05-质量要求1.ppt

1、1,第四章 石油产品的质量要求,2,从石油中能得到上千种产品，我国现将石油产品分为以下六大类：,（1）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用煤油、燃料油等。 燃料的数量约占石油产品的80，其中发动机燃料占60%；柴油和汽油的比例为1.3：1。,3,（2）润滑剂 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。 产量不多，仅占石油产品总量的2左右，但品种达数百种之多。,（3）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3。,4,（4）石油蜡 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 用于制造炼铝和炼

2、钢用电极，其产量约为2。,（6）溶剂和化工原料 占石油产品产量的10，包括制取乙烯的原料轻油、石油芳烃和各种溶剂油。,5,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。,一、汽油机的工作原理,4.1 汽 油,1、汽油机的构造及工作原理,6,7,上止点和下止点： 压缩比：V1/V2，表征发动机性能的重要指标； 冲 程：从上止点到下止点的直线距离。,8,冲程1：进气过程 混合气温度：85130,冲程2：压缩过程 混合气温度：300450 混合气压力：0.71.5MPa,9,冲程3：点火燃烧（作功过程） 气体最高温度：20002500 气体最高压力：3.04.0MPa,冲程4：排

3、气过程 废气温度：700800,10,一、汽油机的工作原理,4.1 汽 油,2、汽油机对燃料的使用要求,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； 储存安定性好，生成胶质的倾向小； 对发动机没有腐蚀作用； 排出的污染物少。,11,二、汽油的蒸发性 反映蒸发性的主要指标是馏程和饱和蒸汽压。,（2）50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响，我国要求120。,1、馏程 （1）10馏出温度 表示汽油中所含低沸点馏分的多少，决定汽油机的启动难易程度，我国要求70。,12,（3）90馏出温度和干点 表示汽油中所含重馏分的多少，我国要求90馏出温度19

4、0，干点205 。,2、饱和蒸汽压 雷德蒸汽压（RVP)：GB257，燃料 气：液4：1，38 。衡量汽油产生气阻、储存运输中的损耗指标。 车用汽油： 秋冬季：RVP 8088kPa 春夏季：RVP 6774kPa,13,三、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。,1、安定性与化学组成的关系 汽油中的不饱和烃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。 产生胶质的倾向： 链烯烃环烯烃二烯烃 含硫化合物，如硫酚和硫醇，促进胶质的生成； 含氮化合物，导致胶质的生成；汽油在空气中变红变深，产生沉淀。,14,2、影响安定性的外界因素 （1）温度：每升高10，胶质生成速

5、度快2.5倍； （2）金属的催化作用； （3）与空气的接触面积。,3、评定安定性的指标 （1）碘值 100g汽油所消耗的碘的克数。 （2）实际胶质 150的热空气吹过100ml汽油表面蒸发至干所留下的棕色或黄色残余物的mg数。,15,（3）诱导期 一定量的油样放入标准钢筒中，充入氧气0.7MPa，放入100的水中，至氧压明显下降所经历的时间，以分钟表示。,4、改善汽油安定性的方法 精制除去不饱和烃和非烃化合物； 加入适量的抗氧化剂和金属钝化剂。,16,四、汽油的抗爆性 衡量燃料是否易于发生爆震燃烧的性质。 1、爆震燃烧 （1）现象,17,18,（2）危害 增大气缸的热损失，降低输出功率10；

6、发动机过热，机件磨损； 燃料消耗增加，冒黑烟。 （3）原因 发动机的结构和工作条件；燃料质量。,19,2、反映汽油抗爆性的指标辛烷值 （1）辛烷值（Octane Number,ON） 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测得的。,标准燃料,正戊烷 ON=0,异辛烷（2，2，4三甲基戊烷） ON100,20,（2）测定方法 马达法（MON):900r/min，冷却水100，混合气150；研究法（RON):600r/min，冷却水100，混合气温度不计。 RONMON,（3）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行驶的条件测定的，数值介于

7、RON和MON之间。,21,（4）抗爆指数ONI ONI（MON+RON)/2,（5）品度 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。 品度是汽油在富混合气条件下，不发生爆震燃烧所发生的最大功率与用异辛烷（品度为100）工作所发出的最大功率之比。,22,3、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： 芳香烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃和环烷烃 正构烷烃；,23,烷烃分子的碳链上分枝越多、排列越紧凑，抗爆性越好；,24,烯烃比同碳数直链烷烃好，双键越接近中间，抗爆性越好；,25,环烷烃比同碳数的正构烷烃好得多，但比异构烷烃的差； 如环上带侧链则抗爆

8、性变差，链越长，辛烷值越低，侧链有分枝，改善；,26,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。,27,4、改善汽油抗爆性的方法 调和高辛烷值的催化裂化汽油或催化重整汽油； 调和高辛烷值组分，如烷基化油、MTBE、TAME； 加入抗爆剂，如四乙基铅（TEL）。,28,MTBE的性质 辛烷值高，RON=118，MON101； 无毒，稳定性好； 加入后不改变汽油的性质； 可以改善汽油的馏程； 可以减少NO、CO的排放。,29,5、压缩比与爆震燃烧的关系 汽油机的压缩比越大，所需汽油辛烷值越高； 1920s，压缩比只有45，现已达810，相应的辛烷值也从80提高到90甚至97。,30

