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研究院迪松林,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,原油相关知识讲座第二部分,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,第二部分 石油产品分类和石油燃料的使用要求及产品结构1、石油产品的分类 从石油中可生产出千余种产品，根据石油产品特征和用途，可以分为六大类(GB49887)：他们分别是燃料(F)、溶剂和化工原料(S)、润滑剂和有关产品(L)、蜡(W)、沥青(B)和石油焦(C)。从数量上看，燃料占石油产品的90左右，其用量最大，其中又以发动机燃料为主要产品。润滑油仅占石油产品的5左右，但其品种和类别却极其繁多。,1.1、油气的直接产品: 所谓油气的直接产品，是指以石油天然气为原料，进行加工，生产出符合使用标准的多种油品。1.1.1、燃料 燃料包括汽油、喷气燃料、灯用煤油、柴油、燃料重油、主要作为发动机燃料、锅炉燃料和照明等用。发动机燃料包括 、点燃式发动机燃料（汽油）:用于各种汽车、螺旋桨飞机及小型移动机械（摩托车、农用喷药机、插秧机等）。 、喷气发动机燃料:用于各种喷气式飞机。 、压燃式发动机燃料（柴油）:用于各种大马力载重汽车、坦克、拖拉机、以及内燃机车和船舶等、,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,1.1.2、润滑剂润滑剂包括润滑油和润滑脂，主要用于减少机械的磨擦，延长使用寿命及减少动力消耗。润滑油是石油中由高沸点馏分经过加工精制而成，润滑脂则是有油和稠化剂所组成。1.1.3、石油沥青石油沥青是石油加工过程中的副产品，主要用于道路沥青、建筑、及防水等方面。1.1.4、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重要原料，其产品约占石油产品的1%。1.1.5、石油焦石油焦是生产燃料时的副产品，可用以制作炼铝及炼钢用的电极等，1.1.6、溶剂和化工原料石油炼制过程中得到的石油气、芳香烃以及其它副产品是石油化学工业特别是基本有机合成工业的基础原料和中间体。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2、石油燃料的使用要求2.1、临界性质 当温度低于某个特定温度，以及压力很高时，任何气体均可变成液体。高于此温度时，不论加多大的压力也不能使它变成液体，这个温度就称临界温度，用T0表示。在临界温度时相应的压力称为临界压力,用Tc表示。在临界点时，气、液相界面消失，气相和液相呈浑浊状无法区分。在该点上，气、液相转化时体积不变，也没有热效应，不需要汽化热。 纯物质和烃类的临界常数可从相关图表和手册中查到。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,石油馏分的临界常数可以用各种公式和图表确定,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.2、热性质 炼油工艺的设计离不开各油品的热性质。最常用的有热容汽化热、焓等，虽然油品的各种热性质可用实验方法确定，但都比较复杂。在工艺计算中，一般都是通过一些经验公式和图表来确定。2.2.1、质量热容单位质量物资温度升高1所吸收的热量，称为该物资的质量热容（也称比热容）。其单位kJ/(kg.）。在工艺计算中，通常采用平均质量热容。它是单位质量油品温度由t1升高到t2时，所需要吸收的热量Q,油品的平均热容为,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,石油馏分的质量热容可用查图法和计算法得到液体石油馏分的质量定压热容，可根据其温度、相对密度和特性因数差得，该图根据K=11.8的油品绘制，当K值为其它数值时，由图上差得的数值乘以校正值，如：已知某油品K=12,d15.6=0.821时，求该油品在200时的质量热容？,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.2.2、汽化热单位质量物资在一定温度下由液体转化为气态所需的热量称为汽化热（也称汽化潜热）。用h表示，单位为kJ/kg,油品烃类组成对汽化潜热也有影响，烷烃汽化潜热最小芳香烃最大，环烷烃介于二者之间。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,石油馏分常压汽化热可用图，根据中平均沸点、相对密度和分子这三个数据中的两个。