汽油调和技术.ppt

汽油调合技术 第一章汽油调合的基础知识 第一节汽油简述车用汽油是指沸程在30 205 含有适当添加剂的精制石油馏分 主要用于汽车 摩托车和拖拉机等装有点燃式发动机 既汽油机 的车辆的动力燃料 第二节发动机对车用汽油的质量要求 为了保证发动机迅速启动 正常运转并延长使用寿命 对车用汽油的质量提出以下主要要求 1 适当的蒸发性燃料中应含有足够的轻质馏分 保证发动机在各种使用温度下能顺利启动 加速性能良好 燃烧完全 并不产生气阻 2 良好的抗爆性汽油应在发动机中燃烧良好 能保证发动机发出最大的功率而不会由于爆震而损害机械 即汽油应具有和发动机压缩比相适应的高辛烷值 3 良好的安定性汽油应该性质安定 在储存和运输过程中不易氧化变质而生成胶质及其他有害物质 汽油中胶质含量应不超过规定 以免在使用中损害燃料系统 影响发动机的正常工作 4 无腐蚀性汽油应对发动机及储运器材金属不产生腐蚀 5 良好的洁净性汽油中不应含有机械杂质和水分 6 良好的清净性能够有效防止喷油嘴 进气阀和燃烧室沉积物的生成 7 良好的排放特性汽油的组成有利于减少发动机污染物排放 第三节各项理化指标的含义及对发动机工作的影响 为了满足发动机对车用汽油的上述要求 就必须了解汽油的各项性能评价指标 一 汽油的蒸发性能1 馏程汽油是一个复杂的混合物 其沸点不是一个常数而是有一定的范围 这个沸点的温度范围叫馏程 将100ml汽油按规定的方法进行加热使其沸腾 然后将汽油蒸气通过冷凝装置冷却为液体 从冷凝管中流出的第一滴时的温度 到蒸馏结束时的最高温度 就是汽油的 沸点范围 蒸出第一滴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 蒸馏完毕时的最高温度 称为终馏点或干点 从馏程可以断定出汽油中轻质成分和重质成分的大体含量 从馏程中各个馏出温度 可断定汽油在使用中的情况 1 10 馏出温度表示汽油中含轻质馏分的多少 它对发动机在冬季启动的难易和发动机在夏季使用中是否发生 气阻 有着直接关系 若馏出温度过高 冷车不易启动 温度过低 则易产生气阻 2 50 馏出温度表示汽油的平均蒸发性 对发动机的预热和加速有一定影响 若50 馏出温度低的汽油 它的蒸发性和发动机的加速性就好 工作也比较平稳 3 90 馏出温度和干点这两个温度表示汽油中重质成分含量的多少 它对汽油能否完全燃烧和发动机磨损大小有一定影响 这两个温度低 表示其中不易蒸发的重质组分少 能够完全燃烧 反之 表示重质组分多 汽油不能完全蒸发和燃烧 这样 就会增加汽油消耗量 发动机冒黑烟 甚至稀释润滑油 增加机件磨损 4 残留量表示汽油中重质馏分和在储存过程中氧化生成的胶质物质的含量 这些物质会增加汽缸的结焦或粘在气门 化油器的喷口和电喷喷嘴上 因此残留量要有一定的限制 不允许过多 2 饱和蒸气压饱和蒸气压是汽油蒸发达到平衡后汽油蒸汽对容器器壁产生的压力 用来判断汽油发生 气阻 倾向的大小 汽油馏程中规定10 馏出温度不高于某一数值 以保证汽油的启动性 但10 馏出温度过低时 易产生气阻 汽油的饱和蒸气压越高 说明汽油中含轻质成分越多 其蒸发性越好 使用时在发动机燃油系统中产生 气阻 的可能性越大 在储存中蒸发损耗越大 但它的启动性能越好 为了减少 气阻 的发生 可以采取如下措施 选用适合的汽油 加强发动机罩下的通风 降低进油管 油泵处的温度 改善进油管道的布置 减少输油管的弯角 用电动油泵替代机械油泵 后者可安装在通风良好 温度较低的地方 提高油泵压力等 气阻 严重时 可向汽油泵浇冷水以及用毛巾冷却输油管等方法暂时解决燃眉之急 在夏季 特别是在炎热地区用桶储存高蒸气压汽油时 要采取降温措施 而最好是在库内存放 以防增大损耗有油桶被蒸气胀裂 二 汽油的抗爆性能1 辛烷值表示汽油抗爆性的指标 辛烷值是指与汽油抗爆性相同的标准燃料 用异辛烷和正庚烷按各种体积比混合而成 中所含异辛烷的体积百分数 