石油化工學院之石油及其產品理化性質x

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第二章石油及其產品的理化性質

■石油及其產品的物理性質是評定產品質量和控制生 產過程的重要指標，也是設計和計算石油加工工藝 裝置的重要數據。油品的物理性質與其化學組成有 著密切的關系，因油品是各種繪類和非坯類的復雜 混合物。它的理化性質是各種化合物性質的宏觀綜 合表現。這些性質有的有可加性，有的沒有，且多 數不具有可加性。

■為了便于比較和對照，對不具有可加性理化性質釆 用條件性試驗測定。所謂條件性試驗，即在嚴格規 定的儀器、方法和條件下進行的試驗，如果改變其 中某些條件，將會得到不同測定結果。

■石油產品試驗方法有國際標準（簡稱ISO）、國家標準（簡 稱GB）、中國石油和石油化工行業標準（簡稱SH）、國家軍 用標準（簡稱GJB）、企業標準（簡稱QB）等。各級標準在 不同范圍內具有法規性。有些試驗方法的國家標準與國 際標準不同。為適應社會發展和對外開放的需要，我國 正逐步采用國際上通用的標準作為國家標準。

■石油及其產品的主要理化性質有蒸發性質、密度、流動 性質、燃燒性能、熱性質、表面性質、溶解度、光和導

電性及其它性質。有些理化性質之間可通過計算式或圖

表進行求定和換算，常用圖表可參看石油大學煉制系編

的《石油煉制及石油化工計算方法圖表集》（以下稱簡稱 《圖表集》）o

第一節蒸發性質

-石油及其產品的蒸發性能是反映其氣化、蒸發難易

的重要性質，可用蒸氣壓、餡程和平均沸點來描述。

蒸氣壓

蒸氣壓

■在一定溫度下，物質的氣相和液相處于平衡狀態時

的氣相壓力稱為飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。物質的 蒸氣壓愈高，就愈易蒸發、氣化。

■純坯與其它純物質一樣，其蒸氣壓與其分子氣化潛

熱和溫度有關。物質的分子氣化潛熱愈小、溫度愈

高、其蒸氣壓愈高。

■油品（如汽油、噴氣燃料等）質量標準中規定的 蒸氣壓是在38C、氣相與液相的體積比為4： 1 的特定條件下測定的，稱為雷德蒸氣壓 （GB8017）,用kPa為單位表示。

■這是一種條件性試驗，與稱為真實蒸氣壓的飽

和蒸氣壓數據（為油品的泡點蒸氣壓）不同，兩

種蒸氣壓可通過圖表進行換算。

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■二、餡程

■純物質在一定外壓下，其沸點為一定值。沸點時物 質的蒸氣壓等于外壓。

■石油及其產品是復雜混合物，其蒸氣壓與溫度、壓

力和氣化率有關。在一定壓力下，油品的沸點隨氣

化率的增大而不斷升高。所以油品的沸點不是一個

單一溫度值，而是一個溫度范圍，這個溫度范圍稱

為憾程或沸程。

■同一石油和油品的館程因測定儀器和測試方法不同,

其數據有差別。在油品質量標準中，采用條件性的

餡程測定法(GB6536) o

h將100ml試油置于規定儀器中，按規定條件加熱蒸餡,

流出第一滴冷凝液時的氣相溫度稱為初館點；坯類

分子按其沸點由低到高順序逐漸蒸出、氣相溫度逐

漸升高，餡出物的體積依次達到10%、20%……90%

時的相應氣相溫度，分別稱為試油的10%餡出溫度、

20%餛出溫度

20%餛出溫度

,蒸餡最終所達到的最高氣相溫

度稱為干點（汽油）或終餡點（煤、柴油）。

IIIIII■初餡點到干點（或終餡點）這一溫度范圍稱為餡程或 沸程。在某一溫度范圍內蒸館出來的餡出物即為 “餡分” O

III

III

各種直餛產品的餛程范圍

■汽油

40—200°C；

■燈用煤油

■輕柴油

■噴氣燃料

■潤滑油

180—300°C；

200—300°C；

130—240°C；

350—500°C；

■重質燃料油〉500°C o

■餡程測定是粗略簡便的蒸餡方法，具有嚴格的 條件性，因此館程數據并不能代表該油的真實

沸點范圍，但可以大致判斷油品中輕重組分的 相對含量，或用于不同油品間的比較。

■餡程是汽油、噴氣燃料、煤油、柴油和溶劑 油表示蒸發性能的重要質量要求，對于汽油具 有特別重要的意義。

■三、平均沸點

■餡程在油品評價和質量標準上用處很大，但無法 直接用于工程計算，為此提出平均沸點的概念，

用于設計計算及其它物性常數的求定。平均沸點

有五種表示方法，其計算方法和用途各不相同。

■ 1?體積平均沸點

■體積平均沸點是憾程的10%、30%、50%、70 %和90 %五個餡出溫度的算術平均值，即

如+如+如土如+細￡?

