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1、第二章 液体燃料,上一讲回顾,什么是燃烧？燃烧涉及哪些物理化学过程？,燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的氧化反应。涉及物理过程质量传递、气流运动、组分扩散、能量传递、相变、压力变化等涉及化学过程反应机理、反应速度、反应程度、燃烧产物的生成与控制等,上一讲回顾,燃烧哪些是有利的，哪些是不利的？,（1）动力工程（2）材料生产、工业供热（3）家庭供热（4）安全与火灾（5）燃烧对环境的污染，有害气体、温室气体、烟尘等前三者是有利的，后两者是不利的,上一讲回顾,工业燃烧工程师需要解决哪些问题？,针对不同燃料的特性提出合理的燃烧方法根据生产工艺的具体要求研究和设计特殊性能的新型燃烧装置研究和设计高效
2、节能型燃烧装置研究低噪声、低污染的燃烧技术为计算机控制的工业燃烧过程提供数学模型,上一讲回顾,烟煤可以分为哪些小类，分类的依据是什么？,贫煤、（贫瘦煤）、瘦煤、焦煤、肥煤、（1/3焦煤、气肥煤）、气煤、(1/2中粘煤)、弱粘煤、不粘煤、长焰煤在干燥无灰基挥发分Vdaf =10的前提下以反映粘结性的几个指标(粘结指数GR.I. ，胶质层最大厚度Y和奥阿膨胀度b)对烟煤进行细分当粘结指数GR.I. 85时，用Vdaf和Y或用Vdaf和b值来分类。如按b值和Y值划分类别有矛盾时，以Y值划分的类别为准,上一讲回顾,煤的成分表示方法和转换关系？,应用基（也称收到基）表示方法，用下角标arCar%+Har
3、%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+War%=100%干燥基表示方法，用下角标dCd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad% =100%可燃基（也称干燥无灰基）表示方法，用下角标dafCdaf%+Hdaf%+Odaf%+Ndaf%+Sdaf% =100%,上一讲回顾,煤中的水分有哪些？工业分析中的水分包括哪些？,外部水分不被燃料吸收而是机械地附在燃料表面上的水在大气中自然风干后即可去除内部水分被煤粒内部毛细孔吸附的水分，在内部均匀分布自然风干不能去除，在105110oC加热后去除化合水矿物杂质的矿物结晶水，在200500oC加热后去除热解水有机质中的氢和氧在干馏或燃烧后形成的水工业分
4、析的水分包括前两种，称为全水分,上一讲回顾,什么叫干馏？干馏时如何实现对空气的隔绝？,在隔绝空气条件下进行加热，称为干馏一般是往加热炉内通入N2等惰性气体来实现对空气的隔绝。主要起着避免氧化的作用。,上一讲回顾,工业分析中是如何确定W、V、F、A的含量？,W：在110oC加热前后测量煤样质量，减少量即为水分量。除以煤初始质量即得水分百分含量V：在850oC干馏前后测量干燥煤样质量，减少量即为挥发分质量。除以煤初始质量即得挥发分百分含量F：测量燃烧前后焦块质量，减少量即为固定碳质量，除以煤初始质量即得固定碳百分含量A：燃烧后剩下的即为灰分，测量其质量，除以煤初始质量即得灰分的百分含量。,上一讲回
5、顾,标准煤的发热量是多少？具体煤如何确定其发热量？,1kg标准煤的低位发热量是7000大卡=7000kcal=29.271MJ具体煤的发热量可用氧弹量热计直接测定具体煤的发热量可应用工业分析值计算具体煤的发热量还可应用元素分析值计算,上一讲回顾,用坩埚法是如何确定粘结序数的？,干馏后将焦炭外形分为七个等级，称为粘结序数，来表示煤的粘结性1焦炭残留物均为粉末2残留物粘着，手轻压成粉末3残留物粘结，手轻压碎成小块4不融化粘结，手指用力压裂成小块5不膨胀融化粘结，成浅平饼状，表面有银白色金属光泽6膨胀融化粘结，表面银白色金属光泽，高度不超15mm7膨胀融化粘结，表面银白色金属光泽，高度大于15mm,