如辛烷值70的汽油 表示其抗爆性等于70 的异辛烷和30 的正庚烷组成的标准燃料的抗爆性 辛烷值的表示方法分为以下三种 研究法辛烷值 ron 马达法辛烷值 mon 抗爆指数 on 汽油辛烷值指标是大家最为关注的指标 因为就是通过抗爆性指标汽油产品分为90号 93号和97号 由于标号的不同 汽油产品运行性能不同 汽油价格也随之不同 那么汽油标号的含义到底代表什么呢 汽油辛烷值可分为马达法辛烷值 mon motoroctanenumber 和研究法辛烷值 ron researchoctanenumber ron可较好地反映汽车在和缓条件及发动机低转速时汽油的抗爆性能 而mon可较好地反映出发动机高转速或重负荷下运转时汽油的抗爆性能 二者的平均值称为 抗爆指数 aki anti knockindex 二者的差值称为 敏感度 欧盟的汽油标准 同时对ron和mon予以限制 美国仅限制抗爆指数 aki 中国限制ron和aki ron和mon的关系应该是ron mon 10 ron和aki的关系应该是ron aki 5 1 抗爆性指汽油在发动机中燃烧时抵抗爆震的能力 它是汽油燃烧性能的主要指标 2 爆震指汽油发动机在运转中产生的一种异常的燃烧现象 汽油的组成不合理或馏程不均匀 导致其辛烷值不能与发动机的压缩比相匹配 造成气缸内燃烧火焰急剧传播 引发爆震 俗称敲缸 爆震会造成汽车颠簸 并影响发动机寿命 构成汽油本身的基本成分 烃类 并不腐蚀金属 造成腐蚀的原因是汽油中存在某些杂质 这些杂质主要指元素硫 含硫化合物 水溶性酸或碱及有机酸等 1 含硫化合物可以分为活性硫化物和非活性硫化物1 活性硫化物元素硫 硫化氢及低分子的硫醇等对金属具有强烈的腐蚀性 而且腐蚀程度随温度升高而增大 2 非活性硫非活性硫本身不具有腐蚀性 因此不会腐蚀金属容器 但是燃烧后的产物却仍然腐蚀金属 因此对非活性硫也需要有一定的限制 2 两个测定试验1 铜片腐蚀实验铜片腐蚀试验法 gb t5096 来检查 如果铜片上出现了黑色 深褐色或灰色的薄层或斑点 就认为试油不合格 如果铜片没有变化就认为合格 国家标准要求铜片腐蚀实验不大于 1级 2 博士实验博士实验是在升华硫存在下 用亚铅酸钠和轻质石油产品作用 以检查油中硫醇或硫化氢的试验 国家标准要求博士实验 通过 三 汽油的腐蚀性能 3 有机酸油品中的酸性物质的数量随原料与油品的精制程度而变化 有机酸分子越小 它的腐蚀能力越大 主要有石油酸 环烷酸 脂肪酸 酚类及硫醇 硫酚 运输过程中氧化所生成的酸性物质等 汽油对金属的酸性腐蚀主要是由于氧化生成的有机酸造成的 随着汽油中的胶质的生成而出现的有机酸比环烷酸的腐蚀性强得多 特别是能溶于水的低分子有机酸 其腐蚀性很大 如果容器中有积水或燃料中混入水时 水层中聚集的酸可以达到一定的浓度 对金属产生强烈的电化学腐蚀 因此 储存液体燃料时 要尽量避免水分的混入 4 水溶性酸或碱水溶性酸或碱是油品在精制时残留的少量硫酸 硫磺 氢氧化钠及氧化后生成的低分子量有机酸 它们对金属材料有强烈的腐蚀作用 汽油在储存或使用条件下保持其原有性质的能力称为汽油的氧化安定性 油品的氧化安定性取决于汽油不饱和烃的含量 在不同因素 温度 空气中的氧 金属的催化作用 阳光等 的影响下 不饱和烃迅速氧化 聚合 生成胶状物质和酸类 汽油中的胶状物质的积累会迅速恶化汽油的使用性能 1 实际胶质实际胶质是液体燃料在储存过程中重要的质量控制指标之一 实际胶质是指100ml燃料在试验条件下所含胶质的毫克数 单位是mg 100ml 实际胶质通常表明燃料在使用过程中 在进气道和进气阀上生成沉积物的倾向 若实际胶质过大 会缩短无故障行驶里程数 因此 储存中如发现汽油实际胶质有增长的趋势时 应尽快发出使用 2 诱导期诱导期是汽油在100 和7 07 105pa氧气条件下未产生明显氧化的时间 单位是分钟 诱导期表示汽油在储存中产生氧化和形成胶质的倾向 诱导期长 