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石油化学备课石油化学备课 第五章第五章 石油产品使用性能石油产品使用性能及其与化学组成关系及其与化学组成关系第1页石油化学备课石油化学备课 u不一样应用场所对石油产品提出了许多不不一样应用场所对石油产品提出了许多不一样使用要求，而油品使用性能与其化学一样使用要求，而油品使用性能与其化学组成之间含有亲密关系。组成之间含有亲密关系。u本章主要讲述主要石油产品（汽油、柴本章主要讲述主要石油产品（汽油、柴油、喷气燃料、润滑剂、石油沥青、石油、喷气燃料、润滑剂、石油沥青、石油蜡、石油焦、燃料油油蜡、石油焦、燃料油）使用性能与其）使用性能与其化学组成之间关系。化学组成之间关系。第2页石油化学备课石油化学备课 我国当前将石油产品分为六大类我国当前将石油产品分为六大类u燃料：汽油、柴油、灯用煤油、喷气燃料、燃料：汽油、柴油、灯用煤油、喷气燃料、重质燃料油。重质燃料油。u润滑剂：润滑油和润滑脂。润滑剂：润滑油和润滑脂。u石油沥青：道路沥青和建筑沥青。石油沥青：道路沥青和建筑沥青。u石油蜡：液体石蜡、石油脂、石蜡、微晶石油蜡：液体石蜡、石油脂、石蜡、微晶蜡。蜡。u石油焦炭：电极焦炭、燃料焦炭等。石油焦炭：电极焦炭、燃料焦炭等。u溶剂与化工原料：芳烃溶剂、溶剂油等。溶剂与化工原料：芳烃溶剂、溶剂油等。第3页石油化学备课石油化学备课 我国石油产品组成我国石油产品组成(1990(1990年年)（m%m%）汽汽 油油 22 22喷气燃料喷气燃料 4 4柴柴 油油 26 26 汽柴比汽柴比1 1：1.181.18燃料油燃料油 33 33润滑油（及脂润滑油（及脂 ）2 2石油沥青石油沥青 2 23 3石油蜡石油蜡 1 1石油焦石油焦 1 12 2石油溶剂和化工用原料石油溶剂和化工用原料 8 8合合 计计 100.0 100.0第4页石油化学备课石油化学备课 我国石油产品组成我国石油产品组成(1998(1998年年)（m%m%）汽汽 油油 22.4 22.4喷气燃料喷气燃料 3.5 3.5柴柴 油油 33.1 33.1 汽柴比汽柴比1 1：1.481.48燃料油燃料油 13.6 13.6润滑油（及脂润滑油（及脂 ）1.6 1.6石油沥青石油沥青 2.5 2.5石油蜡石油蜡 0.8 0.8石油焦石油焦 2.5 2.5石油溶剂和化工用原料石油溶剂和化工用原料 20.0 20.0合合 计计 100.0 100.0第5页石油化学备课石油化学备课 1、燃料占石油产品70%。其中包含 汽 油 20%柴 油 36%汽柴比1：1.80 航空煤油 5%燃料油 10%（作为锅炉燃料）2、化工轻油+其它石油产品（包含润滑剂、石油沥青、石油蜡、石油焦、石油溶剂等）29%第6页石油化学备课石油化学备课 2.03+2.39亿吨=4.41亿吨1、燃料 约占石油产品66%。其中包含 汽 油 16.1%0.7118亿吨 柴 油 35.6%1.5729亿吨 汽柴比1：2.2 航空煤油 约4%0.1750亿吨 燃料油 约10%0.4295亿吨（作为锅炉燃料）2、化工轻油+润滑剂、石油沥青、石油蜡、石油焦、石油溶剂等其它石油产品 第7页石油化学备课石油化学备课 公安部交管局数据：截至9月底我国机动车保有量达1.99亿辆，其中汽车8500多万辆，摩托车1.14亿辆。每年新增机动车多万辆；日日本本7500万辆汽车保有量万辆汽车保有量 美国美国2.85亿辆汽车保有量亿辆汽车保有量 第8页石油化学备课石油化学备课 我国原油产量1.89亿吨()世界第5位；进口原油2.038亿吨；整年原油消费约4.1亿吨美国原油产量2.67亿吨()，原油消费8.31亿吨日本原油消费2.07亿吨第9页石油化学备课石油化学备课 u可怕数据！可怕数据！u未来怎么办？未来怎么办？第10页石油化学备课石油化学备课 第一节第一节 汽油汽油 一、汽油机工作过程一、汽油机工作过程 1.汽油机结构及其工作原理汽油机结构及其工作原理 汽油机又称点燃式发动机，主要用于轻型汽油机又称点燃式发动机，主要用于轻型汽车、螺旋桨飞机和快艇等。汽车、螺旋桨飞机和快艇等。