石油及油品的物理性质详解课件

第三章第三章 石油及油品的物理性质石油及油品的物理性质 本章的主要内容：本章的主要内容：u石油的蒸馏曲线石油的蒸馏曲线u石油的密度与相对密度石油的密度与相对密度u石油的光学性质石油的光学性质u石油的粘度石油的粘度u石油的热性质、电性质等石油的热性质、电性质等第一节第一节 恩氏蒸馏、实沸点蒸馏曲线恩氏蒸馏、实沸点蒸馏曲线石油及其产品是由许多分子大小不同的烃石油及其产品是由许多分子大小不同的烃类与非烃类所组成的复杂混合物，它们的类与非烃类所组成的复杂混合物，它们的沸点不象单体化合物那样具有恒定值，而沸点不象单体化合物那样具有恒定值，而是随气化的过程在一定温度范围内逐步升是随气化的过程在一定温度范围内逐步升高，这个沸点范围称为沸程。高，这个沸点范围称为沸程。一、恩氏蒸馏一、恩氏蒸馏恩氏蒸馏是在石油产品馏程测定器中，按恩氏蒸馏是在石油产品馏程测定器中，按照规定的标准方法进行的照规定的标准方法进行的简单蒸馏简单蒸馏，国外，国外又将此方法称为又将此方法称为ASTM蒸馏或恩氏蒸馏。蒸馏或恩氏蒸馏。其测定过程如下其测定过程如下:u将将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定的加热速度进行加热。的加热速度进行加热。u初馏点初馏点(Initial Boiling Point，简称，简称IBP)：馏：馏出的第一滴冷凝液的气相温度出的第一滴冷凝液的气相温度。u10%、20%90%馏出温度：馏出液达馏出温度：馏出液达10ml、20ml、直至、直至90ml时的气相温度时的气相温度。u终馏点终馏点(End Point)或干点或干点：气相温度所能达：气相温度所能达到的最高值。到的最高值。根据测得的馏程数据，以气相馏出温度为纵根据测得的馏程数据，以气相馏出温度为纵坐标，以馏出体积百分数为横坐标作图即可坐标，以馏出体积百分数为横坐标作图即可得到某一油品的蒸馏曲线。得到某一油品的蒸馏曲线。图图3-1-1 大庆原油中汽油、喷气燃料、大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线轻柴油馏分的恩氏蒸馏曲线 一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸一般用蒸馏曲线的斜率来表示该油品的沸程的宽窄。程的宽窄。斜率越小，表示沸程越窄。斜率越小，表示沸程越窄。一般常用平均沸点来表征其气化性能。油品一般常用平均沸点来表征其气化性能。油品平均沸点的定义如下：平均沸点的定义如下：u体积平均沸点体积平均沸点tv（）：）：u质量平均沸点质量平均沸点tw（）：）：u立方平均沸点立方平均沸点Tcu（K）：）：u实分子平均沸点实分子平均沸点tm（）：）：u中平均沸点中平均沸点tme（）：）：二、实沸点蒸馏二、实沸点蒸馏 实沸点蒸馏实沸点蒸馏(True Boiling-Point Distillation，TBP)又称真沸点蒸馏，是一种评价原油的蒸又称真沸点蒸馏，是一种评价原油的蒸馏方法。馏方法。测定装置：相当于测定装置：相当于1418块理论板数的填充块理论板数的填充精馏柱的精馏装置。精馏柱的精馏装置。实沸点蒸馏测定过程：实沸点蒸馏测定过程：u第一步常压蒸馏，切取从初馏点到第一步常压蒸馏，切取从初馏点到200的的各个馏分各个馏分。u第二步在残压为第二步在残压为1.33KPa左右进行的减压蒸左右进行的减压蒸馏，切取馏，切取200395的各个馏分。的各个馏分。u第三步在残压为第三步在残压为0.27KPa下不用精馏柱的减下不用精馏柱的减压蒸馏，切取压蒸馏，切取395500的各个馏分，釜底的各个馏分，釜底的残液为的残液为500以上的减压渣油。以上的减压渣油。将蒸馏过程中的气相馏出温度与相应的馏出将蒸馏过程中的气相馏出温度与相应的馏出物累计质量收率物累计质量收率(m%)作图，即可得到实沸作图，即可得到实沸点蒸馏曲线点蒸馏曲线。图图3-1-2 原油实沸点蒸馏曲线原油实沸点蒸馏曲线 第二节第二节 平均分子量平均分子量 石油的分子量是进行炼油设计、关联石油物石油的分子量是进行炼油设计、关联石油物性、研究石油的化学组成中所必不可少的基性、研究石油的化学组成中所必不可少的基础数据。由于石油及其产品是由许多分子大础数据。由于石油及其产品是由许多分子大小不同的化合物所组成的复杂混合物，而各小不同的化合物所组成的复杂混合物，而各种合物的分子量又各不相同，其范围也很宽，种合物的分子量又各不相同，其范围也很宽，所以只能用所以只能用平均分子量平均分子量来表示。