■體積平均沸點主要用于求定其它難以直接測得

的平均沸點。

2.立方平均沸點、中平均沸點、重量平均沸點 和分子平均沸點

■這四種平均沸點均無法直接測得，通常由tv查 《圖表集》的平均沸點校正圖求定。這些平均 沸點主要被用來求定臨界性質等其它物性。

」四、石油餡分的臨界性質

III■當純物質的溫度低于某一溫度時加大壓力，氣體可 變為液體。但當溫度高于這一溫度時，無論加多大 的壓力都不能使之液化。這個溫度稱為臨界溫度， 也是該物質處于液體狀態的最高溫度。相應于臨界

III

溫度時的飽和蒸汽壓稱為臨界壓力。

-物質處于臨界點時，汽、液相無從區分，相界面消 失。汽、液相互相轉化時，既沒有體積變化，也沒 有熱效應產生，汽相和液相具有相同的密度，此時 祿為臨界狀態。

■對石油餡分來說，油品越重，其臨界溫度越高，而

臨界壓力則越低。

■純繪和油品的臨界常數可從有關圖表中查得。

第二節密度、特性因數和分子量

■ 一、密度

■密度是油品的重要物性指標，在工藝設計、流體力學、 傳熱、傳質過程計算中是必不可少的數據。

-（一）密度和相對密度

■物質的密度P是單位體積內物質在真空中的質量，單位 為 kg/rrP 或 g/crrP

III-我國規定2（rc時密度為原油和液體石油產品的標準密 度，以P20表示。在其它溫度下測得的密度用Pt表示。

III

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1= PAGE

1=

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歐美各國常用的相對密度為(即60F的油和水15.615.6■物質的相對密度d是該物質密度與規定溫度下標準 物密度之比，為無因次值。因4°C時純水密度為 1.0000g/cm3,所以常以4°C水作為液體相對密度 的標準物。如我國和俄羅斯以護4表示t °C時油品密 度與4C

歐美各國常用的相對密度為

(即60F的油和水

15.6

15.6

的密度之比)。

■液體油品的比重指數(API° )又稱為API度。是歐美 各國表示油品相對密度的常用指標，它與相對密度

15.6 關系為：

隨著相對密度增大，比重指數值下降。

■氣體的密度用kg/m3表示，其相對密度是該氣體 的密度與空氣在標準狀態(0°C, 0.1013MPa) 下的密度之比。在較低壓力下(小于0?3MPa),

氣體的密度和比容可用理想氣體狀態方程計算O

而當壓力較高時，需要用計算真實氣體狀態方程

式來求取。

■物質的比容是密度的倒數，其單位為cm3/g>

m3 / kg或計 / moL

■（二）影響油品密度的因素

■ 1.密度與組成的關系

■隨著油品沸點升高，密度增大。相同碳數的不 同炷類，其密度有明顯差別，各種坯的密度大 小順序為正構烷炷V環烷炷V芳香婭。分子中

環數越多，其密度越大。不同原油生產的相同 餡程的餡分，因化學組成的差異，密度也會有

較大差別，含芳香桂多的餡分，其密度大于含 烷桂多的餡分。

IIIIII■ 2.溫度 溫度升高，油品膨脹，密度隨之下降。溫 度對密度的影響很大。為準確計量油田中油的數量, 必須進行不同溫度下密度的精確換算，精確換算可 通過GDI885石油計量換算表進行。工程計算則可

III

III

用《圖表集》中有關圖表進行換算。

■ 3.

■ 3.壓力

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，可由《圖表集》求 定。但應重視的是，加熱油品時，如保持體積不變, 壓力將會急劇升高，如把裝滿油品的容器或管道全 部密閉，油品一旦受熱，就會產生極大壓力而導致

容器爆裂，造成事故。

■（三）密度的確定 ■最直接和準確的方法是用實驗測定，液體石油及

其產品可用GB / T13894密度計法和GB / T13377比

重瓶法測定，瀝青等固態產品有其相應測定方法。

■不同油品密度可通過《圖表集》中有關圖表進行 大致計算。

■二、特性因數K

■在研究各族桂類性質時，人們發現以絕對 溫度。R表示的桂類沸點與相對密度d伍6佃6 成直線關系，不同族炷類的直線斜率不同， 定義此斜率為特性因數K。如沸點T的單位 為K,則特性因數可表示為：

K

K = L216

■沸點T過去用立方平均沸點，現多使用中平 均沸點。

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■三、平均分子量 ■分子量是物質的重要性質之一，由于油品是復

雜混合物，所以其分子量稱為平均分子量，簡 稱分子量。

■石油餡分的分子量隨沸點升高而增大。汽油的

分子量大致為100^120,煤油為180^200,輕

柴油為210~240、輕質潤滑油為300~380,重 質潤滑油為370~470。

■油品分子量是設計中常用數據，可由實測、圖

表或經驗方程得到。

第三節油品的流動性

■ 一、粘度

■流體在流動時，因流體各層的流動速度不同，在 相鄰兩層流體間的接觸面上出現與接觸面相切的 一對阻礙相對滑動的力，這對等值而方向相反的 阻力，稱為內摩擦力。反映這種內摩擦力大小的 特征值稱為粘度。

