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Application Report | Petroleum Industry
液体的密度取决于它的温度——石油产品也是如此。温度补偿允许重新计算密度到目标温度，确保全球石油产品贸易的一致基础。
简介
密度测量的基本条件，称为标准条件，描述了在一组特定设置的绝对压力和温度下报告密度测量结果。
法律规定，向最终客户销售的液体石油产品必须补偿至法律规定的基本条件。
基本条件通常在司法管辖范围内定义，并且根据地区的不同适用不同的规范。例如，在欧洲，加拿大，澳大利亚和南美洲常用的基本条件是 绝对压力为101.325 kPa (14.696 psi)，温度为15°C，而在美国，常用的基本条件是绝对压力为 14.696 psi，温度为60°F。
体积修正需求
密度是每单位体积内任何物质的质量。由于体积（以粗体突出显示）取决于温度，因此密度从一种温度转换到另一种温度需要温度补偿。
体积修正因子（VCF）用于在基本温度和压力下将观察到的体积调整为等效体积。
石油产品的订单通常是按体积交货的，但价格是根据重量来定的。因此，对于销售交易，（通常已知的）在基础温度下交付的货物体积需要使用产品在区域有效基础温度下的密度转换为重量。
将液体石油样品的密度调整到基本条件下，不需要对基础压力与环境空气压力之间的偏差进行修正，因为压力对液体密度的影响比温度的影响小很多倍。
原油，燃料油和润滑油的体积修正
美国石油协会（API）已经为原油、液体精炼产品和润滑油建立了一套程序，通过该程序可以在-50°C到150°C的任何温度范围内进行密度测量 （-58°F至302°F），压力范围为0至1500 psi（0至103.4 bar），可以在基本条件或交替的基础温度下校正到等效密度。
API 定义产品组
为了确保全球范围内的一致性，API 引入了 API 度参数，将油的密度与水的密度进行比较。低密度原油或“轻质油” （高 API 度）比高密度原油（低 API 度）更可取，因为它不仅在进一步加工后产生更多高价值的轻质产品，而且更容易通过管道运输。
石油液体的 API 度可由比重计算，公式如下：比重的定义是在特定温度下样品的密度和参考溶液（如水）的密度之间的分数。
API gravity = 141.5 / SG - 131.5
SG: specific gravity of petroleum liquid
API 第11.1章提供了校正温度和压力对原油、成品油或润滑油的密度和体积影响的算法和实现程序。
原油
ASTM D1250-19e1 提供了关于通用原油，成品油和润滑油的温度和压力体积校正系数的联合 API和 ASTM 附件的使用信息：API MPMS Chapter 11.1。
一组关系式适用于下列在正常操作条件下单相的石油流体。液体分类是行业中使用的典型术语，但当地的命名法可能有所不同。
原油是一种天然存在的液态石油产品，由各种碳氢化合物组成，其中也可能包括硫、氮、氧、金属和其他元素的化合物。
原油通常是通过钻井开采的，通常与天然气和盐水等其他资源一起被发现。然后，它被提炼成不同形式的石油产品，如汽油、煤油或沥青。
如果原油或稳定原油的密度在约-10至100 °API 之间，则认为其符合产品组“通用原油”。原油通常根据密度报告，因此分为4个不同的类别：
•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)
根据原油生产地点的不同，其特性（如密度、粘度）可能会有很大差异。
精炼产品
ASTM D4052-22 描述了制备液态石油样品和密度计的某些程序。果液体属于下表所示的精炼产品类别之一，则不同类型的燃料被认为属于“精炼产品”产品类别。
润滑油
ASTM D4052-22 描述了制备液态石油样品和密度计的某些程序。
润滑油通常由几种成分组成，包括大部分基础油和少量各种添加剂。
如果它是通过蒸馏或沥青沉淀从原油馏分中提取的基础油，则被认为符合产品组“通用润滑油”。根据API的规定，润滑油的初始沸点大于700°F（370°C）， API 度范围在大约-10至45 °API。
自动补偿
安东帕数字式密度计（DMA 系列）可以为所有产品组自动补偿API 参数，例如密度，比重和 API 度至不同基础温度（15 °C, 20 °C, 29.5 °C, 60 °F）据API MPMS 第11.1章，消除了人工计算的需要，从而避免了潜在的用户错误。
例如，重质原油在密度测量之前需要加热使其液化，并确保样品性质的均匀性。为了节省时间，测量也可以在高温下进行。内置API表在测试温度下自动补偿测量密度到所需的基本温度（15°C, 60°F，20°C或29.5 °C）。
此外，如果石油产品销售到多个地区，对各种基础温度的自动补偿也节省了实验室时间。如果样品特性允许在基础温度（例如60°F）下进行测量，则可以在美国常见的基础温度下进行测量，同时 API 计算可用于确定欧洲使用的基础温度（例如15°C）下的密度。只需要一次测量就可以确定两种不同条件下的密度。
沥青体积修正
ASTM D8188-23 描述了在高温下测量沥青或沥青的数字密度计的使用。
对于体积的温度校正，以及沥青和柏油的密度，沥青协会和 ASTM 8188 建议使用 ASTM D4311 将不同温度下测量的体积/密度转换为标准基础温度。
ASTM D4311 的实践提供了两个体积校正系数表，用于将不同试验温度下测量的沥青体积和密度转换为15°C或60°F标准基础温度下的体积或密度。这些表格适用于所有类型的沥青，乳化沥青除外，观察到的温度范围为-25°C至275°C或0°F至500°F。
ASTM 4311M-21 包含适当的 VCF 列表。
每个表在标记为 A 和 B 的列中提供了两组因子。适当列 A 或 B 的选择由基础温度下的密度或 API 度定义。大多数沥青对应于A列系数。
为了将密度转换为15°C，“A” 标记的 VCF 应用于15°C下密度为0.966 g/cm3或更高的沥青，“B” 标记的 VCD 应用于15℃下密度为0.850 g/cm3至0.965 g/cm3的沥青。
为了将密度转换为60°F，标签的选择应基于比重
（60°F/60°F）为0.967或更高（A）或0.850至0.966 （B）的沥青。
使用案例
在140°C的温度下，沥青的密度测量为0.94908 g/cm3。对于15°C下沥青密度的测定，A 列的相应 VCF 为0.9236，B 列为0.9138。通过将测量的密度除以适当的体积校正系数，可以获得基础温度下的密度 应用 A 列的 VCF 在15°C时的密度为1.02759 g/cm3，而应用 B 列的 VCE 在15°C时的密度将为1.03861 g/cm3。在这个例子中，必须应用A列系数，密度1.02759 g/cm3是15°C下正确确定的密度。
数字密度计直接计算
使用安东帕数字密度计，可以创建自定义数量，以便根据 ASTM D4311 在15°C或60°F下自动计算密度。如果已知合适的 VCF，则可以根据以下方程式创建自定义量，在观察到的温度下测量的密度作为输入。
ρBase = ρMeas / VCF
ρBase: Density at 15°C or 60°F
ρMeas: Density at observed temperature
VCF: Volume Correction Factor
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根据 ASTM D4311 的自动温度补偿可以编程到仪器中
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