石油及石油产品性质PPT课件

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1、石油及石油产品性质石油的一般性状颜色：绝大多数为黑色相对密度：大多数介于 0.80.80.980.98之间气味：特殊气味流动性：流动或半流动的粘稠液体石油的外观性质与其化学组成有关1.1.碳和氢占96969999碳：83838787氢：111114142.2.硫、氧、氮： S S，O O ，N,N,3.3.微量元素：金属元素：Pb, K,Na,Ca,Fe,Ni,V Pb, K,Na,Ca,Fe,Ni,V ，非金属元素：SiSi，P P，ClCl，I I ，后两项共约1 14 4，一般不超过5%5%石油中各种元素多以化合物的形式存在原油原油蒸馏蒸馏气体气体200200汽油馏分汽油馏分( (石脑油

2、石脑油) )200200350350煤柴油馏分煤柴油馏分 ( (常压瓦斯油常压瓦斯油AGO)AGO)350350500500润滑油馏分润滑油馏分 ( (减压瓦斯油减压瓦斯油VGO)VGO) 500500减压渣油减压渣油(VR)(VR) 350350常压渣油常压渣油(AR)(AR)1 1、烷烃A A、气态烷烃：C C1 1C C4 4B B、液态烷烃：C C5 5C C1515 C C、固态烷烃：C C1616 ( (蜡) )特点：烷烃随碳原子数增大，相对分子量、沸点、 熔点、密度增大； 化学性质较安定，但在加热或催化剂以及光的作用下，会发生氧化、卤化、硝化、热分解以及催化脱氢、异构化等反应。

3、正丁烷的球棒模型正十五烷碳链写法立体型正戊烷 异戊烷 新戊烷C5H1 2正丁烷 异丁烷C4H1 0C H3C H2C H2C H3C H3C H C H3C H3分子式写法分子式写法略氢写法略氢写法烷烃的几种表示法 2、环烷烃：单环, 双环, 多环五员环、六员环系列侧链长的少环环烷烃是良好的润滑油成分。特点：环烷烃的化学性质与烷烃相似，但活泼些。在一定条件下同样可以发生氧化、卤化、硝化、热分解等反应。环烷烃在一定条件下能脱氢生成芳烃，是生产芳烃的重要原料。3 3、芳烃：单环, , 双环, , 多环 有些多环芳烃具有荧光，这是有些油品能发出荧光的原因。 特点：较稳定，侧链被氧化成有机酸，多环芳香

4、烃被氧化生成胶状物质，油品变质的原因之一。4、不饱和烃 不饱和烃在原油中含量极少，主要是在二次加工过程中产生的。催化裂化产品中含有较多的不饱和烃，主要是烯烃，也有少量二烯烃，但没有炔烃。烯烃的分子结构与烷烃相似，即呈直链或直链上带支链。但烯烃的碳原子间有双价键。凡是分子结构中碳原子间含有双价键的烃称为烯烃，分子通式有CnH2n、CnH2n-2等。分子间有两对碳原子间为双键结合的则称为二烯烃。特点：随碳原子数增大，沸点、 熔点、密度增大；烯烃的化学安定性差，易氧化生成胶质。v石油中的硫、氧、氮元素以非烃化合物形式存在，虽然元素的含量仅约1%-4%，但非烃化合物的含量却相当高，可达百分之十几。v非

5、烃化合物主要集中在重组分特别是渣油中。v对石油加工、油品储存、使用性能影响很大。是精制过程的去除对象。（一）石油中的含硫化合物1 1、含硫化合物的危害 腐蚀设备 污染环境 影响二次加工过程（如使催化剂中毒） 影响油品质量含硫量常作为评价石油及油品的一项重要指标。含硫量常作为评价石油及油品的一项重要指标。原油按其含硫量可分为：原油按其含硫量可分为： 含硫量含硫量0.5%0.5%，低硫原油；，低硫原油； 含硫量含硫量0.5%0.5% 2.0% 2.0% ，含硫原油；，含硫原油； 含硫量含硫量2.0%2.0%，高硫原油。，高硫原油。我国原油多属低硫或含硫原油。我国原油多属低硫或含硫原油。世界原油总产

6、量的世界原油总产量的75%75%为含硫原油和高硫原油。为含硫原油和高硫原油。2 2、存在形态 硫化氢H H2 2S S 硫醇RSHRSH 硫醚RSRRSR 二硫化物RSSRRSSR 噻酚类3 3、分类（活性硫与非活性硫） 酸性含硫化合物：H H2 2S S，RSHRSH、S S 中性含硫化合物：RSR RSR ，RSSRRSSR 热稳定性较高的含硫化合物：噻酚、四氢噻酚4 4、含硫化合物在石油馏分中的分布趋势：含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加, 其种类和复杂性也随着馏分沸程升高而增加。汽油馏分的硫含量最低，减压渣油中的硫含量最高，我国大多数原油中约有70%的硫集中

7、在减压渣油中。硫醇：主要存在于汽油馏分中，有时在煤油馏分中也能发现，在350以上的高沸点馏分中含量极少。硫醇有极难闻的特殊臭味，硫醇对热不稳定； 硫醚：是石油中含量较高的硫化物，轻馏分和中间馏分中含量较高。二硫化物：在石油馏分中含量很少，一般不超过该馏分硫含量的10%（质），而且较多集中于低沸点馏分中 。噻酚：主要存在于石油的中间馏分和高沸点馏分中。 5、危害：Fe+H2S FeS+H2FeS+2HCL FeCL2+H2SFe+S FeS2RSH+Fe （RS)2Fe+H2硫化合物：汽油抗爆性、感铅性不良，油品安定性SO2、SO3：污染大气、腐蚀设备S：催化剂中毒，铂重整1 1、含氮化合物的危

