石油及油品基础知识.ppt
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1、2.1.1 石油的一般性状石油的一般性状 石油(或原油)通常是黑色或褐色的流动或半流石油(或原油)通常是黑色或褐色的流动或半流动的粘稠液体,动的粘稠液体,相对密度一般介于之间。相对密度一般介于之间。世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。异。2.1 石油的化学组成石油的化学组成1原原 油油 名名 称称 大大庆庆 胜胜利利 孤孤岛岛 辽辽河河 中原中原密度(密度(20)g/cmg/cm3 30.860.900.950.920.85运运动动粘度(粘度(50)mm2/s20.1983.36333.7109.010.32凝点,凝点,3028217(倾倾点
2、点)33蜡含量蜡含量(质质量分数量分数)%26.214.64.99.519.7庚庚烷沥烷沥青青质质(质质量分数量分数)%0 12.900残炭残炭(质质量分数量分数),%2.96.47.46.83.8灰分灰分(质质量分数量分数),%0.00270.020.0960.01_硫含量硫含量(质质量分数量分数),%0.100.802.090.240.52氮含量氮含量(质质量分数量分数),%0.160.4l0.430.400.17镍镍含量,含量,gg3.126.021.132.53.3钒钒含量,含量,gg0.041.62.00.62.42.1.1.1我国主要原油的一般性质2原原 油油 名名 称称 沙特沙特
3、(轻质轻质)沙特沙特(中中质质)沙特沙特(轻轻重混合重混合)伊朗伊朗(轻质轻质)科威科威特特 阿阿联联酋酋(穆穆尔尔班班)伊拉克伊拉克 印尼印尼(米米纳纳斯斯)密度(密度(20)g/cmg/cm3 30.85780.86800.87l60.85310.86500.82390.85590.8456运动粘度(运动粘度(50)mm2/s5.889.049.174.917.312.556.50(37.8)13.4凝点。凝点。-24-7-25-11-20-7-15(倾倾点点)34(倾倾点点)蜡含量蜡含量(质质量分数量分数),%3.363.104.24_2.735.16_庚庚烷沥烷沥青青质质(质质量分数量
4、分数)%1.481.843.150.641.970.361.100.28残炭残炭(质质量分数量分数),%4.455.675.824.285.691.964.22.8硫含量硫含量(质质量分数量分数),%1.912.422.551.402.300.861.950.10氮含量氮含量(质质量分数量分数),%0.090.120.090.120.14_0.100.102.1.1.2国外部分原油的一般性质3与国外原油相比,我国主要油区原油的与国外原油相比,我国主要油区原油的1、凝点及蜡含量较高。、凝点及蜡含量较高。2、庚烷沥青质含量较低。、庚烷沥青质含量较低。3、相对密度大多在之间,属偏重的常规原油。、相对
5、密度大多在之间,属偏重的常规原油。4、石油的元素组成、石油的元素组成 石油基本化学组成:碳、氢、硫、氮、氧石油基本化学组成:碳、氢、硫、氮、氧(1)碳的质量分数一般为碳的质量分数一般为83%87%(2)氢的质量分数为氢的质量分数为11%14%(3)硫的质量分数为硫的质量分数为0.05%8%(4)氮的质量分数为氮的质量分数为0.02%2%(5)氧的质量分数为氧的质量分数为0.05%2%5、石油的烃类组成、石油的烃类组成烷烃,环烷烃,芳香烃烷烃,环烷烃,芳香烃石油的烃类组成石油的烃类组成原油伴生气原油中含的液态烃原油中含的固态烃蜡干气湿气低沸点馏分中沸点馏分高沸点馏分31.131.122.322.