来表示。一、平均分子量的定义一、平均分子量的定义由于石油及其产品是一种多分散体系，由于石油及其产品是一种多分散体系，用不同的统计方法可以得到不同定义的用不同的统计方法可以得到不同定义的平均分子量。平均分子量。1、数均分子量数均分子量数均分子量定义：体系中不同分子的摩尔分数均分子量定义：体系中不同分子的摩尔分率与其相应分子量的乘积的总和。率与其相应分子量的乘积的总和。式中：式中：ni 组分组分i的摩尔分率的摩尔分率 Mi 组分组分i的分子量的分子量 Ni 组分组分i的摩尔数的摩尔数 Wi组分组分i的质量的质量 2、重均分子量重均分子量重均分子量定义：体系中不同分子的质量分重均分子量定义：体系中不同分子的质量分率与其相应分子量的乘积的总和。率与其相应分子量的乘积的总和。式中：式中：wi组分组分i的质量分率的质量分率 二、数均分子量的测定方法二、数均分子量的测定方法测测定定方方法法冰点下降法冰点下降法沸点上升法沸点上升法蒸气压渗透法蒸气压渗透法渗透压法渗透压法三、石油馏分平均分子量的近似计算方法三、石油馏分平均分子量的近似计算方法石油馏分的平均分子量还可以有一些经验公石油馏分的平均分子量还可以有一些经验公式进行计算，常用的经验公式有：式进行计算，常用的经验公式有：式中：式中：t石油馏分的实分子平均沸点石油馏分的实分子平均沸点()a,b,c 随馏分的特性因数不同而随馏分的特性因数不同而 变化的参数变化的参数表表3-2-1 计算分子量经验公式中的常数与特性因数的关系计算分子量经验公式中的常数与特性因数的关系特性因数特性因数K10.010.511.011.512.0a5657596369b0.230.240.240.2250.18c0.00080.00090.00100.001150.0014当实分子平均沸点相同时，当实分子平均沸点相同时，K值越大时，其值越大时，其平均分子量也越大。平均分子量也越大。中国石油大学针对我国原油提出了如下的计中国石油大学针对我国原油提出了如下的计算平均分子量的经验公式算平均分子量的经验公式：Mn184.52.295T-0.2332KT 1.329 10-5(KT)2-0.62217 T式中：式中：T馏分的中平均沸点馏分的中平均沸点()K馏分的特性因数馏分的特性因数 馏分油在馏分油在20时的密度，时的密度，g/cm3 四、石油及其馏分的数均分子量四、石油及其馏分的数均分子量图图3-2-3 几种原油馏分的分子量分布几种原油馏分的分子量分布 u石油各馏分的数均分子量是随馏分的沸石油各馏分的数均分子量是随馏分的沸程的上升而增大的。程的上升而增大的。u当沸程相同时，石蜡基的原油如大庆原当沸程相同时，石蜡基的原油如大庆原油的数均分子量最大，中间基的原油如油的数均分子量最大，中间基的原油如胜利原油次之，而环烷基的原油如辽河胜利原油次之，而环烷基的原油如辽河欢喜岭原油最小。欢喜岭原油最小。表表3-2-2 石油各馏分的平均分子量范围及与碳数的关系石油各馏分的平均分子量范围及与碳数的关系 馏分馏分沸程，沸程，碳数范围碳数范围平均碳数平均碳数平均分子量平均分子量汽油馏分汽油馏分500C35 70900 1100第三节第三节 密度和相对密度密度和相对密度 石油及油品的密度与相对密度对生产、储石油及油品的密度与相对密度对生产、储藏和运输有着重要的意义，在原油及产品藏和运输有着重要的意义，在原油及产品的计量和炼油装置设计等方面都是必不可的计量和炼油装置设计等方面都是必不可少的。少的。一、石油及其油品的密度、相对一、石油及其油品的密度、相对 密度及其测定方法密度及其测定方法定义：该油品在单位体积内的质量，定义：该油品在单位体积内的质量，单位为单位为g/cm3或或kg/m3。油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也油品的体积随温度的升高而膨胀，其密度也随之变小，随之变小，提及密度时应标明温度提及密度时应标明温度。我国规定油品在我国规定油品在20时的密度为其标准密时的密度为其标准密度，表示为度，表示为 20。油品的相对密度是其密度与规定温度下水油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比值的密度之比值，没有单位。常用，没有单位。常用 表示，表示，在数值上等于在数值上等于t时油品的密度。