石油及油品基础知识.

12.1.1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动的粘稠液体，相对密度一般介于0.8~0.98之间。世界各地所产的石油在性质上都有不同程度的差异。2.1石油的化学组成2原油名称大庆胜利孤岛辽河中原密度（20℃)g/cm30.860.900.950.920.85运动粘度（50℃）mm2/s20.1983.36333.7109.010.32凝点，℃3028217(倾点)33蜡含量(质量分数①)%26.214.64.99.519.7庚烷沥青质(质量分数)%012.900残炭(质量分数)，%2.96.47.46.83.8灰分(质量分数)，%0.00270.020.0960.01____硫含量(质量分数)，%0.100.802.090.240.52氮含量(质量分数)，%0.160.4l0.430.400.17镍含量，μg／g3.126.021.132.53.3钒含量，μg／g0.041.62.00.62.42.1.1.1我国主要原油的一般性质3原油名称沙特(轻质)沙特(中质)沙特(轻重混合)伊朗(轻质)科威特阿联酋(穆尔班)伊拉克印尼(米纳斯)密度（20℃)g/cm30.85780.86800.87l60.85310.86500.82390.85590.8456运动粘度（50℃）mm2/s5.889.049.174.917.312.556.50(37.8℃)13.4凝点。℃-24-7-25-11-20-7-15(倾点)34(倾点)蜡含量(质量分数)，%3.363.104.24____2.735.16________庚烷沥青质(质量分数)%1.481.843.150.641.970.361.100.28残炭(质量分数)，%4.455.675.824.285.691.964.22.8硫含量(质量分数)，%1.912.422.551.402.300.861.950.10氮含量(质量分数)，%0.090.120.090.120.14____0.100.102.1.1.2国外部分原油的一般性质4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。2、庚烷沥青质含量较低。3、相对密度大多在0.85～0.95之间，属偏重的常规原油。52.1.2、石油的元素组成石油基本化学组成：碳、氢、硫、氮、氧(1)碳的质量分数一般为83%~87%(2)氢的质量分数为11%~14%(3)硫的质量分数为0.05%~8%(4)氮的质量分数为0.02%~2%(5)氧的质量分数为0.05%~2%62.1.3、石油的烃类组成烷烃，环烷烃，芳香烃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180℃200℃~350℃350℃~500℃72.1.4石油中的非烃硫重馏分和油渣中氧胶质和沥青中氮胶质和沥青中82.1.5原油的评价对于新开采的原油，必须先在实验室进行一系列的分析、试验，习惯上称之为“原油评价”。根据评价目的不同，原油评价分为四类：（1）原油的一般性质：分析其密度、粘度、凝点、残炭、S含量、N含量、金属含量、馏程等9（2）常规评价;除原油的一般性质外，还包括原油实沸点蒸馏数据及窄馏分性质（密度、粘度、凝点、苯胺点、酸度(值)、折射率和硫含量等，计算特性因数、粘重常数等）。（3）综合评价：除原油的一般性质和常规评价外，还包括直馏产品的性质及产率。把原油切割成汽、煤、柴油、重整原料、裂解原料及润滑油馏分等。102.1.5.1原油评价的基本内容原油的组成十分复杂，对其确切分类很困难。原油的分类方法有许多种，通常从商品、地质、化学或物理等不同角度进行分类。商品分类法、化学分类法和我国采用的分类方法。11一、商品分类法按原油的密度、硫含量、氮含量、含蜡量和胶质含量等分类（1）密度分类类别APIº（比重指数）20℃相对密度轻质原油中质原油重质原油特重原油31.131.1～22.322.3～10100.86610.8661～0.91620.9162～0.99680.996812分类标准，%≤0.50.5～2.02.0原油类别低含硫含硫高含硫分类标准，%0.5～2.52.5～10.010.0原油类别低含蜡含蜡高含蜡（2）硫含量分类（3）蜡含量分类13二、化学分类法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，如特性因数分类、关键馏分特性分类等。14关键馏分特性分类法将原油用简易精馏装置切取两个轻重关键馏分，分别测定其相对密度，对照分类标准表确定两个关键馏分的基属，然后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250～275℃的馏分；第二关键馏分相当于原油常压蒸馏395～425℃的馏分，即在减压40mmHg下取得的275～300℃的馏分15基属关键馏分石蜡基中间基环烷基第一关键馏分d4200.8210APIº40(K11.9)d420=0.8210～0.8562APIº=33～40(K=11.5～11.9)d4200.8562APIº33(K11.5)第二关键馏分d4200.8723APIº30(K12.2)d420=0.8723～0.9035APIº=20～30(K=11.5～12.2)d4200.9305APIº20(K11.5)表关键馏分分类标准16关键馏分特性分类表编号第一关键馏分第二关键馏分原油类别1石蜡基石蜡基石蜡基2石蜡基中间基石蜡-中间基3中间基石蜡基中间-石蜡基4中间基中间基中间基5中间基环烷基中间-环烷基6环烷基中间基环烷-中间基7环烷基环烷基环烷基我国现采用关键馏分特性分类法和硫含量分类法相结合的分类方法，把硫含量分类作为关键馏分特性分类法的补充。原油名称含硫量m%第一关键馏分d420第二关键馏分d420原油的关键馏分特性分类建议原油分类命名大庆混合0.110.814(K=12.0)0.850(K=12.5)石蜡基低硫石蜡基克拉玛依0.040.828(K=11.9)0.895(K=11.5)中间基低硫中间基胜利混合0.880.832(K=11.8)0.881(K=12.0)中间基含硫中间基大港混合0.140.860(K=11.4)0.887(K=12.0)环烷中间基低硫环烷中间基孤岛2.060.891(K=10.7)0.936(K=11.4)环烷基含硫环烷基192.1.5.2几种原油的加工过程特点一、大庆原油低硫石蜡基原油。