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齐鲁分公司汽油质量升级项目简介 主要内容 发动机工作原理汽油的指标我厂汽油质量升级项目简介 前言 什么是车用汽油 点燃式发动机 汽油机 所用的一种由石油炼制成的液体燃料 主要供汽车 摩托车使用 车用汽油主要是由石油经过二次加工产生的馏份经调合并加入必要添加剂而成的 汽油的成分比较复杂 碳原子数在4 12之间 其中以碳5到碳9为主 包括烯烃 芳烃 烷烃 环烷烃 馏程范围为30 205 前言 车用汽油的指标有哪些 汽油机的工作原理 其中v1为气缸的总体积 v2为燃烧室体积 两者之比v1 v2称为压缩比 是发动机的一项重要指标 从上止点到下止点的直线距离称为冲程 活塞至下止点 活塞至上止点 进气管 v1 冲程 v2 进气阀 出气阀 汽油机的工作原理 汽油机一般以四个冲程循环工作 一次完成进气 压缩 燃烧膨胀做功 排气这四个过程 活塞至下止点 活塞至上止点 进气管 v1 冲程 v2 进气阀 出气阀 汽油机的工作原理 1 进气过程 过程终了时最终可燃混合气体温度达到85 130摄氏度 汽油机的工作原理 2 压缩过程 过程终了时压力范围在0 7 1 5mpa 温度可达300 450摄氏度 混合气体的压力和温度取决于发动机的压缩比 进气阀 出气阀 进气管 汽油机的工作原理 3 做功 点火燃烧 过程 压缩过程终了时 火花塞点火 火焰已20 30米 秒的速度向四周传播燃烧 产生大量能量 使气缸内的温度压力急剧上升 最高燃烧温度可达2000 2500摄氏度 最高压力为3 4mpa 高温高压气体膨胀 将活塞向下止点推 通过连杆使曲轴旋转而对外做功 随着活塞上方容积增大 气体温度压力逐渐降低 做工结束时可燃混合气体温度降至900 1200摄氏度 压力降至0 4 0 5mpa 汽油机的工作原理 4 排气过程 排气阀打开 活塞由下止点向上运动 燃烧后的废气被排除气缸 废气温度为700 800摄氏度 经历上述四个过程 汽油发动机完成一个工作循环 紧接着进入下一个工作循环 周而复始 循环进行 一般汽油机都是由四个或六个气缸按照一定的顺序组合而连续工作 进气阀 出气阀 进气管 汽油机对燃料的使用要求 在所有工况下 具有足够的挥发性以形成可燃混合气 燃烧平稳 不产生爆震燃烧现象 储存安定性好 生产胶质的倾向小 对发动机没有腐蚀作用 排出的污染物少 车用汽油各指标的意义 蒸发性 反映汽油蒸发性的指标是馏程和饱和蒸汽压氧化安定性 反映汽油氧化安定性的指标是实际胶质和诱导期抗爆性 反映汽油抗爆性的指标是辛烷值腐蚀性 反映汽油腐蚀性的指标是硫含量 硫醇含量 铜片腐蚀 水溶性酸和碱 车用汽油各指标的意义 蒸发性 车用汽油各指标的意义 蒸发性 蒸发性 在一定温度 压力下汽油吸热从液态转变为气态的能力 汽油在发动机气缸内 必须要迅速气化并与空气形成均匀的可燃混合气 当汽油具有良好的蒸发性时 它就较容易与空气形成均匀的可燃混合气 进入气缸后燃烧也完全 使发动机能够正常运转 如果蒸发性太差 就不能在气缸中完全气化 使汽油机功率降低 还会造成启动和加速困难 冬天 反之 如蒸发性太强 则汽油易在导油管中因气化形成气阻 最终导致供油不足 尤其在夏天更易发生 反映汽油蒸发性的指标是馏程和饱和蒸汽压 馏程馏程能大体表示该汽油的沸点范围和蒸发性能 其中汽油10 馏出温度表征发动机冷启动性能 50 馏出温度表示汽油的行车加速性能 90 馏出温度和终馏点表示汽油在气缸中蒸发的完全程度 其意义如下 1 10 馏出温度它表示汽油中所含低沸点馏分的多少 对汽油机起动的难易有决定性影响 同时 