8、害 影响二次加工过程（如使催化剂中毒） 影响油品质量：安定性差，易生胶。 污染环境2 2、存在形态 碱性氮化合物：吡啶，喹啉，胺等 中性氮化合物：吡咯，吲哚，咔唑（二）石油中的含氮化合物3、分布：原油氮含量一般比硫含量低，通常在0.05%0.5%范围内。我国原油含氮量偏高，在0.1%0.5%之间。氮化合物含量随石油馏分沸点的升高而迅速增加，约有80%的氮集中在400以上的渣油中。我国大多数原油的渣油集中了约90%的氮。而煤油以前的馏分中，只有微量的氮化物存在。 石油中的含氮化合物的去除方法：石油中的含氮化合物的去除方法： 酸洗可除去碱氮。 催化加氢精制可除去油品中的部分氮化物。石油中的酸性含氧

9、化合物总称石油酸。中性含氧化合物含量较少。3、分布原油中的氧含量随馏分沸点升高而增加，主要集中在高沸点馏分中，大部分富集在胶状沥青状物质中。胶状沥青状物质中的氧含量约占原油总含氧量的90%95%。中间馏分(沸程250400)环烷酸含量最高，低沸点馏分及高沸点重馏分中含量都比较低。 环烷酸在石油产品中的危害环烷酸在石油产品中的危害 对金属有腐蚀作用。 是润滑油氧化的催化剂，对润滑油的正常润滑有不良影响（形成环烷酸盐粘度大）。大部分环烷酸在石油加工过程中可用碱洗的方法去除。环烷酸可作化工产品： 枕木防腐剂。 颜料及油漆的催干剂。 防锈剂（环烷酸锌）。( (四) )胶质、沥青质 石油中的非烃化合物，

10、有很大一部分是胶状沥青状物质。重质石油中可达40%-50%，其中主要是胶质，沥青质一般不超过4%-5%。 胶质、沥青质物质是由C、H、O、N、S等元素所组成的非烃类化合物。天然石油中90%以上O，80%以上N，50%以上S都集中在胶状和沥青状物质中。 沥青质是石油中分子量最大（沥青质是石油中分子量最大（2000-60002000-6000）、极性最强的非烃组分。）、极性最强的非烃组分。 胶质是石油中分子量（胶质是石油中分子量（600-2000600-2000）及极性仅次于沥青质的大分子非烃）及极性仅次于沥青质的大分子非烃化合物，它具有很大的多分散性。化合物，它具有很大的多分散性。 溶解性：胶质

11、能溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳、石油醚（低沸点烷溶解性：胶质能溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳、石油醚（低沸点烷烃），不溶于乙醇；沥青质能溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳、但不溶烃），不溶于乙醇；沥青质能溶于苯、三氯甲烷、二硫化碳、但不溶于石油醚和乙醇。区别：能溶于正庚烷的为胶质；能溶于苯不溶于正于石油醚和乙醇。区别：能溶于正庚烷的为胶质；能溶于苯不溶于正庚烷的为沥青质；不溶于苯也不溶于正庚烷的为高碳氢比的焦状缩合庚烷的为沥青质；不溶于苯也不溶于正庚烷的为高碳氢比的焦状缩合物。物。胶质、沥青质的基本结构胶质、沥青质的基本结构 以多个芳香烃组成的稠合芳香环系为核心，周围连接有若干个环烷烃，芳香烃和环烷环上都还

12、带有若干个长度不一的正构或异构的烷基侧链，分子中还有各种硫、氮、氧的基团 胶质是一种很粘稠的流动性很差的液体或半固体状态的胶状物，颜色为黄色至暗褐色。受热熔融，密度1.01.1g/cm3，平均相对分子量约6001000。 胶质具有很强的着色能力，50ppm的胶质就可使无色汽油变为草黄色。 胶质能溶于石油醚、苯、乙醚及石油馏分。 胶质含量随沸点升高而增多，渣油中含量最大。 胶质易氧化缩合为沥青质，受热易裂解及缩合。 2 2、沥青质 沥青质是一种深褐至黑色的、无定型脆性固体。相对密度略大于1.0，VPO法分子量约300010000。加热不熔，300以上时会分解及缩合。 沥青质能溶于苯、二硫化碳、四

13、氯化碳中，不溶于石油醚。 沥青质无挥发性，全部集中在渣油中。 胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的胶体分散体系。胶质和沥青质的存在使渣油形成一种较稳定的胶体分散体系。 胶质、沥青质能与浓硫酸作用，产物溶于硫酸。1、石油中的微量元素 变价金属：V、Ni、Fe、Cu、Cr、Mo、Co、W、Mn、Pb、Ga、Hg、Ti 碱金属和碱土金属：Na、K、Ca、Ba、Sr、Mg 卤素和其他元素：As、Cl、Br、I、Al、Si2、石油中的微量元素含量及危害3、石油中的微量元素的分布：浓集于渣油中石油及油品的物理化学性质 石油及其产品的物理化学性质是评定产品质量和控制输送过程的重要指标，也是设计和计算输送

