第3章 石油及油品的物理性质优秀课件.ppt
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1、第第3章章 石油及油品石油及油品的物理性质的物理性质第1页,本讲稿共70页本章主要内容本章主要内容第一节第一节 蒸气压、沸程和平均沸点蒸气压、沸程和平均沸点第二节第二节 密度、特性因数和平均分子量密度、特性因数和平均分子量第三节第三节 油品的粘度油品的粘度第四节第四节 油品的热性质油品的热性质第五节第五节 表面张力、折射率和溶解度表面张力、折射率和溶解度第六节第六节 油品的燃烧性质和低温性质油品的燃烧性质和低温性质2第2页,本讲稿共70页石油及油品的物理性质石油及油品的物理性质石油及油品物理性质的意义石油及油品物理性质的意义评定石油加工性能及油品使用质量的重要指标评定石油加工性能及油品使用质量
2、的重要指标加工过程的控制参数加工过程的控制参数设计炼油设备和装置(工艺设计)的必要依据设计炼油设备和装置(工艺设计)的必要依据石油及油品物理性质的特点石油及油品物理性质的特点是组成中各种化合物性质的综合表现,与化学组成密切是组成中各种化合物性质的综合表现,与化学组成密切相关相关性质多通过条件性实验测定性质多通过条件性实验测定实际工作中广泛使用经验图表和关联式实际工作中广泛使用经验图表和关联式3第3页,本讲稿共70页第一节第一节 蒸气压、沸程和平均沸点蒸气压、沸程和平均沸点蒸蒸气气压压是是在在某某一一温温度度下下一一种种物物质质的的液液相相与与其其上上方方的的气相呈平衡状态时的压力,也称气相呈平
3、衡状态时的压力,也称饱和蒸气压饱和蒸气压蒸蒸气气压压反反映映了了油油品品蒸蒸发发和和气气化化的的能能力力,蒸蒸气气压压愈愈高高的液体愈易于气化的液体愈易于气化蒸蒸气气压压是是石石油油加加工工设设备备设设计计的的重重要要基基础础物物性性数数据据,也是某些轻质油品的质量指标也是某些轻质油品的质量指标一、蒸气压4第4页,本讲稿共70页一、蒸气压一、蒸气压1、纯烃的蒸气压、纯烃的蒸气压取决于烃的本性,同一族烃类,同一温度下,相对分子取决于烃的本性,同一族烃类,同一温度下,相对分子量较大的烃类蒸气压较小量较大的烃类蒸气压较小就某一种纯烃而言,其蒸气压随温度的升高而增大就某一种纯烃而言,其蒸气压随温度的升
4、高而增大5第5页,本讲稿共70页2、烃类混合物及石油馏分的蒸气压、烃类混合物及石油馏分的蒸气压与纯烃不同,烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度,同与纯烃不同,烃类混合物的蒸气压不仅取决于温度,同时也取决于其组成时也取决于其组成在一定的温度下,只有其气相、液相或整体组成一定,在一定的温度下,只有其气相、液相或整体组成一定,其蒸气压才是定值其蒸气压才是定值石油尤其是其中较重馏分的组成极其复杂,尚难以测定石油尤其是其中较重馏分的组成极其复杂,尚难以测定其单体烃组成,因此无法用其单体烃组成,因此无法用Dalton-Raoult定律求取其蒸定律求取其蒸气压气压对于沸点范围较窄的石油馏分(指实沸点蒸馏温度差小
5、对于沸点范围较窄的石油馏分(指实沸点蒸馏温度差小于于30的馏分),可根据其特性因数的馏分),可根据其特性因数K和平均沸点查图求和平均沸点查图求6第6页,本讲稿共70页二、馏程二、馏程1、纯物质的沸点、纯物质的沸点对于液态纯物质,其饱和蒸气压等于外压时的温度,称对于液态纯物质,其饱和蒸气压等于外压时的温度,称为该液体在该外压下的为该液体在该外压下的沸点沸点在一定的外压下,液态纯物质的沸点为一定值。如不加在一定的外压下,液态纯物质的沸点为一定值。如不加说明,物质的沸点一般都是指其在常压下的沸腾温度说明,物质的沸点一般都是指其在常压下的沸腾温度2、混合物的馏程、混合物的馏程当液体为混合物时,在一定外
6、压下其沸腾温度并不是恒当液体为混合物时,在一定外压下其沸腾温度并不是恒定的,随着气化过程中液相里较重组分的不断富集,其定的,随着气化过程中液相里较重组分的不断富集,其沸点会逐渐升高沸点会逐渐升高7第7页,本讲稿共70页馏程馏程对于石油馏分这类组成复杂的混合物,一般常用沸点范对于石油馏分这类组成复杂的混合物,一般常用沸点范围来表征其蒸发和气化性能围来表征其蒸发和气化性能沸点范围又称沸点范围又称沸程沸程或或馏程馏程石油馏分沸程的数值,会因所用的蒸馏设备不同而不同石油馏分沸程的数值,会因所用的蒸馏设备不同而不同对于同一种油样,当采用分离精确度较高的蒸馏设备时,对于同一种油样,当采用分离精确度较高的蒸