6、310 10 0.9968 11分类标准,分类标准,%0.5 0.52.0 2.0 原油类别原油类别低含硫低含硫 含硫含硫 高含硫高含硫 分类标准,分类标准,%0.52.5 2.510.0 10.0 原油类别原油类别低含蜡低含蜡 含蜡含蜡高含蜡高含蜡(2)硫含量分类硫含量分类(3)蜡含量分类蜡含量分类12二、化学分类法二、化学分类法以原油的化学组成为基础,以原油的化学组成为基础,用与原油化学组成直接有关的参数作为分类依据用与原油化学组成直接有关的参数作为分类依据,如特性因数分类、关键馏分特性分类等。如特性因数分类、关键馏分特性分类等。13关键馏分特性分类法关键馏分特性分类法 将将原原油油用用简
7、简易易精精馏馏装装置置切切取取两两个个轻轻重重关关键键馏馏分分,分分别别测测定定其其相相对对密密度度,对对照照分分类类标标准准表表确确定定两两个个关关键键馏馏分分的的基基属属,然然后后根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。根据关键馏分特性分类表确定原油的类别。第一关键馏分指原油常压蒸馏第一关键馏分指原油常压蒸馏250250275275的馏分;的馏分;第二关键馏分相当于原油常压蒸馏第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395395425425的馏分,即的馏分,即 在减压在减压40mmHg40mmHg下取得的下取得的275275300300的馏分的馏分 14 基属基属关关键馏键馏分分石蜡基石蜡基中间基中间
8、基环烷基环烷基第一第一关关键馏键馏分分d42040(K11.9)d420=0.82100.8562API=3340(K=11.511.9)d4200.8562API33(K11.5)第二第二关关键馏键馏分分d42030(K12.2)d420=0.87230.9035API=2030(K=11.512.2)d4200.9305API20(K 芳香芳香烃烃 黏度反映分子黏度反映分子结结构的信息,而且构的信息,而且环环可以可以认为认为是黏度的是黏度的载载体。体。523.3.油品的油品的粘温性质粘温性质 粘温性质:油品的粘度随温度变化的性质粘温性质:油品的粘度随温度变化的性质 油品的粘度随温度的变化幅
9、度小,则称为油品的粘温性质好油品的粘度随温度的变化幅度小,则称为油品的粘温性质好 表征表征粘温性质的指标有:粘度指数和粘温性质粘温性质的指标有:粘度指数和粘温性质53 (1)粘度指数)粘度指数 VI 目前世界上通用的表征粘温性质的指标,我国目前也目前世界上通用的表征粘温性质的指标,我国目前也采用此指标。采用此指标。此法是选定两种原油的馏分作为标准,一种是粘温性此法是选定两种原油的馏分作为标准,一种是粘温性质良好的宾夕法尼亚原油,把这种原油的所有窄馏分质良好的宾夕法尼亚原油,把这种原油的所有窄馏分(称为(称为H油)的粘度指数人为地规定为油)的粘度指数人为地规定为100;另一种;另一种粘温性质不好
10、的德克萨斯海湾沿岸原油,把这种原油粘温性质不好的德克萨斯海湾沿岸原油,把这种原油的所有窄馏分(称为的所有窄馏分(称为L油)的粘度指数人为地规定为油)的粘度指数人为地规定为0。一般油样的粘度指数介于两者之间,粘度指数越大表一般油样的粘度指数介于两者之间,粘度指数越大表明粘温性质越好。对于粘温性质很差的油品,其粘度明粘温性质越好。对于粘温性质很差的油品,其粘度指数可以是负值。指数可以是负值。54当粘度指数(当粘度指数(VI)为)为1100时:时:当粘度指数(当粘度指数(VI)等于或大于)等于或大于100时:时:55(2)粘度比粘度比 指油品的指油品的50条件下运动粘度与其条件下运动粘度与其100条