第11页石油化学备课石油化学备课 图图5-1-1汽油机汽油机(点燃式发动机点燃式发动机)原理结构图原理结构图1-浮子室浮子室;2-浮子浮子;3-针形阀针形阀;4-导管导管;5-喷嘴喷嘴;6-喉管喉管;7、8-节气阀节气阀;9-混合室混合室;10-活塞活塞;11-火花塞火花塞;12-进气阀进气阀;13-排气阀排气阀;14-弹簧弹簧 传传统统汽汽油油机机示示意意图图第12页石油化学备课石油化学备课 图图5-1-2 汽油机下止点与上止点示意图汽油机下止点与上止点示意图 u压缩比压缩比:V1/V2，表征汽油发动机性能一，表征汽油发动机性能一个主要指标；个主要指标；u冲程：从上止点到下止点直线距离冲程：从上止点到下止点直线距离。第13页石油化学备课石油化学备课 u上止点：活塞在气缸中上行所能到达最高上止点：活塞在气缸中上行所能到达最高位置，此时气缸中容积为燃烧室体积位置，此时气缸中容积为燃烧室体积V2。u下止点：活塞在气缸中下行所能到达最低下止点：活塞在气缸中下行所能到达最低位置，此时气缸中容积为位置，此时气缸中容积为气缸总体积气缸总体积V1。第14页石油化学备课石油化学备课 u进气过程：进气过程：活塞又上止点运行到下止点活塞又上止点运行到下止点，活塞上方，活塞上方容积增大，气缸内压力降低；容积增大，气缸内压力降低；汽油在喉管处与空气混合，然后进入混汽油在喉管处与空气混合，然后进入混合室；在混合室内汽油开始气化并与空合室；在混合室内汽油开始气化并与空气形成可燃性混合气。气形成可燃性混合气。u普通汽油机都是四冲程循环工作（进气、普通汽油机都是四冲程循环工作（进气、压缩、燃烧膨胀作功、排气）。有汽油机压缩、燃烧膨胀作功、排气）。有汽油机是两冲程。是两冲程。第15页石油化学备课石油化学备课 进气阀启开，可燃性混合气经进气阀进进气阀启开，可燃性混合气经进气阀进入气缸，被气缸和活塞等高温机件及残入气缸，被气缸和活塞等高温机件及残余废气加热，进气终了混合气温度余废气加热，进气终了混合气温度T可达可达85130。第16页石油化学备课石油化学备课 图图5-1-2 5-1-2 单缸四冲程汽油机工作循环单缸四冲程汽油机工作循环 P压压=0.71.5MPa,T压压=300450P燃燃max 3.04.0MPa,T燃燃max 2500T进气进气=85130第17页石油化学备课石油化学备课 u压缩过程：压缩过程：活塞由下止点活塞由下止点 运行至上止点，进气阀与运行至上止点，进气阀与排气阀关闭，气缸内可燃性混合气被压排气阀关闭，气缸内可燃性混合气被压缩，温度与压力逐步升高缩，温度与压力逐步升高。压缩终了时，可燃性混合气温度与压力压缩终了时，可燃性混合气温度与压力取决于压缩比，普通压力取决于压缩比，普通压力P=0.71.5MPa，温度，温度T=300450。第18页石油化学备课石油化学备课 u做功过程（点火燃烧）：做功过程（点火燃烧）：压缩终了时，活塞靠近上止点，火花塞发压缩终了时，活塞靠近上止点，火花塞发出电火花即刻点燃混合气，混合气猛烈燃出电火花即刻点燃混合气，混合气猛烈燃烧，火焰以烧，火焰以2030m/s速度向四面传输。燃速度向四面传输。燃烧产生大量热能，使气缸内温度和压力骤烧产生大量热能，使气缸内温度和压力骤增，最高温度可达增，最高温度可达2500，最高压力可，最高压力可达达3.04.0MPa。第19页石油化学备课石油化学备课 高温高压气体使活塞由上止点运行至下止高温高压气体使活塞由上止点运行至下止点。活塞运动经过连杆使曲轴旋转而对外点。活塞运动经过连杆使曲轴旋转而对外做功。做功。活塞到达下止点时，做功过程结束，燃气活塞到达下止点时，做功过程结束，燃气温度降至温度降至9001200，压力降至，压力降至0.40.5MPa。第20页石油化学备课石油化学备课 u排气过程：排气过程：做功结束后，排气阀启开，活塞由下做功结束后，排气阀启开，活塞由下止点运行至上止点。止点运行至上止点。燃烧后废气被排出气缸，排出废气温燃烧后废气被排出气缸，排出废气温度为度为700800。第21页石油化学备课石油化学备课 u汽油机经历进气、压缩、膨胀做功和排气汽油机经历进气、压缩、膨胀做功和排气四个过程之后，汽油机完成一个工作循环，四个过程之后，汽油机完成一个工作循环，紧接着进入下一个工作循环，如此周而复紧接着进入下一个工作循环，如此周而复始，往复进行。始，往复进行。u普通汽油机都是由四个或六个气缸按一定普通汽油机都是由四个或六个气缸按一定次序组合而连续进行工作。次序组合而连续进行工作。化油器供油系统化油器供油系统直喷式供油（电喷）直喷式供油（电喷）第22页石油化学备课石油化学备课 汽油机对其燃料要求：汽油机对其燃料要求：u蒸发性能良好；蒸发性能良好；u燃烧性能良好，不产生爆震；燃烧性能良好，不产生爆震；u储存安定性好，生成胶质倾向小；储存安定性好，生成胶质倾向小；u对发动机没有腐蚀性。