石油馏分在一定温度范围内蒸馏出的石油组分.doc

第二章1、 石油馏分在一定温度范围内蒸馏出的石油组分，称为石油馏分。温度范围较宽称为宽馏分，温度范围较窄（30）馏程或沸程石油馏分的沸点范围称为馏程。2、 直馏分：原油经过直接分馏得到的产物，称为直馏分。3、说明：1)各馏分仍然是混合物(2)馏分还不是石油产品 (3)同一馏分可加工成不同产品沸点范围/馏分名称200(180)汽油馏分（低沸点馏分），轻油或石脑油200(180)350煤、柴油馏分(中间馏分)，常压瓦斯油350500减压馏分(润滑油馏分)，减压瓦斯油500减压渣油4、我国原油的特点 单从相对密度看，我国原油属于较重原油,石蜡基原油多。（石蜡基原油多） 我国原油的凝点以及蜡含量均较高，庚烷沥青质含量较低（多数原油含蜡量多，凝点高） 我国大部分原油的S含量都很低，但是含N都偏高（除孤岛、胜利原油外，其它原油含硫量较低） 我国原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高（多数原油轻质油含量均较少）5、原油的分类：一、特性因数分类1、特性因数的定义表示原油的相对密度、平均沸点与其化学组成之间之间存在一定关系的数值。(1)石蜡基原油 特性因数K12.1一般含烷烃量超过50%，含蜡量较高，密度小，凝点高，含硫、含胶质量低。汽油辛烷值较低，柴油十六烷值较高，并可制得粘温性质好的润滑油，大庆原油是典型的石蜡基原油。(2)环烷基原油 特性因数K10.511.5密度较大，凝点低，所产汽油含有较多的环烷烃，辛烷值较高，柴油的十六烷值较低，润滑油的粘温性质差。环烷基原油中的重质原油，含有大量胶质和沥青质，可生产高质量沥青，孤岛原油就是属于环烷基原油。(3)中间基原油 特性因数K 11.512.1性质介于二者之间。二、关键馏分特性分类1、切割关键馏分第一关键馏分：将原油在分馏装置上进行常压蒸馏得250275馏出物；第二关键馏分：残余的油用不带填料的蒸馏瓶，在减压(5.3kPa)进行减压蒸馏，取得275300馏分。三、按含硫量分类(1)低S原油 含S量0.5%(2)含S原油 含S量0.52.0%(3)高S原油 含S量2.0%在我国胜利、孤岛原油属含硫原油，其余属低硫原油。四、按原油相对密度分类(1)轻质原油 相对密度d4200.878。含汽油、煤油、柴油等轻质馏分高，含硫、胶质较少。(2)中质原油 相对密度d4200.8780.884(3)重质原油 相对密度d4200.884。含轻馏分和蜡都较少，而含硫、氮、氧及胶质较多。胜利、孤岛原油属重质原油，大港原油为中质原油，其他均属轻质原油。五、按原油的含蜡量分类(1)低蜡原油 含蜡0.52.5%(2)含蜡原油 含蜡2.510%(3)高蜡原油 含蜡10%6、几大油田原油特点一、大庆原油1、大庆原油的归类。按关键馏分特性分类法分类，属于低硫石蜡基原油。2、大庆原油的特点含蜡多，凝点高，含硫少，汽油馏分较少。胶质沥青质含量低，不能直接生产沥青产品。3、其产品的特点(1)汽油的抗爆性能差，辛烷值低。(2)柴油的燃烧性能好，十六烷值高，但凝点较高，低温流动性差。(3)润滑油的粘温性能好。二、胜利原油1、胜利原油的归类按关键馏分特性分类法分类，属于含硫中间基原油。2、胜利原油的特点密度大，粘度高，含硫量较高，含胶质、沥青质较多，可生产道路沥青。3、其产品的特点(1)汽油、煤油、柴油的性质不如大庆原油，需精制。(2)油品的储存安定性差，容易氧化变质。(3)润滑油的粘温性差，难以生产高粘度的柴油机油。一般不用胜利原油制备润滑油。7、非烃化合物：含S、O、N化合物以及胶质(resin)、沥青质(asphaltene)。注意：石油中的烃类和非烃类存在于石油的全馏分中，对任何一种原油而言，随其沸程（或馏程），烃类含量将逐渐，而非烃类含量将逐渐 。8、石油气体和石油馏分的烃类组成石油气体：组成特点根据其来源不同而不同。 天然气：来源于纯气田或与原油同时采出(伴生气)，以CH4为主 炼厂气：来源于炼油厂，其组成由生产工艺过程、原料、加工条件决定。9、石油馏分中烃类的分布特点汽油馏分：含C5C11(以正构烷烃计)的正、异构烷烃，单环、双环环烷烃和苯系芳香烃。以饱和烃（烷烃和环烷烃的统称）为主，芳烃含量一般不超过20%。煤柴油中间馏分：C11C20正构烷烃，单、双、三环环烷烃，单、双、三环芳烃。直链烷烃含量减少，环状烃含量增加，尤其是多环的烷烃和芳烃。高沸点馏分：C20C36正、异构烷烃，单、双、三及以上(稠环)环烷烃及芳烃。环烷为主，其中多环占大多数。渣油：C36胶质和沥青质含量较高。石油中90%以上的金属元素都存在于胶质和沥青质中。因此，石油中S、N、及金属元素主要富集在渣油中，这是渣油的组成特点之一。 10、石油固态烃的组成 石油固态烃：常温下为固态的烃类，即C16以上的正构烷烃和M较大的异构烷烃、环烷烃及芳烃。依来源和结晶形状不同分为石蜡 、微晶蜡(地蜡)（区别？）