石油炼制工程-4质量要求

1、1第四章第四章 石油产品的质量要求石油产品的质量要求2 从石油中能得到上千种产品，我国现将石油从石油中能得到上千种产品，我国现将石油产品分为以下六大类：产品分为以下六大类： （1）燃料）燃料 包括汽油、柴油、喷气燃料（航空煤油）等发动机燃料以及灯包括汽油、柴油、喷气燃料（航空煤油）等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。用煤油、燃料油等。 燃料的数量约占石油产品的燃料的数量约占石油产品的80，其中发动机燃料占，其中发动机燃料占60%；柴；柴油和汽油的比例为油和汽油的比例为2：1，而实际消费的比例在，而实际消费的比例在2.2：1。 （2）润滑剂和有关产品）润滑剂和有关产品 包括润滑油和润滑脂，主要用

2、于降低机械部件的摩擦和防包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机械部件的摩擦和防止磨损，以减少能耗、延长机械寿命。止磨损，以减少能耗、延长机械寿命。 产量不多，仅占石油产品总量的产量不多，仅占石油产品总量的2左右，但品种达数百种左右，但品种达数百种之多。之多。3 （3）石油沥青）石油沥青 用于道路、建筑和防水等方面，产量约占石油产品总量的用于道路、建筑和防水等方面，产量约占石油产品总量的3。 （4）石油蜡）石油蜡 是轻工、化工和食品工业的原料，产量约占总量的是轻工、化工和食品工业的原料，产量约占总量的1。（5）石油焦）石油焦 用于制造炼铝和炼钢用电极，其产量约为用于制造炼铝和炼钢用电极，其产量约为2

3、。（6）溶剂和化工原料）溶剂和化工原料 占石油产品产量的占石油产品产量的10，包括制取乙烯的原料轻油、石油芳，包括制取乙烯的原料轻油、石油芳烃和各种溶剂油。烃和各种溶剂油。4 汽油机又称点燃式发动机，主要用于轻型汽车、摩托车、汽油机又称点燃式发动机，主要用于轻型汽车、摩托车、小型飞机和快艇。小型飞机和快艇。5上止点和下止点：上止点和下止点：压缩比：压缩比：V1/V2，表征发动机性能的重要指标；，表征发动机性能的重要指标；冲冲 程：从上止点到下止点的直线距离。程：从上止点到下止点的直线距离。6冲程冲程1：进气过程：进气过程混合气温度：混合气温度：85130冲程冲程2：压缩过程：压缩过程混合气温度

4、：混合气温度：300450 混合气压力：混合气压力：0.71.5MPa冲程冲程3：点火燃烧：点火燃烧（作功过程）（作功过程）气体最高温度：气体最高温度：20002500气体最高压力：气体最高压力：3.04.0MPa冲程冲程4：排气过程：排气过程废气温度：废气温度：7008007所有工况下，具有足够挥发性以形成可燃混合气；所有工况下，具有足够挥发性以形成可燃混合气；燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象；燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象；储存安定性好，生成胶质的倾向小；储存安定性好，生成胶质的倾向小；对发动机没有腐蚀作用；对发动机没有腐蚀作用；排出的污染物少。排出的污染物少。8 二、汽油的蒸发性二、汽油的蒸发

5、性 反映蒸发性的主要指标是反映蒸发性的主要指标是馏程馏程和和饱和蒸汽压饱和蒸汽压。 （2）50馏出温度馏出温度 表示汽油的平均蒸发性能，对汽油机的加速性能有影表示汽油的平均蒸发性能，对汽油机的加速性能有影响，我国要求响，我国要求 120。 1、馏程、馏程 （1）10馏出温度馏出温度 表示汽油中所含低沸点馏分的多少，决定汽油机的表示汽油中所含低沸点馏分的多少，决定汽油机的启动难易程度，我国要求启动难易程度，我国要求70。9 （3）90馏出温度和干点馏出温度和干点 表示汽油中所含重馏分的多少，我国要求表示汽油中所含重馏分的多少，我国要求90馏出温馏出温度度 190，干点，干点 205 。 2、饱和

