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石油及石油产品性质 石油的化学组成石油及油品的物理化学性质石油产品的分类及使用性能要求 石油的一般性状 颜色 绝大多数为黑色 相对密度 大多数介于0 8 0 98之间 气味 特殊气味 流动性 流动或半流动的粘稠液体 石油的外观性质与其化学组成有关 石油的元素组成 1 碳和氢 占96 99 碳 83 87 氢 11 14 2 硫 氧 氮 S O N 3 微量元素 金属元素 Pb K Na Ca Fe Ni V 非金属元素 Si P Cl I 后两项共约1 4 一般不超过5 石油中各种元素多以化合物的形式存在 石油的馏分组成 石油中的烃类化合物 1 烷烃 A 气态烷烃 C1 C4 B 液态烷烃 C5 C15 C 固态烷烃 C16 蜡 特点 烷烃随碳原子数增大 相对分子量 沸点 熔点 密度增大 化学性质较安定 但在加热或催化剂以及光的作用下 会发生氧化 卤化 硝化 热分解以及催化脱氢 异构化等反应 正丁烷的球棒模型 立体型 分子式写法 略氢写法 烷烃的几种表示法 2 环烷烃 单环 双环 多环五员环 六员环系列 侧链长的少环环烷烃是良好的润滑油成分 特点 环烷烃的化学性质与烷烃相似 但活泼些 在一定条件下同样可以发生氧化 卤化 硝化 热分解等反应 环烷烃在一定条件下能脱氢生成芳烃 是生产芳烃的重要原料 3 芳烃 单环 双环 多环 有些多环芳烃具有荧光 这是有些油品能发出荧光的原因 特点 较稳定 侧链被氧化成有机酸 多环芳香烃被氧化生成胶状物质 油品变质的原因之一 4 不饱和烃 不饱和烃在原油中含量极少 主要是在二次加工过程中产生的 催化裂化产品中含有较多的不饱和烃 主要是烯烃 也有少量二烯烃 但没有炔烃 烯烃的分子结构与烷烃相似 即呈直链或直链上带支链 但烯烃的碳原子间有双价键 凡是分子结构中碳原子间含有双价键的烃称为烯烃 分子通式有CnH2n CnH2n 2等 分子间有两对碳原子间为双键结合的则称为二烯烃 特点 随碳原子数增大 沸点 熔点 密度增大 烯烃的化学安定性差 易氧化生成胶质 石油中的硫 氧 氮元素以非烃化合物形式存在 虽然元素的含量仅约1 4 但非烃化合物的含量却相当高 可达百分之十几 非烃化合物主要集中在重组分特别是渣油中 对石油加工 油品储存 使用性能影响很大 是精制过程的去除对象 石油中的非烃化合物 一 石油中的含硫化合物1 含硫化合物的危害 腐蚀设备 污染环境 影响二次加工过程 如使催化剂中毒 影响油品质量 含硫量常作为评价石油及油品的一项重要指标 原油按其含硫量可分为 含硫量 0 5 低硫原油 含硫量0 5 2 0 含硫原油 含硫量 2 0 高硫原油 我国原油多属低硫或含硫原油 世界原油总产量的 75 为含硫原油和高硫原油 2 存在形态硫化氢H2S硫醇RSH硫醚RSR 二硫化物RSSR 噻酚类3 分类 活性硫与非活性硫 酸性含硫化合物 H2S RSH S 中性含硫化合物 RSR RSSR 热稳定性较高的含硫化合物 噻酚 四氢噻酚4 含硫化合物在石油馏分中的分布 趋势 含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加 其种类和复杂性也随着馏分沸程升高而增加 汽油馏分的硫含量最低 减压渣油中的硫含量最高 我国大多数原油中约有70 的硫集中在减压渣油中 硫醇 主要存在于汽油馏分中 有时在煤油馏分中也能发现 在350 以上的高沸点馏分中含量极少 硫醇有极难闻的特殊臭味 硫醇对热不稳定 硫醚 是石油中含量较高的硫化物 轻馏分和中间馏分中含量较高 二硫化物 在石油馏分中含量很少 一般不超过该馏分硫含量的10 质 而且较多集中于低沸点馏分中 噻酚 主要存在于石油的中间馏分和高沸点馏分中 5 危害 Fe H2SFeS H2FeS 