6、液体燃料,天然液体燃料石油及其加工产品人造液体燃料主要指煤中提炼出的各种燃料油,石油,工业的血液，石油化工产品几乎能用于所有的工业部门。现代化的工业离不开石油，就像人体离不开血液一样。极其重要的国家战略物资除了是工业运转的“血液”还是国防的关键物资世界能源争夺的焦点,优质动力原料,汽车、内燃机车、飞机、轮船等现代交通工具都是用石油的产品汽油、柴油作动力燃料的 新兴的超音速飞机、导弹、火箭，也都以石油提炼出来的高级燃料为动力的一切转动的机械的“关节”中添加的润滑油都是石油制品。优点：体积小（同质量的比气体小跟固体接近）、热值高（比煤高1倍）、燃烧快、燃烧过程易控制、燃烧充分、燃烧后不留灰烬,重要
7、的化工原料,从石油中可提取几百种有用物质，其经济价值远远超过作为燃料燃烧的经济意义。石油化工可生产出成百上千种化工产品如塑料、合成纤维（衣服），合成橡胶、合成洗涤剂（洗衣粉）、染料、医药、农药、炸药和化肥等等。现代有机化学工业就建立在石油、煤炭、天然气等资源的综合利用之上。,炼油残渣也是宝,石油焦做炼钢炉里的电极，可以提高钢的产量；还可用它作为制造石墨的原料。沥青则可以制作油毡纸或铺路。,国防关键物资,缺少石油，坦克、军车将不能开动,国防关键物资,缺少石油，战舰、潜艇将不能出港,国防关键物资,缺少石油，飞机、直升机将不能升空,国防关键物资,二战后期，纳粹德国的攻势减弱，很重要的一个原因是其石油
8、工业和石油来源受到了盟军的重点打击和摧毁,世界能源焦点,以巴冲突、中东局势二战以来一直是世界的焦点，是因为中东是世界最主要的产油地非洲一些穷国的战乱相对来说受到的关注就少得多，因为没有石油等重要资源近年苏丹的达尔富尔问题日益受到西方关注，也主要是因为苏丹的石油,世界能源焦点,美国的海湾战争、伊拉克战争就是为了石油美国想通过控制中东石油来控制世界俄罗斯通过石油能源来牵制欧洲、控制前苏联加盟共和国、渔利日本和中国中国为满足日益增加的巨大的能源需求，在全世界找油：中东、非洲、中亚、南美、俄罗斯,世界能源焦点,伊朗内贾得、委内瑞拉查维斯敢公开向美国向小布什叫板，一个重要资本是有石油有钱,世界能源焦点,
9、伊朗核问题更是石油、中东、核绞在了一起，错综复杂背后是世界大国的角力，台面下暗流汹涌，美国想打又很难打,20世纪国际原油价格走势,上世纪70年代爆发第一次石油危机,说明,原油单位：桶和吨间的关系是什么？,1 吨 7桶吨是质量单位，桶是体积单位 1桶158.98升吨和桶之间的换算与原油密度有关全球平均值：1吨 7.35桶,中国对进口石油的依赖,2007年中国进口石油总量将超过1.7亿吨，对外依存度达50。石油成为中国最大的外部安全因素,我国是能源浪费大国,中国是世界上两个最大的能源消费国仅次于美国，也是世界上最大的燃煤国家，2000年消耗了超过10%的世界能源，却仅产出3.4%的GDP，而同期美
10、国消耗20%的世界能源产出了35%的GDP。中国平均万元GDP所消耗的能源是世界各国平均值的2倍多。,我国是环境污染大国,1985至1995年这10年间，全国能耗总量增长68.2。平均每个中国人所消耗的能源数量上升了增长47.9，废气排放总量增长了68.9，工业固体废物总量增长了22.6。由于燃煤等带来的污染，我国的北京、沈阳、西安、上海、广州5城市名列世界污染最重的城市之列中国森林经过几十年的掠夺性砍伐，使得国土面积列位世界第三的中国的森林面积仅占世界的4.6，森林蓄积量仅占世界的2.9中国已经沙漠化的土地达到25亿亩，占国土面积的将近五分之一，超过全国耕地面积的总和。,科学发展观,资源节约
11、型环境友好型节能减排高能耗高污染的企业如小火电厂、小水泥厂、小造纸厂关停拆除发展可再生替代能源,石油,石油是一种天然的液体燃料，也叫原油是一种黑褐色的粘稠液体，由各种不同族和不同分子量的碳氢化合物混合组成。烷烃(CnH2n+2)、环烷烃(CnH2n)、芳香烃(CnH2n-6)、烯烃(CnH2n)还含有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水分和矿物杂质,石油分类（1）,将轻馏分多的原油叫轻质原油:一般指终馏点在250以下的馏出物，如航空汽油、汽油、溶剂油、石脑油和航空煤油等。 轻馏分少的叫重质原油,石油分类（2）,根据所含碳氢化合物的种类进行分类石蜡基原油，含石蜡族(烷烃CnH2n+2)碳氢化合物较多