6、蒸汽压、饱和蒸汽压 雷德蒸汽压（雷德蒸汽压（RVP)：GB257，燃料，燃料 气：液气：液4：1，38 。衡量汽油产生气阻、储存运输中的损耗指标。衡量汽油产生气阻、储存运输中的损耗指标。 车用汽油：车用汽油： 秋冬季：秋冬季：RVP 8088kPa 春夏季：春夏季：RVP 6774kPa10 三、汽油的安定性三、汽油的安定性 反映汽油在常温、液相条件下抵抗氧化的能力。反映汽油在常温、液相条件下抵抗氧化的能力。 1、安定性与化学组成的关系、安定性与化学组成的关系 汽油中的汽油中的不饱和烃不饱和烃是导致性质不安定的主要原因，易是导致性质不安定的主要原因，易发生氧化和叠合反应，生成胶质。发生氧化和叠

7、合反应，生成胶质。 产生胶质的倾向：产生胶质的倾向： 链烯烃链烯烃环烯烃环烯烃MON （3）道路辛烷值）道路辛烷值 用汽车实测或全功率试验台上模拟汽车在公路上用汽车实测或全功率试验台上模拟汽车在公路上行驶的条件测定的，数值介于行驶的条件测定的，数值介于RON和和MON之间。之间。17 （4）抗爆指数）抗爆指数ONI ONI（MON+RON)/2 （5）品度）品度 对航空汽油，还规定了用增压航空法测定在富混对航空汽油，还规定了用增压航空法测定在富混合气条件下的抗爆性，称为品度。合气条件下的抗爆性，称为品度。 品度是汽油在富混合气条件下，不发生爆震燃烧品度是汽油在富混合气条件下，不发生爆震燃烧所发

8、生的最大功率与用异辛烷（品度为所发生的最大功率与用异辛烷（品度为100）工作所发）工作所发出的最大功率之比。出的最大功率之比。18 3、抗爆性与燃料组成的关系、抗爆性与燃料组成的关系 分子量相近时，辛烷值的高低有如下规律：分子量相近时，辛烷值的高低有如下规律： 芳香烃芳香烃异构烷烃和异构烯烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃和环烷烃正构烯烃和环烷烃 正构烷烃；正构烷烃；19烃类烃类RONMON烷烷烃烃正戊烷正戊烷62622甲基丁烷甲基丁烷92902，2二甲基丙烷二甲基丙烷8580正己烷正己烷25262甲基戊烷甲基戊烷73732，2二甲基丁烷二甲基丁烷9293正庚烷正庚烷002甲基己烷甲基己烷42462

9、，2二甲基戊烷二甲基戊烷93962，2，3三甲基丁烷三甲基丁烷100100烷烃分子的碳链上分枝越多、排列越紧凑，抗爆性越好；烷烃分子的碳链上分枝越多、排列越紧凑，抗爆性越好；20烃类烃类RONMON烯烯烃烃1己烯己烯76632己烯己烯93814甲基甲基2戊烯戊烯99841辛烯辛烯29352辛烯辛烯56563辛烯辛烯72682，2，4三甲基三甲基1戊烯戊烯10086烯烃比同碳数直链烷烃好，双键越接近中间，抗爆性越好；烯烃比同碳数直链烷烃好，双键越接近中间，抗爆性越好；21烃类烃类RONMON环环烷烷烃烃环戊烷环戊烷-85甲基环戊烷甲基环戊烷9180乙基环戊烷乙基环戊烷6761正丙基环戊烷正丙基环

10、戊烷3128异丙基环戊烷异丙基环戊烷8176环己烷环己烷8377甲基环己烷甲基环己烷7571乙基环己烷乙基环己烷4641正丙基环己烷正丙基环己烷1814环烷烃比同碳数的正构烷烃好得多，但比异构烷烃的差；环烷烃比同碳数的正构烷烃好得多，但比异构烷烃的差； 如环上带如环上带侧链则抗爆性变差，链越长，辛烷值越低，侧链有分枝，改善；侧链则抗爆性变差，链越长，辛烷值越低，侧链有分枝，改善；22烃类烃类RONMON芳芳香香烃烃苯苯100100甲苯甲苯100100二甲苯二甲苯100100乙苯乙苯10098正丙苯正丙苯10098异丙苯异丙苯100991，3，5三甲基苯三甲基苯100100芳烃的抗爆性最好，带侧

11、链稍差，其辛烷值随侧链的加芳烃的抗爆性最好，带侧链稍差，其辛烷值随侧链的加长而降低。长而降低。23 4、改善汽油抗爆性的方法、改善汽油抗爆性的方法n调和高辛烷值的催化裂化汽油或催化重整汽油；调和高辛烷值的催化裂化汽油或催化重整汽油；n调和高辛烷值组分，如烷基化油、调和高辛烷值组分，如烷基化油、MTBE、TAME；n加入抗爆剂，如四乙基铅（加入抗爆剂，如四乙基铅（TEL）。）。MTBE的性质的性质n辛烷值高，辛烷值高，RON=118，MON101；n无毒，稳定性好；无毒，稳定性好；n加入后不改变汽油的性质；加入后不改变汽油的性质；n可以改善汽油的馏程；可以改善汽油的馏程；n可以减少可以减少NO、

