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原油和液体石油产品密度，相对密度和API重度标准测定法（密度计法）1

(吕晓华 贺国庆 张金龙 新疆阿拉山口出入境检验检疫局技术中心)

本标准发布采用固定标示D1298：标示后的数字表示采用本标准的年份或zui后一次对标准的修订年份。破折号后的数字表示zui近一次标准通过的年份。上标?表示zui近一次修订或通过时，编辑上的修改。

本标准使用已通过防护部处批准。

?1注-为了遵守ASTM-API联合会制定的标准合同2007年10月脚本1和标准文本都做了编辑和修订。警告的注释也于2002年10月移到了本标准的文本中。

?2注-2003年10月对表4内容作了编辑上的修改。

1. 范围

1.1本标准检测方法包括使用玻璃密度计在实验室测定液体原油及雷德蒸汽压为101.325kpa或小于该值的原油，石油产品，石油产品混合物和非石油产品。

1.2通过密度计测得的数值既是在标准温度下的也是在其他温度下的测定值。

密度值既可以在标准温度下测定也可以在其他任意温度条件下测得。在其他温度下的刻度读数（视密度）通过石油计量表修正为标准密度；在其他温度下的密度计读数仅是视密度而不是在标准温度下的密度值。

1.3密度，相对密度和API重度通过使用石油计量表可转化为标准温度下的其他单位的密度值。

1.4在Annex A1中为测定方法提供了一个数据修正和鉴定的程序。

1.5该标准不是为了单纯阐述各种安全因素，如果可能的话，建立与使用该方法有关的适当的既安全又健康的操作程序是使用该标准人员的责任。因为确定规范的操作要比单纯使用更重要。

2．引用标准

2.1ASTM标准

D97石油产品倾点测定法2

D323石油产品蒸汽压测定法（雷德法）2

D1250石油计量表指南2

D2500石油浊点检测法2

D3117石油馏分浊点测定法3

D4057石油和石油产品手工取样法（见API MPMS 8.1节）3

D4177石油和石油产品自动取样法（见API MPMS 8.2节）3

D5854液体石油和石油产品手工混样法（见API MPMS 8.3节）4

E1ASTM 温度计标准5

E100ASTM密度计标准5

2.2API标准6

MPMS8.1石油石油产品手工取样（ASTM D4057）

MPMS8.2石油石油产品自动取样（ASTM D4177）

MPMS8.3液体石油和石油产品的手工混样（ASTM D5854）

2.3石油标准的组成7

IP389石油中馏馏分结晶蜡点测定法（热重-差示扫描量法）

IP标准法读本，附录A，IP标准温度计说明。

2.4 ISO 标准8

ISO649-1实验室玻璃制品–一般用途密度计-*部分说明

3．术语

3.1本标准的术语定义：

3.1.1密度，名词-在15℃，101.325kpa下，单位体积液体的质量，以kg/m3表示。

3.1.1.1说明-其他标准温度下的密度，如对于某些产品和在某些场所20℃下的密度也被使用，少数单位如kg/l和g/ml仍被使用。

3.1.2相对密度（比重），是在特定温度下，某一体积液体的质量与在同温度下或不同温度下同体积纯水质量之比。两种标准温度在以下将被明确说明。

3.1.2.1说明：一般的标准温度包括60/60℉，20/20℃，20/4℃，以前使用比重这一术语现在仍能看到。

3.1.3 API 重度，名词-用来表示油品相对密度60/60℉的一种约定尺度，其关系式如下：

°API=141.5/（相对密度60/60℉）-131.5                          （1）

3.1.3.1说明-标准温度如没有其他说明，定义中指得是温度为60℉。

3.1.4视密度，名词-它是指在某一温度下观察到的密度计读数而不是在标准温度下的密度值。这些数值只是密度计读数并不是在其他温度下的密度，相对密度，API重度。

3.1.5浊点，名词-在规定条件下，被冷却液体开始出现蜡结晶时液体混浊时的温度。

3.1.6倾点，名词-在规定条件下，被冷却的石油和石油产品试样尚能流动的zui低温度。

3.1.7蜡出现温度（WAT），在规定条件下被冷却的石油和石油产品蜡固体形成时的温度。

4．方法概要

4.1使试样处于规定温度下，将试样倒入与规定温度大致相同的密度计量筒中，将合适的也在同温度下的密度计放入试样中并使其静止。当温度达到平衡后，读取密度计读数和试样温度，使用石油计量表将观察到的密度计读数换算成标准密度，如果需要，将密度计量筒连同内装的试样一起放到恒温浴以免在测定过程中温度变动过大。

