汽车材料-项目一-汽车燃料ppt课件

项目一汽车燃料•本章概述•任务一石油•任务二汽油•任务三柴油•任务四汽车代用燃料下一页返回1本章概述•汽车的主要燃料包括石油、汽油、柴油和其他代用燃料。•石油的组成比较复杂，它既不是由单质组成的，也不是由单一化合物组成，而是由多种化合物组成的混合物，其中碳和氮组成的烃类化合物占95%以上。•汽油的使用性能直接影响到汽油机的工作性能，因此要求汽油应具有适宜的蒸发性、良好的抗爆性、抗腐性性、氧化安定性和清洁性。返回2本章概述•柴油的使用性能要求有低温流动性、燃烧性、黏性、腐蚀性及清洁性等。虽然这两种燃料燃烧后的能量转化率低和时环境有污染，但目前汽车上使用的燃料仍主要是汽油和柴油。•汽车代用燃料的研究已经成为世界各国研究的课题，石油气、液化天然气、醇类燃料、二甲醚、生物燃料、氢气等也可用作汽车燃料。返回3任务一石油•石油又称原油，是一种黏稠的液体，易燃烧，有特殊的气味，颜色非常丰富，有红、金、墨绿、黑、褐红、淡白色等;•原油的颜色与它本身所含胶质、沥青质的含量有关，胶质、沥青质的含量越高原油的颜色越深，原油的颜色越浅其油质越好。原油的密度一般为0.8~1.0g/cm3，黏度范围很宽，凝固点差别很大，沸点范围为常温到500℃以上，可溶于多种有机溶剂，但不溶于水，可与水形成乳状液。•石油被誉为“黑色的金子”、“工业的血液”，在国民经济中的地位和作用十分重要，它对于经济、政治、军事和人民生活的影响极大。日常生活中到处可见石油产品及其附属品的身影，如汽车上用到的汽油、柴油、石油气、润滑油、制动液以及塑料、纤维等，都是从石油中提炼出来的。下一页返回4•石油有哪些分类？思考：5任务一石油一、石油的种类•1.化学分类石蜡基石油、环烃基石油、中间基石油。•2.关键馏分特性分类石蜡基、石蜡一中间基、中间一石蜡基、中间基、中间一环烷基、环烷一中间基和环烷基•3.工业分类（按密度分类）轻质原油、中质原油、重质原油、特重质原油。•4.商品分类（1）按含蜡量分类：低蜡原油、含蜡原油、多蜡原油。（2）按含硫量分类：低硫原油、含硫原油、高硫原油。上一页下一页返回6任务一石油•一、石油的种类•1.化学分类根据石油的密度、沸点等物理化学特性，通常将以烷烃为主的石油称为石蜡基石油;以环烷烃、芳香烃为主的石油称环烃基石油;介于二者之间的石油称中间基石油。•2.关键馏分特性分类用特定的仪器将石油在常压250℃~275℃和减压275℃~300℃下蒸馏出来的两个关键馏分，根据这两馏分测算出的特性因素，石油可分为:石蜡基、石蜡一中间基、中间一石蜡基、中间基、中间一环烷基、环烷一中间基和环烷基七种原油。上一页下一页返回7•3.工业分类•4.商品分类•(1)按含蜡量分类从石油中取出一馏分，其运动豁度为53mm2/s(5090)，然后测其凝点。当凝点低于-6℃时，称低蜡原油;当凝点在-6℃~21℃时，称含蜡原油;当凝点大于21℃时，称多蜡原油。•(2)按含硫量分类含硫量小于0.5%的原油称为低硫原油;含硫量在0.5%~2%的原油称为含硫原油;含硫量大于2%的原油称为高硫原油。上一页下一页返回任务一石油8二、石油的化学构成•石油的主要化学元素•组成石油的各化学元素的含量依次是哪些元素？•石油按化学构成主要有哪四类？上一页下一页返回思考：9二、石油的化学构成•石油的主要化学元素是碳和氢。•组成石油的各化学元素的含量依次是碳(83%-87%),氢(11%~14%)、硫(0.06%~0.8%)、氮(0.02%~1.7%)、氧(0.08%-1.82%)及微量金属元素镍、钒、铁等。•各种元素在原油中不是以单质的结构存在，而是以相互结合的各种碳氢或非碳氢化合物存在，由碳和氢化合形成的烃类是石油的主要组成部分，约占95%~99%。不同产地的石油中，各种烃类的结构和所占比例相差很大，但主要有烷烃、环烷烃、芳香烃和不饱和烃四类。上一页下一页返回任务一石油10•1.烷烃烷烃是开链的饱和烃，烷烃的分子通式为CnHZn+Zo碳原子在10以内，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名，10以上者直接用数字十一、十二……。