石油的物理性质公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx
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1、第三章第三章 石油及油品物理性质石油及油品物理性质 第1页第1页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 本章主要内容:本章主要内容:u石油蒸馏曲线石油蒸馏曲线u石油平均相对分子质量石油平均相对分子质量u石油密度与相对密度石油密度与相对密度u石油粘度石油粘度u石油热性质石油热性质第2页第2页第一节第一节 恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化曲线恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化曲线 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 石油及其产品是由许多分子大小不同烃类与非烃类所组成复杂混合物。它们沸点不象单体化合物那样含有恒定值,而是随气化过程在一定温度范围内逐步升高,这个沸点范围称为沸程。第3页第3页一、恩氏蒸馏一
2、、恩氏蒸馏 恩氏蒸馏又称为恩氏蒸馏又称为ASTM蒸馏,是属于蒸馏,是属于渐次气渐次气化化,基本上,基本上不含有精馏作用不含有精馏作用。伴随温度逐步升高,。伴随温度逐步升高,不断气化和馏出是构成范围较宽混合物。因而馏不断气化和馏出是构成范围较宽混合物。因而馏程只是粗略表示油品程只是粗略表示油品沸点范围和普通蒸发性能沸点范围和普通蒸发性能。第4页第4页其测定过程下列其测定过程下列:u将将100ml油品放入原则蒸馏瓶中,按要求加热速度进行加热。油品放入原则蒸馏瓶中,按要求加热速度进行加热。u初馏点初馏点(Initial Boiling Point,简称,简称IBP):馏出:馏出第一滴冷第一滴冷凝液凝
3、液气相气相温度温度。u10%、20%90%馏出温度:馏出液达馏出温度:馏出液达10ml、20ml、直、直至至90ml时时气相气相温度温度。u终馏点终馏点(End Point)或干点:气相温度所能达到或干点:气相温度所能达到最高值最高值。第5页第5页图图3-1 大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分恩氏蒸馏曲线大庆原油中汽油、喷气燃料、轻柴油馏分恩氏蒸馏曲线 依据测得馏程数据,以依据测得馏程数据,以气相馏出温度为纵坐标气相馏出温度为纵坐标,以,以馏出馏出体积百分数为横坐标体积百分数为横坐标作图即可得到某一油品蒸馏曲线。作图即可得到某一油品蒸馏曲线。第6页第6页 普通用蒸馏曲线斜率来表示该油品沸程宽
4、普通用蒸馏曲线斜率来表示该油品沸程宽窄。窄。斜率越小,表示沸程越窄。斜率越小,表示沸程越窄。第7页第7页普通惯用平均沸点来表征其气化性能。油品普通惯用平均沸点来表征其气化性能。油品平均沸点定义下列:平均沸点定义下列: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():):第8页第8页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():):第9页第9页二、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)又称真沸点蒸馏真沸点蒸
5、馏,是评价原油蒸馏办法。,是评价原油蒸馏办法。测定装置:相称于测定装置:相称于1418块块理论板数理论板数填充填充精精馏柱馏柱精馏装置。精馏装置。第10页第10页 实沸点蒸馏测定过程:实沸点蒸馏测定过程:u第一步:第一步:常压蒸馏常压蒸馏,切取从,切取从初馏点到初馏点到200各个馏各个馏分分。u第二步:在残压为第二步:在残压为1.33KPa左右进行左右进行减压蒸馏减压蒸馏,切,切取取200 395各个馏分。各个馏分。u第三步:在第三步:在残压为残压为0.27KPa下不用精馏柱减压蒸馏下不用精馏柱减压蒸馏,切取切取395500各个馏分,釜底残液为各个馏分,釜底残液为 500以上减压渣油以上减压渣
6、油。第11页第11页图图3-2 原油实沸点蒸馏曲线原油实沸点蒸馏曲线 将蒸馏过程中将蒸馏过程中气相馏出温度气相馏出温度与相应与相应馏出物馏出物累计质累计质量收率量收率(m%)作图,即可得到实沸点蒸馏曲线作图,即可得到实沸点蒸馏曲线。第12页第12页三、平衡汽化三、平衡汽化 也称也称一次汽化一次汽化或或平衡蒸馏平衡蒸馏,是指油品在一定压,是指油品在一定压力和温度下保持气液两相处于平衡状态下进行分离。力和温度下保持气液两相处于平衡状态下进行分离。在一定压力下得到在一定压力下得到汽化率汽化率与与温度温度之间关系曲之间关系曲线,即线,即平衡汽化曲线平衡汽化曲线。平衡汽化曲线。平衡汽化曲线初馏点初馏点,