2HCLFeCL2 H2SFe SFeS2RSH Fe RS 2Fe H2硫化合物 汽油抗爆性 感铅性不良 油品安定性SO2 SO3 污染大气 腐蚀设备S 催化剂中毒 铂重整 1 含氮化合物的危害 影响二次加工过程 如使催化剂中毒 影响油品质量 安定性差 易生胶 污染环境2 存在形态 碱性氮化合物 吡啶 喹啉 胺等 中性氮化合物 吡咯 吲哚 咔唑 二 石油中的含氮化合物 3 分布 原油氮含量一般比硫含量低 通常在0 05 0 5 范围内 我国原油含氮量偏高 在0 1 0 5 之间 氮化合物含量随石油馏分沸点的升高而迅速增加 约有80 的氮集中在400 以上的渣油中 我国大多数原油的渣油集中了约90 的氮 而煤油以前的馏分中 只有微量的氮化物存在 石油中的含氮化合物的去除方法 酸洗可除去碱氮 催化加氢精制可除去油品中的部分氮化物 三 石油中的含氧化合物 1 含氧化合物的危害 腐蚀设备 影响油品质量 安定性差 易氧化生胶 2 存在形态 酸性含氧化合物 环烷酸 芳香酸 脂肪酸 酚石油中的酸性含氧化合物总称石油酸 中性含氧化合物 醇 酮 醛 酯 醚中性含氧化合物含量较少 3 分布原油中的氧含量随馏分沸点升高而增加 主要集中在高沸点馏分中 大部分富集在胶状沥青状物质中 胶状沥青状物质中的氧含量约占原油总含氧量的90 95 中间馏分 沸程250 400 环烷酸含量最高 低沸点馏分及高沸点重馏分中含量都比较低 环烷酸在石油产品中的危害对金属有腐蚀作用 是润滑油氧化的催化剂 对润滑油的正常润滑有不良影响 形成环烷酸盐粘度大 大部分环烷酸在石油加工过程中可用碱洗的方法去除 环烷酸可作化工产品 枕木防腐剂 颜料及油漆的催干剂 防锈剂 环烷酸锌 四 胶质 沥青质石油中的非烃化合物 有很大一部分是胶状沥青状物质 重质石油中可达40 50 其中主要是胶质 沥青质一般不超过4 5 胶质 沥青质物质是由C H O N S等元素所组成的非烃类化合物 天然石油中90 以上O 80 以上N 50 以上S都集中在胶状和沥青状物质中 沥青质是石油中分子量最大 2000 6000 极性最强的非烃组分 胶质是石油中分子量 600 2000 及极性仅次于沥青质的大分子非烃化合物 它具有很大的多分散性 溶解性 胶质能溶于苯 三氯甲烷 二硫化碳 石油醚 低沸点烷烃 不溶于乙醇 沥青质能溶于苯 三氯甲烷 二硫化碳 但不溶于石油醚和乙醇 区别 能溶于正庚烷的为胶质 能溶于苯不溶于正庚烷的为沥青质 不溶于苯也不溶于正庚烷的为高碳氢比的焦状缩合物 胶质 沥青质的基本结构以多个芳香烃组成的稠合芳香环系为核心 周围连接有若干个环烷烃 芳香烃和环烷环上都还带有若干个长度不一的正构或异构的烷基侧链 分子中还有各种硫 氮 氧的基团 1 胶质 胶质是一种很粘稠的流动性很差的液体或半固体状态的胶状物 颜色为黄色至暗褐色 受热熔融 密度1 0 1 1g cm3 平均相对分子量约600 1000 胶质具有很强的着色能力 50ppm的胶质就可使无色汽油变为草黄色 胶质能溶于石油醚 苯 乙醚及石油馏分 胶质含量随沸点升高而增多 渣油中含量最大 胶质易氧化缩合为沥青质 受热易裂解及缩合 2 沥青质 沥青质是一种深褐至黑色的 无定型脆性固体 相对密度略大于1 0 VPO法分子量约3000 10000 加热不熔 300 以上时会分解及缩合 沥青质能溶于苯 二硫化碳 四氯化碳中 不溶于石油醚 沥青质无挥发性 全部集中在渣油中 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的胶体分散体系 胶质 沥青质能与浓硫酸作用 产物溶于硫酸 石油中的微量元素 1 石油中的微量元素 变价金属 V Ni Fe Cu Cr Mo Co W Mn Pb Ga Hg Ti 碱金属和碱土金属 Na K Ca Ba Sr Mg 卤素和其他元素 As Cl Br