用途蜡是很重要的石油产品，广泛应用于电气工业、化学工业、医药和日用品工业等。 负面作用：存在于石油及石油馏分中的蜡，严重影响油的低温流动性，对石油的运输和加工及产品质量都有影响。11、石油中的非烃化合物石油中的非烃化合物重要指含S、N、O的化合物和胶状沥青状物质。这些元素含量14%，但是非烃化合物含量可达20%以上。非烃化合物主要集中在重质馏分和残渣油中。含硫化合物硫在石油分馏中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加。大部分硫均集中在重馏分和渣油中。我国大多数原油中约有70%的硫集中在减压渣油中。 硫在石油及其馏分中的存在形态含硫化合物 活性硫：单质S、H2S、RSH(硫醇) 非活性硫：R-S-R(硫醚)、R-S-S-R(二硫化物)、 (噻吩) 原油：硫醚类和噻吩类的形式为主，原油中元素硫含量很少，硫化氢含量极少；硫化氢一般是由原油中的硫化物受热分解后产生的，而硫化氢又能被氧化成元素硫，所以原油中的元素硫和硫化氢并不一定都是原油本来就有的。 硫醇主要存在于轻馏分中；硫醇RSH含量不多，多存在于轻馏分中。轻馏分中的硫醇硫含量往往占其总硫含量的4050%。随着沸程升高，硫醇含量急剧降低，在350以上的高沸点馏分中硫醇的含量极少硫醚主要集中于轻馏分和中间馏分 是石油中含量较高的硫化物，石油的轻馏分和中间馏分中的硫有5070%为RSR。 属于中性液态物质，因此不能用碱将它除去，它不溶于水，也不与金属发生反应。二硫化物RSSR在石油馏分中含量很少，一般不超过该馏分的含硫量的10%（W），而且较多集中于石油的低沸点馏分中。二硫化物也是中性，不与金属作用，但它的热安定性较差，受热后分解成硫醚和元素硫，也可以分解成硫醇、烯烃和元素硫。噻吩及其同系物是一种芳香性质的杂环化合物。它们是石油中主要的一类含硫化合物。噻吩没有难闻的气味，对热稳定性很高，故在热分解产物中噻吩含量相当高。危害：a.腐蚀设备b.使催化剂（Cat.）中毒c.影响产品质量 d.污染环境含氮化合物 石油馏分中的含氮化合物的含量一般在0.5%以下，随着其沸点的升高而迅速增大，绝大部分是以胶状、沥青状物质存在于渣油中，约有80%的氮集中与400以上的重油中。 含氮化合物对石油加工的影响 ：原油中含氮，影响石油加工、油品储存和使用使油品颜色变深，气味变臭。含氧化合物 石油中氧含量一般很少（约千分之几），只有个别石油中高达23% 石油中的氧元素是以有机含氧化合物的形式存在。 含氧化合物 酸性氧化物：环烷酸、脂肪酸、酚类等 中性氧化物：醛、酮、酯、醚等(含量极少)石油中酸性含氧化合物的含量一般借助酸度(或酸值)来间接表示酸度是指中和100ml油样所需的KOH毫克数，该值一般使用于轻质油品。酸值是指中和1g油样所需的KOH毫克数，该值一般使用于重质油品。酸度（或酸值）相同，则相对分子量，酸含量；相对分子量相同，则酸度（或酸值），酸含量 环烷基原油的酸值较高，石蜡基原油的酸值较低 环烷酸 石油中小于8个C原子的羧基酸多为脂肪酸 石油中的脂肪酸含量很少，主要是环烷酸，环烷酸约占石油酸性 含氧化合物的90%左右，石蜡基石油的环烷酸含量较少，中间基和环烷基石油的环烷酸含量较多。 环烷酸在石油馏分中的分布规律比较特殊在中间馏分（沸点范围约为250400左右）中含量最高，而在低沸馏分及高沸馏分中环烷酸含量都比较低。危害： 能腐蚀设备，生成环烷酸盐在油品中促进油品氧化；较多时易使原油于乳化；会使灯芯堵塞。作用：石油酸可用作木材防腐剂；石油酸的钠盐可作植物生长剂；环烷酸的钠、钙盐是杀虫剂的成分；环烷酸的锰、钙、锌盐可作为油品的添加剂。12、石油中的微量元素，目前检测出59种，金属元素45种。对石油加工影响最大的是钒、镍、铁、铜。在石油中含量最高的是钒，其次是镍对石油产品的危害：使润滑油粘度变差，产生积炭，造成机件表面的磨损。主要危害：催化剂中毒13、沥青质：石油中不溶于低分子正构烷烃（C5C7），但溶于苯的物质，是分子量最大，分子结构最复杂，极性最强的非烃组分。胶质：分子量和极性仅次于沥青质的组分。胶质既溶于低分子正构烷烃，又溶于苯，与沥青质和芳烃之间没有截然的界线。高含蜡易凝石油加热输送方案时，胶质与含蜡量间之比会显著影响热处理的效果第三章一、液体燃料的理化性能1、馏程2、饱和蒸气压（在一定温度下，物质的液相与其上方的蒸汽呈平衡状态时，蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。液体温度 ，则蒸汽压 。同一族烃类，在同温度下，烃类沸点的，蒸汽压）3、密度：密度是该物质单位体积的质量。20：我国规定油品20时密度作为石油产品的标准密度，表示为20。t ：油品t时密度，表示为t。d420：以4水为参考物质，油品20时的相对密度表示为d420 ，我国常用。d15.615.6 ：以15.6水为参考物质，油品15.6时的相对密度为d15.615.6，欧美常用。API：比重指数，用于表示液体相对密度。