烷烃按其结构的不同可分为正构烷烃和异构烷烃两类。凡碳链为直链者为正构烷，有支链者为异构烷。•例如上一页下一页返回任务一石油11•烷烃的沸点、密度、熔点和折射率随分子量的增大而升高。烷烃的化学性质稳定，不容易变质，发热量大。分子量相同的异构烷比正构烷的沸点低，但其砧度较大，砧温性较差。汽油中含的异构烷烃多，抗爆性较强;反之，含的异构烷烃少，抗爆性较弱。柴油中含正构烷烃多，燃烧性能好，发动机工作平稳，但若含量过多，会使柴油的凝点增高、低温流动性变差。上一页下一页返回任务一石油12•2.环烷烃•环烷烃是闭链的饱和烃，环烷烃的分子通式是CaH2n。它们的命名方法是在烷烃命名方法的基础上加一“环”字。例如上一页下一页返回任务一石油•环烷烃的物理化学性质与烷烃近似，一般条件下性质稳定，不易氧化变质。其主要特点是凝点低，润滑性好，因此是燃料和润滑油的理想成分。汽油中环烷烃的抗爆性比正构烷烃好，仅次于异构烷烃和芳香烃;在柴油中环烷烃燃烧性能较正构烷烃差;少环长侧链的环烷烃是润滑油的理想成分。13任务一石油•3.芳香烃•芳香烃是一种碳原子环状结合，单、双键交替的不饱和烃。例如上一页下一页返回•芳香烃化学性质较为稳定，不易氧化。其抗爆性好、辛烷值高，是汽油的良好组分。•但因苯有毒、难于自燃、十六烷值低，因此在汽油中的含量应予以控制，是柴油的不良组分。14任务一石油•4.烯烃•烯烃分子结构和烷烃相似，但烯烃碳原子中带有双键。一个双键的称为烯烃，两个双键的则称为二烯烃。烯烃的分子通式为CnH2n。或CnH2n-2等。例如上一页下一页返回•烯烃是不饱和烃，常温下性质不稳定，易氧化成胶质和有机酸，不是燃料的理想成分。•石油产品中所含的不饱和烃，主要是在裂化加工过程中一些烷烃、环烷烃分解而成，可通过精制方法将其去除。15任务一石油•5.石油产品中的非烃化合物•石油产品中还含有一些非烃化合物，在石油的炼制过程中，多数精制过程都是为了去除非烃化合物。他们对石油产品的使用性能和石油加工都有很大的影响，非烃化合物主要包括含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物及胶质、沥青质等。石油产品中的非烃化合物主要是胶质和沥青质，其含量在石油中占10%~40%.•(1)含氧化合物石油中的含氧化合物包括酸性氧化物和中性氧化物。酸性氧化物中环烷酸占90%，环烷酸是属于不溶于水的有机酸，对金属有腐蚀作用。在有水存在的条件下，可与多种金属直接反应生成相应环烷酸盐，环烷酸盐对油的氧化起催化作用，在石油中可用碱洗法除去。上一页下一页返回16任务一石油•(2)含氮化合物石油中氮化物含量极少，含氮化合物性质很不稳定，易氧化叠合生成胶质，使油品颜色变深、质量下降，并加速油品胶质的生成，影响油料的储存。含氮化合物还可使酸性催化剂中毒。燃料中若有较高的含氮量，燃烧时就会产生难闻的臭味。•(3)含硫化合物包括硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、环硫醚、唆吩及其衍生物等。活性硫化物如硫化氢、硫醇等能直接腐蚀金属;而非活性硫化物如硫醚、噬吩等受热时，会分解或发生氧化反应生成硫酸、硫醇或硫化氢，形成对金属的间接腐蚀。上一页下一页返回17任务一石油•(4)胶质和沥青质石油中的胶质和沥青质是由多种元素(碳、氢、硫、氧、氮等)组成的多环化合物。胶质是树脂状豁稠物质，呈现深黄色或棕色;沥青质是非晶固体，呈现深褐色或黑色，全部集中在渣油中。胶质和沥青质可使石油的颜色变深，氧化安定性下降，豁温性变差，燃烧后形成积炭。上一页下一页返回18任务一石油三、石油的馏分构成••石油中各种碳氢化合物都有不同的沸点，因此随着对石油逐步加热，不同的温度使不同沸点的成分蒸发出来。这些蒸发出来的成分，通常称为馏分。将某一温度范围内蒸发出来的成分积聚后再分离出来，就可以得到不同成分含量的石油产品。在低温范围内蒸发出来的称为轻馏分;在高温范围蒸发出来的称为重馏分。