I Al Si2 石油中的微量元素含量及危害3 石油中的微量元素的分布 浓集于渣油中 石油及油品的物理化学性质 石油及其产品的物理化学性质是评定产品质量和控制输送过程的重要指标 也是设计和计算输送管道 油库的重要数据 油品的物理性质与其化学组成有着密切的关系 油品的物理性质在很大程度上取决于其中所含烃类的物理性质和化学性质 油品是各含种烃类和非烃类的复杂混合物 它的理化性质是各种化合物性质的宏观综合表现 它们之中有的性质有可加性 有的则没有 而且多数不具有可加性 蒸汽压和沸程 一 蒸汽压在某一温度下液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态 这时蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压 简称为蒸汽压 蒸汽压的高低表明了液体气化或蒸发的能力 蒸汽压愈高 就说明液体愈容易汽化 蒸汽压是石油储运设备设计的重要基础物性数据 蒸汽压是某些轻质油品重要的质量指标 二 馏分组成与平均沸点 一 沸程与馏分组成纯化合物在一定的外压下有固定的沸点 混合物没有固定的沸点 只有一个温度范围 馏程测定 ASTM蒸馏 或称恩氏蒸馏 恩氏蒸馏装置 1 初馏点 恩氏蒸馏中流出第一滴冷凝液时的气相温度 2 终馏点 恩氏蒸馏过程所达到的最高气相温度 干点 恩氏蒸馏过程中最后一个液滴汽化时的气相温度 3 馏程 沸程 初馏点到终馏点这一温度范围称为油品的沸程 汽油40 200 灯用煤油180 300 轻柴油200 350 喷气燃料130 240 润滑油350 520 重质燃料油 520 4 恩氏蒸馏曲线 油品恩氏蒸馏馏出温度与馏出量 体 之间的关系 恩氏蒸馏曲线斜率S 轻质油品 恩氏蒸馏曲线10 90 的一段接近一条直线 S表示从馏出10 90 之间 每馏出1 沸点的平均升高值 S表示该油品的馏程宽窄 S越大该油品的馏程范围越宽 馏程的数据基本能反应油品组分轻重的相对含量 常用于原油评价 馏程是发动机燃料等的重要质量指标 平均沸点来表征其气化性能 石油馏分的平均沸点的定义有下列五种 体积平均沸点tV tV t10 t30 t50 t70 t90 5 tV是由馏程测定的10 30 50 70 90 这五个馏出温度计算得到 注 用恩代蒸馏数据 用途 主要用于求取其他难于直接求得的平均沸点 二 平均沸点 质量平均沸点tW ti i组分的沸点 wi i组分的质量分率用途 求取油品的真临界温度 实分子平均沸点tm ti i组分的沸点 xi i组分的摩尔分率用途 求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因数 立方平均沸点TCU K Ti i组分的沸点 K vi i组分的体积分率用途 求油品的特性因数和运动粘度 5 中平均沸点tme tme tm tcu 2用途 求油品的氢含量 特性因数 假临界压力 燃烧热 平均分子量等 密度 特性因数和相对分子量 一 密度1 油品的密度和相对密度 1 密度 单位体积的物质具有的质量 m V 单位 g cm3 kg m3 我国规定油品的标准密度为其20 时的密度 记 20 相对密度 油品密度与标准温度下水的密度之比 标准温度 常用4 或15 6 相对密度表示方法有 API 比重指数 2 各种相对密度表示方法之间的换算 相对密度值增大则比重指数值下降 换算也可用表查得 用API将原油分类 1987年第12届世界石油会议规定对原油的分类 API 31 1的原油为轻质原油 API 31 1 22 3为中质原油 API 22 3 10 0为重质原油 API 10 0为特重原油 1 温度升高油品体积增大 质量不变 密度减小 不同温度下油品相对密度换算 相对密度平均温度校正系数 从表查得 t 油品的温度 上式只适用于t 0 50 