石油加工概论 （第一部分）,张 孔 远 1596683* 1350895*,第四章 石油产品的分类和使用要求,第一节 石油产品的分类,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（F) 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%,石油产品的分类,（2）润滑剂及有关产品(L) 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（B) 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）石油蜡(W) 轻工、化工和食品工业的原料，产量约占总量1 （5）石油焦(C) 制造炼铝和炼钢用电极，其产量约为2。 （6）溶剂和化工原料(S) 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。,G:气体燃料甲烷或乙烷或其混合气 L:液化气燃料C3、C4烷烃和/或烯烃 D:馏分燃料汽、煤、柴、重馏分油 R:残渣燃料蒸馏残油组成的石油燃料,燃料的分类,点燃式发动机燃料-汽油 喷气式发动机燃料-喷气燃料 压缩式发动机燃料-柴油,发动机燃料(馏分燃料)的分类,第二节 石油燃料及其使用要求,2.1 汽 油,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。,上止点：活塞在气缸中上行所能达到的最高位置， 此时气缸中的容积为燃烧室的体积V2 。 下止点：活塞在气缸中下行所能达到的最低位置， 此时气缸中的容积为气缸的总体积V1。,压缩比: V1/V2， 表征汽油发动机性能的一个重要指标。 冲程：从上止点到下止点的直线距离 。,汽油机上止点与下止点示意图,进气过程： 活塞由上止点运行到下止点 ，活塞上方的容积增大，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。,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余废气加热，进气终了的混合气温度可达85130。,压缩过程： 活塞由下止点 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缩，温度与压力逐渐升高 。 压缩终了时，可燃性混合气的温度与压力取决于压缩比，一般压力P=0.71.5MPa，温度T=300450。,压缩终了活塞接近上止点，火花塞发出电火花即刻点燃混合气，混合气剧烈燃烧，火焰以2030m/s的速度向四周传播。气缸内最高温度可达20002500，最高压力可达3.04.0MPa 。,高温高压气体使活塞由上止点运行至下止点。活塞的运动通过连杆使曲轴旋转而对外做功。 活塞达到下止点时，做功过程结束，燃气的温度降至9001200，压力降至0.40.5MPa。,做功过程（点火燃烧）,排气过程： 做功结束后，排气阀启开，活塞由下止点运行至上止点。 燃烧后的废气被排出气缸，排出的废气温度为700800。,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 一般汽油机都是由四个或六个气缸按一定顺序组合而连续进行工作的。,蒸发性能良好； 燃烧性能良好，不产生爆震； 储存安定性好，生成胶质的倾向小； 对发动机没有腐蚀性。,汽油机对其燃料的要求,汽油的蒸发性,汽油在进入气缸之前，能迅速气化并与空气形成可燃性混合气。一般汽油在进气管中的停留时间为0.0050.05秒，在气缸中的停留时间为0.020.03秒。,如果汽油的蒸发性太差，汽油气化不完全，导致汽油机的功率降低，起动和加速都较困难。 如果汽油的蒸发性太强，汽油在输油管中因气化而产生气阻，造成供油不足。,反映汽油蒸发性能的质量指标是馏程和饱和蒸气压。,馏程,馏程在一定程度上能大体反映汽油的沸点范围和蒸发性能。