石油化工学院之石油及其产品理化性质x

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第二章石油及其产品的理化性质

■石油及其产品的物理性质是评定产品质量和控制生 产过程的重要指标，也是设计和计算石油加工工艺 装置的重要数据。油品的物理性质与其化学组成有 着密切的关系，因油品是各种绘类和非坯类的复杂 混合物。它的理化性质是各种化合物性质的宏观综 合表现。这些性质有的有可加性，有的没有，且多 数不具有可加性。

■为了便于比较和对照，对不具有可加性理化性质釆 用条件性试验测定。所谓条件性试验，即在严格规 定的仪器、方法和条件下进行的试验，如果改变其 中某些条件，将会得到不同测定结果。

■石油产品试验方法有国际标准（简称ISO）、国家标准（简 称GB）、中国石油和石油化工行业标准（简称SH）、国家军 用标准（简称GJB）、企业标准（简称QB）等。各级标准在 不同范围内具有法规性。有些试验方法的国家标准与国 际标准不同。为适应社会发展和对外开放的需要，我国 正逐步采用国际上通用的标准作为国家标准。

■石油及其产品的主要理化性质有蒸发性质、密度、流动 性质、燃烧性能、热性质、表面性质、溶解度、光和导

电性及其它性质。有些理化性质之间可通过计算式或图

表进行求定和换算，常用图表可参看石油大学炼制系编

的《石油炼制及石油化工计算方法图表集》（以下称简称 《图表集》）o

第一节蒸发性质

-石油及其产品的蒸发性能是反映其气化、蒸发难易

的重要性质，可用蒸气压、馅程和平均沸点来描述。

蒸气压

蒸气压

■在一定温度下，物质的气相和液相处于平衡状态时

的气相压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。物质的 蒸气压愈高，就愈易蒸发、气化。

■纯坯与其它纯物质一样，其蒸气压与其分子气化潜

热和温度有关。物质的分子气化潜热愈小、温度愈

高、其蒸气压愈高。

■油品（如汽油、喷气燃料等）质量标准中规定的 蒸气压是在38C、气相与液相的体积比为4： 1 的特定条件下测定的，称为雷德蒸气压 （GB8017）,用kPa为单位表示。

■这是一种条件性试验，与称为真实蒸气压的饱

和蒸气压数据（为油品的泡点蒸气压）不同，两

种蒸气压可通过图表进行换算。

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■二、馅程

■纯物质在一定外压下，其沸点为一定值。沸点时物 质的蒸气压等于外压。

■石油及其产品是复杂混合物，其蒸气压与温度、压

力和气化率有关。在一定压力下，油品的沸点随气

化率的增大而不断升高。所以油品的沸点不是一个

单一温度值，而是一个温度范围，这个温度范围称

为憾程或沸程。

■同一石油和油品的馆程因测定仪器和测试方法不同,

其数据有差别。在油品质量标准中，采用条件性的

馅程测定法(GB6536) o

h将100ml试油置于规定仪器中，按规定条件加热蒸馅,

流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馆点；坯类

分子按其沸点由低到高顺序逐渐蒸出、气相温度逐

渐升高，馅出物的体积依次达到10%、20%……90%

时的相应气相温度，分别称为试油的10%馅出温度、

20%馄出温度

20%馄出温度

,蒸馅最终所达到的最高气相温

度称为干点（汽油）或终馅点（煤、柴油）。

IIIIII■初馅点到干点（或终馅点）这一温度范围称为馅程或 沸程。在某一温度范围内蒸馆出来的馅出物即为 “馅分” O

III

III

各种直馄产品的馄程范围

■汽油

40—200°C；

■灯用煤油

■轻柴油

■喷气燃料

■润滑油

180—300°C；

200—300°C；

130—240°C；

350—500°C；

■重质燃料油〉500°C o

■馅程测定是粗略简便的蒸馅方法，具有严格的 条件性，因此馆程数据并不能代表该油的真实

沸点范围，但可以大致判断油品中轻重组分的 相对含量，或用于不同油品间的比较。

■馅程是汽油、喷气燃料、煤油、柴油和溶剂 油表示蒸发性能的重要质量要求，对于汽油具 有特别重要的意义。

■三、平均沸点

■馅程在油品评价和质量标准上用处很大，但无法 直接用于工程计算，为此提出平均沸点的概念，

用于设计计算及其它物性常数的求定。平均沸点

有五种表示方法，其计算方法和用途各不相同。

■ 1?体积平均沸点

■体积平均沸点是憾程的10%、30%、50%、70 %和90 %五个馅出温度的算术平均值，即

如+如+如土如+细￡?