用h表示，单位为kJ/kg,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3、其它物理性质2.3.1、低温流动性油品在低温下失去流动性的原因？、含蜡量极少的油品，当温度降低时粘度迅速增大，最后因粘度过高而失去流动性，变成无定形的玻璃状物质，这种情况称为粘混凝固。、含蜡较多的油品，当温度降低时油中所含的蜡就会逐渐结晶出来当析出的蜡逐渐增多形成一个网状骨架后将尚处于液体状态的油品包在其中，使整个油品失去流动性，这种情况称为构造凝固。相应的失去流动性的温度称为凝点。 对于油品来说，并不是在失去流动性的温度下才不能使用，而是在比凝点更高的温度下就有结晶析出，就会妨碍发动机正常工作。因此，对不同油品规定了浊点、结晶点、冰点、凝点、倾点和冷滤点等一系列评定其低温性能的指标。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.1.1、浊点和结晶点 试样在规定条件下冷却，开始出现浑浊时的最高温度称为浊点。这是由于油品中出现了许多肉眼看不到的微小颗粒，使其不再呈现透明状态所致，在油品到达浊点后，若将其继续冷却，则可出现肉眼观察到的结晶，此时的最高温度称为结晶点。2.3.1.2、冰点 冰点是油品在测定条件下，冷却至出现结晶后，再使其升温至所形成的结晶消失时的最低温度。结晶点和冰点之差不超过3。2.3.1.3、凝点和倾点 油品在试验规定条件下冷却到液面不移动时的最高温度称为凝点。倾点则是油品在试验规定条件下冷却时，能够继续流动的最低温度，又称流动极限。2.3.1.4、冷滤点 冷滤点是指在规定条件下，试样开始不能通过滤清器20（mL)时的最高温度。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.2.、燃烧性能 研究油品与着火、爆炸 有关的几种性质如闪点、燃点和自燃点等，对于石油及其产品的储存、运输、应用和炼制与安全，有极其重要的意义。石油产品燃烷放出的热量，更是获得能量的重要来源。 2.3.2.1、闪点 闪点是指可燃性液体(如怪类及石油产品)的蒸气同空气的混合物在有火焰接近时，能发生闪火的最低温度。 油品的闪点与馏分组成、烃类组成及压力有关。油品的沸点越高，其闪点也越高，烯烃的闪点比烷烃、环烷烃和芳香烃的都低。闪点随大气压力的下降而降低。 将油品加热时，与空气混合气中，油蒸气的浓 度逐渐增加到一定程度就达到爆炸下限，然后再增至爆炸上限。油品的闪点通常都是指达到 爆炸下限的温度。而汽油则不同，在室温下汽油的蒸气压较高。在混合气中其蒸气浓度已大 大超过爆炸上限，只有冷却降低汽油的蒸气压，才能达到发生闪火时的蒸气浓度，故测得汽 油的闪点是它的爆炸上限时的温度。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.2.2、燃点和自燃点 在油品达到闪点温度以后，如果继续提高温度，当到达某一油温时，引火后所生成的火焰不再熄 灭(不少于5s)这时油品就燃烷了。发生这种现象的最低温度称为燃点。 如果将油品预先加热到很高温度，然后使之与空气接触，则无需引火，油品即可因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烷，这就是油品的自燃。能发生自燃的最低温度，称为自燃点。 油品的沸点越低，则越不易自燃，故自燃点也就愈高。油越轻，其闪点和燃点越低，但自燃点却越高。 自燃点与化学组成有关。烷烃比芳香烃容易氧化，所以烷烃的自燃点比较低。在同族烃中，随相对分子质量的升高，自燃点降低。 当炼油装置高温管线接头、法兰或炉管等地方漏出热油时，一遇空气往往会燃烷起来 发生火灾，这种现象与油品自燃点有密切关系。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.2.3、热值 油品完全燃烷时放出的热量称为热值(或发热量) ，单位为kJ/kg。它是加热炉工艺设计中的重要数值，也是某些燃料规格中的指标。 石油和油品主要是由碳和氢组成的。完全燃烷后的主要生成物为二氧化碳和水。依照 燃烷后水存在的状态不同，发热值可分为高热值和低热值。 高热值又称为理论热值。它规定燃料燃烷的起始温度和燃烷产物的最终温度均为15 ，并且燃烷生成的水蒸气完全被冷凝成水，所放出的热量。 低热值又称为净热值。它与高热值的区别在于燃烷生成的水是以蒸汽状态存在。 石油产品的各种烃类的低热值约在39775 - 43961 kJ/kg之间。