12、CO的排放。的排放。24 5、压缩比与爆震燃烧的关系、压缩比与爆震燃烧的关系n汽油机的压缩比越大，所需汽油辛烷值越高；汽油机的压缩比越大，所需汽油辛烷值越高；n1920s，压缩比只有，压缩比只有45，现已达，现已达810，相应的辛烷值，相应的辛烷值也从也从80提高到提高到90甚至甚至97。车型车型压缩比压缩比RON油耗，油耗，L/100km标致标致5048.09011.0北京北京2138.29011.0桑塔纳桑塔纳8.5939.0奥迪奥迪10010.0978.725 六、汽油的品种与牌号六、汽油的品种与牌号 用途用途航空汽油：按辛烷值航空汽油：按辛烷值/品度分为品度分为 100/130、95/

13、130、75车用汽油车用汽油车用汽油：按车用汽油：按RON分为分为90、93、95含铅汽油：按含铅汽油：按RON分为分为90、93、97 五、汽油的腐蚀性五、汽油的腐蚀性 影响汽油腐蚀性的物质：影响汽油腐蚀性的物质： （1）硫及含硫化合物；）硫及含硫化合物； （2）有机酸主要是环烷酸；）有机酸主要是环烷酸； （3）水溶性酸碱。）水溶性酸碱。26无铅汽油标准（无铅汽油标准（2000.7.1）抗爆性抗爆性:研究法辛烷值（研究法辛烷值（RON） 不小于不小于 90 93 95 GB/T5487 抗爆指数（抗爆指数（RON+MON）/2 不小于不小于 85 88 90 GB/T503，GB/T5487

14、 铅含量铅含量,g/l 不大于不大于 0.005 GB/T8020 馏程馏程: 10%蒸发温度蒸发温度, 不高于不高于 70 50%蒸发温度蒸发温度, 不高于不高于 120 GB/T6536 90%蒸发温度蒸发温度, 不高于不高于 90 终馏点终馏点, 不高于不高于 205 残留量残留量,%（V/V） 不大于不大于 2 蒸气压蒸气压,kpa 从从9月月16日至日至3月月15日日 不大于不大于 88 GB/T8017 从从3月月16日至日至9月月15日日 不大于不大于 7427实际胶质实际胶质,mg/100ml 不大于不大于 5 GB/T8019 诱导期诱导期,min 不小于不小于 480 GB

15、/T8018 硫含量硫含量,%（m/m） 不大于不大于 0.10 GB/T3807 硫醇（满足下列要求之一）硫醇（满足下列要求之一）:博士试验博士试验 通过通过 硫醇硫含量硫醇硫含量,%（m/m） 不大于不大于 0.001 GB/T1792 铜片腐蚀（铜片腐蚀（50,3h）,级级 不大于不大于 1 GB/T5096 水溶性酸或碱水溶性酸或碱 无无 GB/T259 机械杂质及水分机械杂质及水分 无无 目测目测 苯含量苯含量,%（V/V） 不大于不大于 2.5 芳烃含量芳烃含量,%（V/V） 不大于不大于 40 GB/T11132 烯烃含量烯烃含量,%（V/V） 不大于不大于 35 GB/T111

16、32 28 七七、醇类汽油机燃料、醇类汽油机燃料 在各种可以替代汽油的各种物质中，甲醇和乙醇是在各种可以替代汽油的各种物质中，甲醇和乙醇是最有希望的燃料，它们可从天然气、煤或植物中转化而来。最有希望的燃料，它们可从天然气、煤或植物中转化而来。 1、优点、优点 （1）辛烷值高，甲醇）辛烷值高，甲醇114/95，乙醇，乙醇111/94; （2）不易积碳、冒黑烟，发动机清洁；）不易积碳、冒黑烟，发动机清洁； （3）污染物排放少，对保护环境有利。）污染物排放少，对保护环境有利。 2、缺点、缺点 （1）热值比汽油小很多，掺入量）热值比汽油小很多，掺入量 15； （2）沸点低，易挥发，易产生气阻；）沸点低

