图1不同石油馏出物的DSC曲线.PDF

Thermal Analysis eNewsletter 石化产品的石化产品的DSC 表征表征 石化产品的石化产品的 表征表征 前言前言 前言前言 传统的燃料只来自于石油或原油。石油主要是由6 种不同等级物质组成的混合物。而混合 物的组成又根据原油产地的不同而各异。 • 摩尔质量在16-300 g/mol 的直链烷烃 （C H ）； n 2n+2 • 支链烷烃 （同分异构体）； • 环烷烃； • 芳香族烷烃； • 含硫化合物； • 摩尔质量为1000 g/mol 类似于沥青的多环和杂环树脂。 原油经过蒸馏会产生各种不同的馏出物，主要分为以下几类：低沸点馏分，如汽油、航空 汽油、粗制挥发原油；高沸点馏分，如燃油、加热油和柴油；以及高沸点的重油和润滑油等馏分。 蒸馏的残余物是沥青或柏油。 液体状态时，馏出物在宏观上呈现单一均相的混合物。一旦冷却下来，就会出现结晶而变 成多相混合物。结晶在多相混合物中的分离是很麻烦的，并且会导致如下的问题： 1. 结晶物在容器中的滞留会引起油路的堵塞。 2. 沥青 （柏油）主要是用于道路路面的铺设，结晶使路面变脆而导致路面结构的坍塌。 图1：不同石油馏出物的DSC 曲线 Thermal Analysis eNewsletter 碳氢馏出物主要由复合的碳氢化合物和结晶成分所组成，在室温下大部分呈液态，而且玻 璃化温度较低。液态部分的玻璃化温度随馏出物的不同而不同：沥青的典型玻璃化温度值为 -30°C，柴油的为-130°C，汽油的为-150°C 。沥青中的结晶成分的比例为0%-10%，燃油中的结 晶成分的比例为5%-25%，对原油则会升至40% 。结晶物的化学组成则随馏出物的不同而不同。 对燃油而言10-28 个碳的直链烷烃会结晶出来，对沥青则是20-60 个碳的直链烷烃，对原油则 是5-60 个碳的直链烷烃。轻度支化的烷烃和环烷烃也会出现。 石油产品的石油产品的DSC 表征表征 石油产品的石油产品的 表征表征 石油产品常常是通过玻璃化转变温度和它的熔解行为进行表征的，而这些参数可由DSC 技术很容易地获得。一个典型的石油衍生物的DSC 扫描的温控程序为：以10°C/min 的降温速 率从室温降至-100°C 或-150°C （对轻质碳氢化合物，如煤油、汽油等），接着将样品以5°C/min 的升温速率加热至50°C （对轻质加热油或柴油）；或加热至80°C （对原油）；或加热至100°C； 120°C （对沥青）。图1 显示了不同样品的相应DSC 曲线。由该图我们可看到不同的作用效果： 在低温段的显著的热容变化是玻璃化转变；随着温度的升高，大部分样品 （主要是支链烷烃）会 结晶形成放热峰；各种结晶物的熔解相对形成一个吸热峰平台。吸热峰的形状直接反映出结晶的 大小和分布，能直接表征不同的馏出物或不同的原油。 石油产品的石油产品的DSC 曲线的计算曲线的计算 石油产品的石油产品的 曲线的计算曲线的计算 结晶组分是嵌入在液相的母体中的，这个液相的母体可以通过玻璃化转变温度和热容的阶梯 变化进行表征；玻璃化转变温度与液相母体的平均摩尔质量具有很好的相关性；结晶组分的含量 可通过熔融热焓与理想的纯结晶的熔融热焓∆H(T)之比计算而得。 对于在此提及的化合物，可采用直线性的基线来确定峰面积的大小，基线起始点Ti 位于 Tg+30K 处，终止点位于熔融过程的Tf+10K 处。结晶物质的熔融热焓可通过以下方式进行估算： 对于中级的馏出物 （汽油、加热油），∆H （T ）根据理论计算可使用一个常数值160J/g；对于 沥青，由于熔融热焓较大，取∆H （T ）