当碳原子数相同时 各种经类的热值依烷烃、环烷烃、芳香烃的顺序递减。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,油品的热值可用实验方法测定，也可以用经验公式及图表来求。 如航空汽油和喷气燃料的净热值，可用苯胺点和相对密度根据经验公式计算: Qp =a+ b(A x G) 式中Qp一无硫油样的净热值，MJ/kg; A一苯胺点， F; G一一相对密度， API度; 、b-一常数， 石油产品的热值 名 称 热值/( kJ/kg) 名称 热值/( kJ/kg) 汽 油 47018 机械油 45611 煤 油 46302 重 油 45397 锭子油 45632,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.3、溶解性质2.3.3.1、苯胺点 苯胺点就是以苯胺为溶剂，当它与油品按照体积比1: 1混合时的临界溶解温度。 苯胶点是石油馏分的特性数据之一，它也能反映油品的组成和特性。 烃类分子结构越相似，溶解度也越大，升高温度能增大烃类在溶剂中的溶解度。在较低温度下将烃类与溶剂混合，由于两 者不完全互溶而分成两相，加热此混合物，因为溶解度随温度升高而增大，当加热至某温度 时，两者就达到完全互溶，界面消失，此时的温度即为该混合物的临界溶解温度。因此，临界溶解温度低也就反映了烃类和溶剂的互溶能力大，同时也说明了两者的分子结构相似程度高。溶剂比不同时，临界溶解温度也不同。 在相对分子质量相近的各类烃中，芳香烃的苯胺点最低，且多环芳:烃比单环芳烃更低。 对同族烃类而言，苯胺点虽随着相对分子质量增大而升高，但是上升的幅度却很小，因此， 油品或烃类的苯胶点可以反映它们的组成特性，根据油品的苯胶点可以求得柴油指数、特性 因数、相对分子质量等。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.3.2、水在油品中的溶解度 水在油品中的溶解度很小，但对油品的使用性能却会产生很坏的影响，其原因主要是水在油品中的溶解度随温度而变化，当温度降低时溶解度变小，溶解的水就析出成为 游离水。从炼油厂装置中送出的汽、煤、柴油成品的温度往往在40左右，储运过程中 温度降低时就有游离水析出，这些水大部分沉积在罐底，一部分仍保留在油品中。微量 的游离水存在于油品中使油品储存安定性变坏，引起设备腐蚀，同时使油品的低温性能 (如喷气燃料的结晶点)变差。因此，在生产过程中，应密切注意水在油品中的溶解度随 温度变化的问题。 油品的化学组成对水的溶解度是有影响的，一般说来，水在芳香烃和烯烃中的溶解度比 在烷烃和环烷烃中的溶解度大;当碳原子数相同时，水在环烷烃中的溶解度又稍低于烷烃。 因此，富含环烷烃喷气燃料馏分，当除去大部分芳香烃后，则对水的溶解度降得很低，低 温性能良好。在同一类烃中，随着相对分子质量的增大和粘增加，水在其中的溶解度 减小。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.3.4、光学性质 石油及油品的光学性质对研究石油的化学组成具有重要的意义。利用光学性质可以单独 进行单体烃类或石油窄馏分化学组成的定量测定，或与其他的方法联合起来研究石油宽馏分的化学组成。石油和油品的光学性质中以折射率指标最为重要。 折射率是光在真空中的速度( )和光在介质中的速度之 比，其数值均大 于1. 0，以n表示。 折射率与光的波长、温度有关。光的波长越短，物质越致密，光线透过的速度就越慢，折射率就越大。温度升高，折射率变小。为了得到可以比较的数据，通常以20时， 钠的黄色光波长5892. 6A( 1A = =0. 1nm) 来测定折射率，以 表示。对于含蜡 润滑油，一般测定70时的折射率，用 表示。有机化合物在20时的折射率一般为 1.3 -1.7。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3、石油产品及结构性质3.1、液化石油气 在常温下稍加压力就容易液化的天然石油气或石油炼制过程中生产的石油气统称为液化石油气。 液化石油气的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯及其异构体，同时含有少量的戊烷(2以下)和少量的硫化物(总硫0.02以下)，在和化工生产联合的炼油厂生产中，液化石油气中的丙烯、丁烯已分离供为化工生产原料使用。 为了保证安全，还规定当空气中含有液化石油气到其爆炸下限(25)的15浓度时，就应能闻到气味(有加少量乙基硫醇的)，以便随时发现漏气。