14、管道、油库的重要数据。 油品的物理性质与其化学组成有着密切的关系，油品的物理性质在很大程度上取决于其中所含烃类的物理性质和化学性质。油品是各含种烃类和非烃类的复杂混合物；它的理化性质是各种化合物性质的宏观综合表现。它们之中有的性质有可加性，有的则没有，而且多数不具有可加性。一、蒸汽压在某一温度下液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态，这时蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压，简称为蒸汽压;蒸汽压的高低表明了液体气化或蒸发的能力，蒸汽压愈高，就说明液体愈容易汽化;蒸汽压是石油储运设备设计的重要基础物性数据;蒸汽压是某些轻质油品重要的质量指标。二、馏分组成与平均沸点（一）沸程与馏分组成 纯化合物在一定的外压下有

15、固定的沸点。 混合物没有固定的沸点，只有一个温度范围。 馏程测定：ASTM蒸馏（或称恩氏蒸馏） 恩氏蒸馏装置 (1)(1)初馏点：恩氏蒸馏中流出第一滴冷凝液时的气相温度。(2)(2)终馏点：恩氏蒸馏过程所达到的最高气相温度。( (干点：恩氏蒸馏过程中最后一个液滴汽化时的气相温度) )(3)(3)馏程( (沸程) )：初馏点到终馏点这一温度范围称为油品的沸程。 汽油4040200; 200; 灯用煤油180180300; 300; 轻柴油 200200350; 350; 喷气燃料130130240;240; 润滑油350350520; 520; 重质燃料油520520。(4)(4)恩氏蒸馏曲线：

16、油品恩氏蒸馏馏出温度与馏出量( (体%)%)之间的关系。 恩氏蒸馏曲线斜率S轻质油品：恩氏蒸馏曲线10%-90%的一段接近一条直线S表示从馏出10%-90%之间，每馏出1%沸点的平均升高值；S表示该油品的馏程宽窄，S越大该油品的馏程范围越宽；馏程的数据基本能反应油品组分轻重的相对含量，常用于原油评价。馏程是发动机燃料等的重要质量指标。平均沸点来表征其气化性能。石油馏分的平均沸点的定义有下列五种：体积平均沸点tV（）:tV=(t10+t30+t50+t70+t90)/5 tV是由馏程测定的10%，30%，50%，70%，90%这五个馏出温度计算得到。（注:用恩代蒸馏数据）用途：主要用于求取其他难

17、于直接求得的平均沸点。 （二）平均沸点质量平均沸点tW（）:1nwi iitwtti: i组分的沸点 wi: i组分的质量分率 用途：求取油品的真临界温度。实分子平均沸点tm（）: 1nmi iitxt ti: i组分的沸点 xi: i组分的摩尔分率用途：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因数 立方平均沸点TCU (K):31/31ncuiiiTvT Ti : i组分的沸点 (K) vi: i组分的体积分率用途：求油品的特性因数和运动粘度。5.中平均沸点tme(): tme=(tm + tcu )/2 用途：求油品的氢含量，特性因数,假临界压力，燃烧热，平均分子量等。密度、特性因数和相对分子

18、量一、密度1 1、油品的密度和相对密度(1)(1)密度：单位体积的物质具有的质量。 =m/V =m/V （单位：g/cmg/cm3 3，kg/mkg/m3 3） 我国规定油品的标准密度为其2020时的密度, ,记2020。 相对密度：油品密度与标准温度下水的密度之比。 ( (标准温度：常用44或15.6) 15.6) 相对密度表示方法有： 、API(API(比重指数) )615615204.、dd(2)(2)各种相对密度表示方法之间的换算 相对密度值增大则比重指数值下降。 换算也可用表查得。APId1415131515 615 6.2046 .156 .15ddd dd校正值, 从表查得。用A

19、PI将原油分类：1987年第12届世界石油会议规定对原油的分类API31.1的原油为轻质原油;API=31.1-22.3为中质原油;API=22.3-10.0为重质原油;API 环烷烃 烷烃。 分子环数越多, ,密度越大。v石油馏分的密度随其沸程升高而增大。v对不同的原油，同样沸程，相对密度差别很大，一般的：环烷基的 中间基的 石蜡基的以烷烃为主的石油称为石蜡基石油; ;以环烷烃、芳香烃为主的石油称为环烷基石油; ;介于两者之间的称为中间基石油; ;1 1、特性因数K K（1 1）概念：特性因数是把油品的平均沸点和相对密度关联起来，说明油品化学组成特性的一个复合参数。 （2 2）定义式同族的烃

20、K相近，不同同族的烃K不同；各类烃的K值： 烷烃K=1213 环烷烃K=1112 芳烃K=9.711KTd 1 2 1 6131 5 61 5 6.()/.T-一般用中平均沸点对于烷烃，支链增加K值下降对于环烷烃和芳香烃，支链增加K值增大对于芳烃，环数增加K值下降特性因数K的求定：用定义式或查图特性因数对于了解原油的分类，确定原油的加工方案，油品的化学组成及其其它特性十分有用；K结合密度或平均沸点，可求蒸汽压或分子量三、平均相对分子质量平均相对分子质量油品中所含各组分分子量的平均值。 表示方法： 数均分子量：体系中各种分子的摩尔分率与其分子量的乘积的总和。 表达式：M Mn n=n=ni iM

