第四章石油产品

第四章石油产品第一节石油产品的分类第二节汽油第三节柴油第四节航空煤油第五节其他石油产品本章目录第一节石油产品分类燃料油品:LPG、汽油、航空煤油、柴油、燃料油约占８５％润滑剂：约占５％，其中内燃机油、齿轮油、液压油为三大主要品种溶剂油和石油化工原料蜡沥青石油焦本章目录一、分类各种应用场合对石油产品提出不同的使用要求,油品质量标准要满足有关部门的使用要求,总体经济合理现有石油产品800余种，不包括合成石油化学品1988年4月1日六类(中国石化总公司)FSLWBC燃料溶剂和化工原料润滑油蜡沥青石油焦1998年十二类(国际标准化组织)A石油燃料•B石油溶剂•C润滑剂和有关产品•D石油蜡•E石油焦•F石油沥青•G石油添加剂•H炼油催化剂•I工艺油•J石油化工原料•K基础油•L其他二、燃料1、分类：汽油、柴油、航空煤油、煤油、燃料油。2、作用：发动机燃料点燃式发动机燃料喷气发动机燃料压燃式发动机燃料锅炉燃料气态和液态照明及生活用燃料各种小型发动机燃料燃料占全部石油产品的90%以上。第二节汽油一、点燃式发动机的工作过程1、点燃式发动机的特点单位功率所需金属少发动机比较轻巧发动机速度高气缸外的气化器使燃料与空气混合后进入气缸，油气由电火花点燃后燃烧9814731213121110空气4651-浮子室2-浮子3-针形阀4–导管5–喷嘴6–喉管7、8–节气阀9–混合室10–活塞11–火花塞12–进气阀13–排气阀14–弹簧点燃式发动机原理构造图2、发动机工作过程进气活塞从上向下运动，P降至70~90KPa，温度约85~180℃压缩下死点向上运动，P升至0.7~1.5MPa，温度300~450℃作功接近上死点（曲轴回转角25~350），电火花点燃气体，气体燃烧，速度20~30m/s,，约0.002~0.01s燃烧完毕，此时最高温度达2000~2500℃，压力2.5~4.0MPa,气体膨胀推动活塞对外作功。作功结束，温度900~1200℃，P0.4~0.8MPa排气排出废气70%，温度降至800℃。开始新的循环。一般汽油机有四个或六个气缸组成3、压缩比ε=V1/V2热功率与压缩比的关系η=1－(1/εK－1)(K1)压缩比升高，效率升高，燃料消耗降低；高压缩比，压力高，温度高，有大量的过氧化物产生，发动机对燃料要求高，不同的压缩比，使用不同的燃料。V2V1冲程压缩比对功率影响，%对燃料消耗的影响，%6100100710893811388911786汽车名称压缩比使用汽油牌号(#)北京BJ1306.6~770伏尔加M216.770上海SH7607.780红旗CA7708.585丰田皇冠26008.585奔驰1908.785～90菲亚特125P9.085～904、汽油使用性能要求良好的蒸发性能可靠的燃料供给性能燃烧性能好，不产生爆震，早燃等现象抗氧化性能好，生成胶质倾向小，储存性能好对发动机没有腐蚀和磨损排出的污染物少二、汽油的蒸发性1、汽化性汽油的蒸发程度，与发动机技术状况，环境温度和压力，驾驶员水平有关，更与汽油的汽化性有关汽油中的轻组分越多，汽化性能高，同空气混合越均匀。进入气缸燃烧较平稳过高：产生气阻中断供油。过低：蒸发性差，产生油滴，发动机工作不稳，汽油消耗增大，排黑烟，发动机不易启动，碳渣生成2、评定汽油气化性的两个指标（1）馏程使用恩氏蒸馏测出：10%点，50%点，90%点及干点10%点——保证汽油良好的启动性实验温度，℃启动时间，s启动时汽油消耗，ml10%点，79℃10%点，72℃10%点，79℃10%点，72℃010.59.4108.7-645294830我国车用汽油规定：10%馏出温度不大于70℃10%馏出温度℃4050607080开始产生气阻℃-13+7+27+47+6750%点确保汽油馏分组成分布均匀，使发动机具有良好的加速性和平稳性，保证最大功率和爬坡能力50%点过高：加速时增大进油，不能完全气化而燃烧不完全，发动机达不到应有的功率,甚至会熄火我国车用汽油规定：50%馏出温度不大于120℃。