7、即,即0%馏出温度,为该油品馏出温度,为该油品泡点泡点;其;其终馏点终馏点,即,即100%馏出温度,为其馏出温度,为其露点露点。第13页第13页u恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化比较恩式蒸馏、实沸点蒸馏、平衡汽化比较第14页第14页就曲线斜率而言,就曲线斜率而言,平衡汽化最平缓平衡汽化最平缓,实沸点实沸点蒸馏最陡蒸馏最陡;分离准确度:分离准确度:实沸点蒸馏最高实沸点蒸馏最高,平衡汽化最平衡汽化最差差;对同一油样,初馏点以实沸点蒸馏最低,其对同一油样,初馏点以实沸点蒸馏最低,其终馏点则最高,终馏点则最高,50%50%馏出温度处馏出温度处3 3条蒸馏曲线条蒸馏曲线上温度差别不大;上温度差别不大;用用
8、恩式蒸馏恩式蒸馏50%50%馏出温度馏出温度大体表示油品大体表示油品平均平均汽化性能汽化性能;第15页第15页第二节第二节 平均分子量平均分子量 石油分子量是进行炼油设计、关联石油物性、研究石油化学组成中所必不可少基础数据。因为石油及其产品是由许多分子大小不同化合物所组成复杂混合物,而各种合物分子量又各不相同,其范围也很宽,因此只能用平均分子量来表示。第16页第16页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 1.定义定义(1)数均相对分子质量)数均相对分子质量体系中不同分子摩尔分率与其对应分子量乘积总和。式中:式中:ni组分组分i摩尔分率;摩尔分率;Ni组分组分i摩尔数;摩尔数;Wi组分组分i质
9、量;质量;第17页第17页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质(2)重均)重均相对分子质量相对分子质量体系中不同分子质量分率与其对应分子量乘积总和。式中:式中:wi组分组分i质量分率质量分率 第18页第18页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 经验方程:经验方程:石油馏分体积平均沸点,石油馏分体积平均沸点,K;第19页第19页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 表表3-1 原油及各馏分油平均相对分子质量原油及各馏分油平均相对分子质量名称名称20密度密度 kg/m3平均相对分平均相对分子质量子质量碳数碳数平均碳数平均碳数原油原油8001000汽油馏分汽油馏分740 770100 120
10、C5 C118轻柴油馏分轻柴油馏分820 870210 240C11 C2016润滑油馏分润滑油馏分850 940370 500C20 C3630渣油渣油920 1000900 1100C3670煤油馏分煤油馏分180 200石油馏分平均相对分子质量随沸程升高而增大石油馏分平均相对分子质量随沸程升高而增大。第20页第20页2、数均分子量测定办法数均分子量测定办法测测定定办办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入法蒸气压渗入法渗入压法渗入压法第21页第21页3、石油及其馏分数均分子量石油及其馏分数均分子量图图3-3 几种原油馏分分子量分布几种原油馏分分子量分布 第22页第22页u
11、石油各馏分数均分子量是随馏分沸程上石油各馏分数均分子量是随馏分沸程上升而增大。升而增大。u当沸程相同时,石蜡基原油如大庆原油当沸程相同时,石蜡基原油如大庆原油数均分子量最大,中间基原油如胜利原数均分子量最大,中间基原油如胜利原油次之,而环烷基原油如辽河欢喜岭原油次之,而环烷基原油如辽河欢喜岭原油最小。油最小。第23页第23页表表3-2 石油各馏分平均分子量范围及与碳数关系石油各馏分平均分子量范围及与碳数关系 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24页第24页第三节第三节 密度和相对密度密度和相对密度 API
12、API值与密度成值与密度成反比反比关系。关系。:tt时物质密度;时物质密度;:原则密度;:原则密度;:相对密度;:相对密度;:原则相对密度;:原则相对密度;:(欧美):(欧美);:表示油品相对密度:表示油品相对密度,1.1.几种符号意义几种符号意义 第25页第25页油品密度油品密度测定办法测定办法 密度计法密度计法 比重瓶法比重瓶法 第26页第26页2 2、液体油品相对密度与温度、压力关系、液体油品相对密度与温度、压力关系 温度升高,油品体积膨胀,密度和相对密度减温度升高,油品体积膨胀,密度和相对密度减小。小。在在050温度范围内,温度范围内,t时相对密度与时相对密度与20 时相对密度之间存在