对发动机没有腐蚀性。第23页石油化学备课石油化学备课 二、汽油蒸发性二、汽油蒸发性 汽油蒸发性是汽油最主要特征之一汽油蒸发性是汽油最主要特征之一。汽油机转速极快，汽油机转速极快，每冲程时间只有每冲程时间只有0.010.03秒。秒。所以要求汽油能与空气在极短时间内快所以要求汽油能与空气在极短时间内快速气化，形成可燃性混合气。速气化，形成可燃性混合气。第24页石油化学备课石油化学备课 要想使汽油在如此短时间内与空气形成均匀要想使汽油在如此短时间内与空气形成均匀可燃性混合气，可燃性混合气，汽油蒸发性好坏是决定性原汽油蒸发性好坏是决定性原因因，只有当汽油含有良好蒸发性时，发动机，只有当汽油含有良好蒸发性时，发动机才能正常运转。才能正常运转。第25页石油化学备课石油化学备课 u假如汽油蒸发性太差，汽油气化不完全，假如汽油蒸发性太差，汽油气化不完全，造成汽油机功率降低，起动和加速都较困造成汽油机功率降低，起动和加速都较困难。难。u假如汽油蒸发性太强，汽油在输油管中因假如汽油蒸发性太强，汽油在输油管中因气化而产生气阻，造成供油不足。气化而产生气阻，造成供油不足。反应汽油蒸发性能质量指标是反应汽油蒸发性能质量指标是馏程馏程和和饱和蒸饱和蒸气压气压。第26页石油化学备课石油化学备课 馏程：馏程：t t1010 、t t5050 、t t9090和和EPEP（1 1）10%10%馏馏出出温温度度 t t1010：表表示示含含低低沸沸点点馏馏分分多多少，表示汽油机起动难易程度。少，表示汽油机起动难易程度。T T1010适适当当低低，表表示示含含低低沸沸点点馏馏分分较较多多，低低温温下下易起动易起动t t1010过过低低，表表示示含含低低沸沸点点馏馏分分太太多多，易易于于发发生生气阻（何谓气阻）气阻（何谓气阻）。我国要求车用汽油我国要求车用汽油 t t10107070 o oC C。第27页石油化学备课石油化学备课 表表5-1-1 汽油汽油10%馏出温度与发动机快速馏出温度与发动机快速起动最低温度关系起动最低温度关系 10%馏出馏出温度，温度，546066717782最低起动最低起动温度，温度，-21-17-13-9-6-2表表5-1-2 汽油汽油10%馏出温度与开始产生气阻温度关系馏出温度与开始产生气阻温度关系 10%馏馏 出出 温温 度，度，4050607080开始产生气阻开始产生气阻温度，温度，-13+7+27+47+67第28页石油化学备课石油化学备课 （2 2）50%50%馏出温度馏出温度t t5050：表示汽油：表示汽油平均蒸发性能平均蒸发性能，与汽油机起动后升温时间长短以及加速性能与汽油机起动后升温时间长短以及加速性能有亲密关系。有亲密关系。t t5050低低，表表示示常常温温下下蒸蒸发发快快、蒸蒸发发多多汽汽油油机机升升温时间短。加速灵活，运转柔和；温时间短。加速灵活，运转柔和；t t5050高高，表表示示加加速速时时汽汽化化不不完完全全，燃燃烧烧不不充充分分，严重时会熄火。严重时会熄火。我国要求车用汽油我国要求车用汽油 t t5050120120 o oC C。第29页石油化学备课石油化学备课 （3 3）90%90%馏出温度馏出温度t t9090和终馏点（干点）和终馏点（干点）EPEP：表示汽油中重馏分含量多少；：表示汽油中重馏分含量多少；t t90 90 或或 EP EP 高：汽油中重馏分含量高，汽油蒸高：汽油中重馏分含量高，汽油蒸发和燃烧不完全，气缸积灰增多，耗油率上升，发和燃烧不完全，气缸积灰增多，耗油率上升，同时蒸发不完全汽油重质部分会流入曲轴箱，同时蒸发不完全汽油重质部分会流入曲轴箱，稀释润滑油而加大磨损。稀释润滑油而加大磨损。我国要求车用汽油我国要求车用汽油 t t9090190190 o oC,C,EP 205 EP 205 o oC C。第30页石油化学备课石油化学备课 表表5-1-3 汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量关系汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量关系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%1759798200100100225200107250500140第31页石油化学备课石油化学备课 二、饱和蒸气压二、饱和蒸气压-Reid Vapor Pressure (RVP)-Reid Vapor Pressure (RVP)GB257GB257要求仪器要求仪器(燃料蒸气与液体体积比燃料蒸气与液体体积比4 4：1 1，38 38 o oC)C)。