21、 Mi i 重均分子量：体系中各种分子的质量分率与其分子量的乘积的总和。 表达式：M MW W= w= wi iM Mi i 常用的是数均分子量。 石油馏分平均分子量的近似计算： 用经验关联式或用经验关联式或图表图表 石油及其馏分的平均相对分子质量 原油中所含化合物的相对分子质量是从几十到几千。其各馏分的平均相对分子质量是随其沸程的上升而增大的。当沸程相同时，各原油相应的平均相对分子质量还是有差别的，石蜡基原油（如大庆原油）的相对分子质量最大，中间基原油（如胜利原油）的次之，环烷基原油（如欢喜岭）的最小。 粘度概念： 流体流动时，由于分子相对运动产生内摩擦而产生内部阻力，这种特性称为粘性，衡量

22、粘性大小的物理量称为粘度。1 1、动力粘度（/） 两液体层相距1cm1cm，其面积各为1cm1cm2 2，相对移动速度为1cm/s1cm/s，这时产生的阻力称为动力粘度，即流体的内摩擦系数。 单位：1 Pa 1 Pa s = 10 P s = 10 P（泊）= 1000 cP= 1000 cP 定义：流体的动力粘度与同温同压下该流体的密度之比。 t t=t t/t t t t运动粘度，单位：mmmm2 2/s/s，cmcm2 2/s/s t t动力粘度，单位：g/cmg/cms s t ttt时液体的密度，单位：g/cmg/cm3 3 单位：1 1 2 2/s(/s(斯) =100mm) =1

23、00mm2 2/s(/s(厘斯，cSt)cSt)1 1）d,Tb,Md,Tb,M则t t 2 2）胶质 芳烃 环烷烃 烷烃(K(K则t t)3 3）分子结构中的环数多则粘度大4 4）分子结构中的环数相同时则侧链长的粘度大 温度升高则液体油品的粘度降低。1 1、油品粘度与温度的关系式 lglg(lglg(t t + a )= b + mlgT + a )= b + mlgT t t油品的运动粘度，mmmm2 2/s/s a a与油品有关的经验常数（0.650.65，0.60.6） TT油品的绝对温度，K K m m随油品性质而定的经验常数2 2、粘温特性 油品粘度随温度变化的性质称为粘温特性。

24、油品粘温特性表示方法： (1)(1)粘度比： 5050/100100 粘度比越小，油品粘度随温度变化越小，粘温性质越好。(2)(2)粘度指数：I I 油品粘度随温度变化越小，粘度指数越高。 粘度指数I I的求定：图表、公式。3 3、油品粘温性质与组成的关系 1 1）正构烷烃的粘温性质最好； 2 2）环状烃的粘温性质较差，环数越多越差，而侧链长的粘温性质也较好。（四）粘度与压力的关系压力增加，油品的粘度增大；但对液体油品，仅当P P20MPa20MPa时才需校正。（五）气体的粘度压力增加，气体粘度增大；温度上升，气体粘度增大。v低温流动性是石油产品特别是润滑油和柴油的重要指标。v评定油品低温流动

25、性的指标有： v浊点v结晶点v倾点v凝点v冷滤点 粘温凝固：含蜡很少或不含蜡的油品，温度降低时粘度增加很快，当粘度增加到某个程度时, , 油品变成无定型的粘稠的玻璃状物质而失去流动性。 构造凝固：含蜡油品，当温度逐渐下降时，蜡逐渐结晶析出形成网状结构，将液体油品包在其中，使油品失去流动性。 注意：所谓凝固只是失去流动性，并未凝固成为固体。1）浊点和结晶点、冰点浊点（cloud point)：试油在规定条件下冷却，开始呈现浑浊时的最高温度称为浊点。（清晰的石油产品由于蜡结晶体的出现而呈雾状或浑浊时的温度。）结晶点（crystallization point)：油品到浊点后继续冷却，出现肉眼观察到

26、结晶的最高温度称为结晶点。（在规定条件下油品冷却时，最初出现蜡结晶时的温度。）（肉眼看见蜡结晶）冰点(freezing point)：油品被冷却时所形成的蜡结晶消失一瞬间的温度。 浊点冰点结晶点v凝点(solidification point)：试样在规定条件下冷却至停止移动时的最高温度。q(油品失去流动性的最高温度称为凝点。)v倾点(pour point)：在规定条件下被冷却的试样能流动的最低温度。v冷滤点(cold filter plugging point)：在规定条件下20毫升试样开始不能通过过滤器时的最高温度。浊点、结晶点、冰点-煤油、航空汽油、喷气燃料的使用性能指标凝点、倾点-原油

27、、柴油、润滑油重要低温性能指标冷滤点-柴油低温性能指标熔点-石蜡、地蜡、高熔点石油产品质量指标滴点-润滑脂使用温度范围的界限软化点-沥青使用的界限温度3）、组成对低温流动性影响结晶点、冰点、浊点：正构烷烃、芳香烃异构烷烃、环烷烃、烯烃。同一烃类，分子量大，结晶点、冰点、浊点增大。凝点、倾点：沸点高，特性因数大，凝点、倾点高。1 1、爆炸及爆炸极限1 1）物质从一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象称为爆炸。爆炸也可视为气体或蒸汽在瞬间剧烈膨胀的现象。2 2）爆炸极限是指可燃气体、蒸汽或粉尘和空气的混合物能发生爆炸的浓度范围。发生爆炸的基本条件是爆炸混合物的浓

28、度范围。发生爆炸的最低浓度和最高浓度分别叫做爆炸下限和上限。在规定条件下，加热油品所逸出的蒸气空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度，以表示。v闭口闪点 flash point(closed)：用规定的闭口闪点测定器所测得的闪点，以表示。v开口闪点 flash point(open)：用规定的开口杯闪点测定器所测得的闪点，以表示。q常见油品的闪点：汽油小于28煤油2845柴油45120润滑油大于120 燃点fire point：在规定条件下，当火焰靠近油品表面的油气和空气混合物时即会着火并持续燃烧至规定时间所需的最低温度，以表示。 自燃点autogenus ignition tem