也与产生气阻的倾向有密切关系 10 馏出温度越低 表明汽油中所合低沸点馏分越多 蒸发性越强 能使汽油机在低温下易于起动 但是 该馏出温度若过低 则易于产生气阻 汽油10 馏出温度与发动机能迅速起动的最低温度之间的关系见表 车用汽油各指标的意义 蒸发性 馏程 1 10 馏出温度汽油10 馏出温度与开始产生气阻温度之间的关系见表 我国车用汽油标准规定10 馏出温度不高于70 车用汽油各指标的意义 蒸发性 馏程 2 50 馏出温度它表示汽油的平均蒸发性能 与汽油机起动后升温时间的长短以及加速是否及时均有密切关系 汽油的50 馏出温度低 在正常温度下便能较多地蒸发 从而能缩短汽油机的升温时间 同时 还可使发动机加速灵敏 运转柔和 如果50 馏出温度过高 当发动机需要从低速转换为高速 供油量急剧增加时 汽油来不及完全气化 导致燃烧不完全 严重时甚至会突然熄火 我国车用汽油质量标准要求50 馏出温度不高于120 车用汽油各指标的意义 蒸发性 馏程 3 90 馏出温度和终馏点这两个温度是表示汽油中重馏分含量的多少 如该温度过高 说明汽油中含有重质馏分过多 不易保证汽油在使用条件下完全蒸发和完全燃烧 这将导致气缸积炭增多 耗油率上升 同时蒸发不完全的汽油重质部分还会沿气缸壁流入曲轴箱 使润滑油稀释而加大磨损 下表所示为汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系 由表可见 当使用干点225 的汽油时 发动机活塞的磨损比使用于点为200 的汽油大一倍 汽油消耗量也增多7 我国车用汽油质量标准中要求90 馏出温度不高于190 终馏点不高于205 车用汽油各指标的意义 蒸发性 饱和蒸汽压汽油的饱和蒸汽压是用规定的仪器 在燃料蒸汽与液体的体积比为4 1以及在38 的条件下测定的 国外将此指标称为雷德蒸汽压 rvp 它是衡量汽油在汽油机燃料供给系统中是否易于产生气阻的指标 同时还可相对地衡量汽油在储存运输中的损耗倾向 汽油的饱和蒸汽压越大 蒸发性也就越强 这样 发动机易于冷起动 但产生气阻的倾向增大 油箱压力过高以及蒸发损耗 排放污染也越大 蒸气压太低又不利于发动机启动 且影响加速性能 导致燃烧不完全 增大耗油量 降低发动机功率 蒸气压对蒸发排放影响较大 对尾气排放影响较小 我国车用无铅汽油质量标准中规定从9月1日至2月29日使用的汽油饱和蒸汽压不高于88kpa 从3月1日至8月30口使用的汽油 饱和蒸汽压不高于74kpa 车用汽油各指标的意义 蒸发性 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 氧化安定性 汽油在一定的外界条件下抵抗氧化作用的能力 简称安定性 汽油在贮存中会氧化生成胶质和腐蚀性氧化物 使汽油颜色变深 胶质沉积在油箱 滤网 汽化器中形成粘稠的胶状物 严重时会影响供油 沉积在火花塞上的胶质在高温下会形成积炭而引起短路 沉积在进 排气阀门上会结焦 导致阀门关闭不严 沉积在气缸盖和活塞上将形成积炭 造成气缸散热不良 温度升高 以致增大爆震燃烧的倾向 胶质燃烧困难 其危害更甚于重馏分 由此可见 汽油的安定性不好会严重影响发动机的正常工作 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 影响氧化安定性的因素1 汽油组成的影响影响汽油安定性的最根本原因是其化学组成 汽油中的烷烃 环烷烃和芳香烃在常温下均不易发生氧化反应 而其中的各种不饱和烃则容易发生氧化和叠合等反应 从而生成胶质 所以 汽油中所含有的不饱和烃是导致其性质不安定的主要原因 在不饱和烃中产生胶质的倾向依下列次序递增 