第4章 石油产品的质量要求.ppt

,浙江海洋学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,第,4,章 石油产品的 质量要求,浙江海洋学院,本章主要内容,第一节 汽油,第二节 柴油,第三节 喷气燃料,第四节 煤油,第五节 燃料油,第六节 润滑油,第七节 石油沥青,第八节 石油蜡,第九节 石油焦,2,石油产品,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,石油产品,（,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,石油产品,（,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,第一节 汽油,一、汽油机的工作原理,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,1,、汽油机的构造及工作原理,汽油机分为,化油器式,和,喷射式,两大类,6,1,、汽油机的工作原理,化油器式汽油机的构造,1,空气过滤器,2,针形阀,3,浮子,4,喷管,5,喉管,6,节气门,7,进气管,8,量孔,9,浮子室,10,预热套,11,进气阀,12,排气阀,13,活塞,7,汽油机的工作原理,下止点,活塞在气缸中下行所能达到的最低位置,上止点,活塞在气缸中上行所能达到的最高位置,V1,汽缸的总体积,V2,燃烧室体积,压缩比,V1/V2,压缩比是表征发动机性能的一个重要指标,冲程,从上止点到下止点之间的直线距离,汽油机上止点与下止点示意图,8,汽油机的工作原理,汽油机一般是以四冲程循环工作，依次完成,进气,、,压缩,、,燃烧膨胀作功,、,排气,这四个过程,有的汽油机是两冲程的,9,汽油机的工作原理,进气过程,：活塞由上止点向下止点移动，进气阀开启，空气和油气的可燃混合气进入气缸,进气终了时的混合气温度达到,85130,冲程,1,：进气过程,10,汽油机的工作原理,压缩过程,：活塞由下止点向上止点移动，进气阀和排气阀关闭，空气和油气的可燃混合气被压缩,压力范围为,0.71.5,MPa,温度可达,300450,冲程,2,：压缩过程,11,汽油机的工作原理,燃烧膨胀作功过程,：火花塞发出电火花点燃混合气，混合气开始燃烧,火焰传播速度为,2030,m/s,最高燃烧温度达,20002500,最高压力为,3.04.0,MPa,冲程,3,：燃烧膨胀作功过程,12,汽油机的工作原理,排气过程,：做功过程结束后，排气阀打开，活塞由下止点向上止点移动，排气阀打开，燃烧后的废气排出,废气温度：,700800,冲程,4,：排气过程,13,2,、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,14,二、汽油的蒸发性,汽油在发动机气缸内，必须要迅速汽化并与空气形成均匀的可燃混合气，这主要是由汽油的本身,蒸发性,所决定,若汽油具有良好的蒸发性，就较容易与空气形成均匀的可燃混合气，进入气缸后燃烧也铰完全，使发动机能正常运转,若汽油的蒸发性太差，就不能在气缸中完全气化，使汽油机功率降低，还会造成起动和加速（尤其是冬季）的困难,反之，若汽油的蒸发性太强，则汽油易在导油管中因气化而形成气阻，最终造成供油不足，在夏季尤其容易发生,反映蒸发性的主要指标是,馏程,和,饱和蒸汽压,15,1,、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，,与产生气阻的倾向有密切的关系,10%,馏出温度越低，表明汽油中所含低沸点馏分越多、蒸发性越强，能使汽油机在低温下易于起动,但是，若,10%,馏出温度过低，则易于产生气阻,我国车用汽油质量标准要求,70,16,馏程,10%,的馏出温度,54,60,66,71,77,82,最低启动温度,-21,-17,-13,-9,-6,-2,10%,的馏出温度,40,50,60,70,80,开始产生气阻的温度,-13,+7,+27,+47,+67,汽油的,10%,馏出温度与开始产生气阻温度的关系,汽油的,10%,馏出温度与发动机能迅速启动的温度关系,17,馏程,（,2,）,50%,馏出温度,表示汽油的平均蒸发性能，与汽油机起动后升温时间的长短以及汽油机起动后加速是否及时有密切关系,汽油的,50%,馏出温度低，在正常温度下便能较多地蒸发，从而能缩短汽油机的升温时间，同时，还可使发动机加速灵敏、运转柔和,