17、，易挥发，易产生气阻； （3）醇类对金属有一定的腐蚀性；）醇类对金属有一定的腐蚀性； （4）有毒性。）有毒性。29第二节第二节 柴油柴油 柴油是柴油机（又称压燃式发动机）的燃料，根据柴油是柴油机（又称压燃式发动机）的燃料，根据柴油机转速的不同，使用不同类型的柴油：柴油机转速的不同，使用不同类型的柴油： 转速转速1000rpm: 轻柴油轻柴油 转速转速5001000rpm：重柴油：重柴油 30 一、柴油机的工作原理一、柴油机的工作原理 柴油机又称压燃式发动机，主要用于农用机械、重柴油机又称压燃式发动机，主要用于农用机械、重型车辆、铁路机车、船舶、工程和矿山机械。型车辆、铁路机车、船舶、工程和矿山

18、机械。 1、柴油机的工作原理、柴油机的工作原理 工作循环和汽油机基本一样，也有进气、压缩、膨工作循环和汽油机基本一样，也有进气、压缩、膨胀和排气四个过程。胀和排气四个过程。31 主要差别：主要差别： （1）压缩比不同）压缩比不同 柴油机约为柴油机约为1620，压缩后气体的温度、压力比较高。，压缩后气体的温度、压力比较高。 500700，压力，压力35MPa （汽油机：（汽油机：300450，压力，压力0.71.5MPa） （2）点燃方式不同）点燃方式不同 柴油是自燃发火（自燃点柴油是自燃发火（自燃点200250） 汽油是电火花点火汽油是电火花点火32 （3）热效率不同）热效率不同 柴油机的热效

19、率高于汽油机，功率相同时可节省燃柴油机的热效率高于汽油机，功率相同时可节省燃料料2030。2、柴油机对燃料的使用要求、柴油机对燃料的使用要求具有良好的雾化、蒸发和燃烧性能；具有良好的雾化、蒸发和燃烧性能；良好的燃料供给性能；良好的燃料供给性能；对发动机没有腐蚀和磨损作用；对发动机没有腐蚀和磨损作用；良好的储存和热安定性。良好的储存和热安定性。33 二、柴油的燃烧性二、柴油的燃烧性 柴油的燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成可柴油的燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成可燃混合气后，能在较短的时间内发火自燃并完全燃烧。燃混合气后，能在较短的时间内发火自燃并完全燃烧。 1、柴油机内燃料的燃烧过程

20、、柴油机内燃料的燃烧过程 分为四个阶段：分为四个阶段：滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。3435滞燃期（发火延迟期）：滞燃期（发火延迟期）：A-B,从喷油开始到混合气开始着从喷油开始到混合气开始着火燃烧之间的时间，火燃烧之间的时间，13ms。物理延迟：喷油、雾化、受热、蒸发、扩散成可燃气；物理延迟：喷油、雾化、受热、蒸发、扩散成可燃气；化学延迟：燃料受热开始氧化链反应，生成过氧化物，化学延迟：燃料受热开始氧化链反应，生成过氧化物，达一定浓度便自燃。达一定浓度便自燃。36急燃期：急燃期：B-C，开始燃烧，速度极快，到压力不再急剧，开始燃烧，速度极快，到压力不再急剧增

21、加的阶段；增加的阶段；缓燃期缓燃期: C-D，主要阶段，主要阶段，5060%燃料在这段燃烧，压燃料在这段燃烧，压力不再急剧升高，到压力开始下降。力不再急剧升高，到压力开始下降。后燃期：后燃期：D-E，压力迅速下降到燃烧结束。，压力迅速下降到燃烧结束。37汽油自燃点不能太低，不能易燃；柴油自燃点不能太高，要易燃。38 2、柴油发火性能的评定指标、柴油发火性能的评定指标十六烷值十六烷值 柴油的十六烷值（柴油的十六烷值（Cetane Number,CN)也是在标准的试也是在标准的试验用柴油机中测定的。验用柴油机中测定的。标准燃料标准燃料 甲基萘甲基萘 CN=0七甲基壬烷七甲基壬烷 CN=15 正十六