可见API越大，密度越小。分子量相近的不同烃类之间密度有明显差别芳烃环烷烃烷烃同一种原油 沸点增加，分子量增大，密度增大对不同原油 ，同样沸程，相对密度差别很大 环烷基的中间基的石蜡基的 1)温度影响 温度，油品体积，密度和相对密度；反之，则。2) 在一定压力范围内.对油品相对密度的影响可以忽略，只有当压力极大(几十兆帕)时，才考虑压力对相对密度的影响数均相对分子质量 重均相对分子质量 4、沸程：纯化合物沸点为恒定值复杂混合物沸点具有一定范围。恩氏蒸馏（ASTM）初馏点：第一滴液体出现的气相温度。干点：最后能达到的最高气相温度。10%、50%、90%馏出温度：馏出物体积分别达到试 样的10%、50%、90%时的温度。 大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有代表性的初馏点、10%、50和90的馏出温度及干点。 馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，或用与不同油品之间的比较，在原油评价中常用。 馏程是发动机燃料表示蒸发性能的重要质量指标汽油的馏程40200，轻柴油的馏程200350，润滑油的馏程350520。二、 润滑油和润滑脂的理化性能1、 粘度:流动分子的内摩擦使流体带有一定的粘滞性，从而产生流体抵抗剪切作用的能力。衡量这种能力或粘滞性的性质指标.（液体分子作相对运动时，液体内部呈现出对抗运动的一种阻力。）粘度的作用：度影响润滑油的流动性和油膜的厚度粘度的表示方法(1)动力粘度(Dynamic Viscosity)(2)运动粘度(Kinematics Viscosity) 流体的动力粘度与温度下该流体的密度的比值。(3)条件粘度(Conditional Viscosity) 恩氏粘度赛氏粘度雷氏粘度 油品的粘度随沸程的升高和密度增大而迅速增大 对于相同沸点的不同石油馏分：含环状烃多则粘度高；环数越多，粘度越大 当烃类分子中的环数相同时，其侧链越长则其粘度越大（1）、与温度的关系温度升高，所有油品粘度下降；温度降低，所有油品粘度升高 粘温性质：油品的粘度随温度变化的性质.粘度随温度变化的幅度小粘温性好（2）、油品粘温性的评价指标 粘度指数 (1)标准油：H组：把一种粘温性质很好的油切割成粘度不同的窄馏分，这一组标准油称为H组，规定其粘度指数为100L组：把另一种粘温性质很差的油切割成另一组标准油称为L组，规定其粘度指数为0。(2)测定方法测定每一窄馏分在100和40的粘度。在二组中选出100粘度相同的两个馏分组成表格。测定试油在40和100时的粘度。在表中选出100时与试油粘度相同的标准组，按下式计算其粘度指数。 对于粘度指数大于100的油品，按下式计算 粘度比 粘度比比较直观，可以直接读出粘度变化的数字，比值越小表示粘温性质越好。（3）粘温性质与分子结构的关系 正构烷烃的粘温性质最好，分支程度较小的异构烷烃的粘温性质比正构烷烃稍差，随着分支程度的增大，粘温性质越来越差； 环状烃(包括环烷烃和芳香烃)的粘温性质比链状烃的差； 当分子中环数相同时，其侧链越长粘温性质越好，但侧链上如有分支也会使粘温性质变差 比较：石蜡基，环烷基，芳香基原油的粘温性能？粘度与压力的关系 当压力低于20MPa时，压力对液体油品粘度的影响不大，可以忽略。 当压力高于20MPa时，粘度随压力增加而逐渐增加，在高压下则显著增大，此时必须考虑压力对粘度的影响。 油品混合物的粘度无可加性，一般混合物的粘度常用图计算。气体的粘度：随温度升高而增大2、低温性能（浊点、结晶点和冰点）浊点：是煤油的低温指标，在规定条件下降温，当煤油出现 雾状或浑浊时的最高温度。结晶点：是在规定条件下冷却油品，出现用肉眼可以分辨的结晶时的最高温度。冰点：是在规定条件下冷却油品到出现结晶后，再使其升温，使原来形成的结晶消失时的最低温度。同一油品：浊点高于结晶点。冰点比结晶点高13。浊点冰点结晶点。这些低温指标受化学组成的影响：（1）正构烷烃、芳香烃 环烷烃、异构烷 烃和烯烃；（2）同一族烃类，分子量增加，指标升高；（3） 油品中含水，会严重影响油品的低温指标。倾点：是指油品能从规定仪器中流出的最低温度，也称为流动极限，它比凝点能更好地反映油品的低温性能，被规定作为ISO标准 冷滤点：是在规定的压力和冷却速度下，测得20ml试油开始不能全部通过标准过滤网时的最高温度。3、溶解度一、水在油中的溶解度 水在油品中溶解度很小，但对油品使用性能产生恶劣的影响。其主要原因是因为水在油品中的溶解度随温度升高而增大。 油品中的微量水会使油品的低温性能变差，特别是对航空汽油或喷气燃料造成的危害最为严重；并使油品储存安定性变坏，导致设备腐蚀和磨蚀等。 水在油品中的溶解度受其化学组成制约。一般来说，水在芳香烃和烯烃中的溶解度比在烷烃和环烷烃中的大。当碳原子数相同时，水在环烷烃中的溶解度又稍低于在烷烃中的。 富含环烷烃的喷气燃料，当脱除大部分芳香烃以后，它对水的溶解度大大降低，明显改善了喷气燃料的低温性能。 