石油及燃料油基础知识
一、原油和油品的性质和分类
石油是由各种烃类和非烃类化合物所组成的复杂混合物。石油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。物理性质包括颜、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。
1、原油
原油相对密度一般在0.75-0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9-1.0的称重质原油，小于0.9的称轻质原油。
原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。温度增高其粘度降低，压力增高其粘度增大，溶解气量增加其粘度降低，轻质油组分增加，粘度降低。原油粘度变化较大，一般在1-100mPa·s之间，粘度大的原油俗称稠油，稠油由于流动性差而开发难度增大。一般来说，粘度大的原油密度也较大。
原油冷却到由液体变成固体时的温度称为凝固点。原油的凝固点大约在-50℃~35℃之间。凝固点的高低与石油中的组分含量有关，轻质组分含量高，凝固点低，重质组分含量高，尤其是石蜡含量高，凝固点就高。
含蜡量是指在常温常压条件下，原油中所含石蜡和地蜡的百分比。石蜡是一种白或淡黄的固体，由高级烷烃组成，熔点为37℃~76℃。石蜡在地下以胶体状溶于石油中，当压力和温度降低时，可从石油中析出。地层原油中的石蜡开始结晶析出的温度叫析蜡温度，含蜡量越高，析蜡温度越高，析蜡温度高，油井容易结蜡，对油井管理不利。
含硫量是指原油中所含硫（硫化物或单质硫分）的百分数。原油中含硫较小，一般小于1%，但对原油性质的影响很大，对管线有腐蚀作用，对人体健康有害。根据硫含量不同，可以分为低硫或含硫石油。
含胶量是指原油中所含胶质的百分数。原油的含胶量一般在5%~20%之间。胶质是指原油中分子量较大（300-1000）的含有氧、氮、硫等元素的多环芳香烃化合物，呈半固态分散状溶解于原油中。胶质易溶于石油醚、润滑油、汽油、氯仿等有机剂中。
原油中沥青质的含量较少，一般小于1%。沥青质是一种高分子量（大于1000以上）具有多环结构的黑固体物质，不溶于酒精和石油醚，易溶于苯、氯仿、二硫化碳。沥青质含量增高时，原油质量变坏。
原油中的烃类成分主要分为烷烃、环烷烃、芳香烃。根据烃类成分为不同，可分为石蜡基石油、环烷基石油和中间基石油三类。石蜡基石油含烷烃较多；环烷基石油含环烷烃、芳香烃较多；中间基石油介于二者之间。
目前我国已开采的原油以低硫石蜡基居多。大庆等地原油均属此类。其中，最有代表性的大庆原油，硫含量低，蜡含量高，凝点高，能生产出优质煤油、柴油、溶剂油、润滑油和商品石蜡。胜利原油胶质含量高（29%），比重较大（0.91左右），含蜡量高（约15-21%），属含硫中间基。汽油馏分感铅性好，且富有环烷烃和芳香烃，故是重整的良好原料。
2、油品
石油产品根据生产方法和最终用途可分为燃料、溶剂和化工原料、润滑剂和有关产品、蜡、沥青、石油焦等几大类。这里仅简要介绍石油燃料类。
（1）汽油
一般来说，汽油按马达法辛烷值分为70号和85号二个牌号，按研究法辛烷值分为90号、93号、95号和97号车用汽油四个牌号，目前日常生活中大家习惯的汽油牌号就是按研究法辛烷值分类的。汽油通常用作汽油汽车和汽油机的燃料。车用汽油根据发动机压缩比的高低选用不同牌号的汽油、压缩比较高的，可选用较高牌的汽油；反之，则选用较低牌号的汽油。航空汽油则通常用作活塞式航空发动机燃料，按研究法辛烷值分为给数学老师的祝福语75号、95号、100号三个牌号，目前只在小型飞机尤其是军用飞机上作用。
两厢和三厢的区别（2）煤油
煤油旧称灯油，因为煤油一开始主要用于照明。煤油按质量分为优质品、一级品和合格品三个等级，主要用于点灯照明、各种喷灯、汽灯、汽化炉和煤油炉等的燃料；也可用作机械零部件的洗涤剂、橡胶和制药工业溶剂、油墨稀释剂、有机化工裂解原料；玻璃陶瓷工业、铝板辗轧、金属表面化学热处理等工艺用油。航空煤油则主要用作喷气式发动机燃料，目前大型客机均使用航煤油。航空煤油分为1号、2号、3号三个等级，只有3号航煤被广泛使用。
（3）轻柴油和重柴油
轻柴油按质量分为优质品、一级品和合格品三个等级，按凝点分为10号、0洪氏妹号、-10号、-20号、-35号和气0号六个牌号，10号轻柴油表示其凝点不高于10℃，其余类推。轻柴油用作柴油汽车、拖拉机和各种高速（1000r/min以上）柴油机的燃料。根据不同气温、地区和季节，选用不同牌号的轻柴油。气温低，选用凝点较低的轻柴油，反之，则选用凝点较高的轻柴油。重柴油是中、低速（1000r/min以下）柴油机的燃料，一般按凝点分为10号、20号和30号三个牌号，转速越低，选用的重柴油凝点越高。
（4）燃料油
一般来说，在原油的加工过程中，较轻的组分总是最先被分离出来，燃料油（Fuel Oil）作为成品油的一种，是石油加工过程中在汽、煤、柴油之后从原油中分离出来的较重的剩余产物。燃料油广泛有于船舶锅炉燃料、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料。燃料油主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成，其特点是粘度大，含非烃化合物、胶质、沥青质多。
燃料油作为炼油工艺过程中的最后一种产品，产品质量控制有着较强的特殊性。最终燃料油产品形成受到原油品种、加工工艺、加工深度等许多因素的制约。
根据不同的标准，燃料油可以进行以下分类：
1、根据出厂时是否形成商品量，燃料油可以分为商品燃料油和自用燃料油。
