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行業(yè)應(yīng)用 | 數(shù)字式密度計用于石油產(chǎn)品的密度和溫度補償
Application Report | Petroleum Industry
液體的密度取決于它的溫度——石油產(chǎn)品也是如此。溫度補償允許重新計算密度到目標溫度，確保全球石油產(chǎn)品貿(mào)易的一致基礎(chǔ)。
簡介
密度測量的基本條件，稱為標準條件，描述了在一組特定設(shè)置的絕對壓力和溫度下報告密度測量結(jié)果。
法律規(guī)定，向最終客戶銷售的液體石油產(chǎn)品必須補償至法律規(guī)定的基本條件。
基本條件通常在司法管轄范圍內(nèi)定義，并且根據(jù)地區(qū)的不同適用不同的規(guī)范。例如，在歐洲，加拿大，澳大利亞和南美洲常用的基本條件是 絕對壓力為101.325 kPa (14.696 psi)，溫度為15°C，而在美國，常用的基本條件是絕對壓力為 14.696 psi，溫度為60°F。
體積修正需求
密度是每單位體積內(nèi)任何物質(zhì)的質(zhì)量。由于體積（以粗體突出顯示）取決于溫度，因此密度從一種溫度轉(zhuǎn)換到另一種溫度需要溫度補償。
體積修正因子（VCF）用于在基本溫度和壓力下將觀察到的體積調(diào)整為等效體積。
石油產(chǎn)品的訂單通常是按體積交貨的，但價格是根據(jù)重量來定的。因此，對于銷售交易，（通常已知的）在基礎(chǔ)溫度下交付的貨物體積需要使用產(chǎn)品在區(qū)域有效基礎(chǔ)溫度下的密度轉(zhuǎn)換為重量。
將液體石油樣品的密度調(diào)整到基本條件下，不需要對基礎(chǔ)壓力與環(huán)境空氣壓力之間的偏差進行修正，因為壓力對液體密度的影響比溫度的影響小很多倍。
原油，燃料油和潤滑油的體積修正
美國石油協(xié)會（API）已經(jīng)為原油、液體精煉產(chǎn)品和潤滑油建立了一套程序，通過該程序可以在-50°C到150°C的任何溫度范圍內(nèi)進行密度測量 （-58°F至302°F），壓力范圍為0至1500 psi（0至103.4 bar），可以在基本條件或交替的基礎(chǔ)溫度下校正到等效密度。
API 定義產(chǎn)品組
為了確保全球范圍內(nèi)的一致性，API 引入了 API 度參數(shù)，將油的密度與水的密度進行比較。低密度原油或“輕質(zhì)油” （高 API 度）比高密度原油（低 API 度）更可取，因為它不僅在進一步加工后產(chǎn)生更多高價值的輕質(zhì)產(chǎn)品，而且更容易通過管道運輸。
石油液體的 API 度可由比重計算，公式如下：比重的定義是在特定溫度下樣品的密度和參考溶液（如水）的密度之間的分數(shù)。
API gravity = 141.5 / SG - 131.5
SG: specific gravity of petroleum liquid
API 第11.1章提供了校正溫度和壓力對原油、成品油或潤滑油的密度和體積影響的算法和實現(xiàn)程序。
原油
ASTM D1250-19e1 提供了關(guān)于通用原油，成品油和潤滑油的溫度和壓力體積校正系數(shù)的聯(lián)合 API和 ASTM 附件的使用信息：API MPMS Chapter 11.1。
一組關(guān)系式適用于下列在正常操作條件下單相的石油流體。液體分類是行業(yè)中使用的典型術(shù)語，但當(dāng)?shù)氐拿赡苡兴煌?/p>
原油是一種天然存在的液態(tài)石油產(chǎn)品，由各種碳氫化合物組成，其中也可能包括硫、氮、氧、金屬和其他元素的化合物。
原油通常是通過鉆井開采的，通常與天然氣和鹽水等其他資源一起被發(fā)現(xiàn)。然后，它被提煉成不同形式的石油產(chǎn)品，如汽油、煤油或瀝青。
如果原油或穩(wěn)定原油的密度在約-10至100 °API 之間，則認為其符合產(chǎn)品組“通用原油”。原油通常根據(jù)密度報告，因此分為4個不同的類別：
•Light crude oil (< 870 kg/m3)
•Medium crude oil (870 – 920 kg/m3)
•Heavy crude oil (920 – 1000 kg/m3)
•Extra-heavy crude oil (> 1000 kg/m3)
根據(jù)原油生產(chǎn)地點的不同，其特性（如密度、粘度）可能會有很大差異。
精煉產(chǎn)品
ASTM D4052-22 描述了制備液態(tài)石油樣品和密度計的某些程序。果液體屬于下表所示的精煉產(chǎn)品類別之一，則不同類型的燃料被認為屬于“精煉產(chǎn)品”產(chǎn)品類別。
潤滑油
ASTM D4052-22 描述了制備液態(tài)石油樣品和密度計的某些程序。
潤滑油通常由幾種成分組成，包括大部分基礎(chǔ)油和少量各種添加劑。