11、件条件下运动粘度之比,即下运动粘度之比,即50 /100 。对于粘度水平相当的油品,粘度比越小,表示对于粘度水平相当的油品,粘度比越小,表示该油品的粘该油品的粘温性质越好;但当粘度水平相差温性质越好;但当粘度水平相差较大时,则不能用粘度比进行比较。较大时,则不能用粘度比进行比较。56(3)粘温性质与分子结构的关系粘温性质与分子结构的关系正构烷烃的粘正构烷烃的粘温性质最好,分支程度增大,粘温性质最好,分支程度增大,粘温性质越差。温性质越差。环状烃(环烷烃和芳香烃)的粘环状烃(环烷烃和芳香烃)的粘温性质较链状烃温性质较链状烃差。差。分子环数相同时,其侧链越长粘分子环数相同时,其侧链越长粘温性质越好
12、,侧温性质越好,侧链上有分支会使黏度指数下降。链上有分支会使黏度指数下降。574.4.石油及石油馏分的粘温性质石油及石油馏分的粘温性质 石油各馏分的粘度都随着其沸程的升高而增大石油各馏分的粘度都随着其沸程的升高而增大 相对分子质量增大相对分子质量增大 环状烃含量增多所致环状烃含量增多所致 当石油馏分的沸程相同时当石油馏分的沸程相同时 石蜡基原油的粘度最小石蜡基原油的粘度最小 中间基居中中间基居中 环烷基的最大环烷基的最大 582.2.4 2.2.4 油品的油品的闪点、燃点闪点、燃点、自燃点、凝点、自燃点、凝点1.1.闪点闪点指油品在常压下油气和空气混合气相当于爆炸下限或上限时的油品温度。指油品
13、在常压下油气和空气混合气相当于爆炸下限或上限时的油品温度。闪点是一个温度范围。闪点是一个温度范围。平时我们使用爆炸下限温度或者爆炸上限温度来作为油品的闪点。平时我们使用爆炸下限温度或者爆炸上限温度来作为油品的闪点。汽油的闪点是相当于爆炸上限的油品温度,而煤、柴油和润滑油等的闪点是相当汽油的闪点是相当于爆炸上限的油品温度,而煤、柴油和润滑油等的闪点是相当于爆炸下限时的油品温度。于爆炸下限时的油品温度。59二、燃点和自燃点二、燃点和自燃点 燃点燃点:油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃:油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃烧不少于并连续燃烧不少于5 5秒钟时的最低温度秒钟时的最低温度
14、自燃点自燃点:把油品预热到很高温度,然后使其与空气:把油品预热到很高温度,然后使其与空气接触,则不需引火,油品即可能因剧烈氧化而产生接触,则不需引火,油品即可能因剧烈氧化而产生火焰自行燃烧,能产生自燃的最低温度称为自燃点火焰自行燃烧,能产生自燃的最低温度称为自燃点 60闪点、燃点和自燃点与油品的组成的关系闪点、燃点和自燃点与油品的组成的关系 同族烃中,分子量增大,闪点增高,燃点增高,自同族烃中,分子量增大,闪点增高,燃点增高,自燃点降低燃点降低 油品越轻,闪点越低,燃点越低,自燃点越高油品越轻,闪点越低,燃点越低,自燃点越高 烷烃比芳烃易于自燃,所以烷烃的自燃点低烷烃比芳烃易于自燃,所以烷烃的
15、自燃点低(芳香烃芳香烃比烷烃稳定比烷烃稳定),但烷烃的闪点却比粘度相同而含环烷,但烷烃的闪点却比粘度相同而含环烷烃和芳香烃较多的油品高烃和芳香烃较多的油品高 613.浊点和冰点o浊点:标准状态下冷却至开始出现混浊的最高温度为其浊点。混浊是由于水分或固体从样品中析出。o冰点;在测定浊点后,继续将试油冷却,直到油中呈现出肉眼能看得见的晶体时的温度就是冰点。624.凝点和倾点o对于石油产品,没有固定的“冰点”,也没有固定的“溶点”。o所谓油品的“凝凝点点”是在严格的仪器、操作条件下测得油品刚失去流动时的最高温度。o倾倾点点:是指油品能从规定仪器中流出的最低温度,也称为流动极限,它比凝点能更好地反映油
