石油炼制工程课件石油炼制工程003石油产品质量要求

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1、1,第四章 石油产品质量要求,汽油（Gasoline） 柴油（Diesel Oil） 航空煤油（Aviation Kerosene） 燃料油（Fuel Oil） 润滑油（Grease Oil ） 石油沥青（Petroleum Asphalt） 石油蜡（Petroleum Wax） 石油焦（Petroleum Coke）,2,4.1 石油产品分类,参照国际标准化组织ISO 8681标准，我国制订了石油产品及润滑剂总分类体系GB 498-87标准。 石油产品并不包括以石油为原料合成的各种石油化工产品。 现有石油产品约800余种，并且品种和质量指标还在不断变化。 一、石油产品分类总表 各门类石油产品

2、见下表。,3,4.1 石油产品分类,石油产品分类总表,4,4.1 石油产品分类,二、石油燃料的分类及使用范围 1、石油燃料的分类 石油产品燃料(F类)分类总则GB/T 12692-90规定石油燃料分为四组。,5,4.1 石油产品分类,2、馏分燃料(D组)的分类及使用范围,6,4.2 汽油（Gasoline）,一、汽油的分类 1、车用汽油(motor gasoline)：汽油机使用的燃烧。 2、航空汽油(aviation gasoline)：活塞式航空发动机使用的燃烧。 3、洗涤汽油：用作清洗精密机件的油料。 4、起动汽油：用作低温下起动发动机的汽油。 二、汽油机工作原理以及对汽油的使用要求 按

3、燃料供给方式不同，汽油机又可分为：化油器式；喷射式。 1、汽油机结构 图4-1为化油器式汽油机结构。,7,4.2 汽油（Gasoline）,(1)上止点：活塞向上运动所能达到的最高位置。 (2)下止点：活塞向下运动所能达到的最低位置。 (3)冲程：活塞从上止点到下止点的直线距离。 2、汽油机工作过程,(1)进气（Air、Oil）：活塞从上止点向下止点运动。 (2)压缩（Air、Oil）：活塞由下止点向上止点运动。 (3)膨胀作功：电火花点火，燃气膨胀，对外作功。 (4)排气(燃烧废气)：活塞由下止点向上止点运动。,8,3、汽油机对汽油的使用要求 要求汽油的蒸发性良好。 燃烧平衡，不产生爆震燃烧

4、。 要求汽油具有良好的安定性。 要求汽油腐蚀性小，不含机械杂质和水分。 排出的污染物少。 三、发动机压缩比和热功效率 1、压缩比 活塞下行到下止点时，气缸内吸入的油气的体积为V1。 活塞上行到上止点时，被压缩后的油气的体积为V2。 两者之比称为压缩比，用表示。,4.2 汽油（Gasoline）,9,压缩比 V1/V2 压缩比，压缩终了压力。 2、热功效率 汽油发动机的热功效率与它的压缩比直接相关，其关系为,4.2 汽油（Gasoline）,由此可知：发动机压缩比，发动机的功率。 发动机更能有效地利用汽油燃烧的热能，燃料消耗，汽油机的功率和经济性也就越好。因而希望采用压缩比高的发动机。,10,四

5、、汽油的抗爆性(anti-knock properties) 1、爆震现象 (1)焰前反应：在汽油机压缩过程中，油气混合物的温度和压力都很快上升，汽油便开始发生氧化反应并生成一些过氧化物； (2)火焰中心：当火花塞点火后，火花附近的混合气温度急剧升高，氧化加剧，进而出现最初的火焰中心。 (3)正常燃烧：燃烧平稳，火焰以3070m/s的速度向外扩展。汽缸内T、P的变化均匀，活塞被均匀地推动。发动机的功率达到应有的高度，工作状态良好。 如图4-3(a)、(c)所示。,4.2 汽油（Gasoline）,11,(4)爆震现象 如图4-3(b)、(d)所示。 混合气燃烧后，在火焰尚未传播到的混合气中，因

6、受高温高压影响，形成大量自然点较低的过氧化合物，在多个部位猛烈自燃，使火焰速度高达15002500ms。 T、P剧增，形成冲击波，在缸壁上多次反射，如同重锤敲击活塞和气缸，发出金属撞击声，燃料燃烧不完全，排出带黑烟废气。 (5)危害 功率降低、汽油消耗量增加； 发动机零件受到损坏缩短发动机的工作寿命。,4.2 汽油（Gasoline）,12,(6)爆震现象产生的原因 汽油机的爆震与两方面因素有关： 燃料性质：燃料易氧化，氧化后过氧化物不易分解，自燃点低，爆震比较容易产生。反之不易发生。 发动机工作条件：发动机的压缩比大，气缸内温度、压力就越高，就容易产生爆震现象。 2、抗爆性评定指标 汽油的抗