■粘度是評價石油及油品流動性的指標，是噴氣燃

料、柴油、重油和潤滑油的重要質量指標，對潤

滑油的分級、質量鑒別具有決定意義。油品粘度

對流動輸送時的流量和壓降影響很大，因此是工 藝計算和設計中必不可缺的物理常數。

■(一)油品粘度表示方法

■各國表示油品粘度的方法有所不同，我國主要

采用運動粘度和恩氏粘度，英美等國大都使用

賽氏和雷氏粘度，德國和其它西歐各國多用恩

氏粘度和運動粘度。際標準化組織(J50)規 定統一采用運動粘度，各國正在逐步執行。目 前各種粘度表示方法共存。

氏粘度和運動粘度。

■ 1.運動粘度 ■油品的運動粘度是其相同溫度下動力粘度與密

度之比值。動力粘度是面積各為“泌的兩個液

體層，相距lcm,相對運動速度為lcm/s時所產

生的阻力。動力粘度的單位為P（泊）和cP（厘泊）,

運動粘度的單位為cSt （厘斯）。

■ IPa. s=10P=103cP lm2 / s=106mm2 / s=106cSt

■由于運動粘度測定簡單，準確性較好，一般偏 差小于0. ImmVs,因此得到廣泛應用。其測定 方法為GB / T265和GB / T1137。

2.氏、賽氏和雷氏粘度

2.

氏、賽氏和雷氏粘度

■這三種粘度都是在嚴格的規定儀器和方法下測定的，均 稱為條件粘度。

III■ (1)恩氏粘度是在規定溫度下，儀器中流出200ml試油的 時間(s)與20°C時流出200ml蒸憾水所需時間(s)之比， 其單位為恩氏度(°E)或稱條件度(GB / T266)。

III

■ (2)賽氏粘度是在規定條件下，60ml試油通過賽氏粘度 計所需的時間.以賽氏秒表示。它分為通用型(SUS)和 重油型(SFV)兩種，末加說明的均為通用型。

■ (3)雷氏粘度是在規定條件下由雷氏粘度計中流出50ml 試樣所需的時間，單位為雷氏秒，分為商業用的I型和 海軍用的II型。末加注明的雷氏秒為I型。

■相同溫度下的各種粘度之間的換算可通過《圖表

集》中有關圖表進行。

■（二）油品粘度與化學組成的關系 ■粘度是反映液體內部分子之間的摩擦力，它必然

與分子的大小、結構有密切關系: ■①同一系列的繪類，分子量增大，其粘度也越大。

■②當碳數相同時，具有環狀結構的分子的粘度大 于鏈狀結構的，分子中的環數越多則其粘度也就 越大。

■③當炷類分子中的環數相同時，側鏈越長則其粘 度也越大。

=1■④石油各餡分的粘度都是隨其沸程的升高而增大 的。這一方面是由于其分子量增大，更重要的是 由于隨餡分沸程的升高，其中環狀炷增多所致。

=1

■⑤當館分的沸程相同時，石蠟基原油的粘度最小,

芳香基的最大，中間基的居中度。

■（三）溫度對粘度的影響 ■溫度是粘度的重要影響因素，溫度升高，油品

粘度迅速降低（見表1-7）；不同油品，其粘

度隨溫度變化幅度差別懸殊。

III■油品隨溫度變化的性質稱為粘溫性能。粘溫性 能是潤滑油的重要使用要求。粘溫性質主要受 其化學組成的影響，鏈狀婭類的粘溫性能大大 優于環狀桂。環烷矩比芳香桂好，環數越多， 粘溫性能越差。