,（1）10%的馏出温度 表示汽油中低沸点组分含量。 反映启动性能。保证发动机的低温起动性能 与产生气阻有密切的关系。,我国车用汽油10%馏出温度不高于70,汽油的10%馏出温度与发动机迅速 起动的最低温度的关系,汽油10%馏出温度与开始产生气阻温度的关系,（2）50%的馏出温度 表示汽油的平均蒸发性能，反映汽油机起动后升温时间长短以及加速是否及时有密切关系的质量指标。,50%馏出温度低，在正常温度下汽油能较多地蒸发，起动时参加燃烧的汽油数量多，发出的热量较多，可缩短汽油机的升温时间，即发动机预热较快，加速性能良好，运转平稳柔和，也不致熄火，同时耗油量也降低。,50%馏出温度过高，使汽油机在加速过程中的供油量急剧增加而导致大部分汽油不能气化，燃烧不完全，严重时还会突然熄火。,我国车用汽油规定50%馏出温度不高于120。,（3）90%馏出温度和干点（终馏点） 表示了汽油中重组分含量的多少，与燃料的燃烧是否完全和发动机磨损有一定关系的质量指标。,90%馏出温度和终馏点过高，重组分较多，它们不能完全蒸发和燃烧，容易形成积炭，排气冒黑烟，导致油耗增加，燃料的使用效率降低。同时没有蒸发的汽油重组分流入曲轴箱稀释润滑油而加大汽油机活塞的磨损。,我国车用汽油规定90%馏出温度不高于190， 干点不高于205,蒸气压主要是由汽油中的轻质组分所产生，蒸气压高，表明汽油中含有较多的低分子组分，容易在发动机供油系统中产生气阻，在储存和运输过程中较易产生蒸发损失，着火的危险性也较大。蒸气压可以作为衡量汽油机燃料供给系统是否产生气阻倾向的指标，也可相对衡量汽油在储存和运输过程中的损耗倾向和安全性。,饱和蒸气压,我国车用汽油规定： 冬用型(9月1日2月28日)：RVP80或88KPa 夏用型(3月1日8月31日)：RVP67或74KPa。,蒸气压大，轻组分多，容易产生气阻 蒸气压小,蒸发性能差,启动困难,燃烧不完全,汽油的安定性,汽油安定性的定义： 汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力。,安定性差的汽油，在储存和运输的过程中易发生氧化反应生成胶质，使油品颜色变深，并产生胶状沉淀。,汽油安定性差的主要原因 存在烯烃、二烯烃和苯烯烃等不饱和物以及苯硫酚、吡咯等带杂原子的化合物。 氧化安定性的表示方法 碘值 诱导期 实际胶质,汽油的抗爆性,抗爆性： 衡量燃料是否易于发生爆震的性质,汽油机的正常燃烧,焰前反应：在汽油机的压缩过程中，可燃混合气的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。 火花塞点火后，在火花附近的混合气温度急剧增加，出现最初的火焰中心。, 燃烧初期,火焰中心形成之后，发生火焰传播现象。 火焰的前锋逐层向未燃混合气推进，未燃混合气因受到热辐射而导致其温度升高，已燃混合气因燃烧膨胀而压缩未燃混合气导致其压力升高。, 燃烧期,火焰以球面形状向周围扩散，使燃料逐层发火燃烧，直到绝大部分燃料燃尽为止。 火焰传播速度为2030m/s，压力变化比较平缓。, 补燃期,由于混合气中燃料与空气的混合和分布不可能完全均匀，所以明显燃烧期以后和膨胀过程中，仍然有少量的未燃气体或燃烧不完全的产物在继续燃烧，直到燃烧结束为止。,汽油机正常燃烧时，发动机工作平稳柔顺，动力和经济性能均较好 。,汽油机的爆震燃烧, 爆震现象,汽油在发动机中燃烧不正常时，会出现机身强烈振动的情况，并发出金属敲击声，同时发动机功率下降，排气管冒黑烟。严重时还会导致机件损坏，又称为敲缸或爆燃。,爆震燃烧的产生过程： 在燃烧过程的后期，火焰中心在气缸的传播过程中，未燃混合气因受到已燃混合气的热辐射和压缩，导致其温度和压力急剧升高，氧化反应的速度加快，形成大量的过氧化物并发生分解反应。,在最初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而发生爆炸性燃烧，这样就出现两个或多个燃烧中心，火焰前锋不象正常燃烧时的那样逐层推进，而是对立推进，产生爆震波，同时气缸内局部的温度和压力急剧升高。