衡量汽油在汽油机供油系统是否。衡量汽油在汽油机供油系统是否轻易产生气阻指标，同时还可相对衡量汽油轻易产生气阻指标，同时还可相对衡量汽油在储存运输中损耗倾向。在储存运输中损耗倾向。RVPRVP大，蒸发性强，易于冷起动，但产生气阻大，蒸发性强，易于冷起动，但产生气阻倾向大，蒸发损耗大。倾向大，蒸发损耗大。第32页石油化学备课石油化学备课 我国车用汽油要求：我国车用汽油要求：u冬用型冬用型(9月月1日日2月月28日日)：RVP80或或88KPa u夏用型夏用型(3月月1日日8月月31日日)：RVP67或或74KPa。航空汽油要求：航空汽油要求：RVP2748KPa （高空气压低，蒸发性更不能太强）（高空气压低，蒸发性更不能太强）第33页石油化学备课石油化学备课 三、汽油安定性三、汽油安定性 u汽油安定性定义：汽油安定性定义：汽油在贮存和使用条件汽油在贮存和使用条件下保持其原有质量不变性质，称为其安定下保持其原有质量不变性质，称为其安定性性；u汽油在常温和液相条件下抵抗氧化能力。汽油在常温和液相条件下抵抗氧化能力。u安定性差汽油，在储存和运输过程中易发安定性差汽油，在储存和运输过程中易发生氧化反应生成胶质，使生氧化反应生成胶质，使油品颜色变深，油品颜色变深，并产生胶状沉淀并产生胶状沉淀。第34页石油化学备课石油化学备课 安定性差安定性差汽油产生后果汽油产生后果：u油箱、滤网、气化器中形成胶状物，油箱、滤网、气化器中形成胶状物，影响供影响供油油。u沉积在电火花塞上胶质在高温下形成沉积在电火花塞上胶质在高温下形成积炭而积炭而短路短路。u沉积在进、排气阀上积炭，造成沉积在进、排气阀上积炭，造成阀门关闭不阀门关闭不严严。u沉积在气缸盖、活塞上积炭（积灰），造成沉积在气缸盖、活塞上积炭（积灰），造成气缸气缸散热不良散热不良，温度升高，以致，温度升高，以致增大爆震燃增大爆震燃烧倾向烧倾向。第35页石油化学备课石油化学备课 1.烃类液相氧化机理烃类液相氧化机理 因为汽油氧化安定性包括烃类液相氧化机理，因为汽油氧化安定性包括烃类液相氧化机理，烃类液相氧化理论基础烃类液相氧化理论基础：巴赫巴赫-恩格勒恩格勒过氧化物理论过氧化物理论和谢苗诺夫和谢苗诺夫自由自由基链反应理论基链反应理论是烃类液相氧化过程基础是烃类液相氧化过程基础。第36页石油化学备课石油化学备课 烃类液相氧化是指在烃类沸点温度以下烃类烃类液相氧化是指在烃类沸点温度以下烃类进行氧化反应，通常是在常温下进行，因而进行氧化反应，通常是在常温下进行，因而也称自动氧化也称自动氧化 。烃类液相氧化遵照自由基链反应机理。烃类液相氧化遵照自由基链反应机理。(1)链引发链引发(2)链延续链延续(3)链退化分支链退化分支(4)链终止链终止 第37页石油化学备课石油化学备课 u链引发（最困难反应步骤）链引发（最困难反应步骤）：烃类分子受氧分子攻击烃类分子受氧分子攻击假如存在变价金属，或者光辐射假如存在变价金属，或者光辐射u链增加链增加：加成反应，快反应加成反应，快反应慢反应慢反应第38页石油化学备课石油化学备课 u链退化分支：链退化分支：生成过氧化物生成过氧化物ROOH能够继续分解（含有能够继续分解（含有退化分支特点），即：退化分支特点），即：生成自由基如生成自由基如RO 和和R 还能够引发新链还能够引发新链反应反应。分支反应分支反应第39页石油化学备课石油化学备课 过氧化物过氧化物ROOH反应活性反应活性大大低于自由基，大大低于自由基，因而可转化成稳定产物如醛、酮、醇等。因而可转化成稳定产物如醛、酮、醇等。所以，因为退化反应，造成这种分支链反应速所以，因为退化反应，造成这种分支链反应速度比较缓解，故称之为退化分支链反应。度比较缓解，故称之为退化分支链反应。退化反应退化反应第40页石油化学备课石油化学备课 u链终止：链终止：因为自由基相互之间结合而消失因为自由基相互之间结合而消失。第41页石油化学备课石油化学备课 图图5-1-4 烃类液相氧化反应速率曲线烃类液相氧化反应速率曲线 氧氧化化产产物物收收率率醛醛酮酮醇醇等等第42页石油化学备课石油化学备课 烃类液相氧化分为三个阶段烃类液相氧化分为三个阶段:u诱导期诱导期：燃料与氧气接触后没有发生显著：燃料与氧气接触后没有发生显著改变一段时间，在此阶段氧化反应速度很改变一段时间，在此阶段氧化反应速度很慢，氧化产物生成较少。