如果,50%,馏出温度过高，当发动机需要由低速转换为高速，供油量急剧增加时，汽油来不及完全气化，导致燃烧不完全，严重时甚至会突然熄火,我国,车用汽油质量标准,要求,120,18,馏程,（,3,）,90%,馏出温度和干点,表示汽油中所含重馏分的多少，,如该温度过高，说明汽油中含有重质馏分过多，不易保证汽油在使用条件下完全蒸发和完全燃烧,这将导致气缸积炭增多，耗油率上升；同时蒸发不完全的汽油重质部分还会沿气缸壁流入曲轴箱，使润滑油稀释而加大磨损,我国要求,90%,馏出温度,190,，,干点,205,19,馏程,当使用干点,225,的汽油时，发动机活塞的磨损比使用于点为,200,的汽油大一倍，汽油消耗量也增多,7%,汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系,汽油干点，,发动机活塞相对磨损，,%,汽油相对消耗量，,%,175,97,98,200,100,100,225,200,107,250,500,140,20,2,、饱和蒸气压,汽油的饱和蒸气压是用,规定,的仪器，在燃料蒸气与液体的体积比为,4:1,以及在,38,的条件下测定的，称为,雷德蒸气压,，,RVP,它是衡量汽油在汽油机燃料供给系统中是否易于产生气阻的指标，同时还可相对地衡量汽油在储存运输中的损耗倾向,汽油的蒸气压越大，蒸发性越强，易于冷起动；同时产生气阻倾向增大，蒸发损失增大,21,饱和蒸气压,车用汽油,秋冬季（,9.1,2.29,）,RVP,80,88kPa,春夏季（,3.1,8.31,）,RVP,67,74kPa,对航空汽油来说，内于高空气压低，燃料中转质馏分更易蒸发，因此要求其饱和蒸气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,27,48,kPa,22,三、汽油的安定性,汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力称为汽油的,氧化安定性,，简称安定性,安定性不好的汽油，在储存和输送过程中容易发生氧化反应，生成胶质，使汽油的颜色变深，甚至会产生沉淀,在油箱、滤网、气化器中形成粘稠的胶状物，严重时合影响供油,沉积在火花塞上的胶质在高温下会形成积炭而引起短路,沉积在进、排气阀门上会结焦，导致阀门关闭不严,沉积在气缸盖和活塞上将形成积炭，造成气缸散热不良、温度升高，以致增大爆震燃烧的倾向,23,1,、汽油的化学组成与其安定性的关系,烷烃、环烷烃、芳香烃在常温下不易发生氧化反应,不饱和烃,易发生氧化和叠合反应，,生成胶质,链烯烃环烯烃二烯烃,直链的,-,烯烃比双键位十中心附近的异构烯烃更不稳定,汽油中的,含硫,化合物、,含氮,化合物均能促进胶质的形成,直馏,汽油馏分不合不饱和烃，所以它的安定性很好,而二次加工生成的汽油馏分（如裂化汽油等）由于含有大量不饱和烃以及其他非烃化合物，其安定性就较差,24,2,、外界条件对气油安定性的影响,温度,温度，汽油的氧化速度加快，生成胶质倾向,储存温度升高,10,，胶质生成速度加快,2.4-2.6,倍,金属表面的作用,汽油在金属表面作用下，颜色易变深，胶质增长加快,在各种金属中，铜的影响最大，它可使汽油试样的诱导期降低,75%,其它的金属如铁、锌、铝和锡等也都能使汽油的安定性降低,25,外界条件对气油安定性的影响,与空气的接触面积,汽油的氧化变质开始于其与空气接触的表面,汽油与空气接触面积越大，生成胶质倾向也越大,储存措施,温度、光照以及与空气的接触状况均对汽油的安定性有明显的影响，因此在储存汽油时应采取避光、降温及降低与空气的接触面积等措施,26,3,、评定汽油安定性的指标,碘值,利用碘与汽油中不饱和烃分子中的双键进行加成反应，测定汽油中的不饱和烃含量,单位：,g(I)/100g(,油,),碘值越大说明其中不饱和烃含量越多，汽油的安定性也就越差,我国航空汽油规定碘值不大于,12g(I)/100g(,油,),27,评定汽油安定性的指标,实际胶质,指在,150,温度下，用热空气吹过汽油表面使它蒸发至干，所留下的棕色或黄色的残余物,单位：,mg/100ml(,油）,一般是用来说明汽油在进气管道及进气阀上可能生成沉积物的倾向,我国车用汽油的实际胶质要求不大于,5 mg/100ml(,油）,28,评定汽油安定性的指标,诱导期,从油样放入,100,的水中开始到氧压明显下降所经历的时间,把一定量油样放入标准的钢简中，充人氧气至,0.7,MPa,压力，然后故人,100,水中。