, 爆震燃烧的特征,爆震波的推进速度：20002300m/s 燃气局部压力：10MPa以上 气缸内的局部温度：20002500, 汽油爆震燃烧的危害,爆震波撞击燃烧室壁、活塞顶、气缸壁，引起震动，并发出尖锐的金属敲击声，机件磨损增加，发动机因局部过热而被烧坏。 燃料燃烧不完全而冒黑烟，造成燃料的浪费，能耗增加，发动机功率降低 。 燃料燃烧不完全的产物排放到大气中后，会造成环境的污染。, 汽油爆震燃烧产生的原因,原因之一：燃料的性质 是产生爆震的内因 ，在发动机构造已确定的情况下，燃料抗爆性的好坏对产生爆震具有决定性的影响，如果燃料的自燃点越低，其抗爆性越差，产生爆震的倾向也就越大。,原因之二：发动机的构造 与发动机的压缩比有密切的关系。 与发动机的着火提前角有关。 与气缸尺寸、燃烧室形状及火花塞位置有关。,正常燃烧与爆震燃烧之间的比较,评定汽油抗爆性的指标,汽油的抗爆性是用辛烷值（Octane Number，简称ON）来表示的， 辛烷值越高，抗爆性越好。,（1） 辛烷值的定义,规定如下的标准燃料： 抗爆性很好的异辛烷的ON=100 抗爆性很差的正庚烷的ON=0,两种物质以不同的体积比混合可得到一系列的标准燃料，标准燃料中异辛烷的体积百分数就是其辛烷值。,（2）车用汽油辛烷值的表示方法,马达法辛烷值（简称MON） 研究法辛烷值（简称RON）,用研究法测定时，由于发动机的转速和混合气温度与马达法相比都较低，因而所得的RON比MON要高510个单位 。,道路辛烷值：是用汽车进行实测或在试验机上模拟汽车的行车条件而测得的，它介于MON与RON之间。 抗爆指数：为MON和RON的平均值，可近似表示汽车的道路辛烷值，也是衡量车用汽油抗爆性的指标之一。,汽油的抗爆性与其化学组成的关系,汽油的抗爆性取决于其化学组成。,芳香烃异构烷烃和异构烯烃 正构烯烃和环烷烃正构烷烃。,RON,MON,RON,MON,不同烃类辛烷值变化情况,我国汽油的牌号,车用汽油与航空汽油均按辛烷值划分牌号。,车用无铅汽油：90#、93#、95#，它们的RON分别不小于90、93、95。 航空汽油： 75#、95#、100#，它们的RON分别不小于75、95、98.6。,腐蚀性 保证汽油对发动机部件、储存容器和管道等金 属设备不被腐蚀。 硫含量、硫醇性硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸、 碱、酸度。 清洁性 机械杂质和水,我国车用无铅汽油标准（GB 179301999）,柴油机是压燃式发动机，根据柴油机的转速，应使用不同类型的柴油。 1000r/min以上的柴油机使用轻柴油，而1000r/min以下的柴油机使用重柴油。 柴油机主要应用于农用机械、重型车辆、坦克、铁路机车、船舶舰艇、工程矿山机械等。,2.2 柴 油,柴油机的工作原理,柴油机的原理构造图,1-油箱; 2-粗过滤器; 3-输油泵; 4-细过滤器; 5-高压油泵; 6-喷油嘴； 7-空气滤清器; 8-进气管; 9-气缸; 10-活塞; 11-进气阀; 12-排气阀; 13-排气管;14-消声器; 15-连杆; 16-曲轴; 17-曲轴箱,进气过程 压缩过程 做功过程 排气过程,柴油机的工作循环,虽然柴油机与汽油机的工作循环是一样的， 但是二者之间有本质的差别。,柴油机和汽油机的工作循环是一样的，都包括 进气、压缩、膨胀做功、排气四个过程。,柴油机与汽油机工作过程的比较,良好的燃烧性能 良好的蒸发性能和雾化性能 适当的粘度和良好的低温性能 良好的储藏安定性和热安定性 对发动机没有腐蚀和磨损作用,柴油机对燃料的使用要求,柴油的燃烧性,柴油良好的燃烧性能是指柴油喷入燃烧室内与空气形成均匀的可燃混合气之后，能在较短的时间内发火自燃并正常完全燃烧 。,柴油机内柴油的燃烧过程,柴油在柴油机内的燃烧过程大体分为四个阶段（