时油品的密度。我国常用的相对密度为我国常用的相对密度为 ，欧美各国则常用，欧美各国则常用 表示，二者之间可按下式进行换算：表示，二者之间可按下式进行换算：在欧美各国还常用在欧美各国还常用API度来表示油品尤其是原度来表示油品尤其是原油的相对密度，关系式如下：油的相对密度，关系式如下：比重指数比重指数油品密油品密度的测度的测定方法定方法 密度计法密度计法 比重瓶法比重瓶法 二、液体油品相对密度与温度、压力的关系二、液体油品相对密度与温度、压力的关系 温度升高，油品的体积膨胀，密度和相对密温度升高，油品的体积膨胀，密度和相对密度减小。度减小。在在050的温度范围内，的温度范围内，t时的相对密度时的相对密度与与20 时的相对密度之间存在如下的关系时的相对密度之间存在如下的关系:式中：式中：油品的体积膨胀系数油品的体积膨胀系数 液体受压后，体积变化不是太大，因而通液体受压后，体积变化不是太大，因而通常压力对液体石油产品的密度的影响可以常压力对液体石油产品的密度的影响可以忽略不计。但在很高的压力下油品的密度忽略不计。但在很高的压力下油品的密度要受到压力的影响要受到压力的影响 三、混合油品的密度三、混合油品的密度 当属性相近的两种或多种油品混合时，其体当属性相近的两种或多种油品混合时，其体积具有可加性，因此混合油品的的密度积具有可加性，因此混合油品的的密度 mix可按下式计算：可按下式计算：式中：式中：vi和和wi组分组分i的体积分率和质量分率的体积分率和质量分率 四、相对密度与化学组成的关系四、相对密度与化学组成的关系 图图3-3-1 各族烃类的相对密度各族烃类的相对密度 比较各种烃类的相对密度：比较各种烃类的相对密度：u碳数相同而结构不同的烃类，碳数相同而结构不同的烃类，芳香烃环烷烃烷烃。芳香烃环烷烃烷烃。u同族烃类，随着碳数的增加：同族烃类，随着碳数的增加：正构烷烃的相对密度增加正构烷烃的相对密度增加正烷基环己烷的相对密度增加正烷基环己烷的相对密度增加 正烷基苯的相对密度减小正烷基苯的相对密度减小 烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香烃类的相对密度与其分子结构有关。芳香烃的烃的C-C的键长最短，其结构最为紧凑，环的键长最短，其结构最为紧凑，环烷烃的结构与芳烃相比，其分子结构要松烷烃的结构与芳烃相比，其分子结构要松弛一些，烷烃分子的弛一些，烷烃分子的C-C键的键长最长，其键的键长最长，其分子结构最松弛。分子结构最松弛。因而对于相同碳数的烃类而言，芳烃分子因而对于相同碳数的烃类而言，芳烃分子的体积最小，也就是说它的每个碳原子所的体积最小，也就是说它的每个碳原子所占的体积最小，因而其相对密度最大，环占的体积最小，因而其相对密度最大，环烷烃的分子结构比烷烃也要紧凑些，因此烷烃的分子结构比烷烃也要紧凑些，因此其相对密度也比烷烃要大，烷烃分子的相其相对密度也比烷烃要大，烷烃分子的相对密度最小。对密度最小。进一步研究表明，烃类的进一步研究表明，烃类的 与其碳数之与其碳数之间有一定的关系。间有一定的关系。以碳数的倒数的校正值以碳数的倒数的校正值 为横坐标为横坐标，以以 为纵坐标作图，可以得到线性关系很为纵坐标作图，可以得到线性关系很好的直线。好的直线。0.8513当当 为零时，所有直线的为零时，所有直线的 都等于都等于0.8513。对于任何一种链烷烃或烷基取代的环状烃而对于任何一种链烷烃或烷基取代的环状烃而言，当碳数无限大时，即碳链无限长时，即言，当碳数无限大时，即碳链无限长时，即使分子中含有多干个芳香环或环烷环，这对使分子中含有多干个芳香环或环烷环，这对它的密度的影响已微不足道了。它的密度的影响已微不足道了。烃类分子的碳数与其相对密度之间的线性烃类分子的碳数与其相对密度之间的线性关系可用下式表示关系可用下式表示：对于不同的烃类分子，其中的对于不同的烃类分子，其中的 k与与Z值均不值均不同。同。