慢，氧化产物生成较少。u加速期：氧化反应加速进行，氧化产物快加速期：氧化反应加速进行，氧化产物快速增加。速增加。u平缓期：氧化反应速度减缓或趋于停顿。平缓期：氧化反应速度减缓或趋于停顿。第43页石油化学备课石油化学备课 图图5-1-5 烃类液相氧化产率曲线烃类液相氧化产率曲线 第44页石油化学备课石油化学备课 u在诱导期，自由基较少，氧化中间产物在诱导期，自由基较少，氧化中间产物ROOH浓度较低浓度较低，氧化退化分支反应链不多，氧化退化分支反应链不多，氧化反应进行迟缓。氧化反应进行迟缓。u在加速期，自由基和过氧化物浓度较大，在加速期，自由基和过氧化物浓度较大，退退化分支链快速发展化分支链快速发展，氧化反应加速进行，氧，氧化反应加速进行，氧化产物浓度急剧增加。化产物浓度急剧增加。u在平缓期，因为反应物和过氧化物大量消耗，在平缓期，因为反应物和过氧化物大量消耗，二者浓度降低，氧化反应速度减缓或趋于停二者浓度降低，氧化反应速度减缓或趋于停顿。顿。第45页石油化学备课石油化学备课 3 3、影响安定性原因、影响安定性原因 （1 1）根本原因：化学组成（内因）；）根本原因：化学组成（内因）；（2 2）外界条件影响）外界条件影响 （外因）（外因）第46页石油化学备课石油化学备课 （1 1）根本原因：化学组成）根本原因：化学组成烷烃、环烷烃、芳烃：常温下难氧化；烷烃、环烷烃、芳烃：常温下难氧化；不不饱饱和和烯烯烃烃：易易于于氧氧化化、叠叠合合，从从而而生生成成胶胶质质，是是汽油中不安定主要原因。汽油中不安定主要原因。产生胶质倾向：产生胶质倾向：共轭二烯共轭二烯 二烯烃二烯烃 环烯环烯 链烯烃链烯烃 直链烯烃直链烯烃 异构烯烃异构烯烃 共轭二烯、环二烯（环戊二烯类），最不稳定共轭二烯、环二烯（环戊二烯类），最不稳定带不饱和侧链芳烃也较易氧化。带不饱和侧链芳烃也较易氧化。含硫化合物：硫酚和硫醇促进生成胶质；含硫化合物：硫酚和硫醇促进生成胶质；含氮化合物造成生胶质、变色，甚至产生胶状沉淀。含氮化合物造成生胶质、变色，甚至产生胶状沉淀。第47页石油化学备课石油化学备课 车车用用汽汽油油是是各各种种加加工工过过程程汽汽油油馏馏分分调调合合产产物物，不一样起源汽油对安定性贡献不一样；不一样起源汽油对安定性贡献不一样；直馏汽油不含不饱和烃，安定性很好；直馏汽油不含不饱和烃，安定性很好；加氢汽油不含不饱和烃，安定性很好；加氢汽油不含不饱和烃，安定性很好；催催化化裂裂化化汽汽油油，烯烯烃烃含含量量较较多多，但但二二烯烯烃烃极极少，安定性普通或较差；少，安定性普通或较差；热热加加工工汽汽油油（焦焦化化和和热热裂裂化化汽汽油油）含含有有大大量量不不饱饱和和烃烃包包含含二二烯烯烃烃以以及及其其它它非非烃烃化化合合物物，其其安安定定性性很很差差；普普通通需需要要加加氢氢精精制制才才可可满满足足安定性要求；安定性要求；重整汽油没有不饱和烃，安定性很好。重整汽油没有不饱和烃，安定性很好。第48页石油化学备课石油化学备课 （2 2）外界条件影响（温度）外界条件影响（温度,金属和氧环境等）金属和氧环境等）温温度度上上升升，氧氧化化加加紧紧：每每升升高高10 10 o oC C，胶胶质质生生成成速速度度上升上升2.42.42.82.8倍。倍。金金属属表表面面作作用用：CuCu、FeFe、ZnZn、AlAl、SnSn含含有有催催化化氧氧化化活性，使汽油安定性下降。活性，使汽油安定性下降。与空气接触面积，越大，越快。与空气接触面积，越大，越快。水分影响，有水，胶质生成速度比没有水要快得多。水分影响，有水，胶质生成速度比没有水要快得多。第49页石油化学备课石油化学备课 金属金属铜铜25铁铁71锌锌79铝铝83锡锡85表表5-1-4 金属表面对汽油氧化诱导期影响金属表面对汽油氧化诱导期影响 有金属存在时诱导期有金属存在时诱导期原诱导期原诱导期%第50页石油化学备课石油化学备课 在所列各种金属中铜含有最大催化活性，汽在所列各种金属中铜含有最大催化活性，汽油诱导期降低油诱导期降低75%，铁、锌、铝、锡也能使，铁、锌、铝、锡也能使汽油诱导期缩短，安定性降低汽油诱导期缩短，安定性降低。第51页石油化学备课石油化学备课 u能够经过添加抗氧剂提升汽油安定性，能够经过添加抗氧剂提升汽油安定性，技术基础技术基础-消弱过氧化物消弱过氧化物。u在汽油氧化过程中金属表面只是对燃在汽油氧化过程中金属表面只是对燃料中存在抗氧剂起消耗或破坏作用，料中存在抗氧剂起消耗或破坏作用，而对纯烃类包含不饱和烃氧化实际上而对纯烃类包含不饱和烃氧化实际上没有影响。