的温度范围 高温下的相对密度可用图换算 2 压力对油品相对密度的影响较小 只有压力较高时才校正 2 液体油品相对密度与温度和压力的关系 3 油品的密度与组成的关系 油品相对密度与烃类分子大小及化学结构有关 同碳数各种烃类的密度 芳烃 环烷烃 烷烃 分子环数越多 密度越大 石油馏分的密度随其沸程升高而增大 对不同的原油 同样沸程 相对密度差别很大 一般的 环烷基的 中间基的 石蜡基的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为环烷基石油 介于两者之间的称为中间基石油 二 特性因数 1 特性因数K 1 概念 特性因数是把油品的平均沸点和相对密度关联起来 说明油品化学组成特性的一个复合参数 2 定义式 同族的烃K相近 不同同族的烃K不同 各类烃的K值 烷烃K 12 13环烷烃K 11 12芳烃K 9 7 11 T 一般用中平均沸点 对于烷烃 支链增加K值下降对于环烷烃和芳香烃 支链增加K值增大对于芳烃 环数增加K值下降特性因数K的求定 用定义式或查图特性因数对于了解原油的分类 确定原油的加工方案 油品的化学组成及其其它特性十分有用 K结合密度或平均沸点 可求蒸汽压或分子量 三 平均相对分子质量 平均相对分子质量油品中所含各组分分子量的平均值 表示方法 数均分子量 体系中各种分子的摩尔分率与其分子量的乘积的总和 表达式 Mn niMi 重均分子量 体系中各种分子的质量分率与其分子量的乘积的总和 表达式 MW wiMi常用的是数均分子量 石油馏分平均分子量的近似计算 用经验关联式或图表 石油及其馏分的平均相对分子质量原油中所含化合物的相对分子质量是从几十到几千 其各馏分的平均相对分子质量是随其沸程的上升而增大的 当沸程相同时 各原油相应的平均相对分子质量还是有差别的 石蜡基原油 如大庆原油 的相对分子质量最大 中间基原油 如胜利原油 的次之 环烷基原油 如欢喜岭 的最小 油品的粘度 粘度概念 流体流动时 由于分子相对运动产生内摩擦而产生内部阻力 这种特性称为粘性 衡量粘性大小的物理量称为粘度 一 粘度的表示方法及换算 1 动力粘度 两液体层相距1cm 其面积各为1cm2 相对移动速度为1cm s 这时产生的阻力称为动力粘度 即流体的内摩擦系数 单位 1Pa s 10P 泊 1000cP 2 运动粘度 定义 流体的动力粘度与同温同压下该流体的密度之比 t t t t 运动粘度 单位 mm2 s cm2 s t 动力粘度 单位 g cm s t t 时液体的密度 单位 g cm3单位 1 2 s 斯 100mm2 s 厘斯 cSt 二 粘度与化学组成的关系 1 d Tb M 则 t 2 胶质 芳烃 环烷烃 烷烃 K 则 t 3 分子结构中的环数多则粘度大4 分子结构中的环数相同时则侧链长的粘度大 三 油品粘度与温度的关系 温度升高则液体油品的粘度降低 1 油品粘度与温度的关系式lglg t a b mlgT t 油品的运动粘度 mm2 sa 与油品有关的经验常数 0 65 0 6 T 油品的绝对温度 Km 随油品性质而定的经验常数 2 粘温特性 油品粘度随温度变化的性质称为粘温特性 油品粘温特性表示方法 1 粘度比 50 100粘度比越小 油品粘度随温度变化越小 粘温性质越好 2 粘度指数 I油品粘度随温度变化越小 粘度指数越高 粘度指数 I的求定 图表 公式 3 油品粘温性质与组成的关系 1 正构烷烃的粘温性质最好 2 环状烃的粘温性质较差 环数越多越差 而侧链长的粘温性质也较好 四 粘度与压力的关系压力增加 油品的粘度增大 但对液体油品 仅当P 20MPa时才需校正 五 气体的粘度压力增加 气体粘度增大 温度上升 气体粘度增大 低温流动性 低温流动性是石油产品特别是润滑油和柴油的重要指标 评定油品低温流动性的指标有 浊点结晶点倾点凝点冷滤点 1 