五、石油及其馏分的相对密度五、石油及其馏分的相对密度 油品油品相对密度相对密度油品油品相对密度相对密度原油原油0.81.0轻柴油轻柴油0.820.87汽油汽油0.740.77减压馏份减压馏份0.850.94航空煤油航空煤油0.780.83减压渣油减压渣油0.921.0表表3-3-1 原油及其馏份的相对密度（原油及其馏份的相对密度（）的范围）的范围 馏份馏份,大庆大庆胜利胜利孤岛孤岛羊三木羊三木IBP2000.74320.7446-0.76502002500.80390.82040.86520.86302503000.81670.82700.88040.89003003500.82830.83500.89940.91003504000.83680.86060.91490.93204004500.85740.88740.93490.94334505000.87230.90670.93900.94835000.92210.96981.00200.9820原油原油0.85540.90050.94950.9492原油属性原油属性石蜡基石蜡基中间基中间基环烷环烷-中间基中间基环烷基环烷基表表3-3-2 不同原油各馏分的相对密度不同原油各馏分的相对密度 比较不同原油的相对密度：比较不同原油的相对密度：u不同基属的原油的相同沸程的馏分不同基属的原油的相同沸程的馏分环烷基原油中间基原油石蜡基原油环烷基原油中间基原油石蜡基原油 u相同原油不同的馏分相同原油不同的馏分随沸点的升高相对密度随之增加随沸点的升高相对密度随之增加。原因在于：原因在于：u环烷基的原油由于其芳烃含量较高，因而环烷基的原油由于其芳烃含量较高，因而其相对密度较大，而石蜡基原油因烷烃含其相对密度较大，而石蜡基原油因烷烃含量较高，因此其相对密度较小。量较高，因此其相对密度较小。u相同原油的馏分随着其沸点的升高，芳烃相同原油的馏分随着其沸点的升高，芳烃含量增加，而烷烃含量降低，因而其相对含量增加，而烷烃含量降低，因而其相对密度增加。密度增加。六、特性因数和相关指数六、特性因数和相关指数 特性因数特性因数K：相关指数相关指数BMCI：化合物化合物特性因数特性因数K相关指数相关指数BMCI正己烷正己烷12.810.01正庚烷正庚烷12.710.10正辛烷正辛烷12.67-0.03正壬烷正壬烷12.66-0.21正癸烷正癸烷12.67-0.27环己烷环己烷10.9851.57甲基环己烷甲基环己烷11.3239.87乙基环己烷乙基环己烷11.3638.58表表3-3-3 烃类的特性因数烃类的特性因数(K)与相关指数与相关指数(BMCI)续表续表3-3-3 烃类的特性因数烃类的特性因数(K)与相关指数与相关指数(BMCI)化合物化合物特性因数特性因数K相关指数相关指数BMCI正丙基环己烷正丙基环己烷11.5134.21正丁基环己烷正丁基环己烷11.6430.73苯苯9.7299.84甲基苯甲基苯10.1482.91乙基苯乙基苯10.3674.99正丙基苯正丙基苯10.6266.15正丁基苯正丁基苯10.8359.32u正构烷烃的正构烷烃的K值最大，约为值最大，约为12.7，环烷烃次，环烷烃次之，为之，为1112，芳香烃最小，为，芳香烃最小，为1011。u正构烷烃的正构烷烃的BMCI最小，基本为零，环烷烃最小，基本为零，环烷烃次之，在次之，在50以下，芳香烃最大，在以下，芳香烃最大，在100以下。以下。换言之，油品的换言之，油品的BMCI越大，其芳香性越强，越大，其芳香性越强，而而BMCI越小，表明其石蜡性越强。越小，表明其石蜡性越强。表表3-3-4 各原油窄馏分的各原油窄馏分的K值和值和BMCI值值 原油原油KBMCI原油基属原油基属大庆大庆12.012.61724石蜡基石蜡基中原中原11.712.61729石蜡基石蜡基胜利胜利11.212.21439中间基中间基辽河辽河11.411.92847中间基中间基孤岛孤岛11.111.73657环烷环烷-中间基中间基羊三木羊三木11.111.74962环烷基环烷基u石蜡基原油的石蜡基原油的K值大，值大，BMCI值小。值小。u环烷基原油的环烷基原油的K值小，而值小，而BMCI值大值大。因而因而K值和值和BMCI值能够较好地反映原油的值能够较好地反映原油的化学属性。化学属性。第四节第四节 光学性质光学性质 光在介质中的传播速度与介质的化学组成光在介质中的传播速度与介质的化学组成和结构有关。和结构有关。在研究石油的组成与结构和产品质量的检在研究石油的组成与结构和产品质量的检验时，常用油品的光学性质如折射率等来验时，常用油品的光学性质如折射率等来关联其化学组成和结构。关联其化学组成和结构。一、折射率的测定一、折射率的测定 折射率的定义：光在真空中的速度与在介折射率的定义：光在真空中的速度与在介质中的速度之比值。质中的速度之比值。油品的折射率取决于：油品的折射率取决于：u化学组成和结构。化学组成和结构。u测定温度和入射光的强度。测定温度和入射光的强度。