原因可能是抗氧剂被吸附没有影响。原因可能是抗氧剂被吸附在金属表面，从而限制了抗氧剂对燃在金属表面，从而限制了抗氧剂对燃料氧化抑制作用。料氧化抑制作用。第52页石油化学备课石油化学备课 4、评定汽油安定性指标、评定汽油安定性指标（1）碘值）碘值u定义：利用定义：利用碘与不饱和烃加成反应碘与不饱和烃加成反应，测定，测定汽油中不饱和烃含量。以汽油中不饱和烃含量。以100克样品消耗克样品消耗碘克数来表示，即碘克数来表示，即gI2/100g。u碘值越大，汽油中不饱和烃含量越高，其碘值越大，汽油中不饱和烃含量越高，其安定性越差。安定性越差。第53页石油化学备课石油化学备课 （2）实际胶质）实际胶质u定义：在定义：在150温度下，用热空气吹过汽温度下，用热空气吹过汽油表面，使它蒸发至干，所留下棕色或黄油表面，使它蒸发至干，所留下棕色或黄色残余物就是实际胶质，以色残余物就是实际胶质，以100mL试油中试油中所得残余物毫克数来表示。所得残余物毫克数来表示。u实际胶质可用来表征进气管道和进气阀上实际胶质可用来表征进气管道和进气阀上可能生成沉积物倾向可能生成沉积物倾向。u小于小于5mg/100mL第54页石油化学备课石油化学备课 （3）诱导期）诱导期 u定义：把一定量油样放入标准钢筒中，充定义：把一定量油样放入标准钢筒中，充入氧气至入氧气至0.7MPa，放入，放入100水中，从油样水中，从油样放入放入100水中开始到氧压显著降低所经历水中开始到氧压显著降低所经历时间即为诱导期，以分钟表示。时间即为诱导期，以分钟表示。u诱导期较长汽油在储存时胶质生成速度较诱导期较长汽油在储存时胶质生成速度较慢，宜于长久保留慢，宜于长久保留。u诱导期要求大于诱导期要求大于480min。第55页石油化学备课石油化学备课 表表5-1-5 车用汽油诱导期与胶质改变关系车用汽油诱导期与胶质改变关系项目项目汽油汽油汽油汽油诱导期，分诱导期，分270360实际胶质实际胶质mg/100mL出厂时出厂时0.40.4一年后一年后22.04.6二年后二年后32.08.8三年后三年后95.610.4第56页石油化学备课石油化学备课 四、汽油抗爆性四、汽油抗爆性 抗爆性：衡量燃料是否易于发生爆震性质。抗爆性：衡量燃料是否易于发生爆震性质。1、汽油机正常燃烧与爆震燃烧汽油机正常燃烧与爆震燃烧 汽油在发动机中燃烧会出现机身强烈震动情汽油在发动机中燃烧会出现机身强烈震动情况，并发出金属敲击声，同时，发动机功率况，并发出金属敲击声，同时，发动机功率下降，排气管冒黑烟，严重时造成机件损坏。下降，排气管冒黑烟，严重时造成机件损坏。这种现象便是爆震这种现象便是爆震(Detonation(Detonation 或或Knock)Knock)，也叫敲缸或爆燃。原因也叫敲缸或爆燃。原因（1 1）发动机工作条件；）发动机工作条件；（2 2）燃料性能。）燃料性能。第57页石油化学备课石油化学备课 （1）汽油机正常燃烧）汽油机正常燃烧 第58页石油化学备课石油化学备课 u焰前反应：在汽油机压缩过程中，可燃混焰前反应：在汽油机压缩过程中，可燃混合气温度和压力上升很快，汽油开始发生合气温度和压力上升很快，汽油开始发生氧化反应并生成一些过氧化物。氧化反应并生成一些过氧化物。u火花塞点火后，在火花附近混合气温度急火花塞点火后，在火花附近混合气温度急剧增加，出现最初火焰中心。剧增加，出现最初火焰中心。燃烧早期燃烧早期第59页石油化学备课石油化学备课 u火焰中心形成之后，发生火焰传输现象。火焰中心形成之后，发生火焰传输现象。u火焰前锋逐层向未燃混合气推进，未燃混火焰前锋逐层向未燃混合气推进，未燃混合气因受到热辐射而造成其温度升高，同合气因受到热辐射而造成其温度升高，同时已燃混合气因燃烧膨胀而压缩未燃混合时已燃混合气因燃烧膨胀而压缩未燃混合气造成其压力也升高。气造成其压力也升高。燃烧期燃烧期第60页石油化学备课石油化学备课 u这么火焰以球面形状向周围扩散，使燃料这么火焰以球面形状向周围扩散，使燃料逐层发怒燃烧，直到绝大部分燃料燃尽为逐层发怒燃烧，直到绝大部分燃料燃尽为止。止。u火焰传输速度为火焰传输速度为2030m/s，压力改变也，压力改变也比较平缓。比较平缓。第61页石油化学备课石油化学备课 （2）汽油机爆震燃烧汽油机爆震燃烧 B 自燃火源自燃火源第62页石油化学备课石油化学备课 爆震现象爆震现象 u汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈振动情况，并发出金属敲击声，同身强烈振动情况，并发出金属敲击声，同时发动机功率下降，排气管冒黑烟。