油品失去流动性的原因 粘温凝固 含蜡很少或不含蜡的油品 温度降低时粘度增加很快 当粘度增加到某个程度时 油品变成无定型的粘稠的玻璃状物质而失去流动性 构造凝固 含蜡油品 当温度逐渐下降时 蜡逐渐结晶析出形成网状结构 将液体油品包在其中 使油品失去流动性 注意 所谓凝固只是失去流动性 并未凝固成为固体 2 评定油品低温流动性的指标 1 浊点和结晶点 冰点浊点 cloudpoint 试油在规定条件下冷却 开始呈现浑浊时的最高温度称为浊点 清晰的石油产品由于蜡结晶体的出现而呈雾状或浑浊时的温度 结晶点 crystallizationpoint 油品到浊点后继续冷却 出现肉眼观察到结晶的最高温度称为结晶点 在规定条件下油品冷却时 最初出现蜡结晶时的温度 肉眼看见蜡结晶 冰点 freezingpoint 油品被冷却时所形成的蜡结晶消失一瞬间的温度 浊点 冰点 结晶点 2 凝点 倾点和冷滤点 凝点 solidificationpoint 试样在规定条件下冷却至停止移动时的最高温度 油品失去流动性的最高温度称为凝点 倾点 pourpoint 在规定条件下被冷却的试样能流动的最低温度 冷滤点 coldfilterpluggingpoint 在规定条件下20毫升试样开始不能通过过滤器时的最高温度 浊点 结晶点 冰点 煤油 航空汽油 喷气燃料的使用性能指标凝点 倾点 原油 柴油 润滑油重要低温性能指标冷滤点 柴油低温性能指标 熔点 石蜡 地蜡 高熔点石油产品质量指标滴点 润滑脂使用温度范围的界限软化点 沥青使用的界限温度 3 组成对低温流动性影响结晶点 冰点 浊点 正构烷烃 芳香烃 异构烷烃 环烷烃 烯烃 同一烃类 分子量大 结晶点 冰点 浊点增大 凝点 倾点 沸点高 特性因数大 凝点 倾点高 燃烧性能 1 爆炸及爆炸极限1 物质从一种状态迅速转变成另一种状态 并在瞬间放出大量能量 同时产生巨大声响的现象称为爆炸 爆炸也可视为气体或蒸汽在瞬间剧烈膨胀的现象 2 爆炸极限是指可燃气体 蒸汽或粉尘和空气的混合物能发生爆炸的浓度范围 发生爆炸的基本条件是爆炸混合物的浓度范围 发生爆炸的最低浓度和最高浓度分别叫做爆炸下限和上限 2 闪点 flashpoint 在规定条件下 加热油品所逸出的蒸气空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度 以 表示 闭口闪点flashpoint closed 用规定的闭口闪点测定器所测得的闪点 以 表示 开口闪点flashpoint open 用规定的开口杯闪点测定器所测得的闪点 以 表示 常见油品的闪点 汽油小于28 煤油28 45 柴油45 120 润滑油大于120 闭口闪点与开口闪点 燃点firepoint 在规定条件下 当火焰靠近油品表面的油气和空气混合物时即会着火并持续燃烧至规定时间所需的最低温度 以 表示 自燃点autogenusignitiontemperature orauto ignitiontemperature 在规定条件下 油品在没有火焰时 自发着火的温度 以 表示 3 燃点 自燃点 闪点 燃点 自燃点与油品化学组成的关系 闪点 燃点与油品的汽化性有关自燃点与油品的氧化性有关轻组分 分子小 沸点低 易蒸发 闪点和燃点低 难氧化 自燃点高 重组分 分子大 沸点高 不易蒸发 闪点和燃点高 易氧化 自燃点低 各类烃自燃点比较 烷烃 环烷烃 芳烃 4 静电着火性能 1 机械杂质 2 水在油品中的溶解度 油品含水的影响 安定性腐蚀低温性能对润滑油 乳化 溶解某些添加剂温度升高 水在油品中的溶解度增大 烃类的吸水性 芳烃 烯烃 环烷烃 烷烃 其他性质 3 酸度和酸值表明油品中含有酸性物质的指标酸度 是以中和100ml试油中的酸性物质所需的KOH毫克数 mg 100mL 1酸值 是以中和每克试油所需的KOH毫克数 mg g 