7、爆性用辛烷值(Octane Value)来表示。 (1)辛烷值的定义 辛烷值：在规定条件下，在发动机试验中通过标准燃料进行比较来测定的。,4.2 汽油（Gasoline）,13,标准燃料(reference fuel)：由异辛烷和正庚烷以不同体积比混合而成。 正庚烷的抗爆性很差，规定它的辛烷值为0，异辛烷的抗爆性很好，规定它的辛烷值为100。 测定辛烷值时，把汽油和标准燃料进行比较实验。若汽油抗爆性与含90%异辛烷和10%正庚烷的标准燃料相同，则汽油辛烷值为90。 (2)表示方法 马达法和研究法 评定辛烷值的方法有马达法和研究法两种。 、马达法(MON) 的实验工况条件,4.2 汽油（Gaso

8、line）,14,发动机转速900 r/min，冷却水温度100，混合气温度150 。 马达法辛烷值表示车用汽油在发动机重负荷条件下高速运转时的抗爆性。 、研究法(RON)的实验工况条件：发动机转速600 r/min，冷却水温度100，混合气温度不控制 。 研究法辛烷值表示车用汽油在发动机加速条件下低速运转时的抗爆性。 两者之间的关系：MONRON0.810 研究法辛烷值与马达法辛烷值之差，称为汽油的敏感度，反映抗爆性随发动机工况改变而变化的程度。,4.2 汽油（Gasoline）,15,抗爆指数ONI和道路辛烷值 、抗爆指数：上世纪70年代以来，一些国家采用了一个新指标称为抗爆指数(ONI)

9、，也叫平均实验辛烷值。 ONI（MONRON）/2 、道路辛烷值 ：采用行车法来测定汽油的辛烷值。 行车法：在一定的T下，用多缸汽油机测定辛烷值。 在实际工作中，通常采用经验公式计算： MUON=28.5+0.431RON+0.311MON-0.04烯烃% 3、组成对辛烷值的影响 辛烷值与烃类分子大小和化学组成有着密切的关系。,4.2 汽油（Gasoline）,16,分子量大致相近时，各族烃辛烷值大小顺序： 芳香烃异构烷烃、异构烯烃环烷烃、正构烯烃正构烷烃 对于同一族烃，分子量，沸点，辛烷值。 对于汽油来说，高度分支的异构烷烃是理想组分。 原因： 烃类辛烷值的差别，可用自由基链反应学说来解释。

10、 、正构烷烃：氧化时生成的过氧化物ROOH容易分解生成两个自由基RO.和.OH，每个自由基又引发一个新链反应，使氧化反应越来越多，过氧化物积累速度过快，从而引起自燃。,4.2 汽油（Gasoline）,17,、芳香烃和高度分支的异构烷烃：生成的过氧化物分解时，不易形成新的反应链，环烷烃介于二者之间，所以它们的辛烷值比正构烷烃好。 、环烯烃和直链烯烃：虽容易生成过氧化物，但过氧化物分解时生成醛、酮等氧化物，而不形成新的反应链，所以辛烷值也较好。 4、提高辛烷值的方法 加入抗爆剂 防止或延缓因大量过氧化物的积聚而自燃。 加四乙基铅Pb(C2H5)4、甲基环戊二烯三羰基锰。因大量的铅排入大气会污染环

11、境，故国内外已禁止使用含铅汽油。,4.2 汽油（Gasoline）,18,调合 往低辛烷值汽油中加入适量的高辛烷值组成（重整汽油、催化裂化汽油、烷基化油）或高辛烷值汽油。 一般来说，辛烷值并不具有简单的可加性。 、烷烃与烷烃(or 烷烃与环烷烃)的调合辛烷值与组成呈线性关系； 、烷烃与芳烃或烯烃的调合辛烷值与组成不呈线性关系，多数情况下有增值效应。 掺合 加入含氧化合物可提高汽油的辛烷值，称为掺合。 醚类(MTBE、ETBE、TAME)、醇类(甲醇、乙醇)。,4.2 汽油（Gasoline）,19,提高加工深度 通过催化重整、异构化、烷基化等加工过程，使汽油改质，增加芳烃、烯烃、异构烷烃含量，

