溢油的基本知识--石油的特性

　　不同类型的原油具有不同的特性，在溢油污染应急处理中，首先要了解原油属于哪一类。按照比重原油可分为四类，见表2-1。

　　按比重对原油的分类表                   表 2-1

　　原油经炼制加工后，又会形成不同的炼制品如液化石油气、汽油、石脑油、煤油、轻油、轻质润滑油、重油，那么这些精炼油的理化特性也相差很大。通常根据石油在海水中的滞留时间不同，将这些油分为持久性油和非持久性油。从海面上很快消失的油为非持久性油，如柴油、汽油、煤油和航空油。非持久性油溢出后会很快挥发掉，通常不需采取清除措施。从海面上消失得很慢的油为持久性油，如重质原油、重质精炼油。持久性油溢出后，只有部分轻组分挥发掉。持久性溢油会对海洋环境及沿岸水域造成危害，因此，溢出时应立即做出应急反应，采取相应措施。为了使所采取的措施具有针对性，有必要了解溢油的理化特性，诸如流动性、挥发性、可燃可爆性、毒性等等。常见的溢油特性可见表2-2，本节介绍与溢油应急业务紧密相关的几种特性参数。

　　油的理化特性比较                         表2-2

　　1.密度

　　密度指在规定温度下，单位体积内含物质的质量。在标准温度（20℃）下的密度为标准密度，用符号ρ20表示。日常我们还常用到比重，也叫相对密度。比重是指在给定温度下同体积的油和水的重量比，是个无因次的量。比重与温度有关，同一种油在不同温度下有不同的比重。我国采用20℃时油的密度与同体积4℃时的水的密度之比表示油的比重。以符号d204表示。英美等国习惯上用d15.615.6表示油的比重。国际上还使用一种API比重，叫比重指数，它与d15.615.6和d204的换算见表2-3。

　　141.5

　　比重指数（API）= ---- - 131.5

　　d15.615.6

　　密度这一参数决定着溢油在海水中的漂浮能力。多数油的密度小于海水，浮于水面；当油的密度大于海水密度时，油则下沉；当油的密度接近于海水密度时，油则悬浮于海水中，随着波浪或沉在海面以下，或漂浮于海面上。油的密度与其组分有着密切的关系，对原油来说，石油烃含量多、沥青含量少时，密度就小；反之密度就大。当油溢到海面上，石油烃组分逐渐蒸发，油的密度就会增大，就有可能悬浮于海水中，或沉到海面以下

　　2.粘度

　　粘度是评定油的流动性的指标，其本质就是对液体流动的阻力，是油内分子之间摩擦的量度。粘度又分为运动粘度和动力粘度。

　　（1）运动粘度：在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动粘度。单位为m2/s，常用的单位是“厘拖（cSt）”，这一标准已被国际标准组织采用，是最常见的粘度表示方法。

　　1 cSt = 10-6m2/s = 1 mm2/s

　　（2）动力粘度：测定运动粘度的温度下，运动粘度和同温度下液体的密度之积为该温度下液体的动力粘度。常用的单位是“厘泊（cP）”。

　　另外，我国和欧洲一些国家还用到恩氏粘度，美国和英国还用雷氏粘度，也有些国家用到赛氏粘度。运动粘度、恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度之间有着相应的换算关系，见表2-4。只要得到油的一种粘度参数，就可查出其它几种粘度值。

　　油的粘度与其化学组成、各组分的分子量、温度和压力有关。一般来说，油组分的分子量越大，密度、粘度就越大。胶质和沥青质含量多的油粘度更大。原油的组成千差万别，其粘度的差异也相当大。温度对油的粘度影响较大，温度升高，粘度降低，其随温度的变化可通过变化曲线查到。压力对油的粘度虽有影响，但海面气压为1大气压左右，变化不大，因此，通常不考虑压力对油粘度的影响。

　　油的粘度决定其在海水中的行为，特别是决定油在海面的扩散速度。粘度越大，扩散速度越慢。随着油在海面的风化，轻组分的蒸发，油的粘度逐渐变大，扩散速度就越来越缓慢。

　　粘度直接影响油的驳运作业，有些油在冬季无法驳运，而在夏季就可以。粘度也影响溢油应急对策。在溢油应急反应中，对于低粘度的油，可以选用盘式、绳式及堰式撇油器回收，也可以使用溢油分散剂消除。对于高粘度的油，只能选用刷式、齿轮式及带式撇油器回收，分散剂的分散效能低。当油的动力粘度值高于5000厘泊时，分散剂对其基本无效。