加工过程的特点(1)含蜡多，凝点高，含硫少，轻直馏产品不需要精制或只需要简单精制。(2)降压馏分油是催化裂化的好原料，同时也是生产润滑油的好原料(3)含蜡多，是生产石蜡的好原料。(4)轻馏分油的饱和烃含量高，作为化工裂解原料，乙烯收率高。(5)减压榨油的残炭低，杂质少，一般的重油加工方法都适用。20二、胜利原油含硫中间基原油。加工过程的特点：(1)直馏汽油的芳烃潜含量较高，适于作催化重整原料，其直馏产品酸度高，需要精制。(2)减压馏分油催化裂化过程中生焦量大。其催化裂化柴油的十六烷值低，需要加氢改质或加入添加剂。各馏分的芳烃含量都较高，不适合作裂解原料，可以做加氢催化原料。(3)原料的渣油可适合生产沥青。213.孤岛原油含硫环烷-中间基原油加工过程的特点：（1）大多含直馏汽油馏分少，酸值高（2)喷气燃料的馏分的密度大，冰点低，但安定性不好或芳烃含量过高，需要精制。（3）有些环烷基原油的润滑油馏分不需要脱蜡，经适当精制可直接生产变压器油，冷冻机油等润滑油（4）生产沥青的好原料221、蒸汽压在某一温度下液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态，这时蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压。2.2石油及其产品的物理性质2.2.1蒸气压，馏程，平均沸点23（1）纯烃蒸汽压蒸汽压仅取决于温度，是随温度的升高而增大的。蒸汽压与温度间的关系可用克-克方程表示：2lnVHdPdTRTHv：摩尔蒸发热，J/mol；P：化合物在T时的蒸汽压，PaR：摩尔气体常数，8.314J/(molK);T:温度，K24实际应用中，用经验方法程来计算纯烃的蒸汽压（如Antoine方程：）lnBPATC式中A、B、C是与烃类有关的常数，可从有关数据手册查得，此式的使用范围在1.3～200kPa。25（2）烃类混合物及石油馏分的蒸汽压烃类混合物的蒸汽压取决于温度和其组成。总的蒸汽压可用Dalton—Raoult定律求得：1niiiPPxp，pi分别为混合物和组分i的蒸气压，xi为平衡液相中组分i的摩尔分率262.馏程（沸程）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沸点。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及气化性能。沸点范围又称沸程。石油馏分沸程的数值，会因所用的蒸馏设备不同而不同。馏程测定是一种在标准设备中，按照GB6536—86规定的方法进行的简单蒸馏，称为恩氏蒸馏。将l00mL(20℃下)油品放入标准的蒸馏瓶中按规定的速度进行加热，其馏出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点。随后，其温度逐渐升高而不断地馏出，依次记下馏出液达l0mL、20mL直至90mL时的气相温度，称为10%，20%，…，90%馏出温度。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(或终馏点)。有时也可根据产品规格要求，以98%或97.5%时的馏出温度来表示终馏温度。在大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有代表性的10%，50%和90%的馏出温度及干点。28其中10%到90%这段很接近直线，用蒸馏曲线的10%到90%之间的斜率来表示该油品沸程的宽窄，即当石油馏分的沸程愈宽时，其蒸馏曲线的斜率愈大。斜率＝90%109010馏出温度－％馏出温度－以气相馏出温度为纵坐标，以馏出体积分数为横坐标作图，即可得到该油品的蒸馏曲线。大庆原油汽油馏分的馏程303.平均沸点:平均沸点来表征其气化性能。平均沸点的定义五种：(1)体积平均沸点tV（℃）:tV=(t10+t30+t50+t70+t90)/5℃tV是由馏程测定的10%，30%，50%，70%，90%这五个馏出温度计算得到。用于求取其他难于直接求得的平均沸点。31(2)重量平均沸点tW（℃）:1nwiiitwtti:i组分的沸点℃wi:i组分的重量分率用于采用图表时求取油品的真临界温度。32(3)实分子平均沸点tm（℃）:1nmiiitxtti:i组分的沸点℃ni:i组分的分子分率，用于采用图表时求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因数33(4)立方平均沸点TCU(K):31/31ncuiiiTvTTi:i组分的沸点(K)vi:i组分的体积分率用于采用图表时求油品的特性因数和运动粘度。34(5)中平均沸点tMe(℃):tMe=(tm+tcu)/2=[tm+(Tcu-273.15)]/2用于求油品的氢含量，特性因素，假临界压力，燃烧热，平均分子量等。35上述五种平均沸点，除体积平均沸点可根据油品恩氏蒸馏数据计算外，其他几种都难以直接计算.因此，通常的作法:①先根据恩氏蒸馏数据求体积平均沸点和恩氏蒸馏10%～90%斜率。②利用平均沸点温度校正图，求出其它平均沸点362.2.2密度API度特性因数平均分子量1.密度和API度(1)石油及油品的密度和API度规定油品20℃时密度作为石油产品的标准密度。液体油品的相对密度是其密度与4℃下水的密度之比，也称比重，是无因次的。37我国常用的相对密度是，欧美各国常用204d15.615.6d15.62015.64ddd欧美各国，对油品尤其是原油的相对密度还常用比重指数来表示，称API度。API度的定义为：15.615.6141.5131.5APId密度越小，其API度越大38(2)气体的密度相对密度是该气体的密度与空气在标准状态（0℃，0.1013MPa）下的密度之比，空气在标准状态下的密度为1.2928kg/m3。压力较低（小于0.3MPa），可用理想气体状态方程算。压力较高时，用真实气体状态方程式来求取。（3）油品的