水在烃类中的溶解度，可根据烃的碳氢质量比从有关图表中得到。二、苯胺点 (aniline point) 苯胺点是油品的一个特性数据，它可以反映油品的化学组成特点。这与前面我们学过的特性因数K、特征参数KH和相关指数BMCI一样都是特性数据，在某种程度上可以大致反映油品的化学组成。 苯胺点是关于油品溶解度方面的参数，烃类在溶剂中的溶解度主要决定于烃类和溶剂分子结构的相似程度。两者结构越相似，溶解度越大。从化学角度来说，我们把它称为相似相溶原理。 当某一油品与溶剂以一定比例混合时，在较低温度下，因溶解度低两者不完全互溶而呈液-液两相，存在相界面；当温度升高时，溶解度逐渐增大，当加热到某一温度时，两者达到完全互溶，相界面消失，这时的温度称为该混合物的临界溶解温度。即相界面消失的最低温度称为临界溶解温度。 临界溶解温度越低，表明烃类与溶剂的互溶能力越强，同时也说明两者之间的分子结构越相似。溶剂比不同,其临界溶解温度也有所不同。 苯胺点：就是以苯胺为溶剂，与油品按体积比为11混合时的临界溶解温度 关于苯胺点的几点说明： 不同烃类的苯胺点差别很大，当碳原子数相同时：多环芳烃单环芳烃烯烃环烷烃烷烃 且芳香烃的苯胺点远远低于烷烃和环烷烃。 对于同族烃类：随分子量增大，苯胺点增大，但变化幅度不大。 苯胺点的用途：根据油品苯胺点可以求油品的特性因数K，分子量和H/C质量比等物性；也可以由油品的苯胺点计算柴油的柴油指数，从而可以估算油品的十六烷值。 近年国际标准（ISO3648-1976）和国家标准（GB2429-81）都确定用航空燃料的苯胺点和密度按经验式计算航空燃料和各种规格燃料的净热值。 苯胺点还用于测定油品中芳香烃含量，在测定试样和脱除芳香烃以后试样的苯胺点后，可计算油品中的芳香烃含量。 油品的苯胺点通常有实验测定或有经验图表求定。或者由关联式计算。下式用于计算国产石油直馏馏分油的苯胺点准确性很好。4、油性和极压性是反映润滑油润滑性能的指标。油性：润滑油在金属表面形成吸附膜减少摩擦的性能。极压性(extreme pressure property)：在低速高负荷和高速冲击摩擦条件下，在摩擦表面反应生成反应膜而防止摩擦部件发生烧结、擦伤的能力。抗氧化安定性：润滑油在加热和金属催化作用下抵抗氧化变质的能力。反映润滑油在实际使用、贮存和运输中氧化变质或老化倾向。酸值：润滑油中无机酸、有机酸的总含量(总酸值，简称TAN)，单位是mgKOH/g。衡量润滑油在使用中变质的程度，过高可能对金属造成腐蚀，就应该更换润滑油。碱值：润滑油中碱性物质含量的指标(总碱值，简称TBN)，单位是mgKOH/g。反映润滑油中碱性添加剂含量的多少。中和值：实际应包括总酸值和总碱值，通常仅指总酸值。闪点：保证润滑油在贮存、运输和使用中的安全性。闪点与馏分轻重的关系水溶性酸或碱(water-soluble acid or alkali)指润滑油中能溶于水的无机酸和低分子有机酸、碱和碱性化合物。保证润滑油在储存、使用中不会氧化、酸化变质，而造成设备腐蚀。抗乳化性：是指润滑油抵抗与水混合形成乳化液的性能。若润滑油中含有较多的机械杂质或皂类、酸类等表面活性物质，在有水时润滑油就容易乳化。抗乳化性是汽轮机油的重要质量指标，因汽轮机油在使用过程中要与水接触。抗泡性：润滑油在使用过程中受到振荡、搅动等作用，会混入空气形成气泡，影响润滑油的润滑性能。抗泡性就是指润滑油抵抗形成气泡的能力。腐蚀性：润滑油中的有机酸等腐蚀性物质对金属的腐蚀程度。机械杂质：指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。危害：会加速设备的正常磨损，堵塞油路、油嘴和过滤器，破坏正常润滑。水分：指润滑油中含水量的质量百分数。危害：会促使油品氧化变质、破坏油膜，使润滑效果变差；同时加速有机酸对金属的腐蚀，产生沉渣。另外，也会使润滑油的流动性能、粘温性能变差。残炭：在规定试验条件下，受热蒸发形成的残留物，以质量分数表示。危害：若残炭多，结焦倾向大，会增大设备的摩擦、磨损灰分：在规定条件下，不能灼烧挥发的物质，以m/m表示。滴点：在规定条件下，润滑剂开始流动的最低温度。5、其他杂质油品的残炭：在规定仪器中，油品按规定条件蒸发、分解、灼烧后形成的黑色焦状残留物占试样的m%称为残炭，灰分：油品煅烧后的固体残余物，其组成、含量随石油种类、性质和加工方法不同而异第四章（一）、汽油一、汽油的分类(1)车用汽油(motor gasoline)：汽油机使用的燃料。(2)航空汽油(aviation gasoline)：活塞式航空发动机使用的燃料。(3)洗涤汽油：用作清洗精密机件的油料。(4)起动汽油：用作低温下起动发动机的汽油。二、汽油机工作原理以及对汽油的要求按燃料供给方式可分为：化油器式；喷射式。1、汽油机结构单缸汽油机的基本结构如下图，多缸发动机的各个气缸的结构是完全相同的。 (1)上止点：活塞向上运动所能达到的最高位置。