1测定方法的原理以95 或85 乙醇在沸腾情况下将试油中的酸性物质抽出 然后用已知浓度的氢氧化钾乙醇溶液滴定 通过酚酞 甲酚红 碱性蓝或溴麝香草酚蓝指示剂颜色的变化来确定滴定终点 记录滴定所消耗的氢氧化钾乙醇溶液的体积 通过计算得到油品的酸度或酸值 测定意义酸度和酸值是保证油品储运容器和用油设备不受腐蚀的指标之一 4 残碳 灰分残碳与油品中不稳定烃类化合物 稠环芳烃及非烃化合物等有关 尤其与重油油料中的沥青质和胶质密切相关 催化裂化原料的残碳值是判断原料优劣的重要参数 对判断生焦量和热平衡必不可少 对延迟焦化原料的残碳 能预测焦炭产量 商品润滑油中残炭值是规格要求之一 反映精制深度 精制深的油品 非烃类化合物及胶质少的油品 残炭值小 石油产品的总分类 GB T498 1987 石油燃料分类GB Tl2692 1 2010 馏分燃料的分类和使用范围 汽油 gasoline petrol 一 点燃式发动机 汽油机 的工作过程1 点燃式发动机工作原理原理结构图四个工作过程 进气 压缩 燃烧膨胀 排气冲程的概念 压缩比 V2 V1 汽油机工作条件 2 汽油机对燃料的使用要求 1 蒸发性 在所有工况下 具有足够的挥发性以形成可燃混合气 2 抗爆性 燃烧平稳 不产生爆震燃烧现象 3 安定性 储存安定性好 生成胶质的倾向小 4 腐蚀性 对发动机没有腐蚀作用 5 洁净性 排出的污染物少 二 车用汽油的使用性能要求 一 汽油的蒸发性 过程 喷油雾化 汽化 扩散混合 燃烧使用意义 1 若蒸发性太差 不能完全汽化 起动及加速困难 燃烧不完全 汽油机功率下降 耗油率增加 2 若蒸发性过强 则易在输油管中气化而造成气阻 供油不足甚至中断 评价指标 馏程 蒸气压 1 馏程 10 馏出温度 t10 指标含义 反映了汽油中轻组分的多少 使用意义 用来保证具有良好的启动性 也与产生气阻的倾向密切相关 发动机易于启动的最低大气温度的关系 t10 546066717782大气温度 21 17 13 9 6 2汽油的t10 与开始产生气阻温度的关系 t10 4050607080气阻温度 13 7 27 47 67我国车用汽油t10 70 50 馏出温度 t50 指标含义 t50 的大小反映汽油的平均汽化性 使用意义 用来保证汽车的发动机加速性能 最大功率及爬坡能力 我国车用汽油t50 120 90 馏出温度 t90 和终馏点 或干点 指标含义 t90 反映了汽油中重组分含量的多少 终馏点 干点 反映了汽油中最重组分的程度 使用意义 用来控制汽油的蒸发完全性及燃烧完全性 我国车用汽油t90 190 终馏点 205 汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系 2 蒸气压 reidvaporpressure RVP 指标含义 蒸气压的大小表明汽油蒸发性的高低 使用意义 控制汽油在使用中不易产生气阻 我国车用汽油 38 时的蒸气压 雷德蒸汽压RVP45 85kPa 11 1 4 30 9月1日至2月29日RVP40 65kPa 5 1 10 31 3月1日至8月30日航空汽油 由于高空气压低 燃料中轻质馏分更易蒸发 因此要求其饱和蒸汽压比车用汽油的要低得多 我国航空汽油质量标准中规定其饱和蒸汽压为27 48kPa 爆震 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 严重时导致机件损坏的现象 称爆震燃烧 也叫敲缸 1 汽油机的爆震燃烧正常燃烧 燃速20 50m s 从着火点向四周传播 异常燃烧 火焰未到先燃 形成多个燃烧中心 燃速可达800 1500m s 大量能量瞬间释放出来 压力突然增大 造成爆震 二 汽油的抗爆性 燃烧图 爆震原因 1 与发动机的结构和工作条件有关压缩比与汽油质量不相适应 压缩比太大 压力和温度必然过高 