90%馏出温度和干点汽油中蒸发的完全度90%点：燃料中重组分的含量干点（终馏点）：燃料中含有最重组分的沸点我国车用汽油规定：90%馏出温度不高于190℃,干点一般不高于205℃以200为基准,干点250，磨损是基准的5倍，消耗增大40%车用汽油干点与发动机耗油和活塞磨损率的关系车用汽油的干点℃汽油消耗率，%活塞磨损率，%1759897200100100225107200250140500汽油馏分组成对发动机功率和经济性影响（重量比）=进入气缸的实际空气供给量/完全燃烧时空气理论用量,一般a=1时，空气与油气的重量比约为15：1馏分组成，℃转速为2000r/min的功率，马力转速为2000r/min的汽油消耗量，g/马力·hr0%10%50%90%干点=0.8=0.9=1.0=0.8=0.9=1.0608710713917045.044.643.4314280260689410816020044.143.842.33202832647610313317420043.643.641.63222882689913215418322043.042.837.8326290爆震（2）蒸发性保证汽油在石油中不发生气阻的质量指标，以及储存中的消耗规定：车用汽油9月16日～3月15日，饱和蒸汽压≯88kPa3月16日～9月15日，饱和蒸汽压≯74kPa航空汽油饱和蒸汽压27～48kPa蒸汽压过低的危害蒸发性能差，燃烧不完全，汽油消耗增大；燃烧不完全产物碳粒、气体烃和胶状物随废气排出，污染环境；部分进入润滑油中稀释机油，磨损设备。蒸汽压过高，易形成气阻三、汽油的抗爆性1、爆震现象发动机气缸中出现金属敲击声，，燃烧室温度突然升高，发动机功率下降，排出黑烟，严重时破坏发动机零件。2、原因：与燃料的性质有关，燃料很容易氧化，形成的过氧化物不易分解，自燃温度较低。与发动机工作条件有关，发动机的压缩比较大，汽缸温度过高，操作不当。•3、汽油抗爆性的表示方法——辛烷值（ON）是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆震的能力。辛烷值：[辛烷值低于90]异辛烷(2，2，4——三甲基戊烷)辛烷值为100,正庚烷辛烷值为0,两者的混合物，则以其中的异辛烷的体积分数值为其辛烷值，在测汽油的辛烷值时，是将待测汽油试样与一系列辛烷值不同的标准燃料在标准的的试验机上进行比较，相等标准燃料的辛烷值就是所测汽油的辛烷值。（加铅汽油90、93、97；无铅汽油90、93、95。）不同压缩比发动机，必须使用抗爆性与其相匹配的汽油，才不会产生爆震现象。评定方法MON转速900r/min，冷却水温度100℃，混合气温度150℃RON转速600r/min，冷却水温度100℃换算MON=RON×0.8＋10马达法与研究法，两者相差5～10个单位道路辛烷值ONI=（RON＋MON）/24、航空汽油的抗爆性——辛烷值（MON）辛烷值：飞机在巡航时，为节约燃料，发动机在贫混合气（过剩空气系数=0.8～1.0）下工作时的抗爆性品度值：飞机在爬坡或战斗时，为了得到最大功率，发动机是在富混合气（=0.6～0.65）下工作时的抗爆性汽油在富混合气条件下，无爆震的工作所发出的最大功率与用纯异辛烷（规定品度值为100）工作时所发出的最大功率之比我国用辛烷值/品度表示航空汽油牌号95/130，100/130号5、抗爆性与组成的关系烃类RONMON烃类RONMON烷烃正戊烷6262烷烃2-甲基庚烷22132-甲基丁烷92902，2-二甲基己烷72772，2-二甲基丙烷85802，2，3-三甲基戊烷100100正己烷25262，2，4-三甲基戊烷1001002-甲基戊烷7373烯烃1-己烯7663二甲基丁烷92932-己烯9381正庚烷004-甲基-2-戊烯99842-甲基己烷42461-辛烯29352，2-二