严重时发动机功率下降，排气管冒黑烟。严重时还会造成机件损坏，又称为敲缸或爆燃。时还会造成机件损坏，又称为敲缸或爆燃。第63页石油化学备课石油化学备课 爆震燃烧产生过程：爆震燃烧产生过程：u在燃烧过程后期，火焰中心在气缸传输过在燃烧过程后期，火焰中心在气缸传输过程中，未燃混合气因受到已燃混合气热辐程中，未燃混合气因受到已燃混合气热辐射和压缩，造成其温度和压力急剧升高，射和压缩，造成其温度和压力急剧升高，氧化反应速度加紧，形成大量过氧化物并氧化反应速度加紧，形成大量过氧化物并发生分解反应。发生分解反应。第64页石油化学备课石油化学备课 u在最初火焰前锋还未抵达之前，未燃混合在最初火焰前锋还未抵达之前，未燃混合气局部温度已超出其自燃点而发生爆炸性气局部温度已超出其自燃点而发生爆炸性燃烧，这么就出现燃烧，这么就出现两个或多个燃烧中心两个或多个燃烧中心，火焰前锋不象正常燃烧时那样逐层推进，火焰前锋不象正常燃烧时那样逐层推进，而是而是对立推进，产生爆震波，对立推进，产生爆震波，同时同时气缸内气缸内局部局部温度和压力温度和压力急剧升高。急剧升高。第65页石油化学备课石油化学备课 爆震燃烧特征爆震燃烧特征 u爆震波推进速度：爆震波推进速度：2300m/su燃气局部压力：燃气局部压力：10MPa以上以上u气缸内局部温度：气缸内局部温度：2500 第66页石油化学备课石油化学备课 汽油爆震燃烧危害汽油爆震燃烧危害u爆震波撞击燃烧室壁、活塞顶、气缸壁，引爆震波撞击燃烧室壁、活塞顶、气缸壁，引发震动，并发出尖锐金属敲击声，机件磨损发震动，并发出尖锐金属敲击声，机件磨损增加，发动机因局部过热而被烧坏。增加，发动机因局部过热而被烧坏。u局部高温析碳，燃料燃烧不完全而冒黑烟，局部高温析碳，燃料燃烧不完全而冒黑烟，造成燃料浪费，能耗增加，发动机功率降低造成燃料浪费，能耗增加，发动机功率降低。u燃料燃烧不完全产物排放到大气中后，会造燃料燃烧不完全产物排放到大气中后，会造成环境污染。成环境污染。第67页石油化学备课石油化学备课 汽油爆震燃烧产生原因汽油爆震燃烧产生原因 u原因之一：原因之一：燃料性质燃料性质是产生爆震是产生爆震内因内因，在发动机结构已确定情，在发动机结构已确定情况下，燃料抗爆性好坏对产生爆震含有决定况下，燃料抗爆性好坏对产生爆震含有决定性影响。性影响。假如燃料自燃点越低，其抗爆性越差，产生假如燃料自燃点越低，其抗爆性越差，产生爆震倾向也就越大。爆震倾向也就越大。第68页石油化学备课石油化学备课 u原因之二：原因之二：发动机结构发动机结构与发动机压缩比有亲密关系。与发动机压缩比有亲密关系。与发动机着火提前角相关。与发动机着火提前角相关。与气缸尺寸、燃烧室形状及火花塞位置相关。与气缸尺寸、燃烧室形状及火花塞位置相关。第69页石油化学备课石油化学备课 （3）正常燃烧与爆震燃烧之间比较）正常燃烧与爆震燃烧之间比较 项目项目正常燃烧正常燃烧爆震燃烧爆震燃烧Tmax，18002500Pmax，Mpa341016火焰传输速度,m/s20302300第70页石油化学备课石油化学备课 2、评定汽油抗爆性指标、评定汽油抗爆性指标 汽油抗爆性是用辛烷值（汽油抗爆性是用辛烷值（Octane Number，简称，简称ON）来表示，辛烷值越高，抗爆性）来表示，辛烷值越高，抗爆性越好。越好。第71页石油化学备课石油化学备课 辛辛烷烷值值在在标标准准试试验验用用单单缸缸发发动动机机中中将将待待测测试样与标准燃料试样进行对比试验而测得。试样与标准燃料试样进行对比试验而测得。标标准准燃燃料料：要要求求正正庚庚烷烷辛辛烷烷值值为为0,0,而而异异辛辛烷烷（2,2,4-2,2,4-三三甲甲基基戊戊烷烷）辛辛烷烷值值为为100100。二二者者混混合合物物以以其其中中异异辛辛烷烷体体积积百百分分含含量量为为混混合合物物辛烷值。辛烷值。第72页石油化学备课石油化学备课 辛烷值辛烷值测定方法：用待测试样与一系列辛烷测定方法：用待测试样与一系列辛烷值不一样标准燃料在标准试验用单缸发动机值不一样标准燃料在标准试验用单缸发动机上进行比较，与所测汽油抗爆性相同标准燃上进行比较，与所测汽油抗爆性相同标准燃料辛烷值也就是所测汽油辛烷值。料辛烷值也就是所测汽油辛烷值。