■体积平均沸点主要用于求定其它难以直接测得

的平均沸点。

2.立方平均沸点、中平均沸点、重量平均沸点 和分子平均沸点

■这四种平均沸点均无法直接测得，通常由tv查 《图表集》的平均沸点校正图求定。这些平均 沸点主要被用来求定临界性质等其它物性。

」四、石油馅分的临界性质

III■当纯物质的温度低于某一温度时加大压力，气体可 变为液体。但当温度高于这一温度时，无论加多大 的压力都不能使之液化。这个温度称为临界温度， 也是该物质处于液体状态的最高温度。相应于临界

III

温度时的饱和蒸汽压称为临界压力。

-物质处于临界点时，汽、液相无从区分，相界面消 失。汽、液相互相转化时，既没有体积变化，也没 有热效应产生，汽相和液相具有相同的密度，此时 祿为临界状态。

■对石油馅分来说，油品越重，其临界温度越高，而

临界压力则越低。

■纯绘和油品的临界常数可从有关图表中查得。

第二节密度、特性因数和分子量

■ 一、密度

■密度是油品的重要物性指标，在工艺设计、流体力学、 传热、传质过程计算中是必不可少的数据。

-（一）密度和相对密度

■物质的密度P是单位体积内物质在真空中的质量，单位 为 kg/rrP 或 g/crrP

III-我国规定2（rc时密度为原油和液体石油产品的标准密 度，以P20表示。在其它温度下测得的密度用Pt表示。

III

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1= PAGE

1=

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欧美各国常用的相对密度为(即60F的油和水15.615.6■物质的相对密度d是该物质密度与规定温度下标准 物密度之比，为无因次值。因4°C时纯水密度为 1.0000g/cm3,所以常以4°C水作为液体相对密度 的标准物。如我国和俄罗斯以护4表示t °C时油品密 度与4C

欧美各国常用的相对密度为

(即60F的油和水

15.6

15.6

的密度之比)。

■液体油品的比重指数(API° )又称为API度。是欧美 各国表示油品相对密度的常用指标，它与相对密度

15.6 关系为：

随着相对密度增大，比重指数值下降。

■气体的密度用kg/m3表示，其相对密度是该气体 的密度与空气在标准状态(0°C, 0.1013MPa) 下的密度之比。在较低压力下(小于0?3MPa),

气体的密度和比容可用理想气体状态方程计算O

而当压力较高时，需要用计算真实气体状态方程

式来求取。

■物质的比容是密度的倒数，其单位为cm3/g>

m3 / kg或计 / moL

■（二）影响油品密度的因素

■ 1.密度与组成的关系

■随着油品沸点升高，密度增大。相同碳数的不 同炷类，其密度有明显差别，各种坯的密度大 小顺序为正构烷炷V环烷炷V芳香婭。分子中

环数越多，其密度越大。不同原油生产的相同 馅程的馅分，因化学组成的差异，密度也会有

较大差别，含芳香桂多的馅分，其密度大于含 烷桂多的馅分。

IIIIII■ 2.温度 温度升高，油品膨胀，密度随之下降。温 度对密度的影响很大。为准确计量油田中油的数量, 必须进行不同温度下密度的精确换算，精确换算可 通过GDI885石油计量换算表进行。工程计算则可

III

III

用《图表集》中有关图表进行换算。

■ 3.

■ 3.压力

液体受压后体积变化很小，通常压力对液

体油品密度的影响可以忽略。只有在几十兆帕的极 高压力下，才考虑压力的影响，可由《图表集》求 定。但应重视的是，加热油品时，如保持体积不变, 压力将会急剧升高，如把装满油品的容器或管道全 部密闭，油品一旦受热，就会产生极大压力而导致

容器爆裂，造成事故。

■（三）密度的确定 ■最直接和准确的方法是用实验测定，液体石油及

其产品可用GB / T13894密度计法和GB / T13377比

重瓶法测定，沥青等固态产品有其相应测定方法。

■不同油品密度可通过《图表集》中有关图表进行 大致计算。

■二、特性因数K

■在研究各族桂类性质时，人们发现以绝对 温度。R表示的桂类沸点与相对密度d伍6佃6 成直线关系，不同族炷类的直线斜率不同， 定义此斜率为特性因数K。如沸点T的单位 为K,则特性因数可表示为：

K

K = L216

■沸点T过去用立方平均沸点，现多使用中平 均沸点。

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■三、平均分子量 ■分子量是物质的重要性质之一，由于油品是复