29、perature (or auto-ignition temperature) 在规定条件下，油品在没有火焰时，自发着火的温度，以表示。闪点、燃点与油品的汽化性有关自燃点与油品的氧化性有关q轻组分：分子小，沸点低，易蒸发，闪点和燃点低； 难氧化，自燃点高。q重组分：分子大，沸点高，不易蒸发，闪点和燃点高；易氧化，自燃点低。q各类烃自燃点比较：烷烃 环烷烃 烯烃 环烷烃 烷烃其他性质（3）、酸度和酸值 表明油品中含有酸性物质的指标酸度：是以中和100ml试油中的酸性物质所需的KOH毫克数。mg100mL-1酸值：是以中和每克试油所需的KOH毫克数。mgg-1测定方法的原理以95%或85%乙醇在沸

30、腾情况下将试油中的酸性物质抽出，然后用已知浓度的氢氧化钾乙醇溶液滴定，通过酚酞、甲酚红、碱性蓝或溴麝香草酚蓝指示剂颜色的变化来确定滴定终点。记录滴定所消耗的氢氧化钾乙醇溶液的体积，通过计算得到油品的酸度或酸值。测定意义酸度和酸值是保证油品储运容器和用油设备不受腐蚀的指标之一。（4）残碳，灰分残碳与油品中不稳定烃类化合物、稠环芳烃及非烃化合物等有关，尤其与重油油料中的沥青质和胶质密切相关。催化裂化原料的残碳值是判断原料优劣的重要参数，对判断生焦量和热平衡必不可少。对延迟焦化原料的残碳，能预测焦炭产量。商品润滑油中残炭值是规格要求之一，反映精制深度。精制深的油品,非烃类化合物及胶质少的油品,残炭值

31、小。石油产品的总分类（GB/T498GB/T49819198787）类别类别各类别的含义各类别的含义F燃料S溶剂和化工原料L润滑剂和有关产品W石油蜡B石油沥青C石油焦石油燃料分类GB/TGB/T l2692l2692.1.1- -20102010组别组别燃料类型燃料类型各类别含义各类别含义G气体燃料主要由甲烷或乙烷，或它们混合组成。L液化气燃料主要由C3、C4的烷烃、烯烃混合组成，并经加压液化。D馏分燃料常温常压下为液态的石油燃料，包括汽油、煤油和柴油，以及含有少量蒸馏残油的重质馏分油（锅炉燃料）。R残渣燃料主要由蒸馏残油组成。C石油焦由原油或原料油深度加工所得，主要由碳组成的来源于石油的固体

32、燃料馏分燃料的分类和使用范围 类类 别别种种 类类名名 称称 使用范围使用范围 汽油机汽油机燃燃 料料 航空燃料航空燃料航空汽油航空汽油活塞式航空发动机、快速舰艇发动机活塞式航空发动机、快速舰艇发动机汽车燃料汽车燃料车用汽油车用汽油汽油机汽车、摩托车、舰艇汽油发动机汽油机汽车、摩托车、舰艇汽油发动机柴油机柴油机燃燃 料料 高速柴油机燃高速柴油机燃料料轻柴油轻柴油军用柴油军用柴油 各种柴油机汽车及牵引机、坦克柴油发动机、拖拉各种柴油机汽车及牵引机、坦克柴油发动机、拖拉机、内燃机车和舰艇柴油发动机机、内燃机车和舰艇柴油发动机 中速柴油机燃中速柴油机燃料料重柴油重柴油中速柴油机中速柴油机大功率低速柴

33、大功率低速柴油机燃料油机燃料船用燃料船用燃料大功率低速柴油机大功率低速柴油机喷气发动机喷气发动机燃燃 料料 喷气燃料喷气燃料煤油型煤油型宽馏分型宽馏分型高闪点型高闪点型 大密度型大密度型 涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺桨发动机、桨扇发动机涡轮螺桨发动机、桨扇发动机锅炉燃料锅炉燃料 锅炉燃料锅炉燃料舰用燃料油舰用燃料油 舰船锅炉舰船锅炉 汽油（gasoline；petrol)一、点燃式发动机（汽油机）的工作过程 1 1、点燃式发动机工作原理 原理结构图四个工作过程： 进气压缩燃烧膨胀排气冲程的概念压缩比=V2/V12 2、汽油机

34、对燃料的使用要求 1 1）蒸发性：在所有工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气。 2 2）抗爆性：燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象。 3 3）安定性：储存安定性好，生成胶质的倾向小。 4 4）腐蚀性：对发动机没有腐蚀作用。 5 5）洁净性：排出的污染物少。二、车用汽油的使用性能要求（一）汽油的蒸发性q 过程：喷油雾化汽化扩散混合燃烧 使用意义： 1 1）若蒸发性太差，不能完全汽化，起动及加速困难，燃烧不完全，汽油机功率下降，耗油率增加。 2 2）若蒸发性过强，则易在输油管中气化而造成气阻，供油不足甚至中断。 评价指标：馏程、蒸气压1 1、馏程 10%馏出温度（t 10%） 指标含义：反映了汽油中