氧化初期，由于反应速度很慢，耗氧较少，氧压基本不变；经过一定时间后，氧化反应加速，耗氧量显著增大，氧压也就明显下降,单位：,min,诱导期较长的汽油在储存中胶质增长速度较慢，比较适宜于长期储存,我国车用汽油的诱导期要求不小于,480 min,29,4,、改善汽油安定性的方法,精制,除去,不饱和烃,（主要是二烯烃）和,非烃类,化合物,加入抗氧剂和金属钝化剂,抗氧剂也称为防胶剂，其作用是抑制燃料氧化变质进而生成胶质，主要有,2,6-,二叔丁基对甲酚（,T501),金属钝化剂可以抑制金属对氧化反应的催化作用，主要由,N,N-,二亚水杨丙二胺（,T1201),通常两者复合使用,30,四、汽油的抗爆性,汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈震动的情况，并发出金属敲击声，同时，发动机功率下降，排气管冒黑烟，严重时导致机件的损坏，这种现象便是,爆震燃烧,，也叫,敲缸,发生的原因有两个方面，一是与发动机的结构和工作条件有关，二是取决于所用,燃料的质量,抗爆性,衡量燃料是否易于发生爆震的性质,31,1,、爆震燃烧,（,1,）燃烧现象,在汽油机的压缩过程中，可燃混合气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，即所谓,焰前反应,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,在,正常燃烧,的情况下，火焰中心形成后，随即发生火焰传播现象，火焰的前锋逐层向末燃混合气推进,未燃混合气和已燃混合气的接触部分因受热而温度升高，同时由于己燃混合气的膨胀而使其压力升高，这样便大体以球面形状逐层发火燃烧，向前推进，直至绝大部分燃料燃尽为止,32,爆震燃烧,研究表明，在正常的情况下，汽油机燃烧室中火焰传播速度为,3070,m/s,，压力变化的速度比较乎缓，发动机的工作比较平稳，动力性能和经济性能均较好,33,爆震燃烧,爆震是汽油机的一种,不正常燃烧,，它发生在燃烧过程的,后期,当火花塞点火后，随着最初形成的火焰中心在气缸中的传播，未燃部分的混合气受己燃气体的压缩和火焰的辐射，,温度和压力急剧升高,，其氧化反应加速，过氧化物急剧分解，分支链反应激增，以致在最初形成的火焰前锋尚未到达之前，未燃混合气的局部温度已超过其,自燃点，,从而发生,爆炸性燃烧,此时，在发动机内便有两个或两个以上的火焰中心，并从这些中心以,100300,m/s,(,轻微爆震,),直到,8001000,m/s,(,强烈爆震,),的速率传播火焰，迅速将混合气燃烧完毕,34,爆震燃烧,强烈爆震,时局部压力可达到,10,MPa,，温度可达到,20002500,，产生冲击波的速度为,10001500m/s,这种冲击波对缸壁多次反射，就会产生频率很高,(30007000 Hz),的金属敲击声，即为爆震,35,爆震燃烧,（,2,）危害,爆震燃烧所形成的冲击波破坏气缸壁面层流边界层，从而使气缸的,热损失增大，输出功率降低,在这种压力波的冲击下，使,机件的磨损增大,，还常引起发动机过热，甚至使机件烧坏,爆震燃饶还导致排气管,冒黑烟,，这是因为燃烧室中局部温度急剧升高，使燃烧产物,(CO,2,、,CO,等,),发生离解而析出游离碳。这些游离碳来不及燃烧就被排出气缸、形成黑烟，同时也造成燃料消耗量增加,爆震燃烧使发动机的,功率和经济性降低,，在激烈爆震的情况下，汽油机的最大功率会降低,10%,左右,36,爆震燃烧,（,3,）原因,发动机的结构和工作条件,爆震现象的产生与发动机的压缩比有密切的联系,发动机的压缩比愈大，压缩终了时气缸内混合气的温度和压力就愈高,这就加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积，自燃的倾向增大，更易于发生爆震,燃料质量,如果燃料的自燃点低，就比较容易产生爆震现象,37,2,、汽油抗爆性的表示方法,辛烷值、抗爆指数、品度,（,1,）辛烷值,汽油的抗爆性是用辛烷值（,Octane number,，简称,ON,）来表示的,辛烷值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,标准燃料是异辛烷和正庚烷及其混合物，标准燃料混合物的辛烷值是混合物中异辛烷的体积百分含量,标准燃料,正庚烷,ON,0,异辛烷（,2,2,4,三甲基戊烷）,ON,100,汽油的辛烷值越高，抗爆性就越好,38,汽油抗爆性的表示方法,（,2,）辛烷值的测定方法,马达法辛烷值,(Motor