(2)下止点：活塞向下运动所能达到的最低位置。(3)活塞行程：活塞从上止点到下止点的直线距离。(4)压缩比：汽缸总容积V1与燃烧室容积V2的比值。2、汽油机工作过程（见教程）3、汽油机对汽油的使用要求要求汽油的蒸发性良好。燃烧平衡，不产生爆震燃烧。要求汽油具有良好的安定性腐蚀性小，不含机械杂质和水分；燃烧后污染物少。三、汽油的抗爆性：提高汽油压缩比要受到制造发动机的材质和汽油质量的限制。1、爆震现象汽油机在工作过程中，出现气缸壁温度急剧升高，有金属敲击声，排出大量黑色废气。发动机功率下降，耗油率增加，严重时气缸零件烧坏，轴承震裂。2、产生爆震燃烧的原因（见教程）(5)爆震燃烧产生的原因：燃料性质：燃料易氧化，氧化后过氧化物不易分解，自燃点低，爆震比较容易产生。反之不易发生。发动机工作条件：发动机的压缩比大，气缸内温度、压力就越高，就容易产生爆震现象。3、爆震燃烧危害(1)损坏机件；(2)燃料消耗增加；(3)发动机输出功率下降；(4)排气冒黑烟。4、抗爆性的表示方法(1)辛烷值(Octane Value)定义：在规定条件下，在发动机试验中通过标准燃料进行比较来测定的。标准燃料(reference fuel)：由异辛烷和正庚烷以不同体积比混合而成。正庚烷的抗爆性很差，规定它的辛烷值为0，异辛烷的抗爆性很好，规定它的辛烷值为100。测定辛烷值时，把汽油和标准燃料进行比较实验。若汽油抗爆性与含90%异辛烷和10%正庚烷的标准燃料相同，则汽油辛烷值为90。测定方法 评定辛烷值的方法有马达法和研究法两种。马达法(MON) ：表示车用汽油在发动机重负荷条件下高速运转时的抗爆性。马达法较苛刻，值通常较低。研究法(RON) ：表示车用汽油在发动机加速条件下低速运转时的抗爆性。 MONRON0.810(2)抗爆指数(anti-knock index)采用了一个新指标称为抗爆指数(ONI)，也叫平均实验辛烷值，近似等于道路辛烷值 ONI（MONRON）/2(3)品度：将待测航空汽油在富空气条件不产生爆震所能发出的最大功率和纯异辛烷所能发出的最大功率之比。5、汽油抗爆性与其组成的关系抗爆性与烃类分子大小和化学组成有着密切的关系。常见烃类的辛烷值见课本106分子量大致相近时：芳香烃异构烷烃(烯烃)环烷烃、正构烯烃正构烷烃同一类烃，碳原子数增加，沸点升高，抗爆性变差。同一原油的汽油馏分越轻，辛烷值越高。因此，汽油在使用和储存过程中，轻组分的蒸发损失会引起汽油辛烷值降低。6、提高汽油辛烷值的方法加入抗爆剂 加四乙基铅Pb(C2H5)4、甲基环戊二烯三羰基锰。因大量的铅排入大气会污染环境，故国内外已禁止使用含铅汽油。调合往低辛烷值汽油中加入高辛烷值组成；或加入含氧化合物，如醚类(MTBE、ETBE、TAME)、醇类(甲醇、乙醇)。为何不直接使用调和组分？提高加工深度通过催化重整、异构化、烷基化等加工过程，使汽油改质，增加芳烃、烯烃、异构烷烃含量，从而提高辛烷值。7、汽油机压缩比与爆震燃烧的关系爆震燃烧不仅与燃烧性质有关，还与压缩比有关。压缩比，压缩过程终止时，气缸内混合气的温度和压力，过氧化物量，容易自燃，爆震倾向。提高压缩比，可提高热效率，降低油耗。四、汽油的蒸发性(vaporizability)汽油从液态变成气态的性能称为汽油的蒸发性。1、汽油蒸发性对发动机性能的影响(1)蒸发性良好 容易气化，易与空气形成可燃气，利于完全、正常燃烧，亦能保证发动机在冷车、低温下迅速起动。(2)蒸发性不好 汽油气化不完全，难以形成足够浓度的混合气，发动机不易起动。油滴进入气缸后，燃烧不完全，发动机工作不稳定，耗油量将增大。油滴会冲洗或稀释掉润滑油，使运转部件的磨损相应增加，密封变差。(3)蒸发性过强 汽油的损耗增加，易形成气阻(在汽油泵、输油管等处或油管温度较高部件形成气泡，气泡像塞子一样堵住油管，造成供油不畅，使发动机熄火)。2、表征汽油的指标及评价方法(1)馏程(distillation range)10%馏出温度表示燃料中轻馏分的相对数量，表明汽油在发动机中低温时启动性能的好坏。汽油10%馏出温度过高，起动时间长，耗油量增加，特别在冬季使用时启动就困难。10%馏出温度过低，汽油容易在输油管中迅速气化，产生气阻现象。50%馏出温度表示燃料的平均气化性能。影响发动机的加速性、过渡性和工作稳定性。50%馏出温度低，发动机的加速性和稳定性就好。50%馏出温度过高，当发动机加速时，供油量急剧增加，汽油就来不及气化，不易形成均匀的可燃混合气，燃烧就不完全，加速时发不出应有的功率。90%馏出温度和干点表示汽油在气缸中蒸发的完全程度，用来控制汽油中重质馏分的。90%馏出温度和干点过高，汽油中重质组分多，不能完全蒸发，导致燃烧不完全，发动机冒黑烟，耗油量增加。不能蒸发的重质油滴会冲洗掉润滑油，加剧运转部件的磨损。残留量表示汽油中重质馏分和在储存过程中氧化生成胶质物质的含量。这些物质可能会在气缸内结焦，或堵塞在输油管和喷油口等处。所以残留量要有一定的限制，不允许过多。