形成很多过氧化物 2 与燃料质量有关燃料易氧化 过氧化物不易分解 自燃点低 烃类易氧化顺序 1 正构烷烃 环烷烃 烯烃 异构烷烃 芳烃2 同类烃中 大分子烃比小分子烃易氧化 2 汽油抗爆性能的评定指标 抗爆性 汽油在发动机内燃烧时防止产生爆震的能力 汽油的抗爆性指标 用汽油的辛烷值 octanenumber ON 表示 辛烷值越高 抗爆性越好 规定 异辛烷ON 100正庚烷ON 0 车用汽油辛烷值的表示方法 1 马达法辛烷值 Motoroctanenumber MON 2 研究法辛烷值 Researchoctanenumber RON 3 道路法辛烷值 Roadoctanenumber MUON 4 抗爆指数ONI ONI MON RON 2我国车用汽油牌号用研究法辛烷值高低划分 MON表示车用汽油在发动机重负荷条件下高速运转 900转 分 时的抗爆性 RON表示车用汽油在发动机常有加速条件下低速运转 600转 分 时的抗爆性 敏感度 汽油的RON与MON的差值 MON与RON的大致关系 MON RON 0 8 10道路辛烷值用模拟行车法测得 MUON 28 5 0 431 RON 0 311 MON 0 040 烯烃 3 汽油的辛烷值与化学组成的关系 辛烷值 芳烃 异构烯烃 异构烷烃 环烷烃 正构烯烃 正构烷烃异构烃 分支越多 ON越高 同一族烃 分子越大 ON越小 辛烷值与自燃点的高低相关 汽油的理想组分 异构烷烃 提高汽油辛烷值的方法 1 加入抗爆剂2 调合汽油的辛烷值并非简单的线性加和 调和辛烷值 3 加工工艺 直馏汽油MON37 68 RON50 70热裂化汽油MON58 62催化裂化汽油MON78 82 RON92 93重整汽油MON84 87 RON94 98烷基化汽油MON91 93 RON94 96加氢裂化汽油MON61 79 RON70 80异构化汽油MON78 87 RON80 89催化重整工艺可大幅提高汽油辛烷值 4 汽油机压缩比与爆震燃烧的关系 1 压缩比提高 应选用抗爆性更好的汽油 2 压缩比提高 可提高发动机的功率 节省燃料 降低油耗 表5 1按照压缩比理想选用的车用无铅汽油标号 三 汽油的安定性 安定性 在正常的贮存或使用条件下 石油产品保持其性质不发生永久变化的能力 氧化安定性 石油产品抵抗大气 或氧气 的作用而保持其性质不发生永久变化的能力 安定性指标的使用意义 要求汽油生成胶质的倾向要小 1 汽油的化学组成与其安定性的关系 内因 烷烃 环烷烃 芳香烃的安定性较好 不安定组分 1 不饱和烃生成胶质的倾向 二烯烃 环烯烃 链烯烃2 非烃化合物 含硫化合物 含氮化合物2 外界条件对汽油安定性的影响 外因 1 温度 2 金属表面的催化作用 3 光照 4 与空气的接触 3 抗氧化安定性评定指标 1 诱导期诱导期 在规定的加速氧化条件下 油品处于稳定状态所经历的时间周期 以分钟表示 燃料诱导期是指在规定温度和压力下 由试油和氧接触的时间算起 到试油开始大量吸入氧为止的这一段时间 单位为分钟 使用意义 诱导期表示汽油在贮存期间产生氧化和形成胶质的倾向 我国车用汽油的诱导期 480分钟 2 实际胶质 实际胶质 在规定条件下测得的发动机燃料的蒸发残留物 以mg 100ml表示 使用意义 实际胶质用来说明燃料在使用过程中在进气管扩进气阀上能产生沉积物的倾向 实际胶质包括 不溶性胶质 可溶性胶质 粘附胶质 我国车用汽油的实际胶质 5mg 100ml 3 碘值 碘值 在规定条件下和100g油品反应 加成反应 所消耗的碘的克数 使用意义 反映汽油中不饱和烃的含量 碘值越大 不饱和烃含量越多 安定性越差 我国航空汽油的碘值 12g 100g 4 改善汽油安定性的方法 1 精制除去不安定组分 2 加入抗氧剂和金属钝化剂 四 腐蚀性 要求汽油对发动机零件没有腐蚀作用 评定指标 1 硫含量 