5．应用意义

5.1在监控运输中，标准温度条件下，进行体积与体积，质量及两者之间的换算对准确测定石油和石油产品密度，相对密度(比重)，API（重度）是重要的。

5.2该方法zui适用于低黏度透明液体的密度，相对密度(比重)，或API重度的测定，该检测方法也适用于有足够时间让密度计达到平衡的粘稠液体和不透明液体，密度读数要采用合适的弯月面修正。

5.3当测定散料油时，在接近散料油温度条件下观察密度计读数，可减小体积带来的误差。

5.4密度相对密度（比重）或API重度是关系到石油质量和价格的因素，但是，石油的密度性质并不能*表示石油的质量，还需要其他性质来综合考虑。

5.5密度对自动化，飞机，轮船的燃料油消耗是一个重要质量指标，因为这些方面都会影响燃料油的储存，处理和燃烧。

6．仪器

6.1密度计，玻璃制，具有密度读数的刻度间隔，相对密度（比重）API重度应符合E100或ISO649-1和表1中给出的技术要求。

6.1.1使用者也应该明确检测的仪器符合物质、直径和刻度误差要求，仪器需有一个标准体系认可的标准证书，并按标准分类，观察到的密度读数应当使用合适的修正值。仪器满足测定方法要求，如果没有提供被认可过证书的仪器都归为不确定。

6.2温度计需有使用范围，均匀刻度，zui大允许刻度误差列于表2并且符合E1和IP，附录A。

6.2.1选择检测装置和可以使用的体系，该体系提供的标准体系总的不确定性不能高于使用玻璃器皿中液体的温度计。

6.3密度计量筒，是由透明玻璃，塑料（见6.3.1）或金属制成。量筒内径应至少比密度计外径大25mm，其高度应是使合适的密度计漂浮在试样中时，密度计底部与量筒底部间距至少有25mm。

表1  推荐密度计技术要求

单位                  密度测量范围                 刻度A                             弯月面

                 密度范围      每支单位     刻度间隔A     刻度误差A   修正值

密度，kg/m3 15℃   600～1100      20             0.2        ±0.2         +0.3

                   600～1100      50             0.5        ±0.3         +0.7

                   600～1100      50             1.0        ±0.6         +1.4

相对密度（比重）0.600～1.100    0.020          0.0002      ±0.0002     +0.0003

60/60℉         0.600～1.100    0.050          0.0005      ±0.0003     +0.0007

                0.600～1.100    0.050          0.001       ±0.0006     +0.0014

相对密度（比重）

60/60℉        0.650～1.100   0.050          0.0005      ±0.0005    

°API           -1～+101        12              0.1        ±0.1        

A刻度的间隔和误差

表2 推荐温度计技术要求

单位           范围                 刻度间隔                   zui大误差

℃           -1～+38                    0.1                     ±0.1

℃           -20～+102                  0.2                     ±0.15

℉           -5～+215                   0.5                     ±0.25

6.3.1塑料密度计量筒应不变色，能抗油样侵蚀及不影响被测物质的性质。此外，量筒长期暴露在日光下，不应变得不透明。

6.4恒温浴，其尺寸大小应能容纳密度计量筒，能使试样*浸没在恒温浴液面以下，温度控制系统能够保持水浴温度在试样温度±0.25℃以内。

6.5玻璃或塑料搅拌棒长约400mm.

7．样品制备

7.1 若没有其他要求，非挥发性石油和石油产品应按D4057（API MPMS 8.1节）和D4177（API MPMS 8.2节）取样法取样。

7.2 挥发性原油和石油产品取样采用D4057（API MPMS 8.1节）方法，为减少轻组分损失而影响密度测定的准确度可使用一个体积可变的取样器。在取样后，如果没有该设备为了尽可能减少组分损失，应将试样转移至能够制冷的容器中。

7.3 样品混合

用于试验的混合试样尽可能代表整批测试样品。但在混样操作中,应始终注意保持样品的完整性。对含水或沉淀物或两者都含有的挥发性原油和石油产品及含蜡的挥发性原油和原油产品加热时可能会引起轻组分损失，采用（第7.3.1-7.3.4节）中给出的方法，可保持试样组分的完整性。

7.3.1 RVP大于50kpa的挥发性原油和石油产品-为减少轻组分损失，样品应在原容器和密闭系统中混合。

注1-在敞开的容器中混合挥发性式样将会导致轻组分的损失，从而影响试样密度值。

7.3.2 含蜡原油-如果原油的倾点高于10℃或浊点（WAT）高于15℃时，在混样前要加热试样，使试样温度高于倾点9℃或浊点3℃以上，为减少轻组分损失，样品应尽可能的在原容器和密闭容器里混合。

