第十章 石油第十一章 汽油

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1、汽 车 运 行 材 料,轮胎,模块一 汽车燃料,课程目标 1、了解汽油的组成、性能特点； 2、掌握汽油的使用性能评价指标； 3、熟悉汽油的正确、合理使用方法； 4、了解石油的组成、性能特点；,石 油,石油的组成与分类； 石油的勘探和开采； 石油的炼制过程；,1.1 石油概况,1.1.1石油的形貌与成因,1.石油的形貌,石油又称原油，是从地下深处开采的、具有特殊气味的可燃粘稠液体，主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。,2. 石油的颜色： 红色、金黄色、墨绿色、 黑色、棕黑色、褐红色等等， 甚至还有透明的石油。 图1-1透明和黑色石油的照片,a)透明的石油 b)黑色的石油 图1-1 石油的颜色

2、,石油的颜色鉴别： 取决于它本身所含胶质、沥青质的含量； 含的越高颜色越深； 石油的颜色越浅其油质越好； 透明的石油可直接加在汽车油箱中代替汽油；,2.石油的成因,无机论,无机论认为，石油来源于地幔，是地幔沿着地壳裂隙上涌过程中的衍生物，是地幔发生热膨胀时，在特定的环境中形成的一种新物质形态。 有机论 有机论认为，各种有机物如动物、植物、特别是低等的动植物像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地，经过复杂的物理化学作用，最后逐渐形成为石油。,1.1.2 石油的成分与分类,1.石油的成分,油质（主要成分，烷烃、环烷烃、芳香烃三类）； 胶质（一种粘性的半固体物

3、质）； 沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质； 碳质（一种非碳氢化合物）；,由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95% 99%。,组成石油的化学元素主要是碳 （83% 87%）、氢（11% 14%），其余为硫（0.06% 0.8%）、氮（0.02% 1.7%）、氧（0.08% 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。,除个别油田外，原油中汽油馏分较少，渣油占1/3。 组成不同类的石油，加工方法有差别，产品的性能也不同，应当物尽其用。 大庆原油的主要特点： 含蜡量高，凝点高，硫含量低，属低硫石蜡基原油。,我国主要原油的特点： 含蜡较多，凝固点高，硫含量低， 镍、氮含量中等，钒含量极

4、少。 石油的性质因产地而异，密度为0.8 1.0 g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 -60C），沸点范围为常温到500C以上，可容于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。,2.石油的馏分组成,馏分就是石油在分馏过程中所得到的蒸馏物。 石油是个多组分的复杂的混合物。在研究石油的组成时，通常按沸点高低切割成几个馏分。,按分馏过程，石油的馏分组成通常分为： 汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和润滑油馏分等。,但这里的汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和润滑油馏分不等同于汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品，要想得到各馏分所对应的石油产品，必须对相应的馏分进行再加工。,馏 分 1、汽油馏分 汽油

5、馏分为在分馏塔上部得到的轻质馏分，蒸发温度一般在35200范围。 2、煤油馏分与柴油馏分 煤油馏分与柴油馏分为在分馏塔中部得到的中质馏分，蒸发温度一般在200350范围。 3、润滑油馏分 润滑油馏分为在分馏塔下部得到的重质馏分，蒸发温度一般在350500范围。,3.石油的分类,（1）按原油的密度分类 轻质原油 密度小于0.878g/cm3； 中质原油 密度介于0.8780.884g/cm3之间； 重质原油 密度大于0.884g/ cm3。 （2）按硫含量分类 低硫原油 硫的质量分数低于0.5； 含硫原油 硫的质量分数介于0.52.0之间； 高硫原油 硫的质量分数大于2.0%。 我国原油多为低硫

6、原油。 （3）按胶含量分类 低胶原油 胶的质量分数小于17； 含胶原油 胶的质量分数介于1835之间； 多胶原油 胶的质量分数大于35%。,钻井平台（drilling platform） 主要用于钻探井的海上结构物。 上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施。,a)渤海8号自升式海上石油钻井平台 b) 南海2号自升式海上石油钻井平台 图1.2 自升式海上石油钻井平台,图1.2为我国30万吨油轮正在装油的工作照片。,图1.2 我国30万吨油轮正在装油,1.3 石油的炼制过程,1.3.1石油的炼制方法,常用的石油炼制方法有： 常压蒸馏、减压蒸馏、热裂化、催化裂化、加氢裂化、催化