链烯烃 环烯烃 二烯烃 此外 带有不饱和侧链的芳香烃也较易氧化 除不饱和烃外 汽油中的合硫化合物 特别是硫酚和硫醇 也能促进胶质的生成 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 影响氧化安定性的因素2 外界条件的影响温度金属表面的作用与空气的接触面积 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 氧化安定性评定汽油安定性的指标 实际胶质和诱导期1 实际胶质在150 温度下 用热空气吹过汽油表面使它蒸发至干 所留下的棕色或黄色的残余物 实际胶质是以100ml试油中所得残余物的质量 mg 来表示的 它一般是用来说明汽油在进气管道及进气阀上可能生成沉积物的倾向 我国车用汽油的实际胶质要求不大于5mg 100ml 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 氧化安定性评定汽油安定性的指标 实际胶质和诱导期2 诱导期把一定量油样放入标准的钢筒中 充入氧气至0 7mpa压力 然后放入100 水中 氧化初期 由于反应速度慢 耗氧较少 氧压基本不变 经过一定时间后 氧化反应加速 耗氧量显著增大 氧压也就明显下降 从油样放入100 的水中开始到氧压明显下降所经历的时间称为诱导期 以分钟表示 我国车用汽油的诱导期要求不小于480分钟 诱导期较长的汽油在储存中胶质增长速度较慢 比较适宜于长期储存 通过加入抗氧剂提高汽油的诱导期 车用汽油各指标的意义 氧化安定性 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性 衡量燃料是否易于发生爆震的性质称为抗爆性 1 什么是汽油的爆震燃烧汽油在发动机中燃烧不正常时 会出现机身强烈震动的情况 并发出金属敲击声 同时 发动机功率下降 排气管冒黑烟 严重时导致机件的损坏 这种现象便是爆震燃烧 也叫敲缸 究其发生的原因有两个方面 一则是与发动机的结构和工作条件有关 二则取决于所用燃料的质量 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性爆震燃烧 车用汽油和空气的混合气在汽油机燃烧室中由火花塞发火点燃后 随即发生火焰传播现象 火焰的前锋以球面形状逐层发火燃烧 向末燃混合气推进 火焰均衡稳定地传播到整个燃烧室 直至绝大部分燃料燃尽为止 压力变化的速度比较平缓 发动机的工作比较平稳 动力性能和经济性能均较好 当火花塞点火后 随着最初形成的火焰中心在气缸中的传播 未燃部分的混合气受己燃气体的压缩和火焰的辐射 温度 压力急剧升高 以致在最初形成的火焰前锋尚未到达之前 未燃混合气的局部温度已超过其自燃点 从而发生爆炸性燃烧 此时 在发动机内便有两个或两个以上的火焰中心 并从这些中心以100 300m s 轻微爆震 直到800 1000m s 强烈爆震 的速率传播火焰 迅速将混合气燃烧完毕 这样 在气缸内便出现剧烈的压力振荡 从而产生速度很高的冲击波 1000 1500m s 这种冲击波经缸壁多次反射 就会产生频率很高 3000 7000hz 的金属敲击声 即为爆震 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性爆震现象的产生与发动机的压缩比有密切的联系 发动机的压缩比愈大 压缩终了时气缸内混合气的温度和压力就愈高 这就加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积 自燃的倾向增大 