16、品的低温性能o凝点是柴油,润滑油等油品的重要低温流动指标632.2.5 油品的热性质油品的热性质1.焓焓 (1)定义:定义:状态函数状态函数(2)(2)石油馏分焓值求定石油馏分焓值求定 H=f=f(T T、P P、性质)、性质)石油馏分的焓值可以从有关图表中查的,石油馏分的焓值可以从有关图表中查的,也可借助有关方程式计算得到。也可借助有关方程式计算得到。H=U+pV64(3)规律规律o同温度下,密度小,特性因素值大,焓值越高;同温度下,密度小,特性因素值大,焓值越高;o烷烃的焓值大于芳烃;轻馏分的焓值大于重馏分的。烷烃的焓值大于芳烃;轻馏分的焓值大于重馏分的。(4)说明:说明:焓值是相对值,其
17、绝对值无法知道焓值是相对值,其绝对值无法知道 油品性质,温度,压力的函数油品性质,温度,压力的函数 混合物的焓值按可加值计算混合物的焓值按可加值计算 石油馏分的焓值可从有关图表中查得石油馏分的焓值可从有关图表中查得652.质量热容(比热)质量热容(比热)(1)定义定义 单位质量物质在某一温度单位质量物质在某一温度T下,所吸热量与温度升高值下,所吸热量与温度升高值之比。单位之比。单位(kJ/kg)。由热力学可知,由热力学可知,体积恒定时为质量定容热容体积恒定时为质量定容热容Cv,压力恒定时为质量定压热容,压力恒定时为质量定压热容Cp,液体和固体液体和固体Cv和和Cp相差很小,相差很小,气体相差较
18、大。理想气体:气体相差较大。理想气体:Cp-Cv=R66(2)律性律性o烃类的质量热容随温度和分子量的增加而增加。烃类的质量热容随温度和分子量的增加而增加。o不同烃,碳原子数相同时,烷烃最大,环烷烃次不同烃,碳原子数相同时,烷烃最大,环烷烃次之,芳烃最小。之,芳烃最小。o压力的影响,对液体烃类可忽略;对气体烃类,压力的影响,对液体烃类可忽略;对气体烃类,随压力的增高而增大,需要校正。随压力的增高而增大,需要校正。p质量热容可查图表得到质量热容可查图表得到 673.汽化热汽化热(h)(1)定义定义 单位质量物质在一定温度下由液态转化为气态单位质量物质在一定温度下由液态转化为气态所吸收的热量,单位
19、所吸收的热量,单位 kJ/kg。h=f(T、P)T升升 P升升h降。降。常压、沸点下汽化热常压、沸点下汽化热潜热:指物质在常压潜热:指物质在常压汽化或冷凝时吸收或放出的热量,此时没有温汽化或冷凝时吸收或放出的热量,此时没有温度的变化;度的变化;68(2)规律规律 随分子量的增大,汽化热减小;随分子量的增大,汽化热减小;分子量接近时,烷烃、环烷烃差不多,芳烃稍高。分子量接近时,烷烃、环烷烃差不多,芳烃稍高。(3)求取求取 用中平均沸点、平均分子量、相对密度查图表用中平均沸点、平均分子量、相对密度查图表球的球的692.3.1 2.3.1 发动机燃料发动机燃料1.1.汽汽 油油(1 1)品种牌号和用
20、途)品种牌号和用途主要牌号:以辛烷值不同划分为主要牌号:以辛烷值不同划分为9090#93 93#9797#三个牌号三个牌号(GB17930-2006)(GB17930-2006)用途:主要用于轻型汽车,机具,也可用途:主要用于轻型汽车,机具,也可 用于活塞式发动机飞机及快艇等用于活塞式发动机飞机及快艇等2.3 主要石油产品主要石油产品70(2 2)主要性能要求)主要性能要求o抗爆性:辛烷值抗爆性:辛烷值o蒸发性:馏程蒸发性:馏程o安定性安定性o腐蚀性腐蚀性o低温性低温性o有害物质含量控制有害物质含量控制o含氧化合物含氧化合物712.2.柴柴 油油(1)品种牌号及其用途 牌号:车用柴油标准牌号:
