石油产品及其添加剂课件

第一章第一章 石油产品的种类和基本生产过程石油产品的种类和基本生产过程v一一 石油产品的种类石油产品的种类v我国现将石油产品分为下列我国现将石油产品分为下列6大类。大类。v1.燃料燃料v 燃料包括汽油、柴油及喷气燃料燃料包括汽油、柴油及喷气燃料(航空煤油航空煤油)等发动机燃等发动机燃料以及灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占料以及灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占80%，而其中约而其中约60%为各种发动机燃料，所产柴油和汽油的为各种发动机燃料，所产柴油和汽油的比例约为比例约为1.3:1。v2.润滑剂润滑剂 v 其中包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机件之间的摩其中包括润滑油和润滑脂，主要用于降低机件之间的摩擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命。其产量不多，擦和防止磨损，以减少能耗和延长机械寿命。其产量不多，仅占石油产品总量的仅占石油产品总量的2%左右，但品种达数百种之多。左右，但品种达数百种之多。v3.石油沥青石油沥青v 石油沥青用于道路、建筑及防水等方面，其产量约占石石油沥青用于道路、建筑及防水等方面，其产量约占石油产品总量油产品总量3%。4.石油蜡石油蜡 石油蜡属于石油中的固态烃类，是轻工、化工和食品等工业部门的原料，石油蜡属于石油中的固态烃类，是轻工、化工和食品等工业部门的原料，其产量约占石油产品总量的其产量约占石油产品总量的1%。5.石油焦石油焦 石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等，其产量约为石油产品总量的石油焦可用以制作炼铝及炼钢用电极等，其产量约为石油产品总量的2%。6.溶剂和化工原料溶剂和化工原料 约有约有10%的石油产品是用作石油化工原料和溶剂，其中包括制取乙烯的石油产品是用作石油化工原料和溶剂，其中包括制取乙烯的原料的原料(轻油轻油),以及石油芳烃和各种溶剂油。以及石油芳烃和各种溶剂油。二二 石油产品的基本生产过程石油产品的基本生产过程图图1-1 常减压蒸馏流程常减压蒸馏流程图图1-2 三段汽化的常减压蒸馏工艺流程三段汽化的常减压蒸馏工艺流程图图1-3 常压塔常压塔图图1-4 催化裂化分馏塔催化裂化分馏塔图图1-5 焦化分馏塔焦化分馏塔2.润滑油型减压塔的工艺特征润滑油型减压塔的工艺特征v从蒸馏过程本身来说，对润滑油料的质量要求主要是粘度合适、残碳值从蒸馏过程本身来说，对润滑油料的质量要求主要是粘度合适、残碳值低、色度好，在一定程度上也要求馏程要窄。低、色度好，在一定程度上也要求馏程要窄。v 图图758（图图1-6）和和图图1-7是润滑油型减压塔的示意图。是润滑油型减压塔的示意图。图图1-7 润滑油型减压塔润滑油型减压塔第二章第二章 汽汽 油油v一、汽油机一、汽油机(点燃式发动机点燃式发动机)的工作过程及其对燃料的使用要的工作过程及其对燃料的使用要求求 v 在汽油机中，燃料是由电火花点燃的，故又称点燃式发在汽油机中，燃料是由电火花点燃的，故又称点燃式发动机动机。v 1.汽油机的构造及工作原理汽油机的构造及工作原理 v 按燃料供给方式的不同，汽油机又可分为按燃料供给方式的不同，汽油机又可分为化油器式化油器式及及喷喷射式射式两大类。两大类。图图21所示为化油器式汽油机的结构示意图。所示为化油器式汽油机的结构示意图。v 活塞在气缸中上行所能达到的最高位置称为活塞在气缸中上行所能达到的最高位置称为“上止点上止点”，下行所能达到的最低位置称为，下行所能达到的最低位置称为“下止点下止点”。