(2)饱和蒸汽压汽油的蒸汽压超高，汽油中轻组分含量越多，有利于低温起动。在贮存和运输过程中易蒸发损耗，着火危险性较大，容易产生气阻，堵塞油路而停车。五、汽油的安定性(stability)1、安定性的定义汽油在贮存或使用中保持原有质量不变的性能。一般分为物理安定性、氧化安定性和热安定性。(1)氧化安定性(oxidation stability)油品在常温和液相条件下抵抗氧化的能力，亦称为化学安定性。汽油在贮存中胶质、酸度的变化以及沉淀的析出都属于化学安定性的范围。(2)物理安定性指汽油保持物理性质不变的能力。(3)热安定性(thermal stability)温度较高条件下，保持原有质量，不生成沉淀的能力。2、汽油安定性不好的危害(1)影响发动机的工作 如安定性差的汽油，胶质含量过多，则会堵塞油路、粘结气门、增加积炭，引起功率下降增加耗油量。(2)使汽油的颜色逐渐变深 安定性较差时，易产生胶质，甚至聚合成胶状沉淀物。(3)降低汽油的储存期3、影响汽油安定性的原因(1)燃料的组成汽油中的不安定组分是汽油储存时变质的根本原因。不饱和烃(二烯烃、环烯烃、链烯烃)不但自己易于在常温下氧化，还会促使其它烃类氧化。含硫化合物(硫醇、硫酚)促进胶质生成，使汽油颜色变红变深，甚至产生沉淀。(2)外界条件光照、温度：光照和升温能引发汽油中不安定组分的氧化链反应加速汽油变质；金属表面作用：某些金属对汽油有催化氧化作用，使汽油颜色加深。与空气的接触面积：汽油与空气的接触面积越大，氧化的倾向也越大。水分的存在：汽油中水分的存在，会降低安定性，促进胶质、酸度增长。4、评定汽油氧化安定性的指标(1)碘值（iodine value）100g汽油所反应掉的碘的克数，以g碘/100g为单位。表示汽油中不饱和烃的含量。碘值超高，不饱和烃含量越多，安定性就越差。(2)实际胶质（existent gum）指100ml燃料在试验条件下所含胶质的毫克数，单位以mg/100ml表示。用热空气吹扫油面直到蒸发完毕，不能蒸发的棕色或黄色的残留物。包括燃料中实际含有的胶质和试验过程中产生的胶质。(3)诱导期（induction period）汽油在压力为0.7MPa的氧气中，在温度为100 时未被氧化的时间，以min为单位。诱导期长，安定性就越好，不易氧化，适于长期储存。(4)不安定指数(BZ16值)是130ml汽油在测定条件下(93，储存16h)的吸氧率和胶质增长的乘积。反映汽油的储存安定性，BZ16值越小，汽油的氧化安定性越好。5、改进汽油安定性的方法(1)精制汽油除去不饱和烃和非烃化合物等不安定组分。(2)加入适量的抗氧剂和金属钝化剂抗氧剂可阻止氧化反映的发生，金属钝化剂使金属失去催化功能。(3)改变储存的外界条件六、汽油的腐蚀性(corrosivity)1、引起汽油腐蚀性的原因 汽油中的烃类不会腐蚀金属。汽油中引起金属腐蚀的组成为：活性硫化物、有机酸、水溶性酸或碱等非烃杂质。2、腐蚀性的评定方法(1)硫含量(2)硫醇性硫含量(3)水溶性酸或碱 (4)酸度(acidity)七、车用汽油的选用和使用（二）柴油一、柴油机工作原理以及对柴油的使用要求（见教材）二、柴油的燃烧性(flammability)柴油在柴油机内的燃烧过程非常短促，整个过程是个连续的复杂的雾化、蒸发和氧化燃烧过程。燃烧性能好：指喷入燃烧室内与高温空气形成均匀的可燃混合气之后，能在较短时间内发火自燃并正常的完全燃烧。1、柴油机内的燃烧过程（见教材）2、柴油机爆震产生的原因（见教材）3、柴油发火性的评定方法(1)十六烷值（cetane number）十六烷值：在规定条件下，在发动机试验中通过标准燃料进行比较来测定的。 标准燃料(reference fuel)：由正十六烷和-甲基萘以不同体积比混合而成。注意：不是正十六烷的多少正十六烷的着火性很好，规定它的十六烷值为100， -甲基萘的着火性很差，规定它的十六烷值为0。若柴油的着火性与含有45%正十六烷和55%-甲基萘的标准燃料相同，则该柴油的十六烷值为45。(2)柴油指数（diesel index）柴油的抗爆性也可用柴油指数来表示。可由苯胺点及相对密度计算：4、影响柴油燃烧性能的因素(1)十六烷值 柴油的十六烷值高，容易自行着火燃烧，滞燃期短，不易产生爆震。(2)压缩比越高，压缩终了时，气缸内的温度、压力越高，滞燃期短，不易产生爆震。(3)喷油提前角喷油提前角越大，柴油喷入气缸时，气缸内的温度、压力越低，滞燃期长，容易产生爆震。5、柴油组成与其燃烧性能的关系烷烃十六烷值环烷烃十六烷值芳香烃十六烷值烷烃的氧化反应速度快，生成过氧化物和自燃点很低的不完全氧化物，芳香烃则相反，环烷烃介于两者之间。6、十六烷值和馏分组成与发动机性能的关系(1)柴油十六烷值高，表明燃烧性能好，滞燃期短，不易产生爆震，功率大，耗油率低。(2)馏分组成 影响柴油的雾化和蒸发，从而影响燃烧性和起动性，燃烧的好坏也直接影响着积炭、冒烟和耗油率。柴油的十六烷值并非像汽油那样越高越好。十六烷值过高，极易热分解，使用中滞燃期缩短有限。