12、从而提高辛烷值。 5、汽油机压缩比与爆震燃烧的关系 汽油机的爆震燃烧不仅与燃烧性质有关，还与发动机压缩比有关。 压缩比，T和P，过氧化物，爆震倾向，应该选择辛烷值高的汽油。 发动机压缩比7： 用辛烷值为70的汽油。 发动机压缩比在78之间：用辛烷值为90的汽油。 发动机压缩比8：用辛烷值为93、95或更高的汽油。,4.2 汽油（Gasoline）,20,五、汽油的蒸发性(vaporizability) 汽油在进气管中停留时间只有0.0050.05s；在气缸内的蒸发时间只有0.020.03s，因此要求良好的蒸发性。 汽油从液态变成气态的性质称为汽油的蒸发性。 1、汽油蒸发性对发动机性能的影响 蒸

13、发性良好，容易气化，易与空气形成可燃气，利于完全、正常燃烧，亦能保证发动机在低温下迅速起动。 2、表征汽油的指标及评价方法 (1)馏程(distillation range) 10%馏出温度：表示燃料中轻馏分的相对数量，表明汽油在发动机中低温时启动性能的好坏。,4.2 汽油（Gasoline）,21,汽油10%馏出温度过高，在冬季严寒地区使用时启动就困难。,4.2 汽油（Gasoline）,10%馏出温度过低，汽油容易在输油管中迅速气化，产生气阻现象。,50%馏出温度：表示燃料的平均气化性能。使发动机具有良好的加速性、过渡性和工作稳定性。,22,90%馏出温度和干点：表示汽油在气缸中蒸发的完全

14、程度，用来控制汽油中重质馏分的。 (2)饱和蒸汽压(saturated vapour pressure) 汽油的蒸汽压，汽油中轻组分含量。 有利于低温起动。 在贮存和运输过程中易蒸发损耗，着火危险性较大，容易产生气阻。 六、汽油的安定性(stability) 1、安定性的定义 (1)氧化安定性(oxidation stability) 油品在常温和液相条件下抵抗氧化的能力。,4.2 汽油（Gasoline）,23,(2)热安定性(thermal stability) 油品抵抗热影响，而保持其性质不变的能力。 2、汽油中存在的胶质(gum) 安定性差的汽油在贮存和使用过程中，通常出现颜色变深、生

15、成胶质(粘稠胶状沉淀物)。 (1)不可溶胶质：汽油中形成沉淀并且能过滤出来。 (2)可溶胶质：汽油全部蒸发后，不挥发的残留物。 (3)粘附胶质：不溶于汽油而粘附在器壁上。 3、影响汽油安定性的原因 (1)不安定组分 汽油中的不安定组分是汽油储存时变质的根本原因。,4.2 汽油（Gasoline）,24,不饱和烃(二烯烃、环烯烃、链烯烃) 不但自己易于在常温下氧化，还会促使其它烃类氧化。 含硫化合物(硫醇、硫酚) 促进胶质生成，使汽油颜色变红变深，甚至产生沉淀。 (2)外界条件 光照、温度：光照和升温能引发汽油中不安定组分的氧化链反应加速汽油变质； 金属表面作用：某些金属对汽油有催化氧化作用，使

16、汽油颜色加深。 与空气的接触面积：汽油与空气的接触面积越大，氧化的倾向也越大。,4.2 汽油（Gasoline）,25,2、评定汽油氧化安定性的指标 (1)碘值（iodine value） 100g汽油所反应掉的碘的克数，以g碘/100g为单位。表示汽油中不饱和烃的含量。 碘值，汽油中不饱和烃含量，安定性越差。 (2)实际胶质（existent gum） 指100ml燃料在试验条件下所含胶质的毫克数，单位以mg/100ml表示。 用热空气吹扫油面直到蒸发完毕，不能蒸发的棕色或黄色的残留物。 包括燃料中实际含有的胶质和试验过程中产生的胶质。,4.2 汽油（Gasoline）,26,(3)诱导期（induction period） 汽油在压力为0.7MPa的氧气中，在温度为100 时未被氧化的时间，以min为单位。 评定汽油抗氧化安定性的指标。 诱导期，安定性就越好，不易氧化，适于长