22、烷正十六烷 CN10039十六烷值低，则燃料发火困难，滞燃期长，发动机工作十六烷值低，则燃料发火困难，滞燃期长，发动机工作状态粗暴；状态粗暴；十六烷值高，发火性能好，滞燃期短，燃烧均匀，发动十六烷值高，发火性能好，滞燃期短，燃烧均匀，发动机工作平稳；机工作平稳；十六烷值过高，局部燃烧不完全，冒黑烟。十六烷值过高，局部燃烧不完全，冒黑烟。 高速柴油机：高速柴油机：4060 中速柴油机：中速柴油机：3035 低速柴油机：低速柴油机：异构烷烃单环环烷烃双环环烷烃单环芳烃双环芳烃喷气燃料中芳烃的体积分数不能大于2057 2、积炭的倾向 积炭的倾向取决于燃烧室的构造、发动机的工作条件和燃料性质，特别是化

23、学组成。各种烃类在燃烧室中生成积炭的比较试验时间（分钟）烃类积炭，克正庚烷很少异辛烷很少环己烷0.45苯1.64甲基萘2.7958 表征积炭倾向的指标是：萘系烃的含量、烟点和辉光值。 烟点：又称无烟火焰高度，是指油料在标准灯具中作点灯试验所能达到的无烟火焰的最大高度，单位mm，指标 25mm。59 3、热值和密度 喷气燃料的热值有质量热值（kJ/kg）、体积热值（ kJ/dm3 ）。 质量热值大，发动机的推力就大，耗油率低；该热值与H/C有关。 体积热值大，可以延长航程；它与密度有关。 H/C: 烷烃环烷烃芳烃，密度则相反。 兼顾质量热值和体积热值，环烷烃是理想组分。60C10烃类的密度、重量

24、热值和体积热值烃类相对密度重量热值kJ/kg体积热值kJ/dm3正庚烷0.72994425432300丁基环己烷0.79924343834716丁基苯0.8646415043588461 三、喷气燃料的安定性 1、储存安定性 喷气燃料在储存过程中易起变化的指标有胶质、酸度和颜色等。 胶质和酸度的变化受少量不安定组分如烯烃、带不饱和侧链的芳烃和非烃的影响。 温度、空气、金属和水分，都能促进喷气燃料的变质。62 2、热安定性 飞机在超音速飞行时，油箱温度达100 以上；燃料中的不安定组分容易氧化生成胶质和沉淀。 燃料中的芳烃、胶质和含硫化合物会使热安定性明显变差。63 四、喷气燃料的低温性能 是指

25、在低温下燃料在飞机燃料系统中能否顺利泵送和过滤的性能，用结晶点或冰点来表示。 不同烃类的结晶点相差悬殊，分子量较大的正构烷烃及某些芳烃的结晶点较高，而环烷烃和烯烃的较低。 燃料中如果含有水分，在低温下会形成冰晶，造成过滤器堵塞，影响供油。水在不同烃类中的溶解度是不同的。64水在各种烃类中的溶解度烃类温度，溶解度，正戊烷250.011正庚烷250.015苯220.066甲苯220.052二甲苯220.03865 六、喷气燃料的洁净度 由于喷气发动机的精密度很高，即使较细的颗粒也会造成故障，对燃料的洁净度要求较高，影响洁净度的有水分、表面活性物质、固体物质及微生物。 水分除了对燃料的腐蚀性和低温性

26、能产生不良影响，还会破坏燃料在系统部件中所起的润滑作用，并导致絮状物的生成和微生物的滋长。燃料中游离水的含量低于30ppm。66 表面活性物质会增强油水乳化，使油中的水分不易分离，并促使一些细微杂质聚集在过滤器表面，大大缩短过滤器的使用周期。 固体物质主要是腐蚀产生的氧化铁和尘土等。67 七、喷气燃料的起电性 机场采用高速加油，4m3/min,燃料与管路的摩擦会产生大量的静电，如遇可燃气，就会爆炸起火。 燃料的导电率会影响静电荷的积累，导电率大的燃料静电荷消失快。 质量标准中要求电导率为50450Ps/m。68 八、喷气燃料的品种和牌号 喷气燃料（生产方法分类）二次加工喷气燃料直馏喷气燃料喷气燃料（馏分分类）煤油型：140280重煤油型：密度0.83g/cm3宽馏分型：60280亚音速超音速69喷气燃料的牌号RP-3:较重煤油型，180280，结晶点不高于47；RP-4:宽馏分型，60280，结晶点不高于40；RP-1:煤油型，150250，结晶点不高于60；RP-2:煤油型，150250，结晶点不高于50；707172第四节 煤油 煤油是原油180310的直馏馏分油，主要用于照明、炊事燃料、鱼雷燃料和医药、油漆溶剂，其中以灯用煤油量最大。 一、灯用煤油的使用性能 灯用煤