在一定程度上说明汽油的氧化安定性好 这种汽油适合长期储存 四 汽油氧化安定性能 3 碘值及溴值碘值或溴值是100g燃料所能吸收碘或溴的克数 单位是g 100g 碘值或溴值只表示燃料中不饱和烃的含量 不能表示不饱和烃的结构 若燃料中含极少量的二烯烃 碘值或溴值尽管小 但燃料的化学安定性却很差 因此 碘值或溴值不能单独用来表示燃料的安定性好坏 4 改进汽油安定性的方法汽油的氧化变质取决于汽油的化学组成 同时又受各种外界条件影响 采用降低储油温度 减少温差变化 降低储罐空间氧浓度 避免与金属接触和避光储存等措施可以延缓汽油变质 但不能解决根本问题 而选用不同精制方法除去汽油中不安定组分的根治方法又很难完全实现 通常采用的较经济的方法是适当精制汽油 然后加入添加剂来改进汽油的安定性 1 蒸气压 蒸发性 随着环保标准的提高 对蒸气压的限制日益严格 汽油馏分的挥发是大气中hc的重要源头 蒸气压的增高使汽油中逸入大气的hc增加 hc与nox经光化学反应产生了臭氧 严重污染了空气 2 化学组成1990年美国npra年会上提出了新的汽油质量控制指标的建议 要求芳烃含量 25 烯烃 5 苯 1 氧 2 芳烃是nox和co的主要来源 实验表明 芳烃含量由45 减少到25 nox的排放量可降低约10 对新型的汽车co的排放量可降低15 左右 而烯烃通常比其他烃类具有更高的大气反应性 排放到大气中产生光化学烟雾 3 90 馏出温度降低90 馏出温度有利于减少hc的排放 数据表明90 馏出温度由182 降低到137 车辆排放物中的hc约减少22 五 汽油的环境友好性 4 含氧化合物20世纪80年代含氧化物主要是作为辛烷值掺合剂在汽油中应用的 用以弥补降铅或无铅造成的辛烷值短缺 试验表明 使用含氧量高的汽油可以大大降低co的排放量 5 汽油中金属含量的限制 国 锰含量 g l 0 016铁含量 g l 0 01铅含量 g l 0 005注 1 车用汽油中不能人为加入含铅或含铁的添加剂 2 锰含量是指汽油中以甲基环戊二烯三羰基锰形式存在的总锰含量 不得加入其它类型的含锰添加剂 车用汽油是由直馏汽油组分 二次加工汽油组分及其他化学组分按一定比例混合而成 有些加有少量抗爆剂或高辛烷值组分 mtbe 还有些加有抗氧剂 降胶剂等 调合组分比例经常变动 但产品质量必须符合国家标准 我国现行的车用汽油按照硫含量 苯含量 锰含量 饱和蒸气压和烯烃含量等与发动机排放有关的组成指标不同 分为车用汽油国 国 国 国 建议性标准 第四节汽油的种类及标准 表1 1车用汽油国家标准 国 国 国 续表 表1 2建议性车用汽油技术要求和试验方法 续表 一 进一步降低硫含量硫含量是汽油中与腐蚀和环保均密切相关的重要项目 所有硫化物在燃烧后生成的二氧化硫和三氧化硫排放至大气中都会污染环境 并且在与水相遇后会产生具有腐蚀性的酸性物质 腐蚀发动机及曲轴箱部件 硫会导致催化转化器的催化剂对有毒排放物转化效率降低 并可导致高温尾气氧传感器灵敏度下降而使排放增加 总之 硫含量是现代汽车对汽油的重要指标 二 综合控制芳烃和烯烃含量 并逐步降低汽油的烯烃含量芳烃是一种具有较高辛烷值和热值的汽油调合组分 但是 它燃烧后会导致致癌物苯的形成 并增加co2的排放 烯烃是一种具有较高辛烷值的汽油调合组分 但它是比较活泼的烃类 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 另一方面 由于烯烃对热的不稳定性 易使发动机和发动机进气系统形成胶质和积碳 第五节我国车用汽油质量标准的发展趋势 三 蒸气压和馏程的分类趋于细化 进一步严格控制夏季饱和蒸气压上限在我国现行的汽油标准中 蒸馏特性全年不论气温变化和地理位置只有一种规定 而蒸气压也只按冬季和夏季分为两段 与国外标准相比显得粗糙一些 应根据我国对环境的要求 汽车发动机设计要求及我国每年的气温变化情况进行专门研究 制定出汽油蒸气压和馏程特性的更详细分类