反而因尚未自燃而热裂化而产生大量游离碳，形成黑烟随废气排出，使发动机功率下降，增大了耗油量。7、提高十六烷值的方法(1)添加十六烷值改进剂目前应用最多的是硝酸酯类化合物。(2)调合在十六烷值较低的柴油中，掺入十六值较高的直馏柴油，保证柴油产品的十六烷值。(3)深加工：改变柴油组分，获得理想的十六烷值。三、柴油的蒸发性(vaporizability)混合气形成速度决定于燃烧室内的温度、压力、燃料的雾化程度和蒸发速度。1、蒸发性对柴油机性能的影响柴油的蒸发性能对发动机的正常运转影响很大。柴油机转速越快，对蒸发性能要求越高。蒸发性好、馏分轻的柴油，易于蒸发和迅速燃烧，滞燃期短。馏分太轻，自燃点高、滞燃期长，会引起爆震现象。馏分过重时，自燃点低、滞燃期短，但柴油在气缸中不易蒸发完全，造成燃烧不完全，增加了柴油消耗量。蒸发性：由燃烧室空气的温度和柴油馏分的轻重决定。2、评定柴油蒸发性的指标(1)馏程 主要测定的项目是50%和90%点温度。50%点温度50%点温度，柴油中轻馏分越多，柴油机易于起动。90%馏出温度和95%馏出温度90%馏出温度和95%馏出温度，柴油中重馏分越少。(2)闪点：馏分过轻蒸发损失大，而且不安全。四、柴油的雾化性(sprayability)与柴油雾化性能相关的是柴油的粘度和表面张力。1、粘度粘度的大小反映液体流动的难易程度，直接影响向气缸的供油量、雾化状态、燃烧情况和油泵的磨损程度。(1)对供油量的影响粘度过大流动时阻力增大，会使泵油减少，甚至供油困难。粘度过小流动容易，但通过高压油泵时漏油量会增多，喷入气缸的燃料减少，造成发动机功率下降。(2)对雾化的影响柴油在喷入气缸后，要求在气缸中能形成一团由无数细粒组成的油雾。这样，油雾的蒸发面积大，形成混合气迅速而且均匀。粘度大的柴油 分子间相互作用力大，雾化形成的平均油滴直径大，喷射的射程远，圆锥角小。油滴的有效蒸发面积减少，蒸发速度减慢，混合气形成不均匀，燃烧不完全，耗油量增加。粘度小的柴油 直径小，射程近，圆锥角大，不能在气缸中散布开来。油滴将落在燃烧室壁和活塞头上，会因燃烧不完全而形成积炭。(3)对磨损的影响在柴油机的供油系统中，高压油泵、喷油嘴有高速运动部件，都由柴油本身来润滑。粘度过低，难以保证可靠润滑，会增加磨损。粘度过大也不利于润滑。2、表面张力 液体表面相邻两部分单位长度上的相互牵引力。柴油表面张力，雾化性能就越差，雾粒的平均直径与表面张力成正比。表面张力随温度、馏分组成变重和密度增大而。五、柴油的低温流动性 保证易起动、正常供油，无结晶析出、易泵送、不堵塞过滤器，要求具有良好的低温流动性。1、柴油在低温下失去流动性的原因油品在低温下失去流动性的原因有两个：粘温凝固 构造凝固2、评定柴油低温流动性的指标(1)凝点 保证柴油机正常供油的重要指标。并不能代表柴油的最低使用温度。(2)浊点 在浊点温度下，柴油中只是出现少量的微小晶粒，并不影响柴油的使用。浊点苛刻。(3)冷滤点 比用浊点、倾点、凝点作为柴油低温性能指标更合理。高于冷滤点5 3、改善柴油低温流动性的方法 带长键的烃类熔点高，低温流动性差，但自燃点低。因此，柴油的低温流动性与抗爆性对化学组成的要求是矛盾的。通常以保持柴油良好的抗爆性为主，采用加入低温流动性改进剂等添加剂来改善其低温流动性。低温流动性改进剂不仅降低柴油的凝点(倾点)，而且能改善低温析出的蜡结晶的形状和大小。常用的低温流动改进剂为聚乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸酯。六、柴油的安定性(stability)1、贮存安定性(bin stability)指柴油在贮存、运输和使用过程中保持其外观、组成和使用性能不变的能力。贮存安定性好，贮存过程中颜色和实际胶质变化不大。2、氧化安定性 反映在发动机的高温条件和溶解氧作用下柴油发生变质的倾向。3、不安定组分(1)不饱和烃、多环芳烃以及含硫、含氮化合物。(2)微量金属，如铜、铁、铅。4、评定指标 总不溶物、10%蒸余物残炭5、提高安定性的方法(1)柴油精制 如稀碱液进行碱洗，除去不安定的烃类和其它杂质。(2)加入添加剂 加入抗氧剂、金属钝化剂、清净分散剂等添加剂可改善柴油的安定性。七、柴油的腐蚀性(corrosivity) 同汽油一样，对含硫量、酸度等指标作出规定。1、硫含量 柴油中硫的含量比汽油高。活性硫可直接腐蚀金属；非活性硫常温下不能直接腐蚀金属。不论活性硫或非活性硫，燃烧后都会产生SO2和SO3，对排气系统造成气相腐蚀。遇水时生成H2SO3和H2SO4，产生强烈液相腐蚀。2、酸度 限制有机酸在柴油中的含量。因为有机酸较高时，不仅会腐蚀金属，还会加剧磨损，加速积炭形成。八、其他指标1、灰分 柴油燃烧后的残留物，来源于柴油中的无机盐、金属有机物和外界进入的尘埃。危害：加剧机件磨损。2、机械杂质 不溶于油的各种固体杂质。如尘土、砂石、铁锈等。 危害：堵塞油路。