7.3.3含蜡馏分-在混样前将试样加热至浊点（WAT）3℃以上。

7.3.4残渣燃料油-在混样前，把试样加热至试验要求温度（见8.1.1和注4）。

7.4其他关于液体试样混合及处理方法见D5854（API MPMS 8.3节）。

8．测定方法

8.1 试验温度

8.1.1 把试样加热到能让它充分流动，但温度不能高至引起其轻组分的损失，温度也不能低到试样中的蜡析出。

注2-用密度计法测定密度，相对密度或API重度，在标准温度或接近标准温度时测定zui为准确。

注3-石油计量表中的体积、密度，相对密度或API重度修正值是基于大量典型物质的一般补充。同样的系数用于每一套表中，在同一温度下由测试样品常数和标准常数之间的差异可能引起的间隔zui小误差需要修正。测定温度与标准温度的差异对试验结果会造成更严重的影响。

注4-要在被测样品物化特性合适的温度下获得密度计读数。这个温度接近标准温度20℃，当密度只用于散装石油计量时，在散装石油温度±3℃下来测定密度（见5.3）。

8.1.2原油样品在接近标准温度下测定时，如果样品有蜡析出，则要高于倾点9℃以上或高于浊点3℃以上中一个较高的温度下测定。

注5-对于原油样品，蜡析出现象用IP389可以判断，用50μl±5μl修正，用该技术要求来判定原油蜡析出温度的方法还未被确定。

9．仪器校正

9.1密度计和温度计按ANNEX A1的方法来修正。

10．检测方法

10.1在测定温度约±5℃下使用密度计量筒和温度计。

10.2将试样转移到清洁温度稳定的密度计量筒中，转移时避免试样飞溅和气泡生成，同时减少试样中轻组分的挥发。（注意—易燃性蒸汽可能会引起闪火！）

10.3通过虹吸或水驱动转移高挥发试样。（注意—用嘴吸取试样可能导致吸入样品）

10.3.1含有酸或其他水溶液物质的试样用虹吸管移至量筒中。

10.4在量筒中放入密度计前，用一片清洁的滤纸除去试样表面上形成的所有气泡。

10.5把装有试样的量筒垂直的放在没有空气流动的地方。在整个试验期间，环境温度变化应不大于2℃。当环境温度变化大于±2℃时，应使用恒温浴保持温度稳定。

10.6用合适的温度计或温度测定仪，搅拌棒作垂直旋转运动搅拌试样来确保整个量筒中试样温度、密度均匀。记录试样温度，接近至0.1℃,从密度计量筒中取出温度计温度测定仪，或搅拌棒。

注6-若使用液体玻璃密度计，通常使用搅拌棒。

10.7把合适的密度计放入液体中，当密度计达到平衡位置时放开，应小心操作，以避免弄湿自由漂浮的密度计液面以上干管部分。对于低黏度透明或半透明液体，把密度计按至平衡点以下1mm至2mm,当它再回到平衡位置时，观察弯月面形状，如果弯月面改变，应清洗密度计干管。重复此操作直到弯月面形状保持不变。

10.8对于不透明黏稠液体，使密度计缓慢的浸入液体中。

10.9对透明低黏度液体，将密度计插入液体约两个刻度，放开时要轻轻的旋转一下密度计，使他能离开量筒壁自由飘浮直到静止在溶液中。由于密度计干管上沾有液体会影响密度读数，因而不要弄湿液面以上密度计干管部分。

10.10要有充分的时间让密度计静止，并让所有气泡升至液体表面，读数前要除去所有气泡。

10.11当使用塑料量筒时要用湿布擦试量筒外壁，以除去所有静电（注 使用塑料量筒常形成静电荷，并可能妨碍密度计的自由飘浮）。

10.12当密度计离开量筒壁自由飘浮静止时，按10.12.1或10.12.2读取密度计刻度值，读至zui接近刻度间隔的1/5处。

10.12．1测定透明液体时，先将眼睛放于稍低于液面的位置观察，慢慢上升至液面上，先看到一个不正的椭圆，然后逐渐变成一条与密度计刻度相切的一条线。（见图1）

图1  透明液体的密度计刻度读数

10.12.2测定不透明液体，使眼睛稍高于液面位置观察（见图2），密度计读数为液体上弯月面与密度计刻度相切的那一点。

注7- 使用金属密度计量筒测定不透明液体时，只有让试样液面装至距量筒顶端5mm以内，才能确保读数准确。

图2  不透明液体的密度计刻度读数

10.13记录密度计读数后，立即小心的取出密度计，插入温度计或温度计测定仪，垂直的搅拌试样，记录温度接近到0.1℃。如果这个温度读数与开始温度读数（见10.6）相差大于0.5℃，应重新读取密度和温度读数，直到温度变化稳定在±0.5℃以内，如果不能得到稳定温度，把密度计量筒放在恒温浴内，重复10.5以后的操作步骤。