更易于发生爆震 对于结构已确定的发动机 引起发动机爆震的主要原因是汽油抗爆性不好 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性汽油抗爆性的表示方法 辛烷值汽油的抗爆性是用辛烷值来表示的 它是在标准的试验用可变压缩比单缸汽油发动机中 将待测试样与标准燃料试样进行对比试验而测得 所用的标准燃料是异辛烷 2 2 4一三甲基戊烷 正庚烷及其混合物 人为地规定抗爆性极好的异辛烷的辛烷值为100 抗爆性极差的正庚烷的辛烷值为0 两者的混合物则以其中异辛烷的体积分数值为其辛烷值 例如 体积分数为80 异辛烷和体积分数为20 正庚烷的混合物的辛烷值即为80 在测定汽油辛烷值时 是将待测汽油试样与一系列辛烷值不同的标推燃料在标准的试验用单缸汽油发动机上进行比较 与所测汽油爆震强度相等的标准燃料的辛烷值也就是所测汽油的辛烷值 辛烷值越高 汽油的抗爆性越好 对于高压缩比的汽油发动机 压缩比率越大 在压缩过程终了时气缸内混合气的温度和压力就越高 这就加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积 使其更容易自燃 因而爆震的倾向增强 此時所选用的汽油 必須在此条件下 仍不会引发自燃 不会引起爆震燃烧 因此高压缩比的汽油发动机要选用高辛烷值的汽油 即抗爆性好的汽油 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性汽油抗爆性的表示方法 辛烷值 研究法辛烷值即汽油牌号 测定辛烷值的方法主要有马达法 mon 和研究法 ron 两种 马达法辛烷值测定条件较苛刻 发动机转速为900r min 进气温度150 c 它反映汽车在高速 重负荷条件下行驶的汽油抗爆性 研究法辛烷值测定条件缓和 转速为600r min 进气为室温 这种辛烷值反映汽车在市区慢速行驶时的汽油抗爆性 对同一种汽油 其研究法辛烷值比马达法辛烷值高约0 15个单位 两者之间差值称敏感性或敏感度 它反映汽油的抗爆性能随发动机工况改变而变化的程度 道路法辛烷值也称行车辛烷值 用汽车进行实测或在全功率试验台上模拟汽车在公路上行驶的条件进行测定 道路辛烷值也可用马达法和研究法辛烷值按经验公式计算求得 马达法辛烷值和研究法辛烷值的平均值 ron mon 2称作抗爆指数 它可以近似地表示道路辛烷值 目前加油站出售的汽油牌号分为90 93 97 表示汽油的研究法辛烷值为90 93 97 数值越大 抗爆性越好 车用汽油各指标的意义 抗爆性 汽油的抗爆性汽油的抗爆性与化学组成的关系汽油的抗爆性取决于其化学组成 对于同族烃类 其辛烷值随相对分子质量的增大而降低 当相对分子质量相近时 各族烃类抗爆性优劣的大致顺序如下 芳香烃 异构烷烃和异构烯烃 正构烯烃及环烷烃 正构烷烃烷烃分子的碳链上分支越多 排列越紧凑 则抗爆性越好 烯烃比同碳数的直链烷烃的抗爆性好 而且烯烃中的双键越接近分子链中间位置 其抗爆性越好 环烷烃比同碳数的正构烷烃的抗爆性好得多 但比异构烷烃的差 环烷环上如带有侧链则其抗爆性变差 侧链越长其辛烷值越低 如果侧链上有支链 则其抗爆性有所改善 芳香烃的抗爆性在各类烃中是最好的 许多芳香烃的辛烷值超过100 带有侧链的芳烃的抗爆性稍差 其辛烷值随侧链的加长而降低 车用汽油各指标的意义 抗爆性 车用汽油各指标的意义 腐蚀性 汽油的腐蚀性汽油在使用和储运过程中均与金属相接触 为此要求控制汽油及其燃烧产物对金屑的腐蚀 汽油中会引起腐蚀的物质主要有硫及含硫化合物 有机酸和水溶性酸或碱等 1 硫及含硫化合物硫及各类含硫化合物在燃烧后均生成so2和so3 