v图图22所示为这两种情况，其中为气缸总体积，为燃烧室体所示为这两种情况，其中为气缸总体积，为燃烧室体积，两者之比称为积，两者之比称为压缩比压缩比。v压缩比是表征发动机性能的一个重要指标。从上止点到下止压缩比是表征发动机性能的一个重要指标。从上止点到下止点之间的直线距离称为点之间的直线距离称为冲程冲程。v 汽油机一般是以四冲程循环工作，依次完成汽油机一般是以四冲程循环工作，依次完成进气、压缩、进气、压缩、燃烧膨胀作功、排气燃烧膨胀作功、排气这四个过程。有的汽油机是两冲程的。这四个过程。有的汽油机是两冲程的。图图21 汽油机（点燃式发动机）结构示意图汽油机（点燃式发动机）结构示意图图图22 汽油机上止点与下止点示意图汽油机上止点与下止点示意图(1)进气过程进气过程(2)压缩过程压缩过程(3)作功过程作功过程 (点火燃烧点火燃烧)(4)排气过程排气过程(5)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。作的。(6)在喷射式汽油机中，燃料可更均匀地分配给各个气缸；同时，由在喷射式汽油机中，燃料可更均匀地分配给各个气缸；同时，由于不需要喉管而减少了进气的阻力等，可提高气缸内的平均有效压力和于不需要喉管而减少了进气的阻力等，可提高气缸内的平均有效压力和热效率；此外，还可以减弱或避免爆震燃烧。热效率；此外，还可以减弱或避免爆震燃烧。2.汽油机对燃料的使用要求汽油机对燃料的使用要求 汽油是可用作点燃式发动机燃料的石油轻质馏分。对汽油的使用要汽油是可用作点燃式发动机燃料的石油轻质馏分。对汽油的使用要求主要有：求主要有：在所有的工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气。在所有的工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气。燃烧平稳，不产生爆震燃烧现象。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。储存安定性好，生成胶质的倾向小。对发动机没有腐蚀作用。对发动机没有腐蚀作用。排出的污染物少。排出的污染物少。二、汽油的蒸发性二、汽油的蒸发性 反映汽油蒸发性能的指标是其反映汽油蒸发性能的指标是其馏程馏程和和饱和蒸气压饱和蒸气压。1.馏程馏程 按照规格标准规定的设备和方法将汽油试样进行蒸馏，可得到试样的按照规格标准规定的设备和方法将汽油试样进行蒸馏，可得到试样的馏出温度和馏出体积分数之间的关系，也就是馏程。馏程能大体表示该汽馏出温度和馏出体积分数之间的关系，也就是馏程。馏程能大体表示该汽油的沸点范围和蒸发性能。其油的沸点范围和蒸发性能。其10%、50%、90%各馏出温度和干点的意义各馏出温度和干点的意义如下：如下：(1)10%馏出温度馏出温度 它表示汽油中所含低沸点馏分的多少，对汽油机起动的难易有决定性它表示汽油中所含低沸点馏分的多少，对汽油机起动的难易有决定性影响，同时，也与产生气阻的倾向有密切关系。影响，同时，也与产生气阻的倾向有密切关系。汽油汽油10%馏出温度与发动机能迅速起动的最低温度之间的关系见馏出温度与发动机能迅速起动的最低温度之间的关系见表表21。它与开始产生气阻温度之间的关系见。它与开始产生气阻温度之间的关系见表表22。我国车用汽油质量。我国车用汽油质量标准中要求其标准中要求其10%馏出温度不高于馏出温度不高于70。表表21汽油的汽油的10%馏出温度与发动机能迅速启动的最低温度的关系馏出温度与发动机能迅速启动的最低温度的关系表表22 汽油的汽油的10%馏出温度与开始产生气阻温度的关系馏出温度与开始产生气阻温度的关系(2)50%馏出温度馏出温度 它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它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加速是否及时均有密切关系。