10.14试验温度高于38℃，要让蜡封型密度计，垂直的滴干并冷却。

11．计算

11.1对观察到的温度计读数（见10.6和10.13）作相关修正后，记录两个温度读数的平均值接近0.1℃。

11.2由于密度计读数是按液体水平面标定的，对于不透明液体，应按表1中给出的弯月面修正只碓观察到的密度计读数作弯月面修正。

注8-对特殊用途的密度计下弯月面修正值的确定方法，是将这只密度计浸入与被测试样表面张力接近的透明液体中，观察液体在密度计干管上爬升的zui大高度。本方法规定的密度计下弯月面修正值见表1。

11.3对观察到的密度计读数作相关修正后，其数值应该读至接近0.1kg/m3,0.0001g/ml、kg/l.或相对密度API读至0.1。

11.4如果密度计是在某个温度下而不是在标准温度下标定的，则运用以下公式来修正密度计读数：

ρr=               ρt

1-[23×16-69(t-r)-2×10-8(t-r)2]                       （2）

ρr=标准温度下的密度计读数 r℃

ρt=密度计*上的密度读数其标准温度是t℃.

11.5在实验中根据物质的性质参考D1250用石油计量表相应部分减去修正的密度计读数转化为密度，相对密度或API密度。在石油计量表的表3中举出了相关表的数据实例。

11.5.1修正的密度值的严格程序采用原油计量表中包含的计算机执行程序而不是印刷表，如果要使用印刷表，要确保发现所有误差，因为使用版本已包含原版本中的内容，这个表中还包含了含有苏打-石灰的玻璃密度计膨胀以及超过温度范围的密度计收缩修正，视密度要直接加上要求的修正值。

11.5.2密度单位由kg/m3换算到g/ml, kg/l应除以103。

11.5.3用表51（15℃密度）21（60/60℉相对密度）或表3（API重度）参考D1250标准可相互换算视密度计量单位。

表3 石油计量表数据实例

种类       密度15℃kg/m3               密度20℃ kg/m3            相对密度60/60℉   °API

原油        53A                  59A                     23A            

石油产品    53B                  59B                     23B             5B

润滑油      53D                  59D                      -              5D

12．报告结果

12.1标准温度下密度zui终结果以kg/m3表示时，报告到0.1kg/m3

12.2密度zui终结果以标准温度下以kg/l或g/ml表示时报告至0.0001。

12.3相对密度，无单位，zui终结果在两个标准温度下报告至0.0001。

12.4 API重度zui终报告之0.1°API。

13．精密度和偏差

13.1精密度是通过实验室内结果统计，该方法的精密度确定如下

13.1.1重复性-同一操作者采用同一仪器在恒定操作条件下,对同一种测定试样按实验方法正确的操作所得连续测定结果之间的差异，在长期的操作实践中，在正常的操作条件下超过表4所示的数值的可能性只有二十分之一。

表4  精密度值

石油产品                                 透明低粘度液体

参数          温度范围 ℃（℉）        单位         重复性           再现性

密度           -2～24.5                 kg/m3          0.5              1.2

               （29～76）            kg/L或g/ml      0.0005           0.0012

相对密度       -2～24.5                  /            0.0005           0.0012

                (29～76)

API重度        (42～78)              °API             0.1              0.3

石油产品                                不透明液体

参数          温度范围 ℃（℉）        单位         重复性           再现性

密度           -2～24.5                 kg/m3          0.6             1.5

               （29～76）            kg/L或g/ml      0.0006          0.0015

相对密度       -2～24.5                  /            0.0006           0.0015

                (29～76)

API重度        (42～78)              °API             0.2             0.5

13.1.2再现性-不同操作者，在不同实验室对同一测试样，按实验方法正确的操作得到的两个独立的结果之间的差在长期的操作时间中超过以下数值的可能性只有二十分之一。

13.2偏差-本实验方法并未确定偏差，然而如果密度计的标定方法是由标准和技术协会提供的，其值是没有偏差的。

14．关键词

14.1 API重度，原油，密度，密度计，原油计量表，石油产品，相对密度，比重。