杂混合物，所以其分子量称为平均分子量，简 称分子量。

■石油馅分的分子量随沸点升高而增大。汽油的

分子量大致为100^120,煤油为180^200,轻

柴油为210~240、轻质润滑油为300~380,重 质润滑油为370~470。

■油品分子量是设计中常用数据，可由实测、图

表或经验方程得到。

第三节油品的流动性

■ 一、粘度

■流体在流动时，因流体各层的流动速度不同，在 相邻两层流体间的接触面上出现与接触面相切的 一对阻碍相对滑动的力，这对等值而方向相反的 阻力，称为内摩擦力。反映这种内摩擦力大小的 特征值称为粘度。

■粘度是评价石油及油品流动性的指标，是喷气燃

料、柴油、重油和润滑油的重要质量指标，对润

滑油的分级、质量鉴别具有决定意义。油品粘度

对流动输送时的流量和压降影响很大，因此是工 艺计算和设计中必不可缺的物理常数。

■(一)油品粘度表示方法

■各国表示油品粘度的方法有所不同，我国主要

采用运动粘度和恩氏粘度，英美等国大都使用

赛氏和雷氏粘度，德国和其它西欧各国多用恩

氏粘度和运动粘度。际标准化组织(J50)规 定统一采用运动粘度，各国正在逐步执行。目 前各种粘度表示方法共存。

氏粘度和运动粘度。

■ 1.运动粘度 ■油品的运动粘度是其相同温度下动力粘度与密

度之比值。动力粘度是面积各为“泌的两个液

体层，相距lcm,相对运动速度为lcm/s时所产

生的阻力。动力粘度的单位为P（泊）和cP（厘泊）,

运动粘度的单位为cSt （厘斯）。

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

■由于运动粘度测定简单，准确性较好，一般偏 差小于0. ImmVs,因此得到广泛应用。其测定 方法为GB / T265和GB / T1137。

2.氏、赛氏和雷氏粘度

2.

氏、赛氏和雷氏粘度

■这三种粘度都是在严格的规定仪器和方法下测定的，均 称为条件粘度。

III■ (1)恩氏粘度是在规定温度下，仪器中流出200ml试油的 时间(s)与20°C时流出200ml蒸憾水所需时间(s)之比， 其单位为恩氏度(°E)或称条件度(GB / T266)。

III

■ (2)赛氏粘度是在规定条件下，60ml试油通过赛氏粘度 计所需的时间.以赛氏秒表示。它分为通用型(SUS)和 重油型(SFV)两种，末加说明的均为通用型。

■ (3)雷氏粘度是在规定条件下由雷氏粘度计中流出50ml 试样所需的时间，单位为雷氏秒，分为商业用的I型和 海军用的II型。末加注明的雷氏秒为I型。

■相同温度下的各种粘度之间的换算可通过《图表

集》中有关图表进行。

■（二）油品粘度与化学组成的关系 ■粘度是反映液体内部分子之间的摩擦力，它必然

与分子的大小、结构有密切关系: ■①同一系列的绘类，分子量增大，其粘度也越大。

■②当碳数相同时，具有环状结构的分子的粘度大 于链状结构的，分子中的环数越多则其粘度也就 越大。

■③当炷类分子中的环数相同时，侧链越长则其粘 度也越大。

=1■④石油各馅分的粘度都是随其沸程的升高而增大 的。这一方面是由于其分子量增大，更重要的是 由于随馅分沸程的升高，其中环状炷增多所致。

=1

■⑤当馆分的沸程相同时，石蜡基原油的粘度最小,

芳香基的最大，中间基的居中度。

■（三）温度对粘度的影响 ■温度是粘度的重要影响因素，温度升高，油品

粘度迅速降低（见表1-7）；不同油品，其粘

度随温度变化幅度差别悬殊。

III■油品随温度变化的性质称为粘温性能。粘温性 能是润滑油的重要使用要求。粘温性质主要受 其化学组成的影响，链状婭类的粘温性能大大 优于环状桂。环烷矩比芳香桂好，环数越多， 粘温性能越差。