第73页石油化学备课石油化学备课 （2）车用汽油辛烷值测定方法）车用汽油辛烷值测定方法 测定方法主要有两种：测定方法主要有两种：u马达法辛烷值（简称马达法辛烷值（简称MON）u研究法辛烷值（简称研究法辛烷值（简称RON）用研究法测定时，因为发动机转速和混合用研究法测定时，因为发动机转速和混合气温度与马达法相比都较低，因而所得气温度与马达法相比都较低，因而所得RON比比MON要高要高510个单位个单位。第74页石油化学备课石油化学备课 还有两种表示汽油辛烷值方法：还有两种表示汽油辛烷值方法：u道路辛烷值：道路辛烷值：（Road Octane Number）：用汽车）：用汽车进行实测或全功率试验台模拟汽车在公路上行驶进行实测或全功率试验台模拟汽车在公路上行驶条件下进行测定，也可由条件下进行测定，也可由RON或或MON经验关联出，经验关联出，介于介于RON和和MON二者之间。二者之间。u抗爆指数：抗爆指数：（：（MON+RON）/2，Octane Number Index）能够近似表示汽油道路辛烷值。）能够近似表示汽油道路辛烷值。第75页石油化学备课石油化学备课 3、汽油抗爆性与其化学组成关系、汽油抗爆性与其化学组成关系（1）各族烃类辛烷值）各族烃类辛烷值汽油抗爆性取决于其化学组成。汽油抗爆性取决于其化学组成。第76页石油化学备课石油化学备课 表表5-1-6 各族烃类辛烷值各族烃类辛烷值 烃类烃类研究法（研究法（RON）马达法（马达法（MON）正丁烷正丁烷9490异丁烷异丁烷10198正戊烷正戊烷62622-甲基丁烷甲基丁烷92902,2-二甲基丙烷二甲基丙烷8580正己烷正己烷25262-甲基戊烷甲基戊烷73732,2-二甲基丁烷二甲基丁烷9293正庚烷正庚烷002-甲基己烷甲基己烷42462,2-二甲基戊烷二甲基戊烷93962,2,3-三甲基丁烷三甲基丁烷100100第77页石油化学备课石油化学备课 烃类烃类研究法（研究法（RON）马达法（马达法（MON）正辛烷正辛烷-172-甲基庚烷甲基庚烷22132,2-二甲基己烷二甲基己烷72772,2,3-三甲基戊烷三甲基戊烷1001002,2,4-三甲基戊烷三甲基戊烷1001001-己烯己烯76632-己烯己烯93814-甲基甲基-2-戊烯戊烯99841-辛烯辛烯29352-辛烯辛烯5656续表续表5-1-6 各族烃类辛烷值各族烃类辛烷值 第78页石油化学备课石油化学备课 烃类烃类研究法（研究法（RON）马达法（马达法（MON）3-辛烯辛烯72682,2,4-三甲基三甲基-1-戊烯戊烯10086环戊烷环戊烷-85甲基环戊烷甲基环戊烷9180乙基环戊烷乙基环戊烷6761正丙基环戊烷正丙基环戊烷3128异丙基环戊烷异丙基环戊烷8176环己烷环己烷8377甲基环己烷甲基环己烷7571乙基环己烷乙基环己烷4641正丙基环己烷正丙基环己烷1814续表续表5-1-6 各族烃类辛烷值各族烃类辛烷值 第79页石油化学备课石油化学备课 烃类烃类研究法（研究法（RON）马达法（马达法（MON）苯苯100100甲苯甲苯100100二甲苯二甲苯100100乙基苯乙基苯10098正丙基苯正丙基苯10098异丙基苯异丙基苯100991,3,5-三甲基苯三甲基苯100100续表续表5-1-6 各族烃类辛烷值各族烃类辛烷值 第80页石油化学备课石油化学备课 3 3、汽油抗爆性与化学组成关系、汽油抗爆性与化学组成关系 （1 1）同族烃，分子量越大，辛烷值越低）同族烃，分子量越大，辛烷值越低（2 2）不不一一样样族族烃烃，分分子子量量靠靠近近时时，芳芳烃烃 异异构构烷烷烃烃和和异构烯烃异构烯烃 正构烯烃及环烷烃正构烯烃及环烷烃 烷烃烷烃（3 3）烷烃取代基越多，排列越紧凑，辛烷值越高。）烷烃取代基越多，排列越紧凑，辛烷值越高。（4 4）烯烯烃烃辛辛烷烷值值大大于于同同碳碳数数正正构构烷烷烃烃，但但烯烯烃烃RONRON与与MONMON相相差差比比较较大大。双双键键靠靠近近中中间间烯烯烃烃辛辛烷烷值值上上升升。异异构化程度增加，辛烷值上升。构化程度增加，辛烷值上升。第81页石油化学备课石油化学备课 （5 5）环烷辛烷值远大于同碳数正构烷烃，辛烷）环烷辛烷值远大于同碳数正构烷烃，辛烷值小于同碳数异构烷烃。带有正构取代基后，值小于同碳数异构烷烃。带有正构取代基后，辛烷值下降。取代基越长辛烷值越小。辛烷值下降。取代基越长辛烷值越小。（6 6）芳烃辛烷值很高，大于）芳烃辛烷值很高，大于100100，带侧链后，带侧链后，辛烷值略有下降。辛烷值略有下降。各种烃类各种烃类调和辛烷值不含有简单加