我国车用汽油质量标准中要求加速是否及时均有密切关系。我国车用汽油质量标准中要求50%馏出温馏出温度不高于度不高于120。(3)90%馏出温度和终馏点馏出温度和终馏点(或干点或干点)这两个温度是表示汽油中重馏分含量的多少。这两个温度是表示汽油中重馏分含量的多少。表表23所示为汽油干所示为汽油干点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系。点与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系。由表可见，当使用干点由表可见，当使用干点225的汽油时，发动机活塞的磨损比使用干点为的汽油时，发动机活塞的磨损比使用干点为200的汽油大一倍，汽油消的汽油大一倍，汽油消耗量也增多耗量也增多7%。我国车用汽油质量标准中要求我国车用汽油质量标准中要求90%馏出温度不高于馏出温度不高于190，终馏点不，终馏点不高于高于205。2.饱和蒸汽压饱和蒸汽压 汽油的饱和蒸汽压是用规定的仪器，在燃料蒸汽与液体的体积比为汽油的饱和蒸汽压是用规定的仪器，在燃料蒸汽与液体的体积比为4:1以及在以及在38的条件下测定的。国外将此指标称为雷德蒸汽压的条件下测定的。国外将此指标称为雷德蒸汽压(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。我国车用无铅汽油质量还可相对地衡量汽油在储存运输中的损耗倾向。我国车用无铅汽油质量标准中规定从标准中规定从9月月1日至日至2月月29日使用的汽油饱和蒸汽压不高于日使用的汽油饱和蒸汽压不高于88kPa；从；从3月月1日至日至8月月30日使用的汽油，饱和蒸汽压不高于日使用的汽油，饱和蒸汽压不高于74kPa。我国航空汽油质量标准中规定其饱和蒸汽压为我国航空汽油质量标准中规定其饱和蒸汽压为2748kPa。表表23 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与发动机活塞磨损及汽油消耗量的关系 三、汽油的安定性三、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，简称称安定性安定性。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，。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。生成胶质，使汽油的颜色变深，甚至会产生沉淀。1.汽油的化学组成与其安定性的关系汽油的化学组成与其安定性的关系 汽油中所含有的不饱和烃是导致其性质不安定的主要原因。汽油中所含有的不饱和烃是导致其性质不安定的主要原因。在不饱和烃中，由于化学结构的不同，氧化的难易也有差异。其产生在不饱和烃中，由于化学结构的不同，氧化的难易也有差异。其产生胶质的倾向依下列次序递增：胶质的倾向依下列次序递增：链烯烃链烯烃环烯烃环烯烃异构烷烃和异构烯烃异构烷烃和异构烯烃正构烯烃及环烷烃正构烯烃及环烷烃正构烷烃正构烷烃表表24 各族烃类的辛烷值各族烃类的辛烷值 续表续表 4.汽油机压缩比与爆震燃烧的关系汽油机压缩比与爆震燃烧的关系 汽油机的压缩比越大，压缩过程终了时气缸内混合气的温度和压力就越汽油机的压缩比越大，压缩过程终了时气缸内混合气的温度和压力就越高，这就大大加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积，使其更容易自燃，高，这就大大加速了未燃混合气中过氧化物的生成和聚积，使其更容易自燃，因而爆震的倾向增强。