III

■油品的粘度指数VI是ISO标准和我国石油产品的

GB标准中表示粘温性能的指标。

■此法是选定两种原油的馅分作为标准，一种是粘温

性质良好的宾夕法尼亚原油，把这种原油的所有窄 馅分（称为H油）的粘度指数人为地规定为100；另

一种粘温性质不好的克萨斯海湾沿岸原油，把这种

原油的所有窄馆分（称为L油）的粘度指数人为地

规定为0。一般油样的粘度指数介于两者之间，对

于粘温性质很差的油品，其粘度指数可以是负值。

IIIIII■粘度指数VI越大表明粘温性能越好，即可以在较宽 的温度范围中工作。粘度指数可以通过50C和 100°C运动粘度查图得到VI值。

III

III

h粘温性质与分子结构的关系

IllIII(1)正构烷坯的粘温性质最好，分支程度小的异构 烷坯较正构的差，分支程度增大，粘一温性质越差。

Ill

III

(2)环状炷(环烷炷和芳香炷)的粘温性质较链状 炷差。

■(3)分子环数相同时，其侧链越长粘温性质越好， 侧链上有分支会使黏度指数下降。

III■总之，炷类中正构烷炷的粘温性质最好，带有分支长 烷基侧链的少环坯类和分支程度不大的异构烷炷的粘 温性质较好，而多环短侧链的环状坯类的粘温性质很

III

■（四）压力的影响

■当压力小于4.0X10%时，压力对油品粘度的

影响可以忽略。高压下，粘度随压力增高而急 剧增大，在100X106Pa时的粘度比常压时增加1

8?40倍，此时必须考虑压力对粘度的影响。

■（五）油品粘度的确定

■油品的粘度主要靠实验测定。如无实测数据时, 可用《图表集》中有关图表确定。

■（六）油品的混合粘度

■在油品调合等过程中，常需确定两种或几种油 品混合后的粘度。油品混合物的粘度没有加和 性，相混合的两种油品，其组成性质差别越大 或粘度相差越远，混合物粘度距可加性越远。

最常用的油品混合粘度计算方法是用《图表集》

中的“油品混合粘度图”。

■二、低温流动性

■低温流动性是显著影响石油产品在冬季、室外、 高空等低温条件下使用、输送和储存等方面的 使用性能。

■ 1、油品在低温下失去流动性能的原因： ■粘温凝固：含蜡较少的油品，低温粘度增大,

因粘度过高使油品失去流动性，变成为无定型 的玻璃状物质。（改善结构）

■结构凝固：含蜡较多的油品，低温蜡析出，蜡

结晶逐渐长大，相互连接成网状结构的骨架， 将处于液态的油品包在其中，使油品失去流动 性。（脱去蜡）

L 2

L 2、低温性能指标

III

■①浊点：油在规定仪器，条件下冷却，开始出现混 浊的最高温度。

■②结晶点：油在规定仪器，条件下继续冷却，肉眼

可见的结晶最高温度。

■③

■③冰点:

结晶后油品升温至结晶消失的最低温度。

■④凝点：在实验规定条件下，试管倾斜4 5° , —分

钟后液面不移动的最高温度O -⑤倾点：在实验规定条件下，能够流动的最低温度。

■⑥冷滤点：在实验规定条件下，开始不能通过滤网

时的最高温度。

■同一油品的冰点比结晶点约高1~3°C。燃料中出

现结晶，会堵塞供油系统的滤网，影响发动机正

常供油，对高空飞行来说是极其危险的。结晶点

和冰点都是航空汽油和喷气燃料的重要使用性能

指标。

■油品的这些性质主要受其化学组成的影响，正构

烷桂和芳香桂的这些指标比异构烷桂、环烷炷和

烯桂高；同一族绘，随分子量增大、这些指标增

高。油品中如含微量水分，会严重影响这些指标。

■凝点、倾点是柴油、润滑油、燃料油等的重要 使用性能。

凝点和倾点都不能直接表征油品在低温下堵塞

凝点和倾点都不能直接表征油品在低温下堵塞

发动机滤网的可能性，因此提出直接表示柴油 在低温下堵塞滤网可能性的冷滤点指标。

■国内正逐步釆用以倾点代替凝点、用冷滤点取

代柴油凝点、目前三者并存。

L 3、熔点、滴点和软化点

■石油产品是复杂混合物，不同产品液相和固相之

间的转变温度不是一个固定值，且转变情况也有

所不同，因此出现很多表征液固转变温度的指标。

IIII■熔点是石蜡、地蜡等高熔点石油产品的重要耐热 质量指标，用作石蜡和地蜡的产品牌号。

II

II

■熔点是在规定条件下测定已熔化试样的冷却曲线,

以冷却曲线中温降最小的一段曲线的起始温度作

为试样的熔点(GB / T2539) o

滴点是表示润滑脂和凡士林等软膏状产品的重 要性质，用GB / T4929方法确定。在严格的 试验条件下加热试样，试样由仪器小孔中滴出 第一滴时的温度称为滴点。

■软化点是沥青和石油渣油的性质指标，一般用 GB / T4507环球法测定。把规定尺寸和质量 的钢制小球放在一个预先装好沥青试样的铜环 上，然后一起放入水浴中，加热水浴直至小球

靠自身重量穿过软化了的沥青落下，此时温度 即为软化点。

第四节燃烧性能

■石油及其产品是众所周知的易燃品，又是重要 燃料，因此研究其燃烧性能，对于燃料使用性 能和安全均十分重要。油品的燃烧性能主要用 闪点、燃点和自燃点等来描述。

1=1■燃烧是物质的剧烈氧化过程，通常只有当油品 形成爆炸性混合气体，同时存在外界火源的情 况下，才会产生燃烧甚至爆炸现象。但高温油 品如与空气接触，即使没有外界火源也可能因 剧烈氧化而产生自燃。

