[科普中國]-石油密度

簡介

原油及油品的密度和相對密度在生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中有著重要意義，在原料及產(chǎn)品的計(jì)量以及煉油裝置的設(shè)計(jì)等方面都是必不可少的。有的石油產(chǎn)品如噴氣燃料，在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對其相對密度有嚴(yán)格的要求。此外，油品的相對密度還與其化學(xué)組成有密切的內(nèi)在聯(lián)系，可以它為基礎(chǔ)關(guān)聯(lián)出油品的其他重要的性質(zhì)參數(shù)（如特性因數(shù)K值等）。

石油及油品的密度、相對密度密度是物質(zhì)的質(zhì)量與其體積的比值，其單位為g/cm3或kg/m3。由于油品的體積隨溫度的升高而膨脹，而密度則隨之變小。所以，密度還應(yīng)標(biāo)明溫度。例如，油品在溫度為t時的密度用ρt來表示。

標(biāo)準(zhǔn)密度：我國規(guī)定油品在20℃時的密度為其標(biāo)準(zhǔn)密度，表示為ρ0。

相對密度：物質(zhì)的相對密度是其密度與規(guī)定溫度下水的密度之比，其量綱為1。因?yàn)樗?時的密度等于1.0000 g/cm3，所以通常以4℃水為基準(zhǔn)，將溫度為t的油品密度對4℃時的水的密度之比稱為相對密度。常用來表示，它在數(shù)值上等于油品在溫度為t時的密度。我國常用表示相對密度。

液體油品相對密度與溫度關(guān)系

當(dāng)溫度升高時，油品的體積就會膨脹，這就導(dǎo)致其密度和相對密度減小。當(dāng)溫度變化不

大時，油品的體積膨脹系數(shù)γ只隨油品相對密度的不同而有所變化，其范圍為認(rèn)。0.0006~0.0010℃-1當(dāng)溫度在0~50℃范圍內(nèi)時，不同溫度下的相對密度可按下式換算：

其中的γ值可以查得。

液體油品相對密度與壓力關(guān)系由于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MPa的極高壓力下才考慮壓力的影響。

任意溫度和壓力下的石油餾分液體密度可用下式計(jì)算：

式中:

ρ——溫度T和壓力p下的密度， g/cm3；

P——壓力，MPa；

ρ0——常壓下溫度T時的密度， g/cm3；

BT——等溫正割體積模數(shù)。

相對密度與化學(xué)組成及相對分子質(zhì)量的關(guān)系

下列出了部分烴類的相對密度，從中可以看出，各族烴類的相對密度是有相當(dāng)差別的。當(dāng)分子中碳原子數(shù)相同時，芳香烴的相對密度最大，環(huán)烷烴的次之，烷烴的最小，烯烴的稍大于烷烴的?？梢姛N類的相對密度與其分子結(jié)構(gòu)相關(guān)，芳香烴的芳香環(huán)中碳與碳之間的鍵長最短，其結(jié)構(gòu)最緊湊，按每個碳原子計(jì)的分子體積最小，所以它的相對密度最大。環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)也較烷烴的緊湊，所以其相對密度也大于烷烴。

|| || 部分烴類的相對密度

從表中還可以看出，就正構(gòu)烷烴和正烷基環(huán)己烷而言，其相對密度都是隨其相對分子質(zhì)量的增大而增大的。而正烷基苯則不然，它們的相對密度則是隨其相對分子質(zhì)量的增大而減小的，這是由于當(dāng)其相對分子質(zhì)量增大時，其苯環(huán)在分子結(jié)構(gòu)中所占的比例下降所致。

同時，上表表明石油中各餾分的相對密度是隨其沸程的升高而增大的，這一方面是由于相對分子質(zhì)量的增大，但更重要的是由于較重的餾分中芳香烴的含量一般較高。至于減壓渣油，則不僅因?yàn)槠渲泻休^多的芳香烴（尤其是多環(huán)芳烴），而且還含有較多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，所以其相對密度最大。接近甚至超過1.0。1

實(shí)驗(yàn)測定方法實(shí)驗(yàn)儀器1．密度計(jì)量筒2．密度計(jì)3．恒溫浴4．溫度計(jì)5．玻璃或塑料攪拌棒

準(zhǔn)備工作1）樣品混合

混合樣品是使用于試驗(yàn)的試樣盡可能的代表整個樣品所必須的步驟，但在混合操作中，應(yīng)注意保持樣品的完整性。

2）采用下列給出的方法，處理不同性質(zhì)的樣品，可以使輕組份的損失減少：

（1）RVP大于50KPa的揮發(fā)性原油和石油產(chǎn)品，為減少輕組份的損失，樣品應(yīng)該在原來的容器和密閉系統(tǒng)中混合。

（2）含蠟原油：如果原油的傾點(diǎn)高于10℃或濁點(diǎn)高于15℃，在混合樣品前，要加熱到高于傾點(diǎn)9℃以上，或高于濁點(diǎn)3℃以上。為減少輕組份的損失，樣品應(yīng)在原來的容器和密閉系統(tǒng)中混合。