octane number,，简称,MON),研究法辛烷值,(Research Octane number,，简称,RON),道路辛烷值，,数值介于,RON,和,MON,之间,RON,通常就比,MON,高,7,12,个单位,RON,与,MON,两者的差值称为,燃料的敏感度,;,它反映汽油的抗爆性能随发动机工况改变而变化的程度,;,敏感度越低越好,39,汽油抗爆性的表示方法,（,4,）抗爆指数,ONI,ONI,Octane number index,，也称平均实验辛烷值,可以近似地表示汽油的道路辛烷值,40,汽油抗爆性的表示方法,（,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（过剩空气系数,0.6,0.65,）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,燃料的品度值越高，抗爆性越好,41,3,、抗爆性与燃料组成的关系,化学组成,对同族烃类而言，分子量越小，沸点越低，抗爆性越好，即辛烷值越高,分子量相近的各族烃类，辛烷值由大到小的顺序为：芳香烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃及环烷烃正构烷烃,馏分组成,同一原油的不同直馏馏分，馏分越轻，辛烷值越高,不同原油沸程相同的馏分，由于各馏分的化学组成不同，辛烷值也不同,42,4,、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,对低辛烷值馏分进行改质处理直馏轻汽油异构化,加入抗爆剂，如四乙基铅（,TEL,）剧毒,43,5,、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,4,5,，现已达,8,10,，相应的辛烷值也从,80,提高到,90,甚至,97,车型,压缩比,RON,油耗，,L/100km,标致,504,8.0,90,11.0,北京,213,8.2,90,11.0,桑塔纳,8.5,93,9.0,奥迪,100,10.0,97,8.7,几种国产汽车的压缩比、所需辛烷值及油耗,44,一定压缩比的发动机必须使用与其相匹配的辛烷值的汽油，方能保证在不发生爆震的情况下，产生最大功率。,我国车用汽油以辛烷值作为其牌号,45,五、汽油的腐蚀性,汽油的腐蚀性说明汽油对金属的腐蚀能力,组成汽油的烃类没有腐蚀性,元素硫、硫化物、水溶性酸或碱、有机酸和水分等物质，会产生不同程度的腐蚀,测定汽油腐蚀性的指标有：硫含量、硫醇性硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸或碱、酸度等,46,六、汽油的清洁性,汽油中含有水分和机械杂质,机械杂质会增加发动机磨损、缩短其寿命，且使其功率下降，耗油量增大,水分会腐蚀金属，加速汽油氧化,所以，必须除去汽油中的水分和杂质,47,七、汽油的品种与牌号,（辛烷值品度,),汽油,车用汽油,无铅汽油：,90,号、,93,号、,95,号、,97,号,含铅汽油：,90,号、,93,号、,97,号,航空汽油号,:100/130,号、,95/130,号、,75,号,RON,48,车用汽油质量标准,GB17930-1999,800,ppm,49,中国,美国,1995,年,1997,年,1995,年,2000,年,新配方汽油,FCC,汽油,73.96%,78.89%,34.5%,33%,28.1%,烷基化汽油,0.53%,0.2%,12.5%,11%,16.5%,重整汽油,7.65%,5.42%,33.5%,37%,24.6%,直馏汽油,13.43%,11.08%,4.9%,异构化汽油,10%,7%,11.6%,加氢汽油,0.97%,1.04%,1.5%,焦化热裂化油,0.32%,芳烃组分,0.79%,MTBE,0.48%,2.26%,2.5%,7%,10.8%,正丁烷,5.5%,5%,3.5%,其它,2.98%,中美车用汽油调和组分构成的比较,50,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,高速柴油机转速,1000 rpm,轻柴油,中速柴油机转速,500,1000 rpm,重柴油,低速柴油机转速,500 