常用的折射率测定仪是常用的折射率测定仪是阿贝折光仪阿贝折光仪，所测，所测得的是钠黄光的得的是钠黄光的D线（波长为线（波长为589.3nm）的）的折射率，用折射率，用nD表示。表示。折射率还受温度的影响，温度升高，折射折射率还受温度的影响，温度升高，折射率变小。一般来说，温度与折射率的关系率变小。一般来说，温度与折射率的关系下式表示：下式表示：二、折射率与化学组成的关系二、折射率与化学组成的关系 图图3-4-1 烃类的折射率烃类的折射率 与碳数的关系与碳数的关系 u烷烷烃烃的的最最小小，一一般般在在1.31.4之之间间，芳芳香香烃烃的的最最大大，为为1.5，环环烷烷烃烃居居中中。u对对于于同同族族烃烃类类，烷烷烃烃和和环环烷烷烃烃的的随随着着分分子子量量的的增增加加而而增增加加，而而单单环环芳芳烃烃的的随随着着分分子子量量的的增增加加而而降降低低。所以所以 包含了分子包含了分子结构的信息结构的信息。烃类分子的折射率与其分子结构的关系和烃类分子的折射率与其分子结构的关系和相对密度与分子结构的关系是相似的。相对密度与分子结构的关系是相似的。烃类的烃类的 其碳数的倒数校正值其碳数的倒数校正值 之之间具有如下式的线性关系：间具有如下式的线性关系：三、石油馏分及其组分的折射率三、石油馏分及其组分的折射率 表表3-4-1 石油馏份的折射率石油馏份的折射率 馏份馏份,大庆原油大庆原油胜利原油胜利原油孤岛原油孤岛原油羊三木原油羊三木原油2002501.44841.45801.47741.47142503001.45611.46301.48881.48943003501.46271.46701.50091.50533504001.4493*1.4583*1.51021.5190原油属性原油属性石蜡基石蜡基中间基中间基环烷环烷-中间基中间基环烷基环烷基u不同原油沸程相同的馏分：不同原油沸程相同的馏分：石蜡基原油石蜡基原油中间基原油中间基原油环烷基原油环烷基原油u同一种原油同一种原油 不同的馏分：不同的馏分：折射率随着沸程的升高而增大折射率随着沸程的升高而增大 馏分馏程馏分馏程组分组分大庆大庆羊三木羊三木欢喜岭欢喜岭350400全馏分全馏分1.47901.51741.5192饱和分饱和分1.46101.48291.4800轻芳烃轻芳烃1.52081.54521.5454中芳烃中芳烃1.58701.61251.6112重芳烃重芳烃1.65501.62831.6559400450全馏分全馏分1.48751.52311.5268饱和分饱和分1.46951.49081.4909轻芳烃轻芳烃1.51871.54071.5411中芳烃中芳烃1.57971.62791.6279重芳烃重芳烃1.65681.65271.6519450500全馏分全馏分1.49991.52611.5345饱和分饱和分1.48201.49721.4980轻芳烃轻芳烃1.51411.53491.5402中芳烃中芳烃1.56221.58501.5589表表3-4-2 几种原油减压馏分及其组分的折射率几种原油减压馏分及其组分的折射率 u饱和分的饱和分的 都在都在1.50以下；以下；u轻芳烃的轻芳烃的 为为1.501.55；u中芳烃的中芳烃的 为为1.551.63；u重芳烃的重芳烃的 一般大于一般大于1.63。第五节第五节 粘度粘度 粘度是评定油品流动性的质量指标，是油粘度是评定油品流动性的质量指标，是油品特别是润滑油质量标准中的重要项目，品特别是润滑油质量标准中的重要项目，也是炼油设计中不可缺少的物理性质也是炼油设计中不可缺少的物理性质。粘度就是体现流体作相对运动时分子之间粘度就是体现流体作相对运动时分子之间摩擦阻力大小的指标。摩擦阻力大小的指标。一、粘度的定义一、粘度的定义1、绝对粘度（、绝对粘度（）绝对粘度又称动力粘度，它由牛顿方程式绝对粘度又称动力粘度，它由牛顿方程式所定义所定义：式中：式中：F作相对运动的两流层间的内摩擦力作相对运动的两流层间的内摩擦力(剪切力剪切力)，N；A两流层间的接触面积，两流层间的接触面积，m2 dv两流层间的相对运动速度，两流层间的相对运动速度，m/s dl两流层间的距离，两流层间的距离，m 流体内部摩擦系数，即该流体的绝对粘度，流体内部摩擦系数，即该流体的绝对粘度，Pas u牛顿流体：绝对粘度牛顿流体：绝对粘度 不随流体的剪切速不随流体的剪切速 度梯度度梯度dv/dl变化而变化的体系。变化而变化的体系。