1=1

■油品气化后与空气形成混合气体，当油气浓度

达到一定范围时，遇到外界火源，即剧烈氧化 而产生闪火或爆炸，此油气浓度范围称为爆炸

范围

1、闪点是指可燃性液体（如桂类及石油产品）的 蒸气同空气的混合物在有火焰接近时，能发生 闪火（一闪即灭）的最低油温。

说明：①在闪火的油温下，油品并不燃烧。

说明：

①在闪火的油温下，油品并不燃烧。

②闪火的必要条件：闪火和爆炸的油气浓度有 一定的范围，低于这一范围油气不足；高于这 一范围空气不足，均不会产生闪火和爆炸。爆 炸范围的上限和下限，分别称为爆炸上限和爆 炸下限。（汽油的闪点指上限，较重的油指下 限）

③闪点的测量方法：开口闪点多用于较重的油 品，闭口闪点多用于较轻的油品。

■油品的闪点愈低表明其着火危险性愈大，因此

石油产品以其闪点作为失火危险等级的分级标 准。表1一8中列出石油产品的危险品等级。

I?R it<28

I?

R it

<28

2M5

45-125

慢

>120

■石油馅分的沸程越低，其闪点也愈低。例如， 汽油的闪点为?50°C到+30°C,煤油闪点为2? 60°C,润滑油的闪点为130?325°Co

■同一油品的开口杯闪点高于闭口杯闭点。特别

是重质油品中混入少量轻油时，不仅闪点大大 下降，且开口杯闪点与闭口杯闪点的差值也随

之显著增大。

2、燃点：油品达到闪点温度后，如果继续提高温

度，则会闪火后不立即熄灭，当到达某一油温时,

引火后所生成的火焰不再熄火（不少于5秒）这时油

品就燃烧了。发生这种现象的最低油温称为燃点。

3、自燃点：无需引火，油品即可因剧烈的氧化而 产生火焰自行燃烧，这就是油品的自燃。能发生自

燃的最低油温，称为自燃点。

燃点比开口闪点高约20-60 °C o

■内燃机用燃料（如汽油、柴油）的抗爆性与燃料的自 燃点关系很大。一般自燃点比闪点高数百度。

■闪点、燃点和自燃点都与油品的化学组成和馆分

组成有关。随油品的沸程升高，其闪点和燃点增

高，而自燃点降低。含烷桂多的油品，其自燃点

低，闪点高。同一族桂中，分子量小的桂，其自 燃点高而闪点和燃点低。

■因此，从安全防火的角度来说、轻质油品应特别

注意严禁烟火，以防因外界火源而引燃爆炸，重 质油品则应防止高温油品泄漏，遇空气引起自燃,

酿成火灾。

第五节油品的热性质

■石油加工过程中，石油及其馆分的T、P发生

变化，往往伴随有热效应。计算热效应，须知 比热(比热容)、气化潜热、热焙和燃烧热等。

这些热性质的测定难度较大，一般釆用图表或 方程求定，详见“图表集” O

■比热又名比热容。在没有相变化和化学反应的

条件下，单位质量物质温度升高1K所需要的热 量称为比热，其单位为J / (kg ? K)。

■油品的比热随其密度增加而减小，随温度升高而

增加。油气比热随压力升高而增加，液态油品比

热受压力影响极小，随压力增加而略有下降，可 忽略不计，液态油品及其蒸气的比热一般小于1。

■比热可分为定容比热、定压比热和饱和态比热等 数种。由于比热有多种表示方法，求取过程又较 复杂，而焙的数据更为可靠，因此通常尽可能利 用焙来进行热量计算。

二、气化潜热

Ill■气化潜热又称为蒸发焙或蒸发焙变，是单位质 量物质在恒温恒压下，由饱和液态转化为饱和 气态时所需的热量，单位为J/kg。

Ill

■没有特殊注明的气化潜热，通常是指常压沸点 下的气化潜热。当温度、压力升高时，气化潜 热逐渐减小，在较高温度范围内，气化潜热急 剧减小，当达到临界点时，气化潜热为零。