rpm,残渣油型,51,一、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,、柴油机的工作过程,工作循环和汽油机基本一样,也有进气、压缩、膨胀和排气四个过程,52,柴油机与汽油机的主要差别,（,1,）压缩比不同,柴油机的压缩比约高于汽油机的一倍，约为,16,20,压缩后气体的温度、压力比较高，可达,500,700,，压力,3,5MPa,此温度超过柴油的自燃点,（,2,）点燃方式不同,柴油机进气和压缩的均为空气，柴油单独喷入气缸中与高温空气混合后,自燃,汽油机进气和压缩的均为油气混合气，由火花塞,点燃,后燃烧,53,柴油机与汽油机的主要差别,（,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,20,30%,54,2,、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具有,适当的粘度和良好的低温流动性,对发动机没有腐蚀和磨损作用,良好的储存和热安定性,55,二、柴油的抗爆性,柴油的燃烧性良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,喷油,56,柴油机与汽油机内燃烧的对比,柴油在柴油机中的燃烧是靠自燃发火，汽油在汽油机中的燃烧是靠点火燃烧,从燃烧角度看，对柴油的要求是自燃点低，容易自燃，而对汽油则要求其自燃点高，难于自燃,柴油机的爆震发生在燃烧阶段的初期，当柴油的自燃点过高时，会造成滞燃期过长，着火前气缸中积累燃料太多，急燃期压力升高太猛，因而使燃烧粗暴，导致敲缸,汽油机的爆震则是由于汽油的自燃点过低而引起的，并不发生在燃烧阶段的初期，而是出现在火焰的传播过程中,57,2,、柴油抗暴性能的评定指标,十六烷值、柴油指数评价柴油的抗爆性,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,燃料十六烷值的测定方法和十六烷值的确定与辛烷值相似。标准燃料中正十六烷的体积百分含量即为所测油品的十六烷值,标准燃料,-,甲基萘,CN,0,；七甲基壬烷,CN,15,正十六烷,CN,100,58,（,1,）柴油指数,（,2,）十六烷指数,（,3,）十六烷值计算公式,柴油的苯胺点，,柴油,50%,馏出温度，,59,十六烷值高，表明该燃料在柴油机中发火性能好，滞燃期短,燃烧均匀且完全，发动机工作平稳,十六烷值低则表明燃料发火困难，滞燃期长，发动机工作状态粗暴,但十六烷值过高，也将会由于局部不完全燃烧，而产生少量黑色排烟；且凝点也高，使柴油的低温流动性变差。,60,柴油发火性能的评定指标,不同转速的柴油机对柴油的十六烷值有不同的要求,高速柴油机的燃料其十六烷值应在,40,60,，一般使用,40,45,的燃料,中速柴油机可使用十六烷值,30,35,的燃料,对于低速柴油机，即使用十六烷值低于,25,的燃料，其燃烧也不会发生特殊的困难,61,同一柴油油样的柴油指数和十六烷值并不相等，但两者的数值比较接近,同一柴油油样的十六烷指数一般与十六烷值也比较接近,十六烷值计算公式的平均偏差为,3.5,62,3,、十六烷值与化学组成的关系,相同碳数的各族烃类，其抗爆性优劣的顺序为：正构烷烃正构烯烃环烷烃芳香烃,随着分子中碳链长度的增加，其抗爆性增大,随着碳链数目的增多，抗爆性减小,由于化学组成的差异，产自石蜡基原油的直馏柴油的十六烷值显然要比产自环烷基原油的高,大庆、华北等石蜡基原油中柴油馏分的十六烷值接近,70,环烷基的羊三木原油中柴油榴分的十六烷值还不到,40,63,三、柴油的蒸发性,1,、蒸发性对柴油机工作的影响,柴油的滞燃期不单是取决于其十六烷值，同时还受其蒸发性的影响,柴油在柴油机气缸中发火和燃烧都是在气态下进行的，因而必须先行汽化并与空气形成可燃混合气后，才能使柴油机起动和正常工作,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,64,蒸发性对柴油机工作的影响,柴油馏分越轻，蒸发速度越快,柴油馏分过重，蒸发慢，燃烧不完全，功率下降，油耗增加,馏分过轻，蒸发太快导致气缸内压力急剧上升，发动机工作不稳定,由于对柴油需求的日益增多，为了多产柴油，其馏程趋向于放宽,我国轻柴油的馏程一般控制在,180,380,的范围内,65,2,、评定柴油蒸发性的指标,（,1,）馏程,50%,馏出温度,表示柴油中所含轻馏分的多少，决定柴油机的启动难易程度，我国要求,300,柴油中小于,300,馏分的含量对耗油量的影响很大，小于,300,馏分含量越高，则耗油量越小,柴油中,0.83 