III

■油品的粘度指數VI是ISO標準和我國石油產品的

GB標準中表示粘溫性能的指標。

■此法是選定兩種原油的餡分作為標準，一種是粘溫

性質良好的賓夕法尼亞原油，把這種原油的所有窄 餡分（稱為H油）的粘度指數人為地規定為100；另

一種粘溫性質不好的克薩斯海灣沿岸原油，把這種

原油的所有窄館分（稱為L油）的粘度指數人為地

規定為0。一般油樣的粘度指數介于兩者之間，對

于粘溫性質很差的油品，其粘度指數可以是負值。

IIIIII■粘度指數VI越大表明粘溫性能越好，即可以在較寬 的溫度范圍中工作。粘度指數可以通過50C和 100°C運動粘度查圖得到VI值。

III

III

h粘溫性質與分子結構的關系

IllIII(1)正構烷坯的粘溫性質最好，分支程度小的異構 烷坯較正構的差，分支程度增大，粘一溫性質越差。

Ill

III

(2)環狀炷(環烷炷和芳香炷)的粘溫性質較鏈狀 炷差。

■(3)分子環數相同時，其側鏈越長粘溫性質越好， 側鏈上有分支會使黏度指數下降。

III■總之，炷類中正構烷炷的粘溫性質最好，帶有分支長 烷基側鏈的少環坯類和分支程度不大的異構烷炷的粘 溫性質較好，而多環短側鏈的環狀坯類的粘溫性質很

III

■（四）壓力的影響

■當壓力小于4.0X10%時，壓力對油品粘度的

影響可以忽略。高壓下，粘度隨壓力增高而急 劇增大，在100X106Pa時的粘度比常壓時增加1

8?40倍，此時必須考慮壓力對粘度的影響。

■（五）油品粘度的確定

■油品的粘度主要靠實驗測定。如無實測數據時, 可用《圖表集》中有關圖表確定。

■（六）油品的混合粘度

■在油品調合等過程中，常需確定兩種或幾種油 品混合后的粘度。油品混合物的粘度沒有加和 性，相混合的兩種油品，其組成性質差別越大 或粘度相差越遠，混合物粘度距可加性越遠。

最常用的油品混合粘度計算方法是用《圖表集》

中的“油品混合粘度圖”。

■二、低溫流動性

■低溫流動性是顯著影響石油產品在冬季、室外、 高空等低溫條件下使用、輸送和儲存等方面的 使用性能。

■ 1、油品在低溫下失去流動性能的原因： ■粘溫凝固：含蠟較少的油品，低溫粘度增大,

因粘度過高使油品失去流動性，變成為無定型 的玻璃狀物質。（改善結構）

■結構凝固：含蠟較多的油品，低溫蠟析出，蠟

結晶逐漸長大，相互連接成網狀結構的骨架， 將處于液態的油品包在其中，使油品失去流動 性。（脫去蠟）

L 2

L 2、低溫性能指標

III

■①濁點：油在規定儀器，條件下冷卻，開始出現混 濁的最高溫度。

■②結晶點：油在規定儀器，條件下繼續冷卻，肉眼

可見的結晶最高溫度。

■③

■③冰點:

結晶后油品升溫至結晶消失的最低溫度。

■④凝點：在實驗規定條件下，試管傾斜4 5° , —分

鐘后液面不移動的最高溫度O -⑤傾點：在實驗規定條件下，能夠流動的最低溫度。

■⑥冷濾點：在實驗規定條件下，開始不能通過濾網

時的最高溫度。

■同一油品的冰點比結晶點約高1~3°C。燃料中出

現結晶，會堵塞供油系統的濾網，影響發動機正

常供油，對高空飛行來說是極其危險的。結晶點

和冰點都是航空汽油和噴氣燃料的重要使用性能

指標。

■油品的這些性質主要受其化學組成的影響，正構

烷桂和芳香桂的這些指標比異構烷桂、環烷炷和

烯桂高；同一族繪，隨分子量增大、這些指標增

高。油品中如含微量水分，會嚴重影響這些指標。

■凝點、傾點是柴油、潤滑油、燃料油等的重要 使用性能。

凝點和傾點都不能直接表征油品在低溫下堵塞

凝點和傾點都不能直接表征油品在低溫下堵塞

發動機濾網的可能性，因此提出直接表示柴油 在低溫下堵塞濾網可能性的冷濾點指標。

■國內正逐步釆用以傾點代替凝點、用冷濾點取

代柴油凝點、目前三者并存。

L 3、熔點、滴點和軟化點

■石油產品是復雜混合物，不同產品液相和固相之

間的轉變溫度不是一個固定值，且轉變情況也有

所不同，因此出現很多表征液固轉變溫度的指標。

IIII■熔點是石蠟、地蠟等高熔點石油產品的重要耐熱 質量指標，用作石蠟和地蠟的產品牌號。

II

II

■熔點是在規定條件下測定已熔化試樣的冷卻曲線,

以冷卻曲線中溫降最小的一段曲線的起始溫度作

為試樣的熔點(GB / T2539) o

滴點是表示潤滑脂和凡士林等軟膏狀產品的重 要性質，用GB / T4929方法確定。在嚴格的 試驗條件下加熱試樣，試樣由儀器小孔中滴出 第一滴時的溫度稱為滴點。

■軟化點是瀝青和石油渣油的性質指標，一般用 GB / T4507環球法測定。把規定尺寸和質量 的鋼制小球放在一個預先裝好瀝青試樣的銅環 上，然后一起放入水浴中，加熱水浴直至小球

靠自身重量穿過軟化了的瀝青落下，此時溫度 即為軟化點。

第四節燃燒性能

■石油及其產品是眾所周知的易燃品，又是重要 燃料，因此研究其燃燒性能，對于燃料使用性 能和安全均十分重要。油品的燃燒性能主要用 閃點、燃點和自燃點等來描述。

1=1■燃燒是物質的劇烈氧化過程，通常只有當油品 形成爆炸性混合氣體，同時存在外界火源的情 況下，才會產生燃燒甚至爆炸現象。但高溫油 品如與空氣接觸，即使沒有外界火源也可能因 劇烈氧化而產生自燃。