■规律：随分子量的增大，汽化热减小；分子量 接近时，烷桂、环烷桂差不多，芳炷稍高。

■三、焙

■在石油加工等工艺计算中，更多地利用焙来 方便地进行热计算。

■①焙值是相对值，基准态可任选，炷类常用-

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

■例：用-129°C为基准或用」7?8°c为基准，在

计算中没必要将两炷类换算成同一基准，每种 桂类在始末态基准一致即可。

■②用图表查得的焙值不能用来计算化学反应的

热，只有用生成热和燃烧热计算化学反应的热, 因焙中不包含由单质生成化合物的热O

■③焙是油品性质、温度、压力的函数

■规律：同温度下，密度小，特性因数值大，焙

值越高；烷桂的焙值大于芳桂；轻馆分的焙值 大于重馅分的。

■④混合物的焙值按可加性计算，石油馅分的焙 值可查石油馆分的焙图。

四、燃烧热

■单位质量燃料完全燃烧所发出的热量称为燃烧热, 又称为热值，其单位为J/kg或MJ/kgo 热值有以下三种表示方法；

-1.标准热值定义为在25°C和101.3kPa标准状

态时燃料完全燃烧所放出的热量。此时燃料燃烧

的起始温度和燃烧产物的最终温度均为25°C,燃

烧产物中的水蒸气全部冷凝成水o ■ 2.高热值 与标准热值的差别仅在于起始和终了

温度均为15°C而不是25°C,这个差别很小，通常

可忽略不计。

■ 3、低热值又称净热值，是燃料起始温度和燃

烧产物的最终温度均为15°C,但燃烧产物中的 水蒸气为气态，此时完全燃烧所放出的热量。

■实际燃烧时，燃烧产物中水蒸气并未冷凝，所

以通常计算中均采用净热值。

■石油馅分的热值随其密度增大而下降，净热 值约为40?44MJ/kgo净热值是航空燃料的重 要质量指标。热值可由实验测定，也可以通过 燃料的化学组成和物性进行计算或查图得到。

第六节溶解度

■在石油和天然气工业中，经常会遇到水和油品、 油品与溶剂的相平衡问题，其中包括气一液和 液一液平衡，大量的是溶解度问题。

一、水在油中的溶解度

■水在油品中溶解度很小，但对油品使用性能产 生恶劣影响，其主要原因是因为水在油品中的 溶解度随温度升高而增大。当温度降低时，水 的溶解度变小，此时在温度较高时已溶解饱和 了的水就会从油中析出，成为游离水，沉降在 容器底部。

IllIII■油品在储存中，由于日夜温度的变化，导致油 罐底部游离水日益增加。油品中的微量水会使 油品的低温性能变差，特别是对航空汽油或喷 气燃料造成的危害最为严重；并使油品储存安 定性变坏，导致设备腐蚀等。

Ill

III

油品中存在游离水时，近似处于气一液一液平 衡状态。油水两相呈液一液平衡，并与气相呈 气一液平衡。压力对气一液平衡影响明显，但 对液一液平衡影响很小，因此，可认为油品中 水的溶解度只随温度变化。

■水在油品中的溶解度受其化学组成制约。水在芳

炷和烯坯中的溶解度比在烷桂和环烷桂中的大。

当碳原子数相同时，水在环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，混合物对水

溶解度的增加远远超过按分子平均的溶解度。因

此富含环烷桂的喷气燃料当脱除大部分芳桂后， 对水的溶解度大大降低，明显改善了喷气燃料的 低温性能。

■水在桂类中的溶解度，可根据绘的碳氢质量比从 有关图表中得到。

■二、天然气的水合物 ■在一定温度和压力下，被水分所饱和的天然气

中的低分子桂类气体能与水在液相下生成类似

雪或松散冰状的固体结晶物质，称为水合物。

水合物是不稳定的物质，其晶格与冰的晶格不 同，它在高于o°c时稳定，并具有一定尺寸的笼

形内腔。

■不同桂的水合物可用通式M?nH2。表示，甲烷水

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

易形成水合物。

■在石油开采、天然气和石油化工原料输送等过

程中，常由于阀门或其它阻力造成减压膨胀, 致使温度下降，生成水合物，发生堵塞管道和 设备的事故。

■为防止生成水合物和排除己出现的堵塞现象,

可提高温度、减低压力或在管道中加入醇类防 冰剂，使水合物分解成原来的炷和水。也可以 采用干燥法或冷冻法降低天然气中水含量，以 避免水合物的形成。

■三、苯胺点 ■苯胺点是油品与溶剂苯胺以X 1体积比混合时的

临界溶解温度。苯胺点是油品的一个特性数据,

分子量相近时，芳炷的苯胺点远远低于烷炷和环 烷桂，而且多环芳桂比单环芳桂更低。同族炷类

随分子量增加，苯胺点升高，但增高幅度不大。

它反映了油品的化学组成特点。

■根据苯胺点可计算油品的柴油指数、特性因数、

分子量和喷气燃料的净热值，与折射率一起可确

定汽油的族组成。

Ill■绘类在溶剂中的溶解度与两者的分子结构关系 密切，并受溶剂比、体系温度等影响。桂类与 溶剂分子结构愈相似，其溶解度愈高；升高体 系温度，也能增加溶解度。同一温度下的溶解 度还受溶剂比的影响。