如果它是通過蒸餾或瀝青沉淀從原油餾分中提取的基礎(chǔ)油，則被認為符合產(chǎn)品組“通用潤滑油”。根據(jù)API的規(guī)定，潤滑油的初始沸點大于700°F（370°C）， API 度范圍在大約-10至45 °API。
自動補償
安東帕數(shù)字式密度計（DMA 系列）可以為所有產(chǎn)品組自動補償API 參數(shù)，例如密度，比重和 API 度至不同基礎(chǔ)溫度（15 °C, 20 °C, 29.5 °C, 60 °F）據(jù)API MPMS 第11.1章，消除了人工計算的需要，從而避免了潛在的用戶錯誤。
例如，重質(zhì)原油在密度測量之前需要加熱使其液化，并確保樣品性質(zhì)的均勻性。為了節(jié)省時間，測量也可以在高溫下進行。內(nèi)置API表在測試溫度下自動補償測量密度到所需的基本溫度（15°C, 60°F，20°C或29.5 °C）。
此外，如果石油產(chǎn)品銷售到多個地區(qū)，對各種基礎(chǔ)溫度的自動補償也節(jié)省了實驗室時間。如果樣品特性允許在基礎(chǔ)溫度（例如60°F）下進行測量，則可以在美國常見的基礎(chǔ)溫度下進行測量，同時 API 計算可用于確定歐洲使用的基礎(chǔ)溫度（例如15°C）下的密度。只需要一次測量就可以確定兩種不同條件下的密度。
瀝青體積修正
ASTM D8188-23 描述了在高溫下測量瀝青或瀝青的數(shù)字密度計的使用。
對于體積的溫度校正，以及瀝青和柏油的密度，瀝青協(xié)會和 ASTM 8188 建議使用 ASTM D4311 將不同溫度下測量的體積/密度轉(zhuǎn)換為標準基礎(chǔ)溫度。
ASTM D4311 的實踐提供了兩個體積校正系數(shù)表，用于將不同試驗溫度下測量的瀝青體積和密度轉(zhuǎn)換為15°C或60°F標準基礎(chǔ)溫度下的體積或密度。這些表格適用于所有類型的瀝青，乳化瀝青除外，觀察到的溫度范圍為-25°C至275°C或0°F至500°F。
ASTM 4311M-21 包含適當(dāng)?shù)?VCF 列表。
每個表在標記為 A 和 B 的列中提供了兩組因子。適當(dāng)列 A 或 B 的選擇由基礎(chǔ)溫度下的密度或 API 度定義。大多數(shù)瀝青對應(yīng)于A列系數(shù)。
為了將密度轉(zhuǎn)換為15°C，“A” 標記的 VCF 應(yīng)用于15°C下密度為0.966 g/cm3或更高的瀝青，“B” 標記的 VCD 應(yīng)用于15℃下密度為0.850 g/cm3至0.965 g/cm3的瀝青。
為了將密度轉(zhuǎn)換為60°F，標簽的選擇應(yīng)基于比重
（60°F/60°F）為0.967或更高（A）或0.850至0.966 （B）的瀝青。
使用案例
在140°C的溫度下，瀝青的密度測量為0.94908 g/cm3。對于15°C下瀝青密度的測定，A 列的相應(yīng) VCF 為0.9236，B 列為0.9138。通過將測量的密度除以適當(dāng)?shù)捏w積校正系數(shù)，可以獲得基礎(chǔ)溫度下的密度 應(yīng)用 A 列的 VCF 在15°C時的密度為1.02759 g/cm3，而應(yīng)用 B 列的 VCE 在15°C時的密度將為1.03861 g/cm3。在這個例子中，必須應(yīng)用A列系數(shù)，密度1.02759 g/cm3是15°C下正確確定的密度。
數(shù)字密度計直接計算
使用安東帕數(shù)字密度計，可以創(chuàng)建自定義數(shù)量，以便根據(jù) ASTM D4311 在15°C或60°F下自動計算密度。如果已知合適的 VCF，則可以根據(jù)以下方程式創(chuàng)建自定義量，在觀察到的溫度下測量的密度作為輸入。
ρBase = ρMeas / VCF
ρBase: Density at 15°C or 60°F
ρMeas: Density at observed temperature
VCF: Volume Correction Factor
產(chǎn)品推薦
安東帕臺式密度計擁有五十余年行業(yè)經(jīng)驗，基于我們專業(yè)的脈沖激勵法的 U 型管技術(shù)。
20秒（4位小數(shù)準確度）的結(jié)果為您提供高吞吐量。符合一系列標準讓您安心。存儲空間 最多可存儲10,000個測量值。高達6位數(shù)的精確度可為您提供值得信賴的結(jié)果。
產(chǎn)品優(yōu)勢
根據(jù) ASTM D4052, ASTM D5002 和 ASTM D8188快速準確的測量可靠的結(jié)果
樣品量小，容易清洗
降低操作人員健康風(fēng)險
根據(jù) ASTM D1250 自動溫度補償（API）
根據(jù) ASTM D4311 的自動溫度補償可以編程到儀器中
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