7、馏设备时,其沸程较宽,反之则较窄其沸程较宽,反之则较窄在列举石油馏分的拂程数据时,需说明所用的蒸馏设备在列举石油馏分的拂程数据时,需说明所用的蒸馏设备和方法和方法在石油加工生产和设备计算中,常常是以馏程来简便地在石油加工生产和设备计算中,常常是以馏程来简便地表征石油馏分的蒸发和气化性能表征石油馏分的蒸发和气化性能8第8页,本讲稿共70页馏程馏程3、石油馏分的馏程测定、石油馏分的馏程测定石油馏分的馏程是生产控制和石油馏分的馏程是生产控制和工艺计算的重要数据工艺计算的重要数据条件性试验,蒸馏设备不同,条件性试验,蒸馏设备不同,测定结果不同测定结果不同常用常用ASTM蒸馏(美国材料试蒸馏(美国材料试
8、验学会)或恩氏(验学会)或恩氏(Engler)蒸)蒸馏,按照馏,按照GB6536-86规定的方规定的方法进行的简单蒸馏法进行的简单蒸馏样品用量样品用量100ml(20)9第9页,本讲稿共70页馏程馏程初馏点初馏点:馏出第一滴冷凝液时的气相温度:馏出第一滴冷凝液时的气相温度10%馏出温度馏出温度:馏出液达:馏出液达10ml时的气相温度时的气相温度20%90%馏出温度馏出温度干点(终馏点)干点(终馏点):当气相温度升高到一定数值后,它就:当气相温度升高到一定数值后,它就不再上升,反而回落,这个最高的气相温度称为干点不再上升,反而回落,这个最高的气相温度称为干点(dry point)或终馏点()或终
9、馏点(end point)有时也可根据产品规格要求,以有时也可根据产品规格要求,以98%或或97.5%时的馏出温时的馏出温度来表示终馏温度度来表示终馏温度在大多数液体燃料规格中,只要求测定其具有代表性的在大多数液体燃料规格中,只要求测定其具有代表性的10%、50%和和90%的馏出温度及干点的馏出温度及干点10第10页,本讲稿共70页馏程馏程由由于于石石油油中中部部分分相相对对分分子子质质量量较较大大的的组组分分对对热热不不稳稳定定,所所以以蒸蒸馏馏时时的的液液相相温温度度一一般般不不能能超超过过350,以免油品分解以免油品分解对对于于较较重重的的石石油油馏馏分分需需要要在在减减压压下下进进行行
10、蒸蒸馏馏,以以降降低低其其馏馏出出温温度度,然然后后借借助助有有关关的的图图表表或或计计算算公公式式求求得其相应的常压下的馏出温度得其相应的常压下的馏出温度11第11页,本讲稿共70页三、平均沸点三、平均沸点在在求求定定石石油油馏馏分分的的各各种种物物理理参参数数时时,为为简简化化起起见见,常用常用平均沸点平均沸点来表征其气化性能。来表征其气化性能。石油馏分的平均沸点的定义有下列五种石油馏分的平均沸点的定义有下列五种12第12页,本讲稿共70页(1)体积平均沸点,体积平均沸点,tV(2)质量平均沸点,质量平均沸点,tW,(3)实分子平均沸点,实分子平均沸点,tm,(4)立方平均沸点,立方平均沸
11、点,tcu,K(5)中平均沸点,中平均沸点,tMe,13第13页,本讲稿共70页平均沸点平均沸点只只有有tv可可由由馏馏程程直直接接测测定定,其其它它由由tv与与馏馏程程的的斜斜率率S查图求定,或者根据经验关联式换算查图求定,或者根据经验关联式换算上述五种平均沸点使用时要注明上述五种平均沸点使用时要注明沸程沸程 ,/的比值(多分散系数)的比值(多分散系数),可以表征该体系的多分散程度,体系中分子量范围越,可以表征该体系的多分散程度,体系中分子量范围越宽,比值越大宽,比值越大27第27页,本讲稿共70页平均分子量平均分子量3、数均分子量的测定方法、数均分子量的测定方法冰点下降法,适用于轻馏分(冰
12、点下降法,适用于轻馏分(350)蒸气压渗透法(蒸气压渗透法(VPO法),只能测定沸点法),只能测定沸点350以上的样以上的样品,分子量上限品,分子量上限35000经验关联方法经验关联方法28第28页,本讲稿共70页石油各馏分的平均相对分子质量石油各馏分的平均相对分子质量馏分沸点范围,沸点范围,碳数范围平均碳数分子量汽油馏分2005118100120轻柴油馏分200350112016220240减压馏分350500203530370400减压渣油5003570900110029第29页,本讲稿共70页第三节第三节 油品的流动性油品的流动性一、粘度的定义一、粘度的定义粘度是评定粘度是评定油品流动性