21、车用柴油标准(GB/T19147-2003)按凝点按凝点划分为划分为10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#,-50#等等7个牌号个牌号 用途:是压燃式发动机燃料。可用于柴油汽车、用途:是压燃式发动机燃料。可用于柴油汽车、大型机械设备、机车、轮船发动机等。大型机械设备、机车、轮船发动机等。72 分类:分为轻柴油和重柴油两种。分类:分为轻柴油和重柴油两种。转速为转速为1000rmin以上的高速柴油机以轻柴油以上的高速柴油机以轻柴油为燃料;为燃料;转速转速5001000rmin的中速柴油机及转速低的中速柴油机及转速低于于500rmin的低速柴油机则使用重柴油。的低速柴油机则使用重柴油。大量
22、应用的是轻柴油。大量应用的是轻柴油。73(2)主要性能指标主要性能指标p自燃性和抗爆性自燃性和抗爆性p蒸发性和黏度蒸发性和黏度p流动性流动性p抗腐蚀性和耐磨性抗腐蚀性和耐磨性p安定性安定性p安全性安全性 743.3.煤油煤油(1)品种牌号及其用途)品种牌号及其用途 国产喷气燃料有国产喷气燃料有5中:代号为中:代号为RP-1,2,3,4,5,1号冰点低,适用于高空和寒冷地区号冰点低,适用于高空和寒冷地区 2,3号用于远程大型飞机号用于远程大型飞机 4号用于亚音速飞机号用于亚音速飞机 5号专供舰载飞机号专供舰载飞机752主要性能要求主要性能要求 良好的燃烧性能。是指它的热值要高,燃烧要稳定,不易因
23、良好的燃烧性能。是指它的热值要高,燃烧要稳定,不易因工作条件变化而熄火,一旦高空熄火后能容易再起动,燃工作条件变化而熄火,一旦高空熄火后能容易再起动,燃烧要完全,产生积炭要少。烧要完全,产生积炭要少。适当的安全性。适当的安全性。适当的润滑性适当的润滑性良好的安定性。良好的安定性。良好的低温性。良好的低温性。无腐蚀性。无腐蚀性。良好的洁净性。良好的洁净性。762.3.2 2.3.2 润滑油,脂润滑油,脂润滑油润滑油1润滑油的分类润滑油的分类 我国基本上是按照国际标准化组织的我国基本上是按照国际标准化组织的ISO6743/01981的润滑剂分类标准规定了的润滑剂分类标准规定了GB7631.187国
24、家标准,把润滑剂分为国家标准,把润滑剂分为19组组77 习惯分类:习惯分类:(1)内燃机润滑油)内燃机润滑油 如汽油机油、柴油机油等。用量最多的一类润滑油,约占总量的一半。如汽油机油、柴油机油等。用量最多的一类润滑油,约占总量的一半。(2)齿轮油)齿轮油 在齿轮传动装置上使用的润滑油,特点是它在机件间所受的压力很高。在齿轮传动装置上使用的润滑油,特点是它在机件间所受的压力很高。(3)液压油及液力传动油)液压油及液力传动油 在传动、制动装置及减震器中传递能量的液体介质,起润滑及冷却作用。在传动、制动装置及减震器中传递能量的液体介质,起润滑及冷却作用。(4)工业设备用油)工业设备用油 机械油、汽轮
25、机油、压缩机油、汽缸油以及并不起润滑作用的电绝缘油、机械油、汽轮机油、压缩机油、汽缸油以及并不起润滑作用的电绝缘油、金属加工油等。金属加工油等。782.主要性能要求主要性能要求 (1)对内燃机润滑油的性能要求)对内燃机润滑油的性能要求 适当的粘度和良好的黏温性能适当的粘度和良好的黏温性能 粘度太小,那就会导致油膜厚度太薄,从而加大机粘度太小,那就会导致油膜厚度太薄,从而加大机件的磨损,甚至烧坏;件的磨损,甚至烧坏;粘度太大,则用于克服液体内摩擦所耗的能量就会粘度太大,则用于克服液体内摩擦所耗的能量就会太大,这也是不经济的。太大,这也是不经济的。79 内燃机在正常运转时,有些部位的温度可高达内燃
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