Ill

1=IIIIII■当某一油品与溶剂以一定比例混合时，在较低 温度下，因溶解度低而呈液一液两相、随着温 度升高，溶解度增大，到某一温度时，两者完 全互溶，相界面消失，继续升温，则为均匀的 一相。相界面刚刚消失时的温度即为该混合物 的临界溶解温度。不同炷类、溶剂及溶剂比， 其临界溶解温度不同。

1=

III

III

第七节光学性质和导电性

■ 一、油品的光学性质

■油品的光学性质对于快速鉴定油品化学组成和控 制产品质量具有重要意义。最常用的是折射率。

■折射率的严格定义是光在真空中的速度 (2.9986X108m/s)与光在物质中速度之比，以 n表示之。常用的折射率数据是光在空气中速度 与被空气饱和的物质中速度之比。

■折射率与光的波长、物质的化学组成、密度和体 系温度、压力有关。同一物质的折射率随光的波 长增大而减小，随温度降低而增大。为了取得可 比的数据，通常以20°C时波长为589. 6nm的纳 黄光来测定折射率，以叫?。表示。

■压力对折射率的影响是明显的，一定温度下，折 射率随压力增加呈抛物线状增大。

■折射率是物质的重要特性常数，不同族炷类间

有明显差别。以芳香桂最大，环烷炷次之，烷 桂折射率最小，例如正己烷为1.3749,环己烷 为1.4262.苯为1.5011o同一族庇的折射率随 分子量增大而稍有增加。桂类混合物的折射率 可近似按体积加和性计算。因此折射率是确定 油品化学组成的一个重要参数，如用于测定汽 油、柴油和润滑油的族组成等。

■二、导电性

■纯净油品的导电性很差，可视为是很好的绝缘 体。例如变压器油是变压器和油开关中很好的 绝缘介质、石蜡是电器工业中极好的绝缘材料。

　油品如含有一定量的非庇化合物以及酸、碱、 盐、水分等，油品就会具有导电性。

■油品在输送、灌装等过程中，油品分子之间和

油品同其它物质之间相互摩擦时，产生静电荷, 其电压随摩擦的加剧而增大。

■如果油品中含有导电物质，就能将静电荷及时

导出或中和；如果油品精制良好，十分纯净,

则导电性很差，此时静电就会聚积，使电压升 高，到一定程度时，两个带电体就会产生放电 现象，出现电火花，引起油蒸气着火、爆炸, 对储运、加工生产造成极大危害。

■为防止静电着火事故，采用在易出问题的航空

汽油和喷气燃料中加入抗静电添加剂、设置接 地装置、改进操作方法和相应设备等措施，取 得很好的效果。

第八节油品的其它性质

■ 一、颜色

■组成石油的大部分桂类是无色的，石油和油品 的颜色来自它们所含的胶质、沥青质和某些多

环、稠环芳香炷以及含硫化合物等。这些物质

环、稠环芳香炷以及含硫化合物等。这些物质

r<i

的多寡决定了石油和油品的颜色深浅O

■油品经深度精制后，可得到完全无色的产品， 因此油品颜色可以表明脱除胶质等的程度，是 精制深度的一个指标。

■二、机械杂质和水分 ■机械杂质和水分是石油和大多数油品的重要质

量指标。某些油品（如喷气燃料）中即使含有微 量的机械杂质和水分，也会因冰晶造成堵塞过

滤器、加剧机械磨损等问题。水分还会加速油

品变质，引起设备腐蚀，降低油品质量。原油

含水对于石油加工和储运都有很大影响O ■机械杂质测定方法为GB / T511,水分测定法

有GB / T260和GB / T11133卡尔费休法。

■三、硫含量

■含硫量是原油和油品必需的重要指标，油品中

的硫化物，使得油品具有腐蚀性、储存的不安 定性，使用时会造成环境污染，因此是必须加 以严格控制的指标。

■定量测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转化为S03然后用一 定溶液吸收，并转化为h2so4,用标准碱溶液 滴定以计算元素硫含量。

■四、酸度和酸值

■酸度和酸值都是定量表示油品中酸性物质（主要是有 机酸）含量的指标，用中和100ml或lg油样中酸性物 质所需要的KOH毫克数来表示酸度，单位为mgKOH / 100ml；酸值为mgKOH/g。