35、轻组分的多少。 使用意义：用来保证具有良好的启动性。 （也与产生气阻的倾向密切相关。）v发动机易于启动的最低大气温度的关系： t 10% ， 54 60 66 71 77 82 大气温度， -21 -17 -13 -9 -6 -2v汽油的t t10%10%与开始产生气阻温度的关系： t t10%10% ， 40 50 60 70 80 气阻温度， -13 +7 +27 +47 +67q我国车用汽油t t10%10%7070 50% 50%馏出温度（t t50%50%） 指标含义：t t50%50%的大小反映汽油的平均汽化性。 使用意义：用来保证汽车的发动机加速性能、最大功率及爬坡能力。 我国车

36、用汽油t t50% 50% 120 120 90%馏出温度（t 90%） 和 终馏点（或干点） 指标含义：t 90%反映了汽油中重组分含量的多少，终馏点（干点）反映了汽油中最重组分的程度。 使用意义：用来控制汽油的蒸发完全性及燃烧完全性。汽油干点汽油干点发动机活塞相对磨损发动机活塞相对磨损% %汽油相对消耗量汽油相对消耗量% %17517597979898200200100100100100225225200200107107250250500500140140q我国车用汽油我国车用汽油t t90%90%190190，终馏点，终馏点205205汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系2、蒸气

37、压（reid vapor pressure ，RVP) 指标含义：蒸气压的大小表明汽油蒸发性的高低。 使用意义：控制汽油在使用中不易产生气阻。q我国车用汽油（3838时的蒸气压）雷德蒸汽压 RVPRVP 4585 4585kPakPa（11.111.14.304.30） 9月1日至2月29日 RVP RVP 4065 4065kPa kPa （5.15.110.3110.31） 3月1日至8月30日 航空汽油:由于高空气压低，燃料中轻质馏分更易蒸发，因此要求其饱和蒸汽压比车用汽油的要低得多。我国航空汽油质量标准中规定其饱和蒸汽压为2748kPa。爆震：汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈

38、震动的情况，并发出金属敲击声，同时发动机功率下降，排气管冒黑烟，严重时导致机件损坏的现象，称爆震燃烧，也叫敲缸。1 1、汽油机的爆震燃烧正常燃烧: :燃速20205050m/s,m/s,从着火点向四周传播。异常燃烧: :火焰未到先燃，形成多个燃烧中心，燃速可达80080015001500m/sm/s，大量能量瞬间释放出来， 压力突然增大，造成爆震。（二）汽油的抗爆性爆震原因1)1)与发动机的结构和工作条件有关 压缩比与汽油质量不相适应，压缩比太大， 压力和温度必然过高，形成很多过氧化物。 2 2）与燃料质量有关 燃料易氧化，过氧化物不易分解，自燃点低。烃类易氧化顺序： 1 1）正构烷烃 环烷烃

39、 烯烃 异构烷烃 芳烃 2 2）同类烃中，大分子烃比小分子烃易氧化2 2、汽油抗爆性能的评定指标抗爆性：汽油在发动机内燃烧时防止产生爆震的能力。汽油的抗爆性指标： 用汽油的辛烷值（octane number，ON）表示，辛烷值越高，抗爆性越好。规定：异辛烷ON=100 正庚烷ON=0 1）马达法辛烷值 (Motor octane number, MON) 2）研究法辛烷值 (Research octane number, RON) 3）道路法辛烷值 (Road octane number, MUON) 4）抗爆指数ONI：ONI = (MON +RON) / 2v我国车用汽油牌号用研究法辛烷值

40、高低划分。 MONMON表示车用汽油在发动机重负荷条件下高速运转(900(900转/ /分) )时的抗爆性。 RONRON表示车用汽油在发动机常有加速条件下低速运转(600(600转/ /分) )时的抗爆性。 敏感度：汽油的RONRON与MONMON的差值。 MONMON与RONRON的大致关系： MON=MON= RONRON0.8+100.8+10 道路辛烷值用模拟行车法测得。 MUON=28.5+0.431 MUON=28.5+0.431RONRON+ +0.3110.311MONMON0.0400.040烯烃% %3 3、汽油的辛烷值与化学组成的关系 辛烷值：芳烃 异构烯烃 异构烷烃

41、环烷烃 正构烯烃 正构烷烃 异构烃：分支越多，ONON越高。 同一族烃，分子越大，ONON越小。q 辛烷值与自燃点的高低相关。v 汽油的理想组分：异构烷烃。提高汽油辛烷值的方法1 1）加入抗爆剂2 2）调合 汽油的辛烷值并非简单的线性加和，调和辛烷值。3 3）加工工艺：直馏汽油MON37MON3768,RON68,RON50507070热裂化汽油MON58MON586262催化裂化汽油MON78MON788282，RONRON92929393重整汽油MON 84MON 848787，RONRON94949898烷基化汽油MON91MON919393，RONRON94949696加氢裂化汽油MO

42、N61MON617979，RONRON707080 80 异构化汽油MON78MON788787，RONRON80808989v催化重整工艺可大幅提高汽油辛烷值。4 4、汽油机压缩比与爆震燃烧的关系 1 1）压缩比提高，应选用抗爆性更好的汽油。 2 2）压缩比提高，可提高发动机的功率，节省燃料，降低油耗。表5-1 按照压缩比理想选用的车用无铅汽油标号压缩比90号93号95号97号98号7.58.08.08.58.59.09.09.59.510.0（三）汽油的安定性v 安定性：在正常的贮存或使用条件下，石油产品保持其性质不发生永久变化的能力。v 氧化安定性：石油产品抵抗大气（或氧气）的作用而保持