13、下列关系时相对密度之间存在下列关系:式中:式中:油品体积膨胀系数油品体积膨胀系数 第27页第27页 液体受压后,体积改变不是太大,因而通常液体受压后,体积改变不是太大,因而通常压力对液体压力对液体石油产品密度石油产品密度影响影响能够能够忽略不计忽略不计。但。但在很高压力下油品密度要受到压力影响。在很高压力下油品密度要受到压力影响。第28页第28页3 3、混合油品密度、混合油品密度 当属性相近两种或各种油品混合时,其当属性相近两种或各种油品混合时,其体积含体积含有可加性有可加性,因此混合油品密度,因此混合油品密度 mixmix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体积分率
14、和质量分率。体积分率和质量分率。第29页第29页 烃类相对密度与其分子结构相关。烃类相对密度与其分子结构相关。芳香烃芳香烃C-C键长最短键长最短,其结构最为紧凑其结构最为紧凑;环烷烃环烷烃结构结构与芳烃相比,其与芳烃相比,其分子结构要松弛一些分子结构要松弛一些;烷烃分烷烃分子子C-C键键长最长,其键键长最长,其分子结构最松弛分子结构最松弛。4.密度与化学构成关系密度与化学构成关系第30页第30页 因而对于因而对于相同碳数相同碳数烃类而言,烃类而言,芳烃分子体芳烃分子体积最小积最小,也就是说它每个碳原子所占体积最小,也就是说它每个碳原子所占体积最小,因而因而其相对密度最大其相对密度最大;环烷烃环
15、烷烃分子结构比烷烃分子结构比烷烃也要紧凑些,因此其也要紧凑些,因此其相对密度也比烷烃要大相对密度也比烷烃要大;烷烃分子相对密度最小烷烃分子相对密度最小。第31页第31页表表3-2 各族烃类相对密度(各族烃类相对密度()烃类烃类C6C6C7C7C8C8正构烷烃正构烷烃0.65940.65940.68370.68370.70250.7025正构正构烯烃烯烃0.67320.67320.69700.69700.71490.7149正烷基环己烷正烷基环己烷0.77850.77850.76940.76940.78790.7879正烷基苯正烷基苯0.87890.87890.86700.86700.86700
16、.8670第32页第32页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 碳原子数相同碳原子数相同时:时:芳香烃芳香烃环烷烃环烷烃烷烃,烷烃,烯烃烯烃烷烃烷烃 同族烃类,伴随分子量增长:同族烃类,伴随分子量增长:正构烷烃相对密度增长;正构烷烃相对密度增长;正烷基正烷基环己烷相对密度增长;环己烷相对密度增长;正烷基苯相对密度正烷基苯相对密度减小;减小;结论结论第33页第33页表表3-4 原油及其馏分相对密度范围原油及其馏分相对密度范围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减压馏分减压馏分0.850.94航空煤油航空煤油0.
17、780.83减压渣油减压渣油0.921.05、石油及其馏分相对密度、石油及其馏分相对密度第34页第34页馏份馏份,大庆大庆胜利胜利孤岛孤岛羊三木羊三木IBP2000.74320.7446-0.76502002500.80390.82040.86520.86302503000.81670.82700.88040.89003003500.82830.83500.89940.91003504000.83680.86060.91490.93204004500.85740.88740.93490.94334505000.87230.90670.93900.94835000.92210.96981.002
18、00.9820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3-5 不同原油各馏分相对密度 第35页第35页 石油及产品理化性质石油及产品理化性质 不同属性原油相同沸程馏分:环烷基中间基石蜡基 同一个原油,随馏分沸程升高密度逐步 增大;第36页第36页 原因在于:原因在于:u环烷基环烷基原油由于其原油由于其环烷烃和芳烃含量较高环烷烃和芳烃含量较高,因,因而其而其相对密度较大相对密度较大;而;而石蜡基石蜡基原油因原油因烷烃含烷烃含量较高量较高,因此其,因此其相对密度较小相对密度较小。u相同相同原油原油馏分馏分伴
19、随其沸点升高,伴随其沸点升高,芳烃含芳烃含 量增长,而烷烃含量减少,因而其相对密度量增长,而烷烃含量减少,因而其相对密度 增长增长。第37页第37页5 5、特性因数和相关指数、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:第38页第38页u正构烷烃正构烷烃BMCI最小最小,基本为零;,基本为零;环烷烃次之环烷烃次之,在在50下列;下列;芳香烃最大芳香烃最大,在,在100下列。下列。换言之,换言之,油品油品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。u正构烷烃正构烷烃K值最大,约为值最大,约为12.7;环烷烃次环烷
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