g/cm,3,宽馏分型：,60,280,亚音速,超音速,81,喷气燃料,的牌号,RP-3,：较重煤油型，,180,280,，结晶点不高于,47,RP-4,：宽馏分型，,60,280,，结晶点不高于,40,RP-1,：煤油型，,150,250,，结晶点不高于,60,RP-2,：煤油型，,150,250,，结晶点不高于,50,喷气燃料的品种和牌号,82,第四节 煤油,煤油是原油,180,310,的直馏馏分油，主要用于照明、炊事燃料、鱼雷燃料和医药、油漆溶剂，其中以灯用煤油量最大,一、灯用煤油的使用性能,灯用煤油是用灯芯吸油进行燃烧，要求吸油通畅、不结灯花、有亮度、不冒黑烟、无臭味、使用安全,83,灯用煤油的使用性能,1,、吸油性,影响吸油性的因素有：馏程、浊点、机械杂质、水分和不饱和烃含量等,馏程为,180,290,的馏分最适合灯用煤油,浊点保证灯具在低温下是否能顺利吸油,不饱和烃中的二烯烃易氧化生成胶质堵塞毛细孔,84,灯用煤油的使用性能,2,、点燃性,点燃性用点灯试验和无烟火焰高度来控制,灯用煤油的化学组成对点燃性影响最大,烷烃和环烷烃燃烧完全，不冒黑烟，但亮度下降快；芳烃易冒黑烟，但亮度下降慢,适宜的组成是：以烷烃和环烷烃为主，并含,10,15%,左右的芳烃,85,灯用煤油的使用性能,3,、安全性,一是要防火防爆，闪点不低于,40,二是通过控制硫化物含量来减少,SO,2,、,SO,3,的排放,4,、洁净度,主要由色度、水溶性酸碱、水分和机械杂质来控制,86,二、煤油的质量指标,按质量分为优级品、一级品和合格品三类,87,第五节 燃料油,燃料油是家用和工业燃烧器所用的液体燃料,一、燃料油的分类,1,号,2,号,4,号轻,4,号重,5,号轻,5,号重,6,号,7,号,馏份燃料油,重质馏份燃料油,混合燃料油,残渣燃料油,适用于家用和工业小型燃烧器,适用于工业燃烧器，为便于装卸和正常雾化，通常需要预热,适用于要求该粘度范围的工业燃烧器,88,二、燃料油的使用性能,燃料油应具有良好的雾化性能和低腐蚀性，含胶质和沥青质较少，能充分燃烧并较少结焦,1,、粘度,粘度是燃料油的主要指标，直接影响燃料的雾化和燃烧完全程度，使用粘度较大的燃料油要经过预热,燃料油的粘度与其化学组成有关,从石蜡基原油生产的燃料抽中含蜡较多，含胶质较少，当加热到倾点以上后其流动性较好，粘度较小,从中间基尤其是环烷基原油生产的燃料油，胶质含量较大，粘度也较高,89,燃料油的使用性能,2,、低温性能,一般用倾点来表示,燃料油的倾点与含蜡量有关，含蜡多则倾点较高,对于低粘度的燃料油，质量标准中要求其倾点不能太高，以保证它在储运和使用中的流动性,质量指标中规定,1,号燃料油的倾点不高于,18,，,2,号、,4,号轻及,4,号燃料油的倾点不高于,6,对于粘度较大的燃料油，因使用时均需加热，所以一般不控制其倾点,90,燃料油的使用性能,3,、硫含量,燃料油中的含硫化合物在燃烧后均生成,SO,2,和,SO,3,，它们会污染环境，危害人体健康，同时遇水后变成的亚硫酸和硫酸会严重腐蚀金属设备,在,1,号和,2,号燃料油质量指标中规定其硫含量不大于,0.5%,对于高粘度燃料油的含硫量，目前尚无控制指标,91,燃料油的使用性能,4,、安定性,高粘度燃料油往往是以减粘渣油为原料通过调合进行生产的,由于渣油在热转化过程中，其化学组成与物理结构均会发生变化，若所用的条件不当，就有可能导致在储存及使用中出现沉淀、分层现象，从而会影响输送供油并降低传热效率,为此，要求高粘度的燃料油具有较好的热安定性和储存安定性,92,燃料油的主要用途,电力行业,燃油发电,燃煤机组的点火、助燃、稳燃用油,石油化工行业,自备电厂的发电、油田生活采暖,炼厂工艺用热,建材行业,平板玻璃和建筑卫生陶瓷的生产,冶金,加热炉、自备电厂发电、耐火材料,主要消费地区,华南,华东,71%,93,馏份燃料油,残渣燃料油,常压蒸馏,原油,减压蒸馏,减粘裂化,轻质化,燃料油的生产,AR,VR,94,第六节 