不同石油產(chǎn)品密度與溫度的關(guān)系

周燕

【摘要】本文研究了柴油、凡士林、環(huán)保型橡膠填充油等液體石油產(chǎn)品密度與溫度的函數(shù)關(guān)系，不同石油產(chǎn)品因其組成和結(jié)構(gòu)不同，隨溫度變化其變化率也是不同的。因此，在實(shí)際工作中，并不是所有的產(chǎn)品都適用于GB1885-1998《石油產(chǎn)品計(jì)量表》進(jìn)行密度的換算，否則會(huì)帶來(lái)較大的誤差。

【關(guān)鍵詞】石油產(chǎn)品;溫度;標(biāo)準(zhǔn)密度;視密度

密度是油品的一項(xiàng)基本物理性質(zhì)，它可以表征油品的輕重，也可以用來(lái)推測(cè)物理結(jié)構(gòu)，或關(guān)聯(lián)其他一些物性指標(biāo)來(lái)計(jì)算或推導(dǎo)油品某些不易直接檢測(cè)的性質(zhì)。我國(guó)規(guī)定20℃條件下的密度為標(biāo)準(zhǔn)密度，大多貿(mào)易結(jié)算一般都采用標(biāo)準(zhǔn)密度。但在有些情況下，因油品易揮發(fā)或粘度較大等原因，20℃條件比較苛刻，就會(huì)選在低于或高于20℃的溫度下進(jìn)行測(cè)量，然后換算至20℃的密度，或者換算至所需溫度條件下的密度值。目前我們常用的計(jì)量表主要是GB1885-1998《石油產(chǎn)品計(jì)量表》，本標(biāo)準(zhǔn)主要包括原油部分、石油產(chǎn)品、潤(rùn)滑油產(chǎn)品。而實(shí)際工作中，我們遇到更多種類的產(chǎn)品，不是很適合采用GB1885-1998《石油產(chǎn)品計(jì)量表》[1]。本文主要選取了幾種常用的石油產(chǎn)品——柴油、凡士林、環(huán)保型橡膠填充油進(jìn)行了不同溫度條件下密度的測(cè)量，目的是找出不同種類的油品溫度對(duì)密度的影響規(guī)律。此外，我們以環(huán)保型橡膠填充油為例分析了采用GB1885-1998《石油產(chǎn)品計(jì)量表》對(duì)粘重指數(shù)計(jì)算帶來(lái)的誤差。

1.試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)樣品：濟(jì)南分公司生產(chǎn)的國(guó)V車用柴油、凡士林、環(huán)保型橡膠填充油。

試驗(yàn)儀器：安東帕儀器公司生產(chǎn)的密度儀（U型震蕩管法——SH/T 0604）。

2.試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.2不同液體石油產(chǎn)品密度隨溫度變化的關(guān)系

我們分析了不同溫度條件下的柴油、凡士林、環(huán)保型橡膠填充油的密度 [2]，其結(jié)果見(jiàn)圖1。

分析圖1可知，柴油、凡士林、環(huán)保型橡膠填充油三種石油產(chǎn)品的密度都會(huì)隨著試驗(yàn)溫度的升高而減小，這是因?yàn)槠涫軠囟扔绊懓l(fā)生熱膨脹。但是，三種產(chǎn)品密度隨溫度變化的變化率又有所不同，擬合圖線可得到線性公式p=kt+b， 即|k|值不同，柴油的|k|值最大，凡士林的次之，環(huán)保型橡膠填充油的最小。

分析原因：（1）柴油是輕質(zhì)石油產(chǎn)品，主要是由烷烴、烯烴、環(huán)烷烴以及芳香烴等組成的復(fù)雜烴類混合物，其中大部分為鏈烷烴，受溫度影響大，且柴油流動(dòng)性較好，熱膨脹系數(shù)較大（熱膨脹系數(shù)，是指物質(zhì)在熱脹冷縮效應(yīng)作用下，幾何特性隨著溫度的變化而發(fā)生變化的規(guī)律性系數(shù)），因此其隨試驗(yàn)溫度變化的變化率最大。（2）凡士林是石蠟、地蠟和高粘度潤(rùn)滑油的混合物，是一種含有油分的微晶蠟，含極少量石蠟，所含油分成膠狀分散，且被無(wú)定形結(jié)晶所吸收，形成粘稠的膠狀半固體，會(huì)隨溫度升高慢慢熔化發(fā)生相變，因此其在低溫（<35℃）下的溫度變化不符合線性變化，當(dāng)超過(guò)這個(gè)溫度時(shí)，其密度會(huì)隨溫度升高而減小，但因其主要由分子量較大的且?guī)в休^長(zhǎng)碳鏈的環(huán)烷烴和芳香烴組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜受溫度影響相對(duì)較弱，所以減小趨勢(shì)要小于柴油。（3）環(huán)保型橡膠填充油芳烴含量較高，密度大，粘度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其密度受溫度影響更小，因此其|k|值最小。

