不同石油产品密度与温度的关系

周燕

【摘要】本文研究了柴油、凡士林、环保型橡胶填充油等液体石油产品密度与温度的函数关系，不同石油产品因其组成和结构不同，随温度变化其变化率也是不同的。因此，在实际工作中，并不是所有的产品都适用于GB1885-1998《石油产品计量表》进行密度的换算，否则会带来较大的误差。

【关键词】石油产品;温度;标准密度;视密度

密度是油品的一项基本物理性质，它可以表征油品的轻重，也可以用来推测物理结构，或关联其他一些物性指标来计算或推导油品某些不易直接检测的性质。我国规定20℃条件下的密度为标准密度，大多贸易结算一般都采用标准密度。但在有些情况下，因油品易挥发或粘度较大等原因，20℃条件比较苛刻，就会选在低于或高于20℃的温度下进行测量，然后换算至20℃的密度，或者换算至所需温度条件下的密度值。目前我们常用的计量表主要是GB1885-1998《石油产品计量表》，本标准主要包括原油部分、石油产品、润滑油产品。而实际工作中，我们遇到更多种类的产品，不是很适合采用GB1885-1998《石油产品计量表》[1]。本文主要选取了几种常用的石油产品——柴油、凡士林、环保型橡胶填充油进行了不同温度条件下密度的测量，目的是找出不同种类的油品温度对密度的影响规律。此外，我们以环保型橡胶填充油为例分析了采用GB1885-1998《石油产品计量表》对粘重指数计算带来的误差。

1.试验准备

试验样品：济南分公司生产的国V车用柴油、凡士林、环保型橡胶填充油。

试验仪器：安东帕仪器公司生产的密度仪（U型震荡管法——SH/T 0604）。

2.试验结果与讨论

2.2不同液体石油产品密度随温度变化的关系

我们分析了不同温度条件下的柴油、凡士林、环保型橡胶填充油的密度 [2]，其结果见图1。

分析图1可知，柴油、凡士林、环保型橡胶填充油三种石油产品的密度都会随着试验温度的升高而减小，这是因为其受温度影响发生热膨胀。但是，三种产品密度随温度变化的变化率又有所不同，拟合图线可得到线性公式p=kt+b， 即|k|值不同，柴油的|k|值最大，凡士林的次之，环保型橡胶填充油的最小。

分析原因：（1）柴油是轻质石油产品，主要是由烷烃、烯烃、环烷烃以及芳香烃等组成的复杂烃类混合物，其中大部分为链烷烃，受温度影响大，且柴油流动性较好，热膨胀系数较大（热膨胀系数，是指物质在热胀冷缩效应作用下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数），因此其随试验温度变化的变化率最大。（2）凡士林是石蜡、地蜡和高粘度润滑油的混合物，是一种含有油分的微晶蜡，含极少量石蜡，所含油分成胶状分散，且被无定形结晶所吸收，形成粘稠的胶状半固体，会随温度升高慢慢熔化发生相变，因此其在低温（<35℃）下的温度变化不符合线性变化，当超过这个温度时，其密度会随温度升高而减小，但因其主要由分子量较大的且带有较长碳链的环烷烃和芳香烃组成，结构复杂受温度影响相对较弱，所以减小趋势要小于柴油。（3）环保型橡胶填充油芳烃含量较高，密度大，粘度高，结构复杂，其密度受温度影响更小，因此其|k|值最小。

2.3环保型橡胶填充油采用GB1885进行密度换算对粘重指数（VGC）计算带来的误差

因为环保型橡胶填充油的低温下粘度很大，流动性不好，直接在20℃条件下测量比较困难，我们一般会在加热到适合的温度下进行测量，然后换算至标准密度或需要温度条件下的密度。粘重指数的计算需要15℃密度。因为没有更好的选择，我们一般习惯采用GB1885进行查表换算[3]。根据前面的研究可知，温度对环保型橡胶填充油或柴油密度的影响并一致，直接采用可能会带来较大误差。因此，我们将环保型橡胶填充油不同温度条件下测得的密度利用GB1885换算而得的标准密度进行了比较，其结果见表1。

分析表1可知，不同温度条件下测得的密度通过GB1885石油产品密度表换算而得标准密度与实测标准密度是存在差距的。并且，随着测量温度的升高，差值越来越大，通过换算得到的15℃密度差值也越来越大。由表可知，20℃与95℃换算得到的15℃密度数值相差5.63kg/m3，从而导致粘重指数（VGC）相差越来越大。所以，采用《GB/T 1885-1998专用—石油计量表（产品部分）》换算密度是存在缺陷的，我们需要进一步考察。

举例：已知研究对象环保型橡胶填充油100℃下运动粘度ν为22.32mm2/s，20℃下的密度即标准密度为944.18kg/m3，对应15℃密度为947.58kg/m3（0.948g/cm3）;95℃下测得的密度为897.81 kg/m3，经GB1885换算表得到20℃下密度为949.81kg/m3，对应15℃密度为953.21kg/m3（0.953g/cm3）。

20℃条件下计算而得的粘重指数：

95℃条件下计算而得的粘重指数：

4.结论

（1）油品的密度是温度的函数，但不同油品密度随温度变化的变化率是不同的，柴油的最大，凡士林的次之，环保型橡胶填充油的最小，这与它们各自的结构组成有关。

（2）环保型橡胶填充油采用GB1885进行密度换算得到的标准密度，与实测标准密度差值很大，对粘重指数（VGC）计算带来较大的误差。

参考文献：

[1] 姜春丽，陈静，刘海波. 使用《GB/T1885-1998石油计量表》标准的探讨. 检验学刊，2000.

[2] 周鴻刚，陆蓉. U形管振动法测定石油产品密度的应用.石油化工应用，2019.

[3] 史军歌，杨猛智，蔺玉贵. 不同石油产品密度换算表的选择. 石油炼制与化工，2020.