7、重整、烷基化、延迟焦化等。,过程： 首先是石油气、汽油； 然后是中间基组分，如煤油柴油； 重质组分，如燃料油、沥青质等；,图1.6 石油分馏生产过程示意图,1.常减压蒸馏,1）常压蒸馏,常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进行的直接分馏。,常压蒸馏一般将石油分割成沸点范围： 35200的汽油馏分， 175300的煤油馏分， 200350的柴油馏分， 350以上的润滑油或裂化原料馏分等组分。,图 常压蒸馏流程图,轻馏分，沸点低，蒸发性好，能上升到塔顶部位； 重馏分，沸点高，蒸发性差，只能留于塔的下部。,2）减压蒸馏,减压蒸馏是利用物质的沸点随外界压力减小

8、而降低的原理，通过降低蒸馏的压力，来降低石油中烃分子的沸点，从而将常压蒸馏得到的重油再进行分馏的加工过程。,减压蒸馏流程图,常减压蒸馏塔的实物照片如图所示。,图 常减压蒸馏塔,3.热裂化,热裂化是利用500左右的高温使重油一类的大分子烃受热分解裂化成小分子烃的加工过程。,热裂化产品有裂化气、汽油、柴油和渣油等。,裂化气的产率约为10，汽油的产率为3050，柴油的产率约为30，渣油的产率约为30。,对这些热裂化产品，由于含有较多不饱和烃，使得性质不稳定，易发生变质，所以热裂化方法已逐渐被淘汰。,4、催化裂化 催化裂化是目前普遍采用的炼制方法。 催化裂化是在催化剂硅酸铝或分子筛的作用和450510

9、的高温条件下，通过对原料油进行裂化、异构化、芳构化、氢转移等反应，使沸点较高的大分子烃裂化为小分子烃的加工工艺。,催化裂化由于不饱和烃含量大大减少，所以催化裂化产品比热裂化产品安定性好，不易发生变质。,催化裂化产品主要有石油气、汽油和轻柴油。,5.加氢裂化,在370430的高温和1015MPa的高压，并有钨、钼、镍等催化剂的作用下，加入氢气，对原料油进行加氢、裂化和异构化等反应，从而使重质油转变成饱和的轻质油的一种炼制方法。,加氢裂化同催化裂化相似，除了大分子烃转变成小分子烃外，也发生分子结构的改变，从而使裂化产品中的不饱和烃大为减少，而异构烷烃和环烷烃的含量大大增加。,另外，加氢裂化还可以将

10、原料油中的硫、氧、氮等非烃类化合物转化为易于脱除的水、氨、硫化氢等。,1.3.2石油产品的精制方法,通过石油炼制方法得到的石油产品大多数为半成品，其中还含有硫化物、氧化物、氮化物、胶质以及不饱和烃等杂质，因此，还需对这些半成品进行精制加工，以除去其中的非理想组分。,常用的精制方法有：电化学精制、加氢精制、溶剂精制、白土补充精制、加氢补充精制、脱硫醇精制、溶剂脱蜡、尿素脱蜡、分子筛脱蜡、微生物脱蜡等。,1.3.3石油产品的调和,1.燃油的调和,各种炼制方法得到的燃油馏分，成本不同，质量档次也不同，为保证出厂燃油既符合质量标准，又能降低生产成本，一般要将各种方法得到的燃油馏分进行调和。,同时，为满

11、足现代内燃机的工作需求和排放标准的要求，还得向燃油中加入多种添加剂或其他提高燃油性能的组分。这一工艺工程就是燃油的调和过程。,2.润滑油的调和,经多种精制方法得到的润滑油馏分往往满足不了现代发动机等机械的要求，还不能直接使用，通常需要根据润滑油产品规定的性质要求，将不同加工方法得到的润滑油或不同粘度的润滑油相互混合，并加入一定量的提高润滑油使用性能的添加剂后才能使用。,1.石油产品添加剂分类,石油产品辅助添加剂按应用场合分为润滑添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其他添加剂四部分。,2.润滑添加剂,为改善润滑油的性能而加入的添加剂称为润滑添加剂。 按其作用类别，可分为： 清净剂和分散剂、抗氧抗腐剂