润滑油,一、润滑油的作用,1,、摩擦、磨损和润滑,润滑是降低摩擦、减少润滑的重要措施,95,2,、润滑油的作用,润滑作用,冷却作用,冲洗作用,密封作用,保护作用,减震作用,卸荷作用,96,二、润滑剂的分类,润滑剂,润滑油,润滑脂,矿物润滑油、石油基润滑油,合成润滑油,97,1,、润滑剂的分组及应用场合,组别,应用场合,组别,应用场合,A,全损耗系统,P,风动系统,C,齿轮,Q,热传导,D,压缩机、冷冻机、真空泵,R,暂时保护防腐蚀,E,内燃机,T,汽轮机,F,主轴、轴承、离合器,U,热处理,G,导轨,X,用润滑脂的场合,H,液压系统,Y,其他应用场合,M,金属加工,Z,蒸汽汽缸,N,电器绝缘,S,特殊润滑剂应用场合,98,2,、润滑油的分类,习惯上将润滑油按其使用场合分为以下几类,（,1,）内燃机润滑油,包括汽油机油、柴油机油等,需用量最大，约占一半,(2),齿轮油,在齿轮传动装置上使用的润滑油,其特点是它在机件间所受的压力很高,99,润滑油的分类,（,3,）液压油及液力传动油,在传动、制动装置及减震器中用来传递能量的液体介质,同时也起润滑及冷却作用,（,4,）工业设备用油,包括机械油、汽轮机油、压缩机油、汽缸油以及并不起润滑作用的电绝缘油、金属加工油等,100,三、润滑油的基础油,润滑油通常是将不同规格的,基础油,进行调合并调入相应的,添加剂,后制成的,基础油又可分为,矿物油,和,合成油,两大类,101,1,、,矿物油,矿物油以原油的减压馏分或减压渣油为原料，并根据需要经过脱沥青、脱蜡和精制等过程而制得的润滑油基础油,矿物油是目前生产各种润滑油的主要原料,炼油厂制成基础油后可以直接出售，也可调成产品出售,矿物油有时还不具备航空、航天和国防等特殊场合所要求的耐低温、耐高温、高真空、抗燃、抗辐射等性能,102,2,、合成润滑油基础油,合成润滑油基础油是为了满足一些具有特殊性能要求的使用场合,合成润滑油基础油包括聚,-,烯烃类、硅油类、聚乙二醇类、双酯类、磷酸酯类、硅酸酯类、全氟烃类、氟氯碳油类、聚醚类等等,103,合成润滑油基础油,合成烃润滑油,组成与矿物润滑油相近，能与之任意比例混合,聚,-,烯烃、石蜡氯化合成油、烷基苯合成油、聚异丁烯合成油,聚,-,烯烃的粘温性能好、凝点低、润滑性能良好,聚醚,二醇、单醚、双醚,调整聚醚中环氧烷的比例，可得到水溶性和油溶性不同溶解度的聚醚,104,合成润滑油基础油,酯类油,分子中含有酯基官能团,-COOR,双酯、多元醇酯、复酯,综合性能良好，较早开发应用,磷酸酯,偏磷酸酯,正磷酸酯,伯、仲、叔磷酸酯,适合作合成润滑油基础油的是叔磷酸酯,105,合成润滑油基础油,硅油,聚硅氧烷、聚硅醚,甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油,凝点低、粘温性好、化学稳定性和热稳定性优良,含氟润滑油（氟油）,分子中含有氟元素的合成润滑油,全氟烷基聚醚、氟碳油、氟氯碳,化学稳定性和热稳定性优良、润滑性良好,价格昂贵,106,3,、润滑油基础油的对比,矿物润滑油基础油,可以满足一般机械的润滑要求,价格便宜,用量和产量大,合成润滑油基础油,用于矿物润滑油基础油所不能满足的情况,低温（,150,）的温度区域,宽温度区域或真空下使用,价格较贵,107,4,、润滑油基础油的分类,润滑油基础油根据,粘度指数,分类，根据,赛式通用粘度,分级,从减压馏分制取的低粘度等级组分称为,中性油,，粘度等级以,40,赛式通用粘度表示,从减压渣油制取的高粘度组分称为,光亮油,（,BS,，,Bright Stock,），粘度等级以,100,赛式通用粘度表示,108,润滑油基础油的分类,润滑油基础油按其粘度指数分为,5,类,超高粘度指数的,UHVI,140,很高粘度指数的,VHVI120,高粘度指数的,HVI90,中粘度指数的,MVI40,低粘度指数的,L VI140,每一类又分为,通用基础油,和,专用基础油,专用基础油分为,低凝,和,深度精制,两个品种,109,润滑油基础油的分类,润滑油基础油,粘度指数,超高,粘度指数,VI140,很高,粘度指数,VI120,高,粘度指数,VI90,中,粘度指数,VI40,低,粘度指数,VI40,润滑油,基础油,代号,通用润滑油,UHVI,VHVI,HVI,MVI,LVI,专用,润滑油,低凝,UHVIW,VHVIW,HVIW,MVIW,LVIW,深度,精制,UHVIS,VHVIS,HVIS,MVIS,LVIS,VI,粘度指数,(Viscosity Index)UH,超高,(Ultra High),VH,很高,(Very