　　比重指数、d15.615.6和d204的换算表                表2-3

　　粘度换算表                         表2-4

　　注：此表只适用于同温度下的近似换算

　　3.馏程

　　一定压力下的纯物质具有固定的沸点。原油及其炼制品是多组分的混合物。加热至沸腾时，低沸点的轻组分首先蒸发，液相成分发生变化，轻组分含量减少，沸点随之升高。多组分的原油及其炼制品没有固定的沸点，而是一个温度范围，这一温度范围在石油炼制中被称为馏程。馏程的下限为初馏点，馏程的上限为终馏点。初馏点越低，开始挥发的温度就越低，油滞留在海面的时间就越短，溢到海面后可以很快挥发掉，不需采取清除措施。但是，挥发性较强的油，也具有较大的火灾和爆炸危险性。在应急作业中，应注意防火防爆。

　　4.倾点和凝点

　　倾点和凝点是描述石油的流动性和泵送性的重要指标。

　　（1）倾点指油在测定容器中还能流动的最低温度。当环境温度高于这一温度时，液体就可以保持流动。

　　（2）凝点指油停止流动时的最高温度，当环境温度低于这一温度时，油就开始固化或冷凝。

　　凝点加2.8ºC约等于倾点。当油溢到海面上，环境温度低于油的倾点时，油不再流动，这种情况下就无法使用撇油器进行清除，溢油分散剂也对此无效，此时可用收油网回收。所以倾点是溢油应急反应时所要了解的重要指标之一。另外，在溢油应急作业中，应急设备使用的燃料要充分注意到倾点或凝点这一指标值，避免出现设备不能启动的情况。

　　5.闪点

　　闪点指油的蒸气与空气的混合气接触火焰时发生闪火的最低温度。它是衡量石油挥发性成分和可能发生爆炸、火灾危险的指标。根据测量仪器的不同，闪点分为开口闪点和闭口闪点。

　　闪点的实质是油气与空气的混合气遇到火源迅速的氧化反应。如果混合气的量较大，反应时产生的热会使气体迅速膨胀，发生爆炸。并不是任何浓度的混合气都会发生爆炸。只有油蒸气达到一定浓度范围时才能闪火爆炸，这一范围称为爆炸极限。油蒸气达到爆炸浓度范围的最低值时，称为爆炸下限。浓度低于爆炸下限时，由于油蒸气量不足，不能发生爆炸。油蒸气达到爆炸浓度范围的最高值时，称作爆炸上限。浓度高于爆炸上限时，由于空气量不足，也不会闪火爆炸。

　　油的闪点越低，易燃危险性越大。大多数原油闪点较低，易燃易爆危险性大，如阿曼原油的闪点较低，为-20ºC左右，辽河原油闪点低于23ºC。而成品油由于组分相差很大，其闪点差值也很大。汽油的闪点为-50- +30ºC；煤油的闪点为28-60ºC；柴油的闪点为65-120ºC；润滑油的闪点在130-300ºC；沥青的闪点为200-300ºC。当油的闪点低于-18ºC时，易燃危险性较大；闪点高于23ºC时，油的易燃危险性较小。油具有的易燃易爆特性，对溢油应急作业带来潜在危险。因此，作业时，应先了解溢油闪点。对易燃危险性较大的，应采取措施避免火灾危险。

　　6.蜡、胶质及沥青含量并不是油的理化性质，但它们对油的特性影响很大。原油及其炼制品不同程度地含有蜡、胶质及沥青，这些成分的含量直接影响油的比重和粘度，其含量越高，油的比重和粘度就越大，倾点也高。蜡、胶质及沥青含量高的油在海水中不易分散，而易乳化，会形成稳定的油水乳化物（巧克力冻）。形成乳化物后，其粘度变高，比其原来在海水中滞留时间更长。日常所见到的原油及其炼制品，因其用途不同，标明的理化性能参数也不同。对于船用燃料油，通常标有蜡、胶质及沥青的含量，因为它们影响其使用性能。根据所掌握的情况，国内及国外的原油特性都有着很大差异，见表2-5、2-6。

　　国内几种原油的特性                      表2-5

　　国外几种原油的特性                       表2-6