所以，因而爆震的倾向增强。所以，对于压缩比越大的汽油机就应该选用抗爆性越对于压缩比越大的汽油机就应该选用抗爆性越好的汽油，才不致产生爆震燃烧好的汽油，才不致产生爆震燃烧。也就是说，在压缩比较大的汽油机中需要。也就是说，在压缩比较大的汽油机中需要用辛烷值较高的汽油。用辛烷值较高的汽油。表表25 几种国产汽车的压缩比、所需辛烷值及油耗耗几种国产汽车的压缩比、所需辛烷值及油耗耗 五、汽油的腐蚀性五、汽油的腐蚀性 汽油在使用和储运过程中均与金属相接触汽油在使用和储运过程中均与金属相接触,为此要求控制汽油及其燃烧产物对金为此要求控制汽油及其燃烧产物对金属的腐蚀性。汽油中会引起腐蚀的物质主要有硫及含硫化合物、有机酸和水溶性酸属的腐蚀性。汽油中会引起腐蚀的物质主要有硫及含硫化合物、有机酸和水溶性酸或碱等。或碱等。六、汽油产品的品种和牌号六、汽油产品的品种和牌号 汽油按其用途分为汽油按其用途分为车用汽油车用汽油和和航空汽油航空汽油，各种汽油均按辛烷值划分牌号。，各种汽油均按辛烷值划分牌号。我国车用汽油分为我国车用汽油分为含铅汽油含铅汽油及及无铅汽油无铅汽油两大类，按其研究法辛烷值两大类，按其研究法辛烷值(RON)含铅车用含铅车用汽油分为汽油分为90号号、93号及号及97号三个牌号，无铅车用汽油分为号三个牌号，无铅车用汽油分为90号、号、93号及号及95号三个牌号三个牌号，它们分别适用于压缩比不同的各型汽油机。我国车用无铅汽油的质量标准见号，它们分别适用于压缩比不同的各型汽油机。我国车用无铅汽油的质量标准见表表26。我国采用我国采用“辛烷值辛烷值/品度品度”表示航空汽油的牌号，包括表示航空汽油的牌号，包括100/130号、号、95/130号和号和75号三个牌号。号三个牌号。七、醇类汽油机燃料七、醇类汽油机燃料 在各种可以替代汽油的物质中，在各种可以替代汽油的物质中，甲醇甲醇和和乙醇乙醇是最有希望的燃料，它们可从天然是最有希望的燃料，它们可从天然气、煤或植物转化而得。这些醇类的辛烷值都相当高，甲醇的气、煤或植物转化而得。这些醇类的辛烷值都相当高，甲醇的RON/MON为为114/95，乙醇的为，乙醇的为111/94，其调和辛烷值则更高。，其调和辛烷值则更高。八、新配方汽油八、新配方汽油 为了使汽油既达到上述从环境保护角度提出的要求，又具有较好的抗爆性，目为了使汽油既达到上述从环境保护角度提出的要求，又具有较好的抗爆性，目前所采取的措施主要是掺入一定量的醚类化合物。从前所采取的措施主要是掺入一定量的醚类化合物。从表表27可见，可见，甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚(简简称称MTBE)和和叔戊基甲基醚叔戊基甲基醚(简称简称TAME)这两种醚类的辛烷值都很高，其调和辛烷值更这两种醚类的辛烷值都很高，其调和辛烷值更高高(见见表表28)，其中目前最常用的是其中目前最常用的是MTBE。表表26 车用无铅汽油质量标准（据车用无铅汽油质量标准（据SH004193）注：硫醇指数需满足该栏中的两个条件之一注：硫醇指数需满足该栏中的两个条件之一表表27 两种醚类化合物的性质两种醚类化合物的性质表表28 MTBE在催化裂化汽油中的调合辛烷值在催化裂化汽油中的调合辛烷值储存与运输vv包装与贮运：vv按SH0164进行。贮存于内浮顶罐或地下，半地下油罐，贮运中注意防火、防爆、防静电、不同牌号的汽油应分罐存放，不能混入其它类别的油品。使用的安全注意事项v燃烧爆炸危险性及毒性：vv属易燃易爆品，低毒，其毒性随烯烃含量、硫含量和芳烃含量增加而增加，主要侵入途径是蒸气吸入、食入、皮肤及眼睛接触；闪点在0C以下，自燃点在415C530C范围内，在正常环境温度下，遇明火可能引发燃烧或爆炸，其蒸气与空气混合形成爆炸性气体，爆炸极限为1.4%7.6%(V/V)。