12、。烯基原油，含烯烃(CnH2n)较多中间基原油，烷烃和烯烃的含量大体相等，也叫混合基原油芳香基原油，含芳香烃较多，在自然界中储存量很少,石蜡基原油,特点：高沸点馏分中含大量石蜡优点：可以得到粘度指数较高的润滑油和燃烧性能良好的煤油缺点：所产汽油的辛烷数较低，加工时需专门脱蜡主产：中东阿拉伯石油、我国大庆石油说明：石蜡族的碳氢化合物是链状结构饱和碳氢化合物，碳原子n=14时，在常温下为气态，是天然气主要成分；n=516时，常温下呈液态，是煤油主要成分,烯基原油,特点：可以得到少量辛烷数高的汽油和大量优质沥青优点：含蜡少，便于炼制柴油和润滑油缺点：汽油产量少，润滑油粘度指数低，煤油易冒烟说明：烯烃
13、和烷烃都是原油的主要成分，但它是不饱和烃，所以化学稳定性和热稳定性都稍差，在高温和催化剂作用下，很容易转化为芳香族碳氢化合物,中间基和芳香基原油,中间基原油优点：可以得到大量直馏汽油和优质煤油中间基原油缺点：汽油的辛烷数不高，含蜡较多芳香基原油优点：可以得到辛烷数很高的汽油和溶解力很强的溶剂芳香基原油缺点：生产的煤油容易冒烟芳香基原油说明：芳香烃是环状结构的不饱和碳氢化合物，由于不饱和，因此化学活性较强，容易转换成其他产品,原油加工,蒸馏法（分馏法）常压蒸馏法减压蒸馏法裂解法热裂解催化裂解,蒸馏法（分馏法）,更通常的提法是“蒸馏法”石油的蒸馏就是，将原油加热，按原油中各种组分沸点不同，将其分割
14、为多个沸点范围（馏分）而提取出来的方法,常压分馏,塔内压力接近大气压力的分馏方法，可以得到石油气、汽油、挥发油、煤油、柴油等沸点在350oC以下的油品,减压分馏法,塔内压力低于大气压力一般只有400010000Pa，甚至低于1333Pa，也称真空分馏依据压力降低，沸点降低的原理来处理沸点高于350oC以上的重质馏分提高轻质产品的收得率可提炼常压下沸点为350500oC的粗柴油和轻质润滑油等,裂解法,使用分馏法只能分馏出分子量较小的轻质油品。为了提高原油中轻质油品的产量，特别是汽油的产量，可将直接分馏塔剩下的残渣或某些分子量较大的重质油品进一步在高温高压条件下进行分解，这种工艺叫做裂解法，包括热
15、裂解和催化裂解等裂解法温度多在400600oC，压力为11.5MPa甚至47MPa,问题,标准大气压是多少？裂解法的压力是多少个大气压？,标准大气压是1.013105Pa裂解法的压力大约是1015个大气压，甚至4070个大气压,碳氢化合物的相态,(1)烷烃、脂肪烃或石蜡烃 常温压下,含14个C呈气态;含516个C呈液态;含17个 C以上为固态(2)环烷烃，含34个C为气态，含516个C呈液态;含17个 C以上为固态(3)烯烃，常温常压下含24个C为气态，含518个C呈液态;含19个 C以上为固态(3)炔烃，常温常压下含乙炔、丙炔、1丁炔为气态，含418个C呈液态;含19个 C以上为固态,汽油,汽油成分：烃类混合物，碳原子数约412，最主要为碳原子数59。馏分：沸点范围约初馏点30至205 无色至淡黄色的易流动液体。最重要的性能为蒸发性和抗爆性。,问题,辛烷数高低对汽油性能有什么影响？,更通常的提法是汽油的辛烷值，见到的汽油标号90、93、97，就是指汽油的辛烷值对应为90、93、97辛烷值是衡量汽油在汽缸内抗爆震燃烧能力的一种数字指标，其值高表示抗爆性好。汽油在汽缸中正常燃烧时火焰传播速度为10-20 m/s，在爆震燃烧（爆炸状态）时可达1500-2000 m/s，后者条件下使气缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。,辛烷值的确定,
