化學等的觀點來區(qū)分，每一大類中又有多種分類法。例如，化學分類法中就有特性因數(shù)分類法、關鍵餾分特性分類法、相關系數(shù)分類法、結構族組成分類法等。本節(jié)主要介紹特性因數(shù)分類法、關鍵餾分特性分類法和商品分類法。一、特性因數(shù)分類法按照特性因數(shù)（K值）的大小將原油分類為石蠟基、中間基和環(huán)烷基三大類，其分類方法列于表1-9。表1-9特性因數(shù)（K值）分類法序號特性因數(shù)，K原油類別1〉12.1石蠟基211.5?12.1中間基310.5?11.5環(huán)烷基石蠟基原油一般含烷烴量超過50%,其它族烴類的含量較烷烴少，其特點是含蠟量較高，相對密度較小，凝點高，含硫、含膠量低，并可制得粘溫性能好的潤滑油。大慶原油就是典型的石蠟基原油。瀝青基原油也是特性因數(shù)小于11.5的原油，它的特點是相對密度較大，含輕餾分少，含膠質、瀝青質更多，為了便于統(tǒng)一分類，統(tǒng)稱為環(huán)烷基原油。環(huán)烷基原油的相對密度較大，凝點低；汽油餾分中含有較多的環(huán)烷烴，達50%以上，汽油辛烷值較高，航空煤油的相對密度大，燃燒性能中重量發(fā)熱值與體積發(fā)熱值都較高，柴油的十六烷值低，潤滑油的粘溫性能差。環(huán)烷基原油中的重質石油，往往含有大量的膠質和瀝青質，又稱為瀝青基原油，可以生產(chǎn)各種高質量的瀝青，如孤島原油。中間基原油的性質是介于石蠟基和環(huán)烷基原油兩者之間。二、關鍵餡分特性分類法關鍵餾分特性分類法是美國礦務局創(chuàng)立的。用簡易的精餾裝置，在常壓下將原油蒸得250?275°C的餾分，定為第一關鍵餾分；將其余重油用不帶填料的蒸餾瓶，在40mmHg的壓力下減壓蒸餾，取275?300C餾分（相當于常壓下395?425C的餾分），定為第二關鍵餾分。分別測定上述兩個關鍵餾分的密度，對照表1-10中的密度分類標準，決定兩個關鍵餾分的屬性，最后按照表1-11確定該原油屬于所列七種類型中的哪一類。表1-10中括號內的特性因數(shù)K值是根據(jù)關鍵餾分的中平均沸點和比重指數(shù)求定的，它不作為分類標準，僅作為參考數(shù)據(jù)。表1-10關鍵組分分類的指標關鍵餾分石蠟基中間基環(huán)烷基第一關鍵餾分密度d：0<0.8207API°〉40(K值〉11.9)密度專0=0.8207?0.8560API°=33?40(K值=11.5?11.9)密度d：0〉0.8560API°<33(K值<11.5)第二關鍵餾分密度專0<0.8721API°〉30(K值〉12.2)密度專0=0.8721?0.9302API°=20?30(K值=11.5?12.2)密度d20〉0.9302API°<20(K值<11.5)三、原油商品分類法對原油進行商品分類的目的在于按質論價，在國際石油市場上有多種分類方法。國際石油市場上長期使用的原油商品分類法，是按原油的比重指數(shù)API°值的大小和硫含量的多少分類計價的。表1-11關鍵餡分特性分類表序號第一關鍵餾分的屬性第二關鍵餾分的屬性原油類別1石蠟基石蠟基石蠟基2石蠟基中間基石蠟一中間基3中間基石蠟基中間一石蠟基4中間基中間基中間基5中間基環(huán)烷基中間一環(huán)烷基6環(huán)烷基中間基環(huán)烷一中間基7環(huán)烷基環(huán)烷基環(huán)烷基1.按原油的相對密度分類國際市場分類標準將國際市場上原油按API度值分為四類，如表1-12所示。此種分類雖比較粗略，不過也能反映各種原油的共性。輕質原油中，一般含汽油、煤油、柴油等輕質餾分較高，含硫和含膠質較少，如青海原油、延長原油。另一類輕質原油，輕餾分含量并不高，但由于烷烴的含量高，1因而相對密度比較小，如大慶原油。輕質原油大體上是地質年代古老的原油，與生成物質的組成差別大，硫、氮、氧的含量低。重質原油中，一般含輕餾分和蠟都較少，而含硫、氮、氧及膠質較多，含瀝青質多，如孤島原油。重質原油大體上是地質年代較年輕的原油，與生成物質的組成相近，它們的餾分含非烴化合物較多，對氧很不安定，需要用較為復雜的加工工藝過程。輕質原油和重質原油其元素組成一般差別不大，含碳的變化范圍為83?87%，氫11?14%，其余為硫、氮、氧，以及痕量的鎳、釩、鐵、銅、磷等，個別的重質原油也有例外。表1-12原油按API度分類的標準API度15°C密度，g/cm320C密度，g/cm3原油類別〉34<0.855<0.852輕質原油34?200.855?0.9340.852?0.930中質原油20?100.934?1.000.930?0.998重質原油<10〉1.00〉0.998特稠原油按原油的含硫量分類國際市場分類標準將原油硫含量分為三種：硫含量小于0.5%的原油，為低硫原油；硫含量為0.5%?2.0%的原油，為含硫原油；硫含量大于2.0%的原油，為高硫原油。大慶原油為低硫原油，勝利原油為含硫原油，孤島原油為高硫原油。個別的高硫原油如阿爾巴尼亞原油含硫高達4?5%。在世界原油總產(chǎn)量中，含硫原油和高硫原油約占75%，我國含硫原油產(chǎn)量也在逐漸增長。低硫原油的重金屬含量一般都很低，含硫原油中有高金屬含量的，也有低金屬含量的，但是，對油品質量的影響，還與金屬有機化合物的揮發(fā)性能有很大關系。實際上，在石油交易中，使用多種按質論價的分類方法。例如，有的以某種原油為標準，按所交易原油的密度及硫含量與標準原油的差別來計算價格。近年來，有的在計算原油價格時還考慮到原油的氮含量及金屬含量等因素。近十多年來，國際石油交易中還常用“凈值反算法”(NetbackCalculation)論價。所謂凈值反算法，就是以產(chǎn)品的估計收率所得各種產(chǎn)品在某港口的現(xiàn)貨價的總價值為依據(jù)，反算原油的價格。石油的分類方法是很多的，但每一種分類方法大多是從某一方面來分類的，都有其局限

性，因此，要比較全面、確切地說明一種原油的屬性，常需要根據(jù)分類指標來說明。表1-13是我國部分油田原油的