1=1

■油品氣化后與空氣形成混合氣體，當油氣濃度

達到一定范圍時，遇到外界火源，即劇烈氧化 而產生閃火或爆炸，此油氣濃度范圍稱為爆炸

范圍

1、閃點是指可燃性液體（如桂類及石油產品）的 蒸氣同空氣的混合物在有火焰接近時，能發生 閃火（一閃即滅）的最低油溫。

說明：①在閃火的油溫下，油品并不燃燒。

說明：

①在閃火的油溫下，油品并不燃燒。

②閃火的必要條件：閃火和爆炸的油氣濃度有 一定的范圍，低于這一范圍油氣不足；高于這 一范圍空氣不足，均不會產生閃火和爆炸。爆 炸范圍的上限和下限，分別稱為爆炸上限和爆 炸下限。（汽油的閃點指上限，較重的油指下 限）

③閃點的測量方法：開口閃點多用于較重的油 品，閉口閃點多用于較輕的油品。

■油品的閃點愈低表明其著火危險性愈大，因此

石油產品以其閃點作為失火危險等級的分級標 準。表1一8中列出石油產品的危險品等級。

I?R it<28

I?

R it

<28

2M5

45-125

慢

>120

■石油餡分的沸程越低，其閃點也愈低。例如， 汽油的閃點為?50°C到+30°C,煤油閃點為2? 60°C,潤滑油的閃點為130?325°Co

■同一油品的開口杯閃點高于閉口杯閉點。特別

是重質油品中混入少量輕油時，不僅閃點大大 下降，且開口杯閃點與閉口杯閃點的差值也隨

之顯著增大。

2、燃點：油品達到閃點溫度后，如果繼續提高溫

度，則會閃火后不立即熄滅，當到達某一油溫時,

引火后所生成的火焰不再熄火（不少于5秒）這時油

品就燃燒了。發生這種現象的最低油溫稱為燃點。

3、自燃點：無需引火，油品即可因劇烈的氧化而 產生火焰自行燃燒，這就是油品的自燃。能發生自

燃的最低油溫，稱為自燃點。

燃點比開口閃點高約20-60 °C o

■內燃機用燃料（如汽油、柴油）的抗爆性與燃料的自 燃點關系很大。一般自燃點比閃點高數百度。

■閃點、燃點和自燃點都與油品的化學組成和館分

組成有關。隨油品的沸程升高，其閃點和燃點增

高，而自燃點降低。含烷桂多的油品，其自燃點

低，閃點高。同一族桂中，分子量小的桂，其自 燃點高而閃點和燃點低。

■因此，從安全防火的角度來說、輕質油品應特別

注意嚴禁煙火，以防因外界火源而引燃爆炸，重 質油品則應防止高溫油品泄漏，遇空氣引起自燃,

釀成火災。

第五節油品的熱性質

■石油加工過程中，石油及其館分的T、P發生

變化，往往伴隨有熱效應。計算熱效應，須知 比熱(比熱容)、氣化潛熱、熱焙和燃燒熱等。

這些熱性質的測定難度較大，一般釆用圖表或 方程求定，詳見“圖表集” O

■比熱又名比熱容。在沒有相變化和化學反應的

條件下，單位質量物質溫度升高1K所需要的熱 量稱為比熱，其單位為J / (kg ? K)。

■油品的比熱隨其密度增加而減小，隨溫度升高而

增加。油氣比熱隨壓力升高而增加，液態油品比

熱受壓力影響極小，隨壓力增加而略有下降，可 忽略不計，液態油品及其蒸氣的比熱一般小于1。

■比熱可分為定容比熱、定壓比熱和飽和態比熱等 數種。由于比熱有多種表示方法，求取過程又較 復雜，而焙的數據更為可靠，因此通常盡可能利 用焙來進行熱量計算。

二、氣化潛熱

Ill■氣化潛熱又稱為蒸發焙或蒸發焙變，是單位質 量物質在恒溫恒壓下，由飽和液態轉化為飽和 氣態時所需的熱量，單位為J/kg。

Ill

■沒有特殊注明的氣化潛熱，通常是指常壓沸點 下的氣化潛熱。當溫度、壓力升高時，氣化潛 熱逐漸減小，在較高溫度范圍內，氣化潛熱急 劇減小，當達到臨界點時，氣化潛熱為零。