他们对金属有腐蚀作用 特别是当温度较低遇冷凝水形成亚硫酸及硫酸后 更具有强烈腐蚀性 目前 国内在车用汽油质量标准中规定其硫含量不大于0 05 元素硫在常温下即对铜等有色金属有强烈的腐蚀作用 当温度较高时它对铁也能腐蚀 汽油中所含的含硫化合物中相当一部分是硫醇 硫醇不仅具有恶臭还有较强的腐蚀性 当汽油中不含硫醇时 元素硫的含量达到0 005 会引起铜片的腐蚀 而当汽油中含有0 001 的硫醇时 只要有0 001 的元素硫就会在铜片上出现腐蚀 为此 在汽油的质量标准中不仅规定了硫含量指标 同时还规定硫醇含量不大干0 001 以及铜片腐蚀试验 50 3h 不大于1级 车用汽油各指标的意义 腐蚀性 汽油的腐蚀性2 水溶性酸或碱正常生产出的汽油本不应该含有水溶性酸或碱 但是 如果生产中控制不严 或在储存运输过程中容器不清洁 均有可能混入少量水溶性酸或碱 水溶性酸对钢铁有强烈腐蚀作用 水溶性碱则对铝及铝合金能强烈地腐蚀 因此 汽油的质量指标中规定不允许含有水溶性酸或碱 车用汽油各指标的意义 腐蚀性 提高部分指标要求的意义 一 汽车尾气中的有害物质一氧化碳 co 碳氢化合物 hc 氮氧化合物 nox 碳烟 pm 二氧化硫 so2 二氧化碳 co2 大气中64 的co 69 的nox 33 的co2 40 的悬浮颗粒物 碳氢化合物 硫的化合物和多种矿物微粒的混合物 和80 的噪音都是由汽车交通产生的 特别是汽车集中的一些大城市尤为突出 如北京市 汽车保有量的快速增长 给城市环境造成了巨大的压力 根据国家环保局统计 在北京机动车对大气污染的分担率co达63 nox为37 hc为74 而在上海则分别达86 56 和96 对汽车排放污染实行严格控制势在必行 提高部分指标要求的意义 二 降低汽车尾气污染的途径 降低汽车尾气污染要从机内净化 尾气后处理及使用清洁燃料三个方面着手 控制汽车排放污染 有赖于汽车机内净化与机外净化技术的结合 包括汽车发动机技术改进 汽车尾气后处理技术应用 但也与车用燃料质量密不可分 离不开车用燃料质量提高 实施日趋严格的排放法规势在必行 提高车用燃料质量也是大势所趋 提高部分指标要求的意义 我国的汽车排放法规是根据欧洲的排放法规制定的 第一阶段排放标准 简称国 标准 以下依次类推 2000年1月1日起实行 第二阶段排放标准 2004年7月1日起实行 第三阶段排放标准 2007年7月1日起实施 第四阶段排放标准 预计于2010年起实施 提高部分指标要求的意义 汽油标准的制订国外 制订标准考虑环境保护的重要性 炼油工业的特点 汽车与燃油的相关性等一系列问题 确保生产企业能够顺利的实施标准 国内 制订标准考虑我国排放法规的要求 炼油工业的实际情况 国内汽油消费的特点 参考en228欧盟汽油标准 提高部分指标要求的意义 欧洲及我国车用汽油主要指标 提高部分指标要求的意义 国 标准中对汽油的硫含量 苯含量 烯烃含量等方面均有较大幅度的调整 相当于欧 水平 但打破了欧 标准中汽油烯烃含量不得大于18 的限制 这可以使我国各炼油企业以较低的装置改建投资来换取汽油质量的升级 对顺利地实现未来清洁汽油生产的产业化具有非常重要的意义 提高部分指标要求的意义 三 为何要降低烯烃 芳烃 硫 苯含量 烯烃具有较高辛烷值 比较活泼 如果挥发到大气中 因发生光化学反应而加速臭氧的形成 使环境受到严重污染 此外 由于烯烃对热的不稳定性 易在燃油系统生成沉积物 而且它的燃烧产物会形成有毒的双烯 提高部分指标要求的意义 为何要降低烯烃 芳烃 硫 苯含量 芳烃特别是重芳烃会在发动机中形成沉积物 特别是燃烧室沉积物 ccd 这些沉积物将增加尾气排放 