43、其性质不发生永久变化的能力。 安定性指标的使用意义： 要求汽油生成胶质的倾向要小。1 1、汽油的化学组成与其安定性的关系（内因） 烷烃、环烷烃、芳香烃的安定性较好。 不安定组分： 1 1）不饱和烃 生成胶质的倾向：二烯烃环烯烃链烯烃 2 2）非烃化合物：含硫化合物、含氮化合物2 2、外界条件对汽油安定性的影响（外因）（1 1）温度 （2 2）金属表面的催化作用（3 3）光照 （4 4）与空气的接触3 3、抗氧化安定性评定指标（1 1）诱导期 诱导期：在规定的加速氧化条件下，油品处于稳定状态所经历的时间周期，以分钟表示。 燃料诱导期是指在规定温度和压力下，由试油和氧接触的时间算起，到试油开始大量

44、吸入氧为止的这一段时间。( (单位为分钟) )v 使用意义：诱导期表示汽油在贮存期间产生氧化和形成胶质的倾向。q 我国车用汽油的诱导期480480分钟。（2 2）实际胶质 实际胶质：在规定条件下测得的发动机燃料的蒸发残留物，以mg/100mlmg/100ml表示。v 使用意义：实际胶质用来说明燃料在使用过程中在进气管扩进气阀上能产生沉积物的倾向。 实际胶质包括：不溶性胶质、可溶性胶质、粘附胶质。q 我国车用汽油的实际胶质55mg/100mlmg/100ml。（3 3）碘值 碘值：在规定条件下和100100g g油品反应（加成反应）所消耗的碘的克数。v 使用意义：反映汽油中不饱和烃的含量。碘值越

45、大，不饱和烃含量越多，安定性越差。q 我国航空汽油的碘值1212g/100gg/100g。4 4、改善汽油安定性的方法（1 1）精制除去不安定组分（2 2）加入抗氧剂和金属钝化剂（四）腐蚀性 要求汽油对发动机零件没有腐蚀作用。v 评定指标：1 1）硫含量： 国（）150mg/kg150mg/kg 国( ()50mg/kg)50mg/kg 国( ()10mg/kg)10mg/kg2 2）硫醇：硫醇硫含量0.001% (0.001% (m)m)或博士试验通过3 3）铜片腐蚀（5050，3 3h h）： 1 1级4 4）水溶性酸碱：无 腐蚀试验：在规定条件下测试油品对金属的腐蚀作用的试验。 铜片试验

46、：在规定条件下测试油品对于铜的腐蚀趋向的试验。 博士试验：在升华硫作用下，用亚铅酸钠与轻质石油产品作用以检查油中硫醇或硫化氢的试验。（五）其他指标1 1、机械杂质及水分：无2 2、苯含量： 1.0%( 1.0%(体) )3 3、芳烃含量： 40%( 40%(体) )4 4、烯烃含量： 24%( 24%(体) )三、汽油产品的品种和牌号 按用途分车用汽油和航空汽油。 车用汽油的商品牌号按RONRON划分。 车用( (无铅) )汽油分9090、9393、9797三个牌号。GB 17930-2013GB 17930-2013第二节 柴油（diesel fuel） 1893年，德国慕尼黑大学，狄塞尔教

47、授发明的压燃式发动机。 柴油用于压燃式发动机。 轻柴油用于高速柴油机，1000转/分。 重柴油用于中低速柴油机， 异构烷烃 烷烃 烯烃 环烷烃 芳烃v柴油的理想组成：烷烃, , 环烷烃 十六烷值柴油指数2/3 + 142/3 + 14 柴油指数=(1.8=(1.8t tA A+32)+32)(141.5-131.5d)/100d(141.5-131.5d)/100d 十六烷指数CNICNI 我国柴油CNCN与密度的关系： CN CN442.8442.8462.9 d462.9 d4 42020 柴油发动机转速与十六烷值 高速柴油机：CN=45CN=456060（一般45455050） 中速柴油

48、机： CN=30CN=303535CNCN大于6565后，由于滞燃期太短，燃料没有与空气均匀混合即着火自燃，柴油还没有燃烧完全就被排出，功率反而下降。柴油机与汽油机某些参数的比较 柴油机与汽油机某些参数的比较（续）三、柴油的蒸发性1 1、柴油的蒸发性对柴油机工作的影响 柴油喷入燃烧室后，可燃混合气的形成与燃烧室内的温度、压力、燃料的雾化程度、蒸发速度有关。 馏分过轻过重都不好：1 1）馏分过轻：蒸发太快使气缸压力急剧上升，柴油机工作不稳定；馏分过轻，不易氧化，自燃点高。2 2）馏分过重：蒸发过慢使燃烧不完全，导致功率下降、油耗增大；馏分过重，太易氧化，自燃点低。 我国轻柴油的馏程一般在1801

49、80380380内。2 2、评定柴油蒸发性的指标v 柴油的蒸发性用馏程和闪点（及残炭）表示。（1 1）馏程 50% 50%馏出温度 50%50%馏出温度高低表明柴油中轻馏分的多少，与发动机起动性有关。 90% 90%馏出温度和95%95%馏出温度 90%90%馏出温度与95%95%馏出温度反映了柴油中重组分含量的多少。 用来控制柴油的蒸发完全性及燃烧完全性。控制生成积炭及防止发动机磨损。我国轻柴油的馏程指标t50%不高于300t90%不高于355 t95%不高于365柴油沸点范围： 180360 或160360碳数:C12C25（2 2）闪点 闪点的使用意义： 控制柴油的蒸发性不致过强。保证柴

