不同石油產品密度與溫度的關系

周燕

【摘要】本文研究了柴油、凡士林、環保型橡膠填充油等液體石油產品密度與溫度的函數關系，不同石油產品因其組成和結構不同，隨溫度變化其變化率也是不同的。因此，在實際工作中，并不是所有的產品都適用于GB1885-1998《石油產品計量表》進行密度的換算，否則會帶來較大的誤差。

【關鍵詞】石油產品;溫度;標準密度;視密度

密度是油品的一項基本物理性質，它可以表征油品的輕重，也可以用來推測物理結構，或關聯其他一些物性指標來計算或推導油品某些不易直接檢測的性質。我國規定20℃條件下的密度為標準密度，大多貿易結算一般都采用標準密度。但在有些情況下，因油品易揮發或粘度較大等原因，20℃條件比較苛刻，就會選在低于或高于20℃的溫度下進行測量，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。目前我們常用的計量表主要是GB1885-1998《石油產品計量表》，本標準主要包括原油部分、石油產品、潤滑油產品。而實際工作中，我們遇到更多種類的產品，不是很適合采用GB1885-1998《石油產品計量表》[1]。本文主要選取了幾種常用的石油產品——柴油、凡士林、環保型橡膠填充油進行了不同溫度條件下密度的測量，目的是找出不同種類的油品溫度對密度的影響規律。此外，我們以環保型橡膠填充油為例分析了采用GB1885-1998《石油產品計量表》對粘重指數計算帶來的誤差。

1.試驗準備

試驗樣品：濟南分公司生產的國V車用柴油、凡士林、環保型橡膠填充油。

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

2.試驗結果與討論

2.2不同液體石油產品密度隨溫度變化的關系

我們分析了不同溫度條件下的柴油、凡士林、環保型橡膠填充油的密度 [2]，其結果見圖1。

分析圖1可知，柴油、凡士林、環保型橡膠填充油三種石油產品的密度都會隨著試驗溫度的升高而減小，這是因為其受溫度影響發生熱膨脹。但是，三種產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，環保型橡膠填充油的最小。

分析原因：（1）柴油是輕質石油產品，主要是由烷烴、烯烴、環烷烴以及芳香烴等組成的復雜烴類混合物，其中大部分為鏈烷烴，受溫度影響大，且柴油流動性較好，熱膨脹系數較大（熱膨脹系數，是指物質在熱脹冷縮效應作用下，幾何特性隨著溫度的變化而發生變化的規律性系數），因此其隨試驗溫度變化的變化率最大。（2）凡士林是石蠟、地蠟和高粘度潤滑油的混合物，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，且被無定形結晶所吸收，形成粘稠的膠狀半固體，會隨溫度升高慢慢熔化發生相變，因此其在低溫（<35℃）下的溫度變化不符合線性變化，當超過這個溫度時，其密度會隨溫度升高而減小，但因其主要由分子量較大的且帶有較長碳鏈的環烷烴和芳香烴組成，結構復雜受溫度影響相對較弱，所以減小趨勢要小于柴油。（3）環保型橡膠填充油芳烴含量較高，密度大，粘度高，結構復雜，其密度受溫度影響更小，因此其|k|值最小。

2.3環保型橡膠填充油采用GB1885進行密度換算對粘重指數（VGC）計算帶來的誤差

因為環保型橡膠填充油的低溫下粘度很大，流動性不好，直接在20℃條件下測量比較困難，我們一般會在加熱到適合的溫度下進行測量，然后換算至標準密度或需要溫度條件下的密度。粘重指數的計算需要15℃密度。因為沒有更好的選擇，我們一般習慣采用GB1885進行查表換算[3]。根據前面的研究可知，溫度對環保型橡膠填充油或柴油密度的影響并一致，直接采用可能會帶來較大誤差。因此，我們將環保型橡膠填充油不同溫度條件下測得的密度利用GB1885換算而得的標準密度進行了比較，其結果見表1。

分析表1可知，不同溫度條件下測得的密度通過GB1885石油產品密度表換算而得標準密度與實測標準密度是存在差距的。并且，隨著測量溫度的升高，差值越來越大，通過換算得到的15℃密度差值也越來越大。由表可知，20℃與95℃換算得到的15℃密度數值相差5.63kg/m3，從而導致粘重指數（VGC）相差越來越大。所以，采用《GB/T 1885-1998專用—石油計量表（產品部分）》換算密度是存在缺陷的，我們需要進一步考察。

舉例：已知研究對象環保型橡膠填充油100℃下運動粘度ν為22.32mm2/s，20℃下的密度即標準密度為944.18kg/m3，對應15℃密度為947.58kg/m3（0.948g/cm3）;95℃下測得的密度為897.81 kg/m3，經GB1885換算表得到20℃下密度為949.81kg/m3，對應15℃密度為953.21kg/m3（0.953g/cm3）。

20℃條件下計算而得的粘重指數：

95℃條件下計算而得的粘重指數：

4.結論

（1）油品的密度是溫度的函數，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，環保型橡膠填充油的最小，這與它們各自的結構組成有關。

（2）環保型橡膠填充油采用GB1885進行密度換算得到的標準密度，與實測標準密度差值很大，對粘重指數（VGC）計算帶來較大的誤差。

參考文獻：

[1] 姜春麗，陳靜，劉海波. 使用《GB/T1885-1998石油計量表》標準的探討. 檢驗學刊，2000.

[2] 周鴻剛，陸蓉. U形管振動法測定石油產品密度的應用.石油化工應用，2019.

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