13、油品流动性的指标,是油品特别是润滑油质的指标,是油品特别是润滑油质量标准中的重要项目,也是炼油工艺计算中不可缺少的量标准中的重要项目,也是炼油工艺计算中不可缺少的物理性质物理性质任何真实的流体,当其内部分子之间作相对运动时都会任何真实的流体,当其内部分子之间作相对运动时都会因流体分子之间的摩擦而产生内部阻力因流体分子之间的摩擦而产生内部阻力粘度值就是用以表示流体运动时粘度值就是用以表示流体运动时分子间摩擦阻力大小分子间摩擦阻力大小的的指标指标30第30页,本讲稿共70页粘度的定义粘度的定义1、动力粘度(、动力粘度(,)又称动力粘度,由牛顿剪切定律得出又称动力粘度,由牛顿剪切定律得出在过去所用的
14、在过去所用的cgs制中,绝对粘度制中,绝对粘度()的单位是泊的单位是泊(P,poise),其百分之一是厘泊,其百分之一是厘泊(cP,centipoise)在现用的在现用的SI制中它的单位是制中它的单位是Pas这两者的关系是这两者的关系是1 Pas=1000 cp=10 p 31第31页,本讲稿共70页粘度的定义粘度的定义2、运动粘度(、运动粘度()在石油产品的质量标准中常用的粘度是运动粘度在石油产品的质量标准中常用的粘度是运动粘度运动粘度是绝对粘度运动粘度是绝对粘度与相同温度和压力下该液体密度与相同温度和压力下该液体密度的比值的比值在在cgs制中运动粘度是斯(制中运动粘度是斯(Stoke),共
15、百分之一为厘斯),共百分之一为厘斯(cSt,centistoke)现按现按SI制改以制改以mm2/s为单位为单位这两者的关系是这两者的关系是 1cSt=1 mm2/s32第32页,本讲稿共70页粘度的定义粘度的定义3、条件粘度、条件粘度在一定在一定温度温度下,在一定下,在一定仪器仪器中,使一定中,使一定体积体积的油品流出,的油品流出,以其流出时间与同体积的水流出时间之比,作为粘度值以其流出时间与同体积的水流出时间之比,作为粘度值恩式粘度(恩式粘度(Engler Viscosity)油品从恩式粘度计流出油品从恩式粘度计流出200 ml的时间与同体积的水在的时间与同体积的水在20 流出的流出的时间
16、之比时间之比恩式粘度源于德国恩式粘度源于德国目前我国的燃料油的质量标准中仍用思氏粘度作为指标目前我国的燃料油的质量标准中仍用思氏粘度作为指标33第33页,本讲稿共70页粘度的定义粘度的定义赛式粘度(赛式粘度(Saybolt Viscosity)它是以它是以60ml油品从赛式粘度计中流出时间(油品从赛式粘度计中流出时间(s)作为指标)作为指标具体有赛式通用粘度(具体有赛式通用粘度(SUS)、赛式重油粘度()、赛式重油粘度(SFS)美国习惯用赛氏通用粘度作为润滑油的指标美国习惯用赛氏通用粘度作为润滑油的指标雷式粘度(雷式粘度(Redwood Viscosity)它是以它是以50ml油品从雷式粘度计
17、中流出时间(油品从雷式粘度计中流出时间(s)作为指标)作为指标英国采用的是雷氏粘度英国采用的是雷氏粘度34第34页,本讲稿共70页粘度的定义粘度的定义这几种粘度之间的近似数值关系为:运动粘度(mm2/s)1恩式粘度(E)0.132赛式通用粘度(SUS)4.62雷式粘度(RIS)4.0535第35页,本讲稿共70页二、粘度的测定方法二、粘度的测定方法1、毛细管粘度计、毛细管粘度计用来测定用来测定牛顿体系牛顿体系的的运动粘度运动粘度36第36页,本讲稿共70页粘度的测定方法粘度的测定方法2、旋转粘度计、旋转粘度计毛细管粘度计只能用来测定属于牛顿型体系的油品粘度毛细管粘度计只能用来测定属于牛顿型体系
18、的油品粘度对于对于非牛顿型体系非牛顿型体系的流体,由于其粘度是剪切速率的函的流体,由于其粘度是剪切速率的函数,故不能用毛细管粘度计,而需用数,故不能用毛细管粘度计,而需用旋转式粘度计旋转式粘度计来测来测定其流变特性定其流变特性37第37页,本讲稿共70页三、粘度与化学组成的关系三、粘度与化学组成的关系粘粘度度既既然然反反映映液液体体内内部部分分子子间间的的摩摩擦擦力力,必必然然与与分分子的大小、结构有密切关系子的大小、结构有密切关系对对于于同同一一系系列列的的烃烃类类,化化合合物物的的分分子子量量越越大大,粘粘度度越大越大分分子子量量相相近近时时,环环状状分分子子的的粘粘度度大大于于链链状状分
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