-油品中的酸性物质主要是环烷酸等少量有机酸和酚 类，也可能有精制过程中残留的微量无机酸。酸性 物质影响油品安定性，腐蚀设备，必须除去。汽、 煤、柴油等轻质油品测定酸度，原油和润滑油等测 定酸值。油品在储存中，因氧化变质其酸度和酸值 会有所增大，因此它们也是衡量油品是否变质的重 要指标之一。

■五、胶质、沥青质和含蜡量

■这三种物质对石油输送、加工方案的确定影响很 大，特别是制定高含蜡易凝石油加热输送方案时, 胶质与沥青质间之比会显著影响处理的效果。

■测定方法大都根据沥青质和胶质在不同溶剂中的 溶解度不同、不同吸附剂对它们吸附能力不同和

其它物理性质的差异来区分。所用溶剂和吸附剂

不同同一原油所得结果差别很大。所以只有在同 样条件下测定的结果，才能进行比较。

■我国现用氧化铝吸附法测定胶质一沥青质和含蜡 量。

■六、残炭和灰分 ■油品的残炭是在规定仪器中，油品按规定条件

蒸发、分解、灼烧后形成的黑色焦状残留物占 试样的H1%称为残炭，其值间接表明油品在使用 中出现结焦和积炭的倾向；也反映了油品，特 别是润滑油的精制深度。精制深的油品，含重 组分、非桂类化合物及胶质少，残炭值就低。

柴油规定要求10%蒸余物残炭，它是把试油蒸 馅到残余10%(v),再测定此10%残留物的残炭, 此值能反映柴油在柴油机燃烧室中结焦的倾向。

■灰分是油品锻烧后的固体残余物，其组成、含

量随石油种类、性质和加工方法不同而异。油

品中的灰分主要是由少量无机盐、金属化合物 及机械杂质所构成。油品中的灰分会导致油品 在使用中引起机械磨损、积炭、结垢和腐蚀， 因而是汽轮机油和锅炉燃料等石油产品的重要 质量指标。其测定方法为GB/T508o

■七、水溶性酸或碱

■油品中的水溶性酸或碱，主要是石油加工过程

中精制不良或酸碱洗涤时分离不好所残留下来 的无机酸和碱。它们会腐蚀设备，降低油品质 量，因此油品中绝不允许存在水溶性酸或碱。

■水溶性酸和碱的测定方法为GB/T259,用蒸 馅水洗涤试油，然后用甲基橙和酚駄指示剂定 性确定蒸馅水的酸性和碱性。

■八、腐蚀试验

■腐蚀试验用以定性检验各种油品在规定条件下对 规定金属试片的腐蚀情况。它可以判断油品中是 否存在元素硫、硫化氢、硫醇等酸性物质，同时 也试验油品是否容易生成腐蚀性物质。

■不同油品的腐蚀试验方法不同。油品的铜片腐蚀

试验是目测在一定温度(50°C或100°C)下规定铜 片在试油中浸泡不同时间(2h或3h等)后的颜色变

化，以判断铜片的腐蚀级别。

:=|■喷气燃料是用SH / T0023银片腐蚀法，即

100°C下银片在油中浸泡4h。润滑油的腐蚀度

GB/T 391,模拟润滑油在发动机曲轴箱中情

况，在140°C下，将黏附着热润滑油的铅片与

空气定期反复接触50h,然后测定因腐蚀引起

的铅片重量变化，以g/m^为单位表示腐蚀程

度。润滑脂采用GB / T7336铜片腐蚀法。

:=|

■九、博士试验 ■博士试验是定性检验汽油、煤油、喷气燃料、

石脑油和苯类等轻质油品中是否含硫醇的方法。

■测定原理是根据铅酸钠与硫醇反应生成有机硫

化合物，再与元素硫反应生成黑色硫化铅，根

据硫磺粉（元素硫）变色情况，定性判断油品含硫

醇情况。详见SH/T0174o

思考题

1、 石油产品蒸汽压的概念以及它的使用意义。

2、 物质临界状态、各临界常数的定义及临界点的性质。

3、 馅程.馆分、憎分组成、初馆点、终馆点、体积平均沸点的定义，各 平均沸点的求法。

4、 密度、比重及比重指数的定义。

5、 油品比重与温度、压力以及化学组成的关系。

6、 特性因数K的概念及应用。

7、 说明粘度的意义和各种粘度（动力粘度、运动粘度、恩氏粘度）的单 位。

8、 粘温特性的概念和表示粘温特性的两种方法。

9、 油品粘度和粘温特性的影响因素及其分析。

10、 油品在低温失去流动性的原因。

11、 油品浊点、结晶点、凝点、闪点、燃点、自燃点的定义及其应用。

12、 油品比热、汽化潜热、热焙的概念及其应用。