u非牛顿流体：绝对粘度非牛顿流体：绝对粘度 不随流体的剪切不随流体的剪切 速度梯度速度梯度dv/dl变化而变化的体系。变化而变化的体系。在在SI单位制中，绝对粘度单位制中，绝对粘度 的单位为的单位为Pas。2、运动粘度、运动粘度 常用的粘度是运动粘度，它是绝对粘度常用的粘度是运动粘度，它是绝对粘度 与与相同温度和压力下的液体密度相同温度和压力下的液体密度 之比值，即：之比值，即：在在SI单位中，运动粘度的单位是单位中，运动粘度的单位是mm2/s。3、条件粘度、条件粘度 u恩氏粘度恩氏粘度：以油品从恩氏粘度计流出：以油品从恩氏粘度计流出200mL时间与流出时间与流出200mL的水所用的时间的水所用的时间之比值。之比值。u赛氏粘度赛氏粘度：60mL的油品流出赛氏粘度计的油品流出赛氏粘度计的时间（秒）的时间（秒）。u雷氏粘度雷氏粘度：50mL的油品从雷氏粘度计中的油品从雷氏粘度计中流出的时间（秒）流出的时间（秒）。二、粘度的测定方法二、粘度的测定方法运动粘度测定方法是用毛细管粘度计法。运动粘度测定方法是用毛细管粘度计法。当油品在层流状态下流经毛细管时，其流当油品在层流状态下流经毛细管时，其流动状态符合下列关系式：动状态符合下列关系式：在毛细管粘度计中油品的流动是靠自身的在毛细管粘度计中油品的流动是靠自身的重力作用，其压力重力作用，其压力 Ph g。则有：则有：令：令：即：即：c为毛细管粘度计常数，单位为为毛细管粘度计常数，单位为mm2/s2。三、粘度与化学组成的关系三、粘度与化学组成的关系粘度既然反映的是流体内部分子之间的摩粘度既然反映的是流体内部分子之间的摩擦力，那么它必然与流体的分子大小和分擦力，那么它必然与流体的分子大小和分子结构有密切的关系。子结构有密切的关系。表表3-5-1 烃类的粘度烃类的粘度(25，Pas10-3)化合物化合物绝对绝对粘度粘度化合物化合物绝对绝对粘度粘度化合物化合物绝对绝对粘度粘度正己烷正己烷0.298环己烷环己烷0.895苯苯0.601正庚烷正庚烷0.396甲基环己烷甲基环己烷0.683甲苯甲苯0.550正辛烷正辛烷0.514乙基环己烷乙基环己烷0.785乙基苯乙基苯0.635正壬烷正壬烷0.668丙基环己烷丙基环己烷0.931丙基苯丙基苯0.796正癸烷正癸烷0.859丁基环己烷丁基环己烷1.204丁基苯丁基苯0.957同一系列的烃类，其粘度随着碳数的增加而增加。同一系列的烃类，其粘度随着碳数的增加而增加。表表3-5-2 烃类分子中环数对粘度烃类分子中环数对粘度(98，mm2/s)的影响的影响 化合物化合物运动粘度运动粘度化合物化合物运动粘度运动粘度2.493.292.534.982.7410.103.82分子量相近（碳数相同）的烃类，环状结构分子量相近（碳数相同）的烃类，环状结构分子的粘度大于链状结构分子的粘度，而且分子的粘度大于链状结构分子的粘度，而且环数越多，粘度越大。因此分子中的环状结环数越多，粘度越大。因此分子中的环状结构可以看成是粘度的载体。构可以看成是粘度的载体。化合物化合物赛氏粘度赛氏粘度化合物化合物赛氏粘度赛氏粘度148.0113.5208.0168.0表表3-5-3环状烃类的侧链长度对于粘度环状烃类的侧链长度对于粘度(100)的影响的影响 当分子中的环数相同时，侧链越长的烃类化当分子中的环数相同时，侧链越长的烃类化合物的粘度越大。合物的粘度越大。四、粘度与温度的关系四、粘度与温度的关系 油品的粘度是随温度的升高而降低的。油品的粘度是随温度的升高而降低的。1、油品的粘度与温度的关系式、油品的粘度与温度的关系式 lglg(0.6)bmlgT 2、粘度、粘度-温度关系的表示方法温度关系的表示方法表征油品的粘温性质的指标有两种：表征油品的粘温性质的指标有两种：u粘度指数（简称粘度指数（简称VI）H油：人为规定粘温性质良好的宾夕法尼亚油：人为规定粘温性质良好的宾夕法尼亚原油所有窄馏分的粘度指数均为原油所有窄馏分的粘度指数均为100。L油：人为规定粘温性质差的德克萨斯海湾油：人为规定粘温性质差的德克萨斯海湾沿岸原油所有窄馏分的粘度指数均为沿岸原油所有窄馏分的粘度指数均为0。当当VI100时：时：式中：式中：U试样在试样在40时的运动粘度时的运动粘度 Y试样在试样在100时的运动粘度时的运动粘度 H与与Y相同的相同的H标准油在标准油在40时的运动粘度时的运动粘度 L与与Y相同的相同的L标准油在标准油在40时的运动粘度时的运动粘度当当VI为为0100时：时：粘度指数粘度指数VI越大，表明油品的粘温性质越越大，表明油品的粘温性质越好，对于粘温性质较差的油品，其粘度指好，对于粘温性质较差的油品，其粘度指数可能是负数数可能是负数。