2.3環(huán)保型橡膠填充油采用GB1885進(jìn)行密度換算對(duì)粘重指數(shù)（VGC）計(jì)算帶來(lái)的誤差

因?yàn)榄h(huán)保型橡膠填充油的低溫下粘度很大，流動(dòng)性不好，直接在20℃條件下測(cè)量比較困難，我們一般會(huì)在加熱到適合的溫度下進(jìn)行測(cè)量，然后換算至標(biāo)準(zhǔn)密度或需要溫度條件下的密度。粘重指數(shù)的計(jì)算需要15℃密度。因?yàn)闆](méi)有更好的選擇，我們一般習(xí)慣采用GB1885進(jìn)行查表?yè)Q算[3]。根據(jù)前面的研究可知，溫度對(duì)環(huán)保型橡膠填充油或柴油密度的影響并一致，直接采用可能會(huì)帶來(lái)較大誤差。因此，我們將環(huán)保型橡膠填充油不同溫度條件下測(cè)得的密度利用GB1885換算而得的標(biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行了比較，其結(jié)果見(jiàn)表1。

分析表1可知，不同溫度條件下測(cè)得的密度通過(guò)GB1885石油產(chǎn)品密度表?yè)Q算而得標(biāo)準(zhǔn)密度與實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)密度是存在差距的。并且，隨著測(cè)量溫度的升高，差值越來(lái)越大，通過(guò)換算得到的15℃密度差值也越來(lái)越大。由表可知，20℃與95℃換算得到的15℃密度數(shù)值相差5.63kg/m3，從而導(dǎo)致粘重指數(shù)（VGC）相差越來(lái)越大。所以，采用《GB/T 1885-1998專用—石油計(jì)量表（產(chǎn)品部分）》換算密度是存在缺陷的，我們需要進(jìn)一步考察。

舉例：已知研究對(duì)象環(huán)保型橡膠填充油100℃下運(yùn)動(dòng)粘度ν為22.32mm2/s，20℃下的密度即標(biāo)準(zhǔn)密度為944.18kg/m3，對(duì)應(yīng)15℃密度為947.58kg/m3（0.948g/cm3）;95℃下測(cè)得的密度為897.81 kg/m3，經(jīng)GB1885換算表得到20℃下密度為949.81kg/m3，對(duì)應(yīng)15℃密度為953.21kg/m3（0.953g/cm3）。

20℃條件下計(jì)算而得的粘重指數(shù)：

95℃條件下計(jì)算而得的粘重指數(shù)：

4.結(jié)論

（1）油品的密度是溫度的函數(shù)，但不同油品密度隨溫度變化的變化率是不同的，柴油的最大，凡士林的次之，環(huán)保型橡膠填充油的最小，這與它們各自的結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。

（2）環(huán)保型橡膠填充油采用GB1885進(jìn)行密度換算得到的標(biāo)準(zhǔn)密度，與實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)密度差值很大，對(duì)粘重指數(shù)（VGC）計(jì)算帶來(lái)較大的誤差。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜春麗，陳靜，劉海波. 使用《GB/T1885-1998石油計(jì)量表》標(biāo)準(zhǔn)的探討. 檢驗(yàn)學(xué)刊，2000.

[2] 周鴻剛，陸蓉. U形管振動(dòng)法測(cè)定石油產(chǎn)品密度的應(yīng)用.石油化工應(yīng)用，2019.

[3] 史軍歌，楊猛智，藺玉貴. 不同石油產(chǎn)品密度換算表的選擇. 石油煉制與化工，2020.