12、、极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂等等。,1.3.4 辅助添加剂,3.燃料添加剂,为改善燃料的性能而加入的添加剂称为燃料添加剂。,按其作用类别，可分为抗爆剂、十六烷值改进剂、低温流动性改进剂、清净分散剂、抗氧防胶剂、金属钝化剂等等。,复习思考题,1.石油的主要成分有哪些？,2.按分馏过程，石油的馏分组成通常分为哪几种？,3.一般按哪几种方法对石油进行分类？在各种不同的分类方法中，把石油分成哪几类？,1.熟悉车用汽油的使用性能和规格,2.合理选用车用汽油,3.正确使用车用汽油,一辆白色的上海别克轿车驶入了加油站，在几台加油机上，分别标有90# 、93# 、

13、97#等牌号。 上海别克轿车应开到哪台加油机上去加油呢？,选择汽油牌号过高，会增加汽车运行成本； 选用汽油牌号过低则会影响汽车的动力性和经济性。,一、车用汽油的使用性能及评价指标（11）,1.蒸发性 蒸发性是指汽油从液态转化为气态的能力； 汽油的蒸发性影响着燃料的雾化质量。 (1)汽油蒸发性对发动机的影响 蒸发性好： 发动机在低温、冷车下起动性能好，加速能力强，功率大。 蒸发性差：汽油雾化不良，使可燃混合气品质变坏，发动机起动困难，功率下降，油耗增加。 蒸发性过强：会使燃油系统产生“气阻”，使供油中断，使汽油在保管和使用中的蒸发损失加大。,气阻： 在夏季及高原地区，汽油在进入化油器之前就蒸发成

14、气体，使油泵、油管弯角或较热部位形成气泡，从而使供油中断，造成发动机熄火的现象。 诱导期： 是指汽油在压力为709kPa，温度100的氧气中未被氧化所经历的时间。 粘度： 指液体在受外力作用发生移动时，其分子间产生的内摩擦力。,一、车用汽油的使用性能及评价指标（12）,（2）汽油蒸发性的评价指标 馏程 馏程是指定量油品在规定条件下蒸馏时，从初馏点到终馏点的温度范围。 汽油馏程以初馏点、10%馏出温度、50%馏出温度、90%馏出温度、终馏点和残留量来表示。 国家有关标准规定： 汽油10%的馏出温度70 汽油50%馏出温度 120 145 汽油90%馏出温度 190 汽油终馏点温度 205 汽油的

15、残留量 1.5 2,一、车用汽油的使用性能及评价指标（13）,饱和蒸气压 饱和蒸气压是指汽油的液、气两相达到平衡时的汽油蒸气压强。 汽油饱和蒸气压高，说明汽油含轻质成分多，挥发性好、起动性好； 但产生“气阻”的倾向大，在储存中的蒸发损耗大。 国家汽油质量指标规定： 饱和蒸气压 67kPa,一、车用汽油的使用性能及评价指标（14）,2.抗爆性 汽油的抗爆性指汽油在汽油机中燃烧时抵抗爆燃的能力。 （1）汽油抗爆性的评定指标 通常采用辛烷值作为汽油抗爆性的评定指标。 测试辛烷值的方法有研究法和马达法两种，分别得到研究法辛烷值和马达法辛烷值。,一、车用汽油的使用性能及评价指标（15）,研究法辛烷值(R

16、ON) 表示汽油机在中负荷、低转速运转条件下汽油的抗爆性。它是模拟了轿车在城市道路条件下行驶的工况而测得的。 马达法辛烷值(MON) 表示汽油机在重负荷、高速运转条件下汽油的抗爆性。模拟载货汽车在公路条件下行驶工况测得的。,一、车用汽油的使用性能及评价指标（16）,（2）改善抗爆性的方法 采用新的炼制工艺 在低辛烷值汽油中加入抗爆剂，过去广泛采用的抗爆剂是四乙基铅，但含铅汽油燃烧废气中有强烈的致癌物质，因此，各国先后取消使用含铅汽油。 在汽油中调入辛烷值高的改善组分 20世纪70年代起，国外出现了新的高辛烷值汽油调合组分，如甲基叔丁醚(MTBE)等含氧化合物 ，可代替四乙基铅及减少芳香烃调入量。,记录 影响发动机爆震燃烧的因素有： 发动机结构； 驾驶操作、气候、运行条件； 火花塞