（3）含蠟餾分油：樣品在混合前，應(yīng)加熱到濁點(diǎn)3℃以上。

（4）殘?jiān)剂希涸诨旌蠘悠非?，把它加熱到試?yàn)溫度。2

3）試驗(yàn)溫度

把樣品加熱到使它能充分流動，但溫度不能高到引起輕組份損失，或低到樣品中的蠟析出。

對原油樣品，要加熱到20℃，或高于傾點(diǎn)9℃以上，或高于濁點(diǎn)3℃以上中較高的一個溫度。

4）儀器檢定與準(zhǔn)備

（1）密度計(jì)要用可溯源于國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)或可溯源于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的密度作為定期檢定，至少五年復(fù)檢一次。

溫度計(jì)要用可溯源于國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)定期檢定。

（2）檢查溫度計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)確定密度計(jì)是否處于干管內(nèi)的正確位置，如果刻度已移動，應(yīng)廢棄這支密度計(jì)。使密度計(jì)量筒和密度計(jì)的溫度接近試樣的溫度。

實(shí)驗(yàn)步驟1）在試驗(yàn)溫度下把試樣轉(zhuǎn)移到溫度穩(wěn)定，清潔的密度計(jì)量筒中，避免試樣飛濺和生成空氣泡，并要減少輕組份的揮發(fā)。

2）用一片清潔的濾紙除去試樣表面上形成的所有氣泡。

3）把裝有試樣的量筒垂直地放在沒有空氣流動的地方。在整個試驗(yàn)期間，環(huán)境溫度變化應(yīng)不大于2℃。當(dāng)環(huán)境溫度變化大于±2℃時，應(yīng)使用恒溫浴以免溫度變化太大

4）用合適的溫度計(jì)或攪拌棒作垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動攪拌試樣，如果使用電阻溫度計(jì)，要用攪拌棒，使整個量筒中的試樣的密度和溫度達(dá)到均勻。記錄溫度接近到0.1℃。從溫度計(jì)量筒中取出溫度計(jì)或攪拌棒。

5）把合適的密度計(jì)放入液體中，達(dá)到平衡位置時放開，讓密度計(jì)自由漂浮，要注意避免弄濕液面以上的干管。把密度計(jì)按到平衡點(diǎn)以下1mm或2mm，并讓它回到平衡位置，觀察彎月面形狀，如果彎月面形狀改變，應(yīng)清洗密度計(jì)干管，重復(fù)此項(xiàng)操作直到彎月面形狀保持不變。

6）對于不透明的粘稠液體，要等到密度計(jì)慢慢地沉入液體中。

7）對于透明低粘稠度的液體，將密度計(jì)壓入液體中約兩個刻度，再放開。由于干管上多余的液體會影響讀數(shù)，在溫度計(jì)干管葉面以上部分應(yīng)盡量減少殘留液。

8）在放開時要輕輕地轉(zhuǎn)動一下密度計(jì)，使它能字離開量筒壁的地方靜止下來自由漂浮。要有充分的時間讓密度計(jì)靜止，并讓所有氣泡升到表面，讀數(shù)前要除去所有氣泡。

9）當(dāng)使用塑料量筒時。要用濕布擦拭量筒外壁，以除去所有靜電。

10）當(dāng)密度計(jì)離開量筒壁自由漂浮并靜止的時候，按11或12讀取密度計(jì)刻度，讀到最接近刻度間隔的1/5。

11）測定透明液體，先使眼睛稍低于液面位置，慢慢升到表面，先看到一個不正的橢圓，然后變成一條與密度計(jì)刻度相切的直線。密度計(jì)讀數(shù)為液體主液面與密度計(jì)刻度相切的那一點(diǎn)。

12）測定不透明液體，使眼睛稍高于液面的位置觀察。密度計(jì)讀數(shù)為液面彎月上緣與密度計(jì)刻度相切的那一點(diǎn)。

13）記錄密度計(jì)讀數(shù)后，立即小心地取出密度計(jì)，并用溫度計(jì)垂直地?cái)嚢柙嚇印Ｓ涗洔囟冉咏?.1℃如這個溫度與開始實(shí)驗(yàn)的溫度相差大于0.5℃應(yīng)重新讀取溫度計(jì)和密度計(jì)的讀數(shù)，直到溫度變化穩(wěn)定在±0.5℃以內(nèi)。如果不能得到穩(wěn)定的溫度，把密度計(jì)量筒及其內(nèi)容無放在恒溫浴內(nèi)，再從3重新操作。

14）鉛彈蠟封型密度計(jì)在高于38℃下使用，要垂直地晾干和冷卻。

15）計(jì)算

（1）對于13觀察到的溫度計(jì)讀數(shù)作有關(guān)修正后記錄接近到0.1℃

（2）由于密度計(jì)讀數(shù)是按液體主液面檢定的，對不透明液體，應(yīng)按彎月面修正值對觀察到的密度計(jì)讀數(shù)做彎月修正。

（3）對觀察到的密度計(jì)讀數(shù)作有關(guān)修正后，記錄到0.1千克每立方米（0.0001克每立方厘米）

16）報(bào)告結(jié)果

密度最終結(jié)果報(bào)告到0.1千克每立方米（0.0001克每立方厘米），20℃。3