50、油在储存和运输中的蒸发损失不致过大，也是保证安全性的指标。 我国轻柴油的闪点指标：闭口闪点 3535和5050：4545 2020：6060 其它牌号：6565四、柴油的流动性1 1、粘度q柴油粘度对柴油机中供油量的大小及雾化质量的好坏有密切关系。 柴油粘度大，雾化成油滴直径大，喷射的射程远，喷油射角小，蒸发慢，混合气不均匀，燃烧不完全；粘度过大还会造成供油困难。 柴油粘度小，雾化成油滴直径小，喷射的射程近，喷油射角大，也不利于形成均匀混合气；粘度过小，也会造成高压油泵的润滑不足。 柴油粘度过大过小都不好，最好是喷出的油滴能分布到燃烧室全部容积中以保证燃烧完全。柴油粘度与雾化质量 粘度偏大 粘

51、度偏小 正常2 2、低温流动性1 1）凝点 柴油凝点与烃类组成有关。烷烃特别是正构烷烃的凝点最高，环状烷的凝点比相同碳数的正构烷烃低。 柴油牌号以凝点高低来划分。2 2）冷滤点 用冷滤点作为柴油的最低使用温度。五、柴油的安定性、腐蚀性和洁净度1 1、腐蚀性指标： 水溶性酸碱 酸度 硫含量 水分 铜片腐蚀2 2、安定性 指标：氧化安定性总不溶物、10%10%蒸余物残炭 提高安定性方法： 使用抗氧剂、分散剂、金属钝化剂。3 3、洁净度 指标：机械杂质、水分六、柴油产品的品种和牌号1 1、品种： 轻柴油：用于高速柴油机 重柴油：用于中低速柴油机2 2、牌号：（1 1）轻柴油：按凝点划分 1010号、

52、0 0号、1010号、2020号、3535号、5050号。（2 2）重柴油：按凝点划分 1010号、2020号、3030号 如何选用轻柴油的牌号 根据GB 252-2000标准要求，选用轻柴油牌号应遵照以下原则： 110号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 25号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8以上的地区使用； 30号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4以上的地区使用； 4-10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在-5以上的地区使用； 5-20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在-14以上的地区使用； 6-35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在-29以上的地区使用； 7

53、-50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在-44以上的地区使用； GB 19147-2013v石油中的硫、氧、氮元素以非烃化合物形式存在，虽然元素的含量仅约1%-4%，但非烃化合物的含量却相当高，可达百分之十几。v非烃化合物主要集中在重组分特别是渣油中。v对石油加工、油品储存、使用性能影响很大。是精制过程的去除对象。趋势：含硫化合物在石油馏分中的分布一般是随着石油馏分沸程的升高而增加, 其种类和复杂性也随着馏分沸程升高而增加。汽油馏分的硫含量最低，减压渣油中的硫含量最高，我国大多数原油中约有70%的硫集中在减压渣油中。硫醇：主要存在于汽油馏分中，有时在煤油馏分中也能发现，在350以上的高沸

54、点馏分中含量极少。硫醇有极难闻的特殊臭味，硫醇对热不稳定； 硫醚：是石油中含量较高的硫化物，轻馏分和中间馏分中含量较高。二硫化物：在石油馏分中含量很少，一般不超过该馏分硫含量的10%（质），而且较多集中于低沸点馏分中 。环烷酸在石油产品中的危害环烷酸在石油产品中的危害 对金属有腐蚀作用。 是润滑油氧化的催化剂，对润滑油的正常润滑有不良影响（形成环烷酸盐粘度大）。大部分环烷酸在石油加工过程中可用碱洗的方法去除。环烷酸可作化工产品： 枕木防腐剂。 颜料及油漆的催干剂。 防锈剂（环烷酸锌）。石油及油品的物理化学性质 石油及其产品的物理化学性质是评定产品质量和控制输送过程的重要指标，也是设计和计算输送

55、管道、油库的重要数据。 油品的物理性质与其化学组成有着密切的关系，油品的物理性质在很大程度上取决于其中所含烃类的物理性质和化学性质。油品是各含种烃类和非烃类的复杂混合物；它的理化性质是各种化合物性质的宏观综合表现。它们之中有的性质有可加性，有的则没有，而且多数不具有可加性。实分子平均沸点tm（）: 1nmi iitxt ti: i组分的沸点 xi: i组分的摩尔分率用途：求烃类混合物或油品的假临界温度和偏心因数 石油燃料分类GB/TGB/T l2692l2692.1.1- -20102010组别组别燃料类型燃料类型各类别含义各类别含义G气体燃料主要由甲烷或乙烷，或它们混合组成。L液化气燃料主要

56、由C3、C4的烷烃、烯烃混合组成，并经加压液化。D馏分燃料常温常压下为液态的石油燃料，包括汽油、煤油和柴油，以及含有少量蒸馏残油的重质馏分油（锅炉燃料）。R残渣燃料主要由蒸馏残油组成。C石油焦由原油或原料油深度加工所得，主要由碳组成的来源于石油的固体燃料v发动机易于启动的最低大气温度的关系： t 10% ， 54 60 66 71 77 82 大气温度， -21 -17 -13 -9 -6 -2v汽油的t t10%10%与开始产生气阻温度的关系： t t10%10% ， 40 50 60 70 80 气阻温度， -13 +7 +27 +47 +67q我国车用汽油t t10%10%7070GB 17930-2013