u粘度比粘度比50时的运动粘度与时的运动粘度与100时的运动粘度的时的运动粘度的比值。对于粘度水平相当的油品比值。对于粘度水平相当的油品，粘度比，粘度比越小，表示该油品的粘温性质越好。越小，表示该油品的粘温性质越好。五、粘温性质与分子结构之间的关系五、粘温性质与分子结构之间的关系化合物化合物CI化合物化合物CIn-C261771251607214411740101-70表表3-5-4各种烃类的粘度指数各种烃类的粘度指数(CI)化合物化合物CI化合物化合物CI70144-61221081407753-15-66续表续表3-5-4 各种烃类的粘度指数各种烃类的粘度指数(CI)u正构烷烃的粘温性质优于异构烷烃，异构正构烷烃的粘温性质优于异构烷烃，异构化程度越高，其粘温性质越差。化程度越高，其粘温性质越差。u环状烃（环烷烃和芳烃）的粘温性质比链环状烃（环烷烃和芳烃）的粘温性质比链状烃要差，环数越多，粘温性质越差。状烃要差，环数越多，粘温性质越差。u分子中环数相同时，侧链越长，其粘温性分子中环数相同时，侧链越长，其粘温性质越好。质越好。综上所述，正构烷烃的粘温性质最好，带有综上所述，正构烷烃的粘温性质最好，带有少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不少分支长烷基侧链的少环烃类和分支程度不高的异构烷烃的粘温性质比较好，多环短侧高的异构烷烃的粘温性质比较好，多环短侧链的环状烃类的粘温性质很差。链的环状烃类的粘温性质很差。六、石油及其馏分的粘度与粘温性质六、石油及其馏分的粘度与粘温性质表表3-5-5 石油减压馏分的粘度比和粘度常数石油减压馏分的粘度比和粘度常数原油原油沸程，沸程，50,mm2/s 100,mm2/s 50/100VI大庆大庆石蜡基石蜡基3504006.912.662.6020040045015.824.653.40140新疆新疆中间基中间基35040013.003.703.518040045039.747.455.3370450500128.816.207.9560原油原油沸程，沸程，50,mm2/s 100,mm2/s 50/100VI孤岛孤岛环烷环烷-中间基中间基35040023.274.724.930400450146.313.6610.71-35450500356.923.3715.27-100羊三木羊三木环烷基环烷基35040023.274.724.930400450146.313.6610.71-35450500356.923.3715.27300(开杯开杯)爆炸下限爆炸下限表表3-6-4 石油馏分的闪点石油馏分的闪点 沸程越高，闪点也就越高。沸程越高，闪点也就越高。2、燃点与自燃点、燃点与自燃点燃点的定义：燃点的定义：石油产品在规定条件下，加石油产品在规定条件下，加热到接触火焰能点燃燃烧不少于热到接触火焰能点燃燃烧不少于5秒钟的最秒钟的最低温度。低温度。自燃点的定义：自燃点的定义：在无外界火源的情况下，在无外界火源的情况下，油品能被空气剧烈氧化而导致自行燃烧的油品能被空气剧烈氧化而导致自行燃烧的最低温度。最低温度。u油品沸程越低，其燃点自然也就越低油品沸程越低，其燃点自然也就越低，燃，燃点是判定油品在储存和使用时火灾危险程点是判定油品在储存和使用时火灾危险程度的一个指标。度的一个指标。u油品沸程越低，其分子量越小，其自燃点油品沸程越低，其分子量越小，其自燃点越高，汽油馏分的自燃点最高越高，汽油馏分的自燃点最高，而减压，而减压渣油的自燃点最低渣油的自燃点最低。表表3-6-5 烃类及燃料在空气中的自燃点烃类及燃料在空气中的自燃点燃料燃料自燃点，自燃点，燃料燃料自燃点，自燃点，乙烷乙烷515环己烷环己烷200正丁烷正丁烷405苯苯562正戊烷正戊烷287甲苯甲苯536正己烷正己烷234间二甲苯间二甲苯528正庚烷正庚烷223萘萘526正辛烷正辛烷220-甲基萘甲基萘528正壬烷正壬烷206蒽蒽540异辛烷异辛烷418JP-1喷气燃料喷气燃料228正癸烷正癸烷208JP-2喷气燃料喷气燃料238正十六烷正十六烷205JP-3喷气燃料喷气燃料242u正构烷烃的自燃点较低，而芳香烃和异正构烷烃的自燃点较低，而芳香烃和异构烷烃的自燃点较高。构烷烃的自燃点较高。u同族烃类随着分子量的增加，其自燃点同族烃类随着分子量的增加，其自燃点降低。