■規律：隨分子量的增大，汽化熱減??；分子量 接近時，烷桂、環烷桂差不多，芳炷稍高。

■三、焙

■在石油加工等工藝計算中，更多地利用焙來 方便地進行熱計算。

■①焙值是相對值，基準態可任選，炷類常用-

129°C (-200T)或-17.8°C (0°F) , OK, o°c作基準。

■例：用-129°C為基準或用」7?8°c為基準，在

計算中沒必要將兩炷類換算成同一基準，每種 桂類在始末態基準一致即可。

■②用圖表查得的焙值不能用來計算化學反應的

熱，只有用生成熱和燃燒熱計算化學反應的熱, 因焙中不包含由單質生成化合物的熱O

■③焙是油品性質、溫度、壓力的函數

■規律：同溫度下，密度小，特性因數值大，焙

值越高；烷桂的焙值大于芳桂；輕館分的焙值 大于重餡分的。

■④混合物的焙值按可加性計算，石油餡分的焙 值可查石油館分的焙圖。

四、燃燒熱

■單位質量燃料完全燃燒所發出的熱量稱為燃燒熱, 又稱為熱值，其單位為J/kg或MJ/kgo 熱值有以下三種表示方法；

-1.標準熱值定義為在25°C和101.3kPa標準狀

態時燃料完全燃燒所放出的熱量。此時燃料燃燒

的起始溫度和燃燒產物的最終溫度均為25°C,燃

燒產物中的水蒸氣全部冷凝成水o ■ 2.高熱值 與標準熱值的差別僅在于起始和終了

溫度均為15°C而不是25°C,這個差別很小，通常

可忽略不計。

■ 3、低熱值又稱凈熱值，是燃料起始溫度和燃

燒產物的最終溫度均為15°C,但燃燒產物中的 水蒸氣為氣態，此時完全燃燒所放出的熱量。

■實際燃燒時，燃燒產物中水蒸氣并未冷凝，所

以通常計算中均采用凈熱值。

■石油餡分的熱值隨其密度增大而下降，凈熱 值約為40?44MJ/kgo凈熱值是航空燃料的重 要質量指標。熱值可由實驗測定，也可以通過 燃料的化學組成和物性進行計算或查圖得到。

第六節溶解度

■在石油和天然氣工業中，經常會遇到水和油品、 油品與溶劑的相平衡問題，其中包括氣一液和 液一液平衡，大量的是溶解度問題。

一、水在油中的溶解度

■水在油品中溶解度很小，但對油品使用性能產 生惡劣影響，其主要原因是因為水在油品中的 溶解度隨溫度升高而增大。當溫度降低時，水 的溶解度變小，此時在溫度較高時已溶解飽和 了的水就會從油中析出，成為游離水，沉降在 容器底部。

IllIII■油品在儲存中，由于日夜溫度的變化，導致油 罐底部游離水日益增加。油品中的微量水會使 油品的低溫性能變差，特別是對航空汽油或噴 氣燃料造成的危害最為嚴重；并使油品儲存安 定性變壞，導致設備腐蝕等。

Ill

III

油品中存在游離水時，近似處于氣一液一液平 衡狀態。油水兩相呈液一液平衡，并與氣相呈 氣一液平衡。壓力對氣一液平衡影響明顯，但 對液一液平衡影響很小，因此，可認為油品中 水的溶解度只隨溫度變化。

■水在油品中的溶解度受其化學組成制約。水在芳

炷和烯坯中的溶解度比在烷桂和環烷桂中的大。

當碳原子數相同時，水在環烷桂中的溶解度又略

低于在烷桂中的溶解度。

■如在烷桂中混入少量芳炷和烯桂后，混合物對水

溶解度的增加遠遠超過按分子平均的溶解度。因

此富含環烷桂的噴氣燃料當脫除大部分芳桂后， 對水的溶解度大大降低，明顯改善了噴氣燃料的 低溫性能。

■水在桂類中的溶解度，可根據繪的碳氫質量比從 有關圖表中得到。

■二、天然氣的水合物 ■在一定溫度和壓力下，被水分所飽和的天然氣

中的低分子桂類氣體能與水在液相下生成類似

雪或松散冰狀的固體結晶物質，稱為水合物。

水合物是不穩定的物質，其晶格與冰的晶格不 同，它在高于o°c時穩定，并具有一定尺寸的籠

形內腔。

■不同桂的水合物可用通式M?nH2。表示，甲烷水

合物為CH4.7H20>乙烷水合物為C2H6-8H20> 丙烷水合物為C3H8-18H20o 丁烷和丁烷以上不

易形成水合物。

■在石油開采、天然氣和石油化工原料輸送等過

程中，常由于閥門或其它阻力造成減壓膨脹, 致使溫度下降，生成水合物，發生堵塞管道和 設備的事故。

■為防止生成水合物和排除己出現的堵塞現象,

可提高溫度、減低壓力或在管道中加入醇類防 冰劑，使水合物分解成原來的炷和水。也可以 采用干燥法或冷凍法降低天然氣中水含量，以 避免水合物的形成。

■三、苯胺點 ■苯胺點是油品與溶劑苯胺以X 1體積比混合時的

臨界溶解溫度。苯胺點是油品的一個特性數據,

分子量相近時，芳炷的苯胺點遠遠低于烷炷和環 烷桂，而且多環芳桂比單環芳桂更低。同族炷類

隨分子量增加，苯胺點升高，但增高幅度不大。

它反映了油品的化學組成特點。

■根據苯胺點可計算油品的柴油指數、特性因數、

分子量和噴氣燃料的凈熱值，與折射率一起可確

定汽油的族組成。

Ill■繪類在溶劑中的溶解度與兩者的分子結構關系 密切，并受溶劑比、體系溫度等影響。桂類與 溶劑分子結構愈相似，其溶解度愈高；升高體 系溫度，也能增加溶解度。同一溫度下的溶解 度還受溶劑比的影響。