High)H,高,(High),M,中,(Middle)L,低,(Low),W,Winter,，表示低凝,S,Super,，表示深度精制,110,四、润滑油的使用特性及添加剂,1,、润滑油的粘温性能,润滑油的类型,粘度指数,矿物油,500,的重组分，是非常复杂的烃类和非烃类衍生物的混合物，绝大多数可溶于三氯乙烯及苯、甲苯等溶剂,性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化,石油的轻质部分在太阳、地热等自然环境的影响下，经蒸发形成的残留物,形成方式包括湖沥青、岩石沥青、油砂沥青和沥青岩,煤焦油蒸馏时留下的残渣，是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品,煤焦油沥青由,5000,多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系,碳含量,62-64%,，氢含量,4-5%,，制取碳材料的原料,151,一、石油沥青的分类,按照生产工艺分类,直馏沥青粘稠液体、半固体,溶剂脱油沥青,VR,脱轻油半固体、固体,氧化沥青,VR,氧化固体,调和沥青,乳化沥青水、乳化剂可流动,改性沥青液体、半固体,152,石油沥青的分类,按照用途分类,石油沥青,70%,153,二、石油沥青的化学,胶体体系,分散相：以沥青质为中心，胶质吸附于周围形成的胶束,分散介质：芳香烃、饱和烃,影响石油沥青使用性能的因素,H/C,原子比,作为道路沥青，其,H/C,原子比不能太高,杂原子化合物,含,S,、,N,、,O,化合物一定影响,金属元素影响较小,四组分组成,环烷基、环烷中间基为原料,154,石油沥青的化学,饱和分,H/C,原子比约为,2,，分子量,500,800,主要是正、异构烷烃,环烷碳分率,10-20%,155,石油沥青的化学,芳香分,H/C,原子比,1.56,1.67,，分子量,800,1000,芳碳率,0.21,0.26,，环烷碳率,0.2,溶胶和软化作用,与胶质、沥青质有一定的匹配,增加芳烃含量利于提高沥青的延度，降低沥青的低温脆裂温度,在氧化过程中可以脱氢缩合，转化为胶质、沥青质,156,石油沥青的化学,胶质,H/C,原子比,1.40,1.47,，分子量,1300,1800,芳碳率,0.31,0.36,，,RN=8,，,RA=5,极性芳烃，常温下半固体状态,使沥青具有良好的塑性和粘附性,改善沥青的脆性，提高延度,化学性质很不稳定，易氧化为沥青质,157,石油沥青的化学,沥青质,H/C,原子比,1.16,1.28,，分子量：几千至一万,胶体体系的核心物质,其多少和结构组成对沥青的影响和大,沥青质含量高，软化点高，针入度小，延度低，易脆裂,158,石油沥青的化学,159,三、石油沥青的主要性能,流变性,主要性能要求,针入度,测定方法：一定温度下，一定重量的负荷（,100 g,），在一定时间内（,5 s,），通过针尖对沥青样品的剪切程度，以,1/10 mm,为单位,我国，以,25,的针入度划分沥青的牌号,反映一定温度下沥青的粘度，表示沥青的软硬程度,影响因素：,原油、生产工艺、条件,160,石油沥青的主要性能,软化点,在一定外力的存在下（小钢球），沥青受热从固态转变为具有一定流动能力时的温度,反映沥青抗变形的能力高温、车辆行驶，路面不变形,沥青质含量高，胶体结构好，则软化点高,延度,沥青受力拉伸至断裂前的变形能力,测定条件：,25,或,15,，,5cm/min,反映沥青在受到机械应力作用能发生一定程度的变形而不致被破坏的能力,与沥青的胶体结构有关，蜡含量和沥青质含量高，延度小,161,石油沥青的主要性能,粘度,沥青生产、储运和使用过程中的主要性能指标,反映沥青运动时分子间的摩擦力,具体同样针入度的沥青，受热流动时，粘度会相差很大,一些国家将粘度作为沥青分类的依据,162,石油沥青的主要性能,抗老化性,沥青的老化：沥青在使用过程中长期暴露于空气中，加上温度和日光等环境条件的影响，沥青的性质会逐渐产生一系列的变化，如变硬、变脆等，不可逆转的变化,由于热和空气的作用，沥青的粘附性变差，针入度减小，软化点升高，延度下降,原因：轻质组分挥发,沥青要求使用寿命长，耐久性好,耐久性决定于,沥青的不安定组分,使用期间的环境,163,石油沥青的主要性能,粘结性,石油沥青与石料或其他材料的粘结能力,含有许多极性官能团，粘结性一般较好,蜡含量,蜡对沥青的使用性能影响较大,流动性、延度、粘附性,对于道路沥青，蜡含量,4%,中硫焦,硫含量,2,4%,低硫焦,硫含量,2%,硫含量增高，焦炭质量降低，其用途亦随之而改变,焦炭的硫含量主要取决于原料的硫含量,176,石油焦的分类,按显微结构分为海绵焦和针状焦,海绵焦,多孔如海绵状，又称普通焦,针状焦,致密如纤维状，又称优质焦,针状焦在性质上与海绵焦有显著差别，具有密度高、强度高、热膨胀系数低等特点，在导热、导电、导磁和光学上部有明显的各向异性,针状焦主要是从芳烃含量高且非烃含量少的原料制得,177,2,、石油焦