石油中的轻馏分是汽油，中馏分是柴油，重馏分是润滑油的原料，重油蒸发剩下的称为沥青，沥青是良好的铺路材料。上一页下一页返回19任务一石油四、石油的提炼•组分不同的石油，其加工方法有差别，产品的性能也不同，加工时应当做到物尽其用。•根据各炼油厂主要产品的不同，炼油厂可分为三种类型，即燃料型、燃料一润滑油型与燃料一化工型。以下我们仅介绍燃料一润滑油型炼油厂石油炼制的工艺和基本流程。•1.石油炼制工艺(1)转化转化工艺有两种。一种是将化学结构转化，如催化重整和异构化;另一种是将化学结构和沸点范围同时转化，如烷基化、热裂化、催化裂化和加氢裂化等。上一页下一页返回20任务一石油•(2)分离分离工艺有两种。一种是按沸点不同的范围来分离，即常压、减压蒸馏;另一种是按化学组成分离，如溶剂或分子筛脱蜡等。•(3)精制精制工艺也有两种。一种是净化除去硫、氧和氮的化合物，如电化学等;另一种是稳定，将不饱和烃转化为饱和烃，如加氢精制等。上一页下一页返回21任务一石油•2.石油炼制的基本流程•以生产燃料和润滑油为目的的炼油厂里，通常是先将原油进行常压、减压蒸馏，依次分离为汽油、煤油、柴油、重柴油，以及轻质、中质和重质润滑油等各种沸点不同的馏分，上述过程属于物理过程，原油中的烃类化合物在结构上没有发生变化，称为一次加工。以一次加工得到的各种馏分为原料，按产品质量的要求，分别进行加工，可生产不同品种、规格的燃料和润滑油等石油产品。在加工过程中有化学反应发生且原料中的烃类化合物在结构上也发生变化，称为二次加工。石油炼制过程中属于一次加工工艺的主要是常压与减压蒸馏;属于二次加工中的转化工艺的主要有热裂化、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化、催化重整与烷基化;属于二次加工中精制工艺的主要有酸碱精制、溶剂精制、加氢精制、润滑油加氢处理、白土补充精制、丙烷脱沥青、脱蜡等。上一页下一页返回22任务一石油五、我国的主要石油产品•目前以原油为原料，我国已能制成2500多种性能相异的不同石油产品，以及3000多种石油化学品。石油产品虽多，但可分成以下七大类:气体类产品、燃料类产品(F)、润滑油脂(L)、柏油类产品(B)、溶剂类产品(S)、石油化学品及其他产品。上一页返回2324任务二汽油•汽油是点燃式发动机(即汽油发动机)的专用燃料，它是从石油中提炼而来的由碳、氢元素组成的烃类化合物。汽油是一种密度小而易于蒸发的液体燃料，自燃点高(SlOqC-530qC)。汽油的外观一般为水白色透明液体，密度一般在0.71群cm，一0.75群cm，之间，有特殊的汽油芳香味。汽油发动机使用的是车用汽油，汽油分为航空汽油、工业汽油和车用汽油3种。下一页返回25任务二汽油•一、车用汽油的性能指标•1.蒸发性能•汽油的蒸发性是指汽油由液体转化为气体状态的性能。•汽油发动机在工作时，汽油先由液体汽化，并与一定比例的空气混合成为可燃混合气后，才能在汽缸内燃烧。汽油的蒸发性越好，就越容易汽化，与空气混合越均匀，燃烧速度越快，燃烧越彻底，能保证发动机迅速启动、加速和正常运转;反之，蒸发性越差，就越不能完全燃烧，造成油耗增加，功率下降，同时未燃尽的油滴还附在汽缸壁上破坏润滑油膜，加剧磨损。但是汽油的蒸发性也不宜太好，否则易使汽油在储存、运输中大量蒸发消耗，并且也容易使汽油机在高原或夏季工作时油路产生“气阻”现象。因此，汽油应具有适宜的蒸发性。上一页下一页返回26任务二汽油•评定汽油蒸发性能的指标有两个:馏程和饱和蒸汽压。•(1)馏程将looml汽油倒入蒸馏烧瓶中，按规定的测定步骤和装置进行加热蒸馏时，流出第一滴汽油时的温度称为初馏点;馏出10mL,50mL,90mL时的温度分别称为10%,50%,90%馏出温度;蒸馏完毕时的温度称为终馏点或干点。从初馏点到终馏点的温度范围，称为馏程。•.初馏点和10%馏出温度—表示汽油中轻质馏分的含量。这两个温度关系到冬季发动机的启动性能和夏季是否会发生气阻。此两个温度低表明汽油中所含的轻质馏分多，蒸发性好，发动机在低温易启动;但若过低，则在夏季或高原地区易产生气阻。一般车用汽油的初馏点约为35