商品燃料油指在出厂环节形成商品的燃料油；自用燃料油指用于炼厂生产的原料或燃料而未在出厂环节形成商品的燃料油。
2、根据加工工艺流程，燃料油可以分为常压燃料油、减压燃料油、催化燃料油和混合燃料油。
常压燃料油指炼厂常压装置分馏出的燃料油；减压燃料油指炼厂减压装置分馏出的燃料油；催化燃料油指炼厂催化、裂化装置分馏出的燃料油（俗称油浆）；混合燃料油一般指减压燃料油和催化燃料油的混合。
3、根据用途，燃料油可以分为船用燃料油和炉用燃料油及其他燃料油。
燃料油的主要技术指标有粘度、含硫量、闪噗、水、灰分和机械杂质等。
1、粘度
粘度是燃料油最重要的性能指标，是划分燃料油等级的主要依据。它是对流动性阻抗能力的度量，它的大小表示燃料油的易流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。目前国内常用的是40℃运动粘度（馏分型燃料油）和100℃运动粘度（残渣型燃料油）。我国过去的燃料油行业标准用恩氏粘度（80℃、100℃）作为质量控制指标，用80℃运动粘度来划分牌号。油品运动粘度是油品的动力粘度和密度的比值。运动粘度的单位是Stokes，即斯托克斯，简称斯。当流体的动力粘度为1泊，密度为1g/cm3时的运动粘度为1斯托克斯。CTS是Centistokes的缩写，意思是厘斯，即1斯托克斯的百分之一。
2、含硫量
燃料油中的硫含量过高会引起金属设备腐蚀和环境污染。根据含硫量的高低，燃料油可以划分为高硫、中硫和低硫燃料油。
3、闪点
是涉及使用安全的指标，闪点过低会带来着火的隐患。
4、水分
水分的存在会影响燃料油的凝点，随着含水量的增加，燃料油的凝点逐渐上升。此外，水分还会影响燃料机械的燃烧性能，可能会造成炉膛熄火、停炉等事故。
5、灰分
灰分是燃烧后剩余不能燃烧的部分，特别是催化裂化循环油和油浆掺入燃料油后，硅铝催化剂粉末会使泵、阀磨损加速。另外，灰分还会覆盖在锅炉受热面上，使传热性变坏。
6、机械杂质
机械杂质会堵塞过滤网，造成抽油泵磨损和喷油嘴堵塞，影响正常燃烧。
目前我国还没有关于燃料油的强制性国家质量标准。为了与国际接轨，中国石油化工总公司于1996年参照国际上使用最广泛的燃料油标准：美国材料试验协会（ASTM）标准ASTMD396-92燃料油标准，制定了我国的行业标准SH/T0356-1996。
表1 SH/T0356-1996燃料油主要技术要求
项目 | 质量指标 | |||||||||
1号 | 2号 周立波的话刻骨铭心 | 4号轻 | 4号 | 5号轻 | 5号重 | 6号 | 7号 | |||
闪点（闭口），℃不低于 | 8 | 38 | 38 | 55 | 55 | 55 | 60 | -- | ||
闪点（开口），℃不低于 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | 130 | ||
馏程,美国节假日℃ | 10%回收温度 | 不高于 | 215 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
90%回收温度 | 不低于 | -- | 282 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
不高于 | 288 | 338 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | ||
运动 粘度 mm2/s | 40℃ | 不小于 | 1.3 | 1.9 | 1.9 | 5.5 | -- | -- | -- | -- |
不大于 | 2.1 | 3.4 | 5.5 | 24.0 | -- | -- | -- | -- | ||
100℃ | 不小于 | -- | -- | -- | -- | 5.0 | 9.0 | 15.0 | -- | |
不大于 | -- | -- | -- | -- | 8.9 | 14.9 | 50.0 | 185 | ||
10%蒸余物残留，%（v/v） | 不大于 | 0.15 | 0.35 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
灰分，%（v/v） | 不大于 | -- | -- | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.15 | -- | -- | |
硫含量，%（v/v） | 不大于 | 0.5 | 0.5 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
铜片腐蚀（50℃，3h），级 | 不大于 | 3 | 3 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | |
密度（20℃），kg/am3 | 不小于 | -- | -- | 872 | -- | -- | -- | -- | -- | |
不大于 | 846 | 872 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | ||
倾点，℃ | 不高于 | -18 | -6 | -6 | -6 | -- | -- | -- | -- | |
1号和2号是馏分燃料油，适用于家用或工业小型燃烧器上使用。4号轻和4号燃料油是重质馏分燃料油或是馏分燃料油与残渣燃料油混合而成的燃料油。5号轻、5号重、6号和7号是粘度和馏程范围递增的残渣燃料油，为了装卸和正常雾化，在温度低时一般都需要预热。我国使用较多的是5号轻、5号重、6号和7号燃料油。
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