3、水分 柴油中一般不含水分，但在储运、运输和加注过程中混入的水分。危害：降低柴油的热值；在低温下水凝结成小块，堵塞油路；带入可溶性盐类，增加灰分。九、柴油的种类、牌号与使用（见教材）柴油在使用、保管中应注意的问题根据实际情况正确选择相应牌号；各牌号柴油可根据实际情况混兑，不须专门换季；军用柴油系直馏产品，安定性好，可于长期贮存；而轻柴油安定性差，要妥善贮存，一般不超过35年。贮运中严防机械杂质和水分混入，使用前宜沉淀过滤，确保柴油的清洁性。3、柴油的低温起动(1)柴油机低温起动困难的原因 气温低，润滑油粘度大，起动阻力大，导致发动机转速低，进气量少，热量损失大，不能使柴油自燃。(2)起动燃料 为了解决柴油在低温下的起动困难，可采用起动燃料。起动燃料由70%乙醚、27%喷气燃料、3%的发动机油配制而成。每次使用起动机不应超过35s，两次连续起动时间应间隔15s以上，以免损坏蓄电池。（三）喷气燃料一、喷气式发动机的分类（见教材）二、涡轮喷气发动机的主要构件及其作用（见教材）三、喷气发动机工作原理及对燃料的使用要求（见教材）四、燃烧性能 燃烧要连续、稳定。 燃烧要完全、生成积炭要少。燃料的热值要高。1、热值(calorific value) 热值分为质量热值和体积热值，表示能量特性。(1)质量热值：指1kg燃料完全燃烧时所放出的热量，以kJ/kg表示。质量热值随燃料元素组成中H含量的而。质量热值，发动机的推动力，耗油率。(2)体积热值：指1m3燃料完全燃烧所放出的热量，以kJ/m3表示。体积热值随密度而。因油箱体积有限，要求燃料有尽可能高的体积热值。(3)热值与燃料组成质量热值：烷烃环烷烃芳香烃。体积热值：芳香烃环烷烃烷烃。(4)质量热值与体积热值的关系质量热值与密度及体积热值之间是相互矛盾的。为兼顾两者，应含较多的环烷烃，同时限制芳香烃含量。2、启动性、稳定性、燃烧完全度（1）启动性：低温迅速启动，熄火迅速再点燃 影响因素：自燃点，蒸发性等（2）稳定性：在高空中不稳定的原因主要是气压和 温度较低。 影响因素：蒸发性 ：太大要发生气阻，太小要熄火化学组成：烷烃，环烷烃燃烧极限宽，有利于稳定燃烧。燃烧完全度 燃料燃烧的好坏以燃烧效率或燃烧完全度表示。影响燃料的单位消耗量，飞行航程。(2)影响燃烧完全度的因素粘度 粘度过大：不易流动，供油量小；喷射射程远，液滴大，雾化不良，燃烧不均匀、不完全，功率降低。燃烧不完全的气体进入燃气涡轮后，继续燃烧，容易使涡轮叶片过热或烧坏。粘度过小：喷射射程近，火焰燃烧区域宽而短，易引起局部过热。同时粘度过小使燃料泵磨损加大。蒸发性 蒸发性好的燃料能很快地与空气形成可燃混合气，燃烧完全度高。馏分过重，不易蒸发，喷入燃烧室后不能立即燃烧。积累过多燃料后，突然燃烧造成发动机受震动，积炭增多。但蒸发性太高也会产生不利影响：空中燃料系统产生气阻现象；导致燃料在高空中大量蒸发损失；输送时将混有部分蒸汽，需要用较大的泵。化学组成 双环芳烃单环芳烃带侧链芳烃双环环烷烃单环环烷烃异构烷烃正构烷烃。3、喷气燃料生成积炭(carbon deposit)的倾向(1)积炭的危害燃烧室火焰筒壁上形成积炭：恶化热传导、局部过热，筒壁变形甚至破裂。喷油嘴上生成积炭：燃料雾化变坏、火舌发生位移，燃烧状况恶化并加速火焰筒壁生成积炭。点火器电极形成积炭：出现积炭连桥，造成燃烧室点不着火。积炭脱落下后：进入燃气涡轮，造成堵塞、打坏叶片的事故。(2)影响积炭生成的主要因素是蒸发性和烃类结构。蒸发性 燃料的蒸发性差，在燃烧过程中处于液态的时间较长，其高温下裂化的倾向便增大，因而容易生成积炭。化学组成 双环芳香烃单环芳香烃带侧链芳香烃环烷烃烯烃烷烃。(3)积炭生成倾向的表示方法烟点(smoke point) 作用：反映软积炭生成的倾向。以mm表示。定义：指在规定条件下，油品在标准灯中燃烧，在不冒烟的情况下测得的火焰最大高度，烟点，生炭倾向；含芳香烃，烟点。烟点，生成的积炭量。辉光值(luminometer number) 作用：反映硬积炭生成的倾向。用来表示火焰辐射强度。定义：人为规定异辛烷的辉光值为100，四氢萘的辉光值为0，而测定出来的相对值。辉光值，表示燃烧性能越好，燃烧越完全，生成积炭的倾向。辉光值的大小决定于燃料的化学组成， 正构烷烃异构烷烃环烷烃烯烃芳香烃。燃料的辉光值过低，火焰筒的使用寿命将缩短。五、喷气燃料的低温性能：指在低温下，燃料在发动机燃料系统中能顺利地泵送和通过滤网，保证发动机正常供油的性能。1、评定喷气燃料低温流动性的指标 喷气燃料的低温性能用结晶点或冰点表示。2、影响喷气燃料低温流动性的因素(1)燃料的化学组成 喷气燃料的结晶点与其烃类组成和馏分组成有关。碳原子数量相同：正构烷烃和芳香烃的结晶点环烷烃和烯烃的结晶点。同一族烃：结晶点随分子量的、沸点的而(2)燃料的溶水性 水分也是影响喷气燃料低温性能的重要因素。水分的来源 管理不善而落入雨雪；从空气中吸收水分。水分的危害 水分通常以游离状态、悬浮状态或溶解状态存在。随着温度，燃料对水的溶解度下降，