甲基戊烷93962-辛烯56562，2，3-三甲基丁烷1001003-辛烯7268正辛烷—-172，2，4-三甲基-1-戊烯10086烃类RONMON烃类RONMON环烷烃环戊烷—85正丙基环己烷1814甲基环戊烷9180芳香烃苯100100乙基环戊烷6761甲苯100100正丙基环戊烷3128二甲苯100100异丙基环戊烷8176乙基苯100环己烷8377正丙基苯100甲基环己烷7571异丙基苯100乙基环己烷46411，3，5-三甲基苯100100结论：同族：1)分子量增大，抗爆性减小，反之增大2)分子量相近异构烷烃，支链增多配列紧凑，抗爆性增大3）分子量相近的烯烃，α-烯烃抗爆性最差，双键接近分子链中间，抗爆性越好。4)相同的环烷烃，侧链越长抗爆性越差环戊烷抗爆性＞环己烷抗爆性分子量相近不同族：正构烷烃＜异构烷烃＜芳香烃正构烷烃＜环烷烃＜异构烷烃和芳香烃正构烷烃＜正构烯烃＜异构烷烃烷烃＜烯烃同一原油沸点升高，馏分变重，辛烷值减小石蜡基原油汽油＜环烷基原油汽油不同工艺的汽油直馏汽油辛烷值40～60催化裂化汽油辛烷值78左右烷基化汽油（高分支异构烷）辛烷值＞78抗爆性与组成的关系：正构烷烃最低；多分支的异构烷烃、异构烯烃和芳香烃最高；环烷烃和分支少的异构烷烃异构烯烃介于中间。原因：正构烷烃氧化产物ROOH，容易分解成两个自由基RO·和·OH,加快氧化反应芳烃和高分支的异构烷烃，生成的过氧化物分解不易形成新的链反应环烯烃和支链烯烃虽容易氧化，但分解成醛酮等氧化物不形成新的链反应对汽油高分支的异构烷烃是理想的组分6、提高辛烷值的办法添加抗爆剂四乙基铅[Pb(C2H5)4],添加量0.3%以下，辛烷值提高15～20单位汽油掺合剂[MTBE—甲基叔丁基醚]掺入后不改变汽油的基本性质，不改变汽车的结构和分配系统。可改善汽油馏程，50%的馏出温度下降，减少废气CO和NOX，稳定性好。本身辛烷值高，其调合辛烷值更高。MTBE:RON119MON101掺水燃料：可以降低气缸温度，防止过氧化物生成和阻止过氧化物的链反应。乳化汽油水和醇汽油•醇类汽油（甲醇、乙醇）特点：辛烷值高、清洁环保、低发热值、沸点低（易气阻）、蒸发潜热大（冷起动难）、腐蚀性、毒性。掺入15％以下或改装发动机。四、汽油的抗氧化安定性汽油在储存中的抗氧化的能力1、危害油箱、滤网、气化器中形成粘稠的胶状物，易堵塞喷油嘴，供油中断；沉积在火花塞上的胶质，高温下形成积碳，影响点火；排、进阀杆上结焦，导致阀门关闭不严，不能正常工作，易烧毁发动机或引起事故；气缸盖、气缸壁、活塞上积碳，传热恶化，产生表面燃烧和爆震。2、化学组成对安定性的影响最不安定组分二烯烃、苯烯烃和非烃类中的苯硫酚、吡咯及其同系列烯烃室温下易氧化生成过氧化物，聚合过氧化物（假漆状）引发烯烃氧化反应吡咯类常温下氧化的过氧化物易分解成自由基,引发烃类氧化其氧化物有胶质、不可溶沉渣及深色产物酚类羟基氧化为醌型结构的深色氧化物3、储存条件对安定性的影响光：光照使温度升高,引发不安定组分氧化链加速反应.温度：温度每升高10℃,氧化生胶速度增加2.4～2.6倍金属：金属对氧化起催化作用铜铅锌铝铁锰与空气的接触面积:浓度高，接触面积大，氧化严重。5、改善方法用各种精制办法：酸碱精制、加氢精制。直馏、加氢裂化、重整、催化裂化汽油调合成成品油使用添加剂：抗氧剂——2，6—二叔丁基对甲酚；N，N’—二仲丁基对苯二胺金属钝化剂——N,N’—二亚水杨己二胺4、评定的方法和指标碘值——表示汽油中不饱和烃的含量，100克油样所反应掉的碘数，碘g/100g油样。航空汽油要求不大于12g/100g五、汽油的腐蚀性1、腐蚀性物质：水溶性酸碱、有机酸、活性硫化物、硫及含硫化合物等2、指标硫含量：元素硫、硫化物中的所有硫的总量0.001%(w)水溶性酸碱量：不允许存在酸度：100ml汽油中酸性物质所需的KOH毫克数mg/100ml，无。铜片腐蚀：判断汽油中有无活性硫化物，专用铜