Ill

1=IIIIII■當某一油品與溶劑以一定比例混合時，在較低 溫度下，因溶解度低而呈液一液兩相、隨著溫 度升高，溶解度增大，到某一溫度時，兩者完 全互溶，相界面消失，繼續升溫，則為均勻的 一相。相界面剛剛消失時的溫度即為該混合物 的臨界溶解溫度。不同炷類、溶劑及溶劑比， 其臨界溶解溫度不同。

1=

III

III

第七節光學性質和導電性

■ 一、油品的光學性質

■油品的光學性質對于快速鑒定油品化學組成和控 制產品質量具有重要意義。最常用的是折射率。

■折射率的嚴格定義是光在真空中的速度 (2.9986X108m/s)與光在物質中速度之比，以 n表示之。常用的折射率數據是光在空氣中速度 與被空氣飽和的物質中速度之比。

■折射率與光的波長、物質的化學組成、密度和體 系溫度、壓力有關。同一物質的折射率隨光的波 長增大而減小，隨溫度降低而增大。為了取得可 比的數據，通常以20°C時波長為589. 6nm的納 黃光來測定折射率，以叫?。表示。

■壓力對折射率的影響是明顯的，一定溫度下，折 射率隨壓力增加呈拋物線狀增大。

■折射率是物質的重要特性常數，不同族炷類間

有明顯差別。以芳香桂最大，環烷炷次之，烷 桂折射率最小，例如正己烷為1.3749,環己烷 為1.4262.苯為1.5011o同一族庇的折射率隨 分子量增大而稍有增加。桂類混合物的折射率 可近似按體積加和性計算。因此折射率是確定 油品化學組成的一個重要參數，如用于測定汽 油、柴油和潤滑油的族組成等。

■二、導電性

■純凈油品的導電性很差，可視為是很好的絕緣 體。例如變壓器油是變壓器和油開關中很好的 絕緣介質、石蠟是電器工業中極好的絕緣材料。

　油品如含有一定量的非庇化合物以及酸、堿、 鹽、水分等，油品就會具有導電性。

■油品在輸送、灌裝等過程中，油品分子之間和

油品同其它物質之間相互摩擦時，產生靜電荷, 其電壓隨摩擦的加劇而增大。

■如果油品中含有導電物質，就能將靜電荷及時

導出或中和；如果油品精制良好，十分純凈,

則導電性很差，此時靜電就會聚積，使電壓升 高，到一定程度時，兩個帶電體就會產生放電 現象，出現電火花，引起油蒸氣著火、爆炸, 對儲運、加工生產造成極大危害。

■為防止靜電著火事故，采用在易出問題的航空

汽油和噴氣燃料中加入抗靜電添加劑、設置接 地裝置、改進操作方法和相應設備等措施，取 得很好的效果。

第八節油品的其它性質

■ 一、顏色

■組成石油的大部分桂類是無色的，石油和油品 的顏色來自它們所含的膠質、瀝青質和某些多

環、稠環芳香炷以及含硫化合物等。這些物質

環、稠環芳香炷以及含硫化合物等。這些物質

r<i

的多寡決定了石油和油品的顏色深淺O

■油品經深度精制后，可得到完全無色的產品， 因此油品顏色可以表明脫除膠質等的程度，是 精制深度的一個指標。

■二、機械雜質和水分 ■機械雜質和水分是石油和大多數油品的重要質

量指標。某些油品（如噴氣燃料）中即使含有微 量的機械雜質和水分，也會因冰晶造成堵塞過

濾器、加劇機械磨損等問題。水分還會加速油

品變質，引起設備腐蝕，降低油品質量。原油

含水對于石油加工和儲運都有很大影響O ■機械雜質測定方法為GB / T511,水分測定法

有GB / T260和GB / T11133卡爾費休法。

■三、硫含量

■含硫量是原油和油品必需的重要指標，油品中

的硫化物，使得油品具有腐蝕性、儲存的不安 定性，使用時會造成環境污染，因此是必須加 以嚴格控制的指標。

■定量測定硫含量的常用方法，其原理是用一定 方式把油品中全部硫化物轉化為S03然后用一 定溶液吸收，并轉化為h2so4,用標準堿溶液 滴定以計算元素硫含量。

■四、酸度和酸值

■酸度和酸值都是定量表示油品中酸性物質（主要是有 機酸）含量的指標，用中和100ml或lg油樣中酸性物 質所需要的KOH毫克數來表示酸度，單位為mgKOH / 100ml；酸值為mgKOH/g。