国 150mg kg国 50mg kg国 10mg kg2 硫醇 硫醇硫含量 0 001 m 或博士试验通过3 铜片腐蚀 50 3h 1级4 水溶性酸碱 无 腐蚀试验 在规定条件下测试油品对金属的腐蚀作用的试验 铜片试验 在规定条件下测试油品对于铜的腐蚀趋向的试验 博士试验 在升华硫作用下 用亚铅酸钠与轻质石油产品作用以检查油中硫醇或硫化氢的试验 五 其他指标 1 机械杂质及水分 无2 苯含量 1 0 体 3 芳烃含量 40 体 4 烯烃含量 24 体 三 汽油产品的品种和牌号 按用途分车用汽油和航空汽油 车用汽油的商品牌号按RON划分 车用 无铅 汽油分90 93 97 三个牌号 GB17930 2013 GB17930 2013 第二节柴油 dieselfuel 1893年 德国慕尼黑大学 狄塞尔教授发明的压燃式发动机 柴油用于压燃式发动机 轻柴油用于高速柴油机 1000转 分 重柴油用于中低速柴油机 1000转 分 柴油是应用于压燃式发动机 即柴油发动机 的专用燃料 柴油的外观为水白色 浅黄色或棕褐色的液体 一 压燃式发动机的工作过程 1 工作过程 进气 压缩 燃烧膨胀 排气 2 柴油机的特点 柴油机的压缩比高 16 21 柴油机压缩的是空气 压缩比设计不受燃料油性质的影响 可比汽油机高出许多 汽油机压缩比6 2 10柴油机压缩比16 5 20 可达24 起燃方式 自燃柴油机气缸内柴油燃烧不须点火 靠压缩自燃 热效率高柴油机省油 50 200克 马力 时 汽油机耗油200 260克 马力 时 耗油率比汽油机低30 70 柴油发动机重量大柴油机单位马力金属重量大5 15Kg 马力 3 柴油机燃料的使用要求 1 具有良好的雾化性能 蒸发性能和燃烧性能 2 具有良好的燃料供给性能 3 对机件没有腐蚀和磨损作用 4 良好的储存安定性和热安定性 二 柴油的燃烧性能 燃烧的整个过程约需0 002 0 08秒 喷油时间0 002 0 003秒 雾粒直径0 002 0 005mm 在0 0005 0 002秒内雾粒蒸发完全 发火性 ignitionproperties 表示柴油发火难易的能力 1 柴油机内燃料的燃烧过程 1 滞燃期 指从喷油开始到混合气开始着火之间的一段时间 又称着火落后期 发火延迟期或缓燃期 物理延迟和化学延迟柴油的自燃点越低 则其发火性能越好 滞燃期越短 2 急燃期 指发动机中柴油开始燃烧直至气缸中压力不再急剧升高为止的时间 3 缓燃期 主燃期 指气缸中压力不再急剧升高时起 到压力开始迅速下降时为止的这一段时间 是柴油机中燃烧过程的主要阶段 50 60 4 后燃期 指从压力迅速下降到燃烧结束为止 是燃烧的最后阶段 柴油机的爆震现象 燃料不易氧化 过氧化物不足 自燃点过高 致使着火落后期过长 燃料积存量过多 燃烧时大量能量瞬间释放出来 压力突增 产生爆震 注意 着火落后期太短也不好 2 柴油抗爆性能的评定指标 CN 柴油的抗爆性 发火性能 用柴油的十六烷值表示 十六烷值 centanenumber CN 代表柴油在发动机中发火性能的一个约定量 十六烷值测定与辛烷值测定相似 正十六烷与 甲基萘组成标准燃料十六烷值测定机 正十六烷 发火性能很好 CN 100 甲基萘 发火性能很差 CN 0 柴油十六烷值与其化学组成关系 柴油十六烷值与其化学组成和馏分组成有关 十六烷值 正构烷烃 异构烷烃烷烃 烯烃 环烷烃 芳烃柴油的理想组成 烷烃 环烷烃十六烷值 柴油指数 2 3 14柴油指数 1 8tA 32 141 5 131 5d 100d十六烷指数CNI我国柴油CN与密度的关系 CN 442 8 462 9d420 柴油发动机转速与十六烷值 高速柴油机 CN 45 60 一般45 50 中速柴油机 CN 30 35CN大于65后 由于滞燃期太短 燃料没有与空气均匀混合即着火自燃 柴油还没有燃烧完全就被排出