降低。因此，油品的自燃点在很大程度上取决因此，油品的自燃点在很大程度上取决其化学组成其化学组成。四、石油馏分的临界性质四、石油馏分的临界性质当纯物质的实际气体处于临界状态时，其液当纯物质的实际气体处于临界状态时，其液态与气态的分界面消失，温度高于临界温度态与气态的分界面消失，温度高于临界温度时，气体就不能被液化，在临界温度下能使时，气体就不能被液化，在临界温度下能使实际气体液化的最低压力为临界压力。实际气体液化的最低压力为临界压力。由于石油是复杂的混合物，它在临界状态由于石油是复杂的混合物，它在临界状态下的情况比较复杂，其临界温度与临界压下的情况比较复杂，其临界温度与临界压力可以通过一些物性进行关联而得到。力可以通过一些物性进行关联而得到。u石油馏分临界温度常用的关联式：石油馏分临界温度常用的关联式：式中：式中：tc石油馏分的临界温度石油馏分的临界温度 tv石油馏分的体积平均沸点石油馏分的体积平均沸点u石油馏分临界压力常用的关联式：石油馏分临界压力常用的关联式：式中：式中：Pc石油馏分的临界压力石油馏分的临界压力 Tm石油馏分的分子平均沸点石油馏分的分子平均沸点第七节第七节 石油的其它性质石油的其它性质一、石油的电性质一、石油的电性质石油的电性质包括电导率和介电常数。石油的电性质包括电导率和介电常数。二、石油的导热系数二、石油的导热系数导热系数表征物质导热能力的大小。导热系数表征物质导热能力的大小。三、石油的表面张力三、石油的表面张力石油的表面性质用表面张力来表征。表面石油的表面性质用表面张力来表征。表面张力与其化学组成、结构以及温度、分子张力与其化学组成、结构以及温度、分子量有关。量有关。表表3-7-1 烃类在不同温度下的表面张力烃类在不同温度下的表面张力烃类烃类表面张力，表面张力，10-3N/m-18203893正戊烷正戊烷20.516.014.08.0正己烷正己烷22.618.416.510.9正庚烷正庚烷24.420.318.613.1正辛烷正辛烷25.721.820.214.9环戊烷环戊烷-22.4-环己烷环己烷-25.0-十氢萘十氢萘-29.9-苯苯-28.8-甲苯甲苯-28.5-乙苯乙苯-29.0-丁苯丁苯-29.2-u烃类的表面张力随温度的升高而减小。烃类的表面张力随温度的升高而减小。u在相同的温度下，碳数相同时，芳烃的表在相同的温度下，碳数相同时，芳烃的表面张力最大，环烷烃次之，烷烃最小。面张力最大，环烷烃次之，烷烃最小。u正构烷烃的表面张力随分子量的增加而增正构烷烃的表面张力随分子量的增加而增加，环烷烃也是如此，但是芳烃表面张力加，环烷烃也是如此，但是芳烃表面张力变化不大。变化不大。本章思考题本章思考题1.石油的恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线有石油的恩氏蒸馏曲线与实沸点蒸馏曲线有何差别？何差别？2.石油的平均沸点有哪几种表示方法？石油的平均沸点有哪几种表示方法？3.石油馏分的分子量分布有何规律，为什么石油馏分的分子量分布有何规律，为什么？4.密度与相对密度之间的异同点？密度与相对密度之间的异同点？5.烃类的相对密度与其化学结构有何关系？烃类的相对密度与其化学结构有何关系？6.不同类型的原油以及同种原油不同馏分的不同类型的原油以及同种原油不同馏分的相对密度有何差别？为什么？相对密度有何差别？为什么？7.烃类分子的折射率与其化学结构之间有何烃类分子的折射率与其化学结构之间有何关系？关系？8.运动粘度与绝对粘度之间的关系？运动粘度与绝对粘度之间的关系？9.烃类的粘度与其化学组成结构的有何关系烃类的粘度与其化学组成结构的有何关系10.粘度与温度之间有什么关系？粘温性质粘度与温度之间有什么关系？粘温性质的表示方法是什么？的表示方法是什么？11.不同的原油以及同种原油不同馏分的粘不同的原油以及同种原油不同馏分的粘度有何规律？为什么？度有何规律？为什么？12.表示石油及其产品流动性的质量指标是表示石油及其产品流动性的质量指标是什么？什么？13.石油产品的粘温凝固与构造凝固之间有石油产品的粘温凝固与构造凝固之间有何差别？何差别？14.石油产品的闪点、燃点以及自燃点之间石油产品的闪点、燃点以及自燃点之间有何差别？有何差别？15.石油的热性质主要包括哪几种？石油的热性质主要包括哪几种？16.为什么石油产品可以用作燃料，表示其为什么石油产品可以用作燃料，表示其燃烧性能的指标是什么？燃烧性能的指标是什么？