-油品中的酸性物質主要是環烷酸等少量有機酸和酚 類，也可能有精制過程中殘留的微量無機酸。酸性 物質影響油品安定性，腐蝕設備，必須除去。汽、 煤、柴油等輕質油品測定酸度，原油和潤滑油等測 定酸值。油品在儲存中，因氧化變質其酸度和酸值 會有所增大，因此它們也是衡量油品是否變質的重 要指標之一。

■五、膠質、瀝青質和含蠟量

■這三種物質對石油輸送、加工方案的確定影響很 大，特別是制定高含蠟易凝石油加熱輸送方案時, 膠質與瀝青質間之比會顯著影響處理的效果。

■測定方法大都根據瀝青質和膠質在不同溶劑中的 溶解度不同、不同吸附劑對它們吸附能力不同和

其它物理性質的差異來區分。所用溶劑和吸附劑

不同同一原油所得結果差別很大。所以只有在同 樣條件下測定的結果，才能進行比較。

■我國現用氧化鋁吸附法測定膠質一瀝青質和含蠟 量。

■六、殘炭和灰分 ■油品的殘炭是在規定儀器中，油品按規定條件

蒸發、分解、灼燒后形成的黑色焦狀殘留物占 試樣的H1%稱為殘炭，其值間接表明油品在使用 中出現結焦和積炭的傾向；也反映了油品，特 別是潤滑油的精制深度。精制深的油品，含重 組分、非桂類化合物及膠質少，殘炭值就低。

柴油規定要求10%蒸余物殘炭，它是把試油蒸 餡到殘余10%(v),再測定此10%殘留物的殘炭, 此值能反映柴油在柴油機燃燒室中結焦的傾向。

■灰分是油品鍛燒后的固體殘余物，其組成、含

量隨石油種類、性質和加工方法不同而異。油

品中的灰分主要是由少量無機鹽、金屬化合物 及機械雜質所構成。油品中的灰分會導致油品 在使用中引起機械磨損、積炭、結垢和腐蝕， 因而是汽輪機油和鍋爐燃料等石油產品的重要 質量指標。其測定方法為GB/T508o

■七、水溶性酸或堿

■油品中的水溶性酸或堿，主要是石油加工過程

中精制不良或酸堿洗滌時分離不好所殘留下來 的無機酸和堿。它們會腐蝕設備，降低油品質 量，因此油品中絕不允許存在水溶性酸或堿。

■水溶性酸和堿的測定方法為GB/T259,用蒸 餡水洗滌試油，然后用甲基橙和酚駄指示劑定 性確定蒸餡水的酸性和堿性。

■八、腐蝕試驗

■腐蝕試驗用以定性檢驗各種油品在規定條件下對 規定金屬試片的腐蝕情況。它可以判斷油品中是 否存在元素硫、硫化氫、硫醇等酸性物質，同時 也試驗油品是否容易生成腐蝕性物質。

■不同油品的腐蝕試驗方法不同。油品的銅片腐蝕

試驗是目測在一定溫度(50°C或100°C)下規定銅 片在試油中浸泡不同時間(2h或3h等)后的顏色變

化，以判斷銅片的腐蝕級別。

:=|■噴氣燃料是用SH / T0023銀片腐蝕法，即

100°C下銀片在油中浸泡4h。潤滑油的腐蝕度

GB/T 391,模擬潤滑油在發動機曲軸箱中情

況，在140°C下，將黏附著熱潤滑油的鉛片與

空氣定期反復接觸50h,然后測定因腐蝕引起

的鉛片重量變化，以g/m^為單位表示腐蝕程

度。潤滑脂采用GB / T7336銅片腐蝕法。

:=|

■九、博士試驗 ■博士試驗是定性檢驗汽油、煤油、噴氣燃料、

石腦油和苯類等輕質油品中是否含硫醇的方法。

■測定原理是根據鉛酸鈉與硫醇反應生成有機硫

化合物，再與元素硫反應生成黑色硫化鉛，根

據硫磺粉（元素硫）變色情況，定性判斷油品含硫

醇情況。詳見SH/T0174o

思考題

1、 石油產品蒸汽壓的概念以及它的使用意義。

2、 物質臨界狀態、各臨界常數的定義及臨界點的性質。

3、 餡程.館分、憎分組成、初館點、終館點、體積平均沸點的定義，各 平均沸點的求法。

4、 密度、比重及比重指數的定義。

5、 油品比重與溫度、壓力以及化學組成的關系。

6、 特性因數K的概念及應用。

7、 說明粘度的意義和各種粘度（動力粘度、運動粘度、恩氏粘度）的單 位。

8、 粘溫特性的概念和表示粘溫特性的兩種方法。

9、 油品粘度和粘溫特性的影響因素及其分析。

10、 油品在低溫失去流動性的原因。

11、 油品濁點、結晶點、凝點、閃點、燃點、自燃點的定義及其應用。

12、 油品比熱、汽化潛熱、熱焙的概念及其應用。