9、,五、汽油的腐蚀性 影响汽油腐蚀性的物质： （1）硫及含硫化合物； （2）有机酸主要是环烷酸； （3）水溶性酸碱。,31,六、汽油的品种与牌号,用途,航空汽油：按辛烷值/品度分为 100/130、95/130、75,车用汽油,车用汽油：按RON分为90、93、95,含铅汽油：按RON分为90、93、97,32,无铅汽油标准（2000.7.1） 抗爆性:研究法辛烷值（RON） 不小于 90 93 95 GB/T5487 抗爆指数（RON+MON）/2 不小于 85 88 90 GB/T503，GB/T5487 铅含量,g/l 不大于 0.005 GB/T8020 馏程: 10%蒸发温度, 不高于

10、 70 50%蒸发温度, 不高于 120 GB/T6536 90%蒸发温度, 不高于 90 终馏点, 不高于 205 残留量,%（V/V） 不大于 2 蒸气压,kpa 从9月16日至3月15日 不大于 88 GB/T8017 从3月16日至9月15日 不大于 74,33,实际胶质,mg/100ml 不大于 5 GB/T8019 诱导期,min 不小于 480 GB/T8018 硫含量,%（m/m） 不大于 0.10 GB/T3807 硫醇（满足下列要求之一）: 博士试验 通过 硫醇硫含量,%（m/m） 不大于 0.001 GB/T1792 铜片腐蚀（50,3h）,级 不大于 1 GB/T509

11、6 水溶性酸或碱 无 GB/T259 机械杂质及水分 无 目测 苯含量,%（V/V） 不大于 2.5 芳烃含量,%（V/V） 不大于 40 GB/T11132 烯烃含量,%（V/V） 不大于 35 GB/T11132,34,七、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 （1）辛烷值高，甲醇114/95，乙醇111/94; （2）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。,35,2、缺点 （1）热值比汽油小很多，掺入量 15； （2）沸点低，易挥发，易产生气阻； （3）醇类对金属有一定的腐

12、蚀性； （4）有毒性。,36,八、新配方汽油 汽油组成的变化趋势： 1930s1970s：轻馏分（芳香烃、异构烷烃和烯烃） 四乙基铅丁烷 1980s：环境保护日益受到重视，四乙基铅有剧毒，苯和其它芳烃有毒，丁烷等轻组分经阳光照射与氧化氮氧化反应生成臭氧，烯烃有害。,37,1990年美国提出空气净化法修正案： 严格限制汽车对SOX、NOX、CO、挥发性有机物（VOC)、微粒等污染物的排放； 要求汽油显著降低芳烃、硫含量及蒸汽压； 要求限制汽油中的烯烃含量而抗爆指数仍保持在87以上。,38,新配方汽油： 汽油的蒸汽压夏季不超过51.7-55.8kpa； 苯含量不大于1（体积）； 氧含量不小于2。

13、主要措施：加入一定量的醚类化合物 甲基叔丁基醚（简称MTBE）和叔戊基甲基醚（简称TAME）,39,优点： 辛烷值高，RON分别为118和115； 与烃类完全互溶，化学稳定性良好； 蒸汽压不高，有利于降低污染物的排放； 争议： MTBE可能危害人体健康。,40,第二节 柴油 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： 转速1000rpm: 轻柴油 转速5001000rpm：重柴油,41,一、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、重型车辆、铁路机车、船舶、工程和矿山机械。,1、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

14、、膨胀和排气四个过程。,42,主要差别： （1）压缩比不同 柴油机约为1620，压缩后气体的温度、压力比较高。 500700，压力35MPa （汽油机：300450，压力0.71.5MPa） （2）点燃方式不同 柴油是自燃发火（自燃点200250） 汽油是电火花点火,43,（3）热效率不同 柴油机的热效率高于汽油机，功率相同时可节省燃料2030。,2、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； 良好的燃料供给性能； 对发动机没有腐蚀和磨损作用； 良好的储存和热安定性。,44,二、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燃混合气后，能在较短的时间内发火自燃并完全

15、燃烧。,1、柴油机内燃料的燃烧过程 分为四个阶段：滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。,45,46,滞燃期（发火延迟期）：A-B,从喷油开始到混合气开始着火燃烧之间的时间，13ms。 物理延迟：喷油、雾化、受热、蒸发、扩散成可燃气； 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。,47,急燃期：B-C，开始燃烧，速度极快，到压力不再急剧增加的阶段； 缓燃期: C-D，主要阶段，5060%燃料在这段燃烧，压力不再急剧升高，到压力开始下降。 后燃期：D-E，压力迅速下降到燃烧结束。,48,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。,49,2、柴油发火性能的评定指标

16、十六烷值 柴油的十六烷值（Cetane Number,CN)也是在标准的试验用柴油机中测定的。,标准燃料,甲基萘 CN=0,正十六烷 CN100,50,十六烷值低，则燃料发火困难，滞燃期长，发动机工作状态粗暴； 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； 十六烷值过高，局部燃烧不完全，冒黑烟。 高速柴油机：4060 中速柴油机：3035 低速柴油机：25,51,3、十六烷值与化学组成的关系 各种烃类的十六烷值显著不同，大体规律如下：,正构烷烃十六烷值最高，分子量大CN高； 异构烷烃的CN低于正构烷烃； 正构稀烃CN较高； 环烷烃CN低； 芳烃CN最低。,52,53,54,三、柴油的蒸发性,1、蒸发性对柴油机工作的影响 柴油机内可燃性混合气的形成速度主要由柴油的蒸发速度决定； 蒸发速度由燃烧室内空气的温度和馏分轻重决定；,55,柴油馏分越轻，蒸发速度越快； 柴