包括碳氢物和nox 芳烃含量增加 排放的苯也增加 苯是催化重整汽油中具有较高辛烷值的组分 但是它也是公认的致癌物 它在汽油中由于蒸发和燃烧后排放到大气中对人类健康带来直接影响 因此 世界各国均将降低苯含量作为对环境有利的措施 提高部分指标要求的意义 为何要降低烯烃 芳烃 硫 苯含量 硫含量除了对汽车金属部件产生上述腐蚀磨损作用外 还可使催化转化器中催化剂中毒 同时对氧传感器造成不良影响 加大车辆hc 碳氢化合物 和n0 x 氮氧化合物 排放 当燃料中硫含量从450ppm降低到50ppm时 排放碳氢物减少17 co减少19 nox减少8 同时苯和乙醛减少明显 分别为21 和35 但是甲醛排放增加45 提高部分指标要求的意义 油品中各成份对积垢的影响 提高部分指标要求的意义 不同部位积垢对发动机性能影响 提高部分指标要求的意义 我厂汽油质量升级项目简介 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状2007年共生产汽油113 86万吨 其中90 汽油12 03万吨 93 汽油94 47万吨 97 汽油7 36万吨 汽油主要构成为催化汽油70 重整脱戊烷油25 其他石脑油 mtbe 轻烷油 重芳烃等占5 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状基础调和组分质量情况 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状 2007年90 汽油主要质量 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状 2007年93 汽油主要质量 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状 2007年97 汽油主要质量 我厂汽油质量升级项目简介 一 我厂汽油质量现状汽油升级的瓶颈 硫含量高 90 93 97 汽油硫含量全部超标达不到升级要求 苯含量超标 90 93 汽油调入了重整脱戊烷油 苯含量分别高出国 标准47 和59 达不到升级要求 烯烃含量卡边 目前汽油调合方案几乎可满足升级指标要求 但由于催化汽油烯烃含量高 需调入大量的石脑油 重整脱戊烷油 重质重整液 mtbe 轻烷基化油等组份降低烯烃含量 经济损失巨大 我厂汽油质量升级项目简介 二 汽油质量升级方案针对齐鲁炼油厂汽油质量升级存在的苯含量高 烯烃含量高 硫含量高的三高问题 提出了如下方案 结合芳烃资源综合利用项目 来满足汽油国 苯含量小于1 要求 同时增产芳烃产品 重整脱戊烷油52万吨 年和16万吨 年加氢汽油进烯烃厂大芳烃装置预分馏分出c6 c7组份约41 2万吨 年生产苯 甲苯产品 余26 8万吨 年c8组份 其中14 5万吨 年返回炼油厂调汽油 满足生产高标号汽油生产的需要 其余送芳烃装置深加工 我厂汽油质量升级项目简介 二 汽油质量升级方案 第二催化裂化装置mip cgp技术改造 降低催化汽油烯烃含量 同时增产丙烯 提高效益通过mip cgp技术改造 二催化汽油烯烃含量可达到18 25 丙烯产率增加2个单位 二催化每年可增产丙烯3万吨二催化实施mip cgp技术改造后 汽油收率35 4 烯烃含量25 苯含量0 7 我厂汽油质量升级项目简介 二 汽油质量升级方案 采用s zorb汽油吸附脱硫技术 降低硫含量中石化引进了美国conocophillips公司开发的szorb汽油吸附脱硫专利技术 与传统加氢脱硫技术相比 szorb技术具有辛烷值损失小 抗爆指数损失 0 5