对含有戊烷等不能气化成分剩在瓶内时，绝对不许用火烤或倒出，以防火灾或爆炸。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.1.1、液化石油气的主要性质 比重：对空气的比重约为1.52.0， 比空气重而在无风时多集聚在低洼处，因此漏气时多向下流，容易引起火灾或爆炸。 蒸发潜热：液化石油气气化时，在沸点下蒸发潜热约为100千卡公斤，即蒸发所需热量较大，因而需大量气化时必需使用蒸发器，但要注意安全。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2、汽油 汽油主要用于点燃式内燃发动机的燃料。3.2.1、车用汽油的使用要求 车用汽油质量的好坏可以由抗爆性、汽化性、安定性、腐蚀性等指标来判断 3.2.1.1、抗爆性 抗爆性是汽化器式发动机燃料的主要性能指标之一。汽油就是由抗爆性来划分的。 汽油机产生爆震的原因 一是与燃料性质有关。如果燃料很容易氧化，形成的过氧化物不易分解，自燃点低，就很容易产生爆震现象。 二是与发动机的工作条件有关，如果发动机的压缩比大，汽缸壁温度过高，则会促使爆震现象发生。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,抗瀑性与其化学组成和馏分组成： 汽油的抗瀑性与其化学组成和馏分组成有关。在各类烃中，正构烷烃的辛烷值最低，环烷、烯烃次之，高度分支的异构烷烃和芳香烃的辛烷值最高。各族烃类的辛烷值随分子量增大、沸点升高而减小。 提高汽油辛烷值的途径有以下儿种： (1)改变汽油的化学组成，增加异构烷烃和芳香烃的含量。这是提高汽油辛烷值的基本方法，可以采用催化裂化、催化重整、异构化等加工过程来实现。 (2)加入少量提高辛烷值的添加剂，即抗爆剂。 (3)调入其它的高辛烷值组分，如含氧有机化合物醚类及醇类等。这类化合物常用的有甲醇、乙醇、叔丁醇、甲基叔丁基醚等。MTBE不仅单独使用时具有很高的辛烷值(RON为117，MON为101)，在掺入其它汽油中可使其辛烷值大大提高。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.1.3、蒸发性 评定汽油蒸发性能的指标有馏程和饱和蒸气压。 、汽油的馏程用恩氏蒸馏。要求测出汽油的初馏点、10、50、90馏出温度和干点或终馏点，各点温度与汽油使用性能关系十分密切。汽油的10%馏出温度与发动机最低启动温度的关系 汽油50%馏出温度还直接影响汽油发动机的加速性能和工作稳定性。 90馏出温度和干点反映汽油在气缸中蒸发的完全程度。汽油终馏点与发动机活塞磨损和汽油消耗量的关系 汽油终馏点/ 发动机活塞磨损率/% 汽油相对消耗量/% 175 97 98 200 100 100 225 200 107 250 500 140,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,、汽油的蒸气压也称饱和蒸气压，是指汽油在某一温度下形成饱和蒸气所具有的最高压力，汽油标准中规定了其最高值。汽油的蒸气压过大，说明汽油中轻组分太多，在输油管路中就会蒸发，形成气阻，中断正常供油，使发动机停止运行。汽油10%馏出温度与开始产生气阻温度的关系,我国车用汽油质量标准规定，从9月1日至2月29日，汽油的饱和蒸气压不高于 88kPa;从3月1日至8月30日，汽油的饱和蒸气压不高于74kPao,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.1.4、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 汽油中的不饱和烃，特 别是二烯烃是汽油变质的主要组分，它们与空气接触后发生氧化作用，迅速生成胶质。 汽油的氧化安定性用实际胶质和诱导期来评定。 、实际胶质。实际胶质是汽油使用性能的质量指标。、诱导期。诱导期是指在规定的温度和压力下，从试样和氧接触的时间算起，到试油开始大量吸入氧为止的这一段时间，以分为单位。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.1.5、腐蚀性 汽油的腐蚀性说明汽油对金属的腐蚀能力。汽油的主要组分是烃类，任何烃对金属都无腐蚀作用。但若汽油中含有一些非烃杂质，如硫及含硫化合物、水溶性酸碱、有机酸等，都对金属有腐蚀作用. 评定汽油腐蚀性的指标有酸度、硫含量、铜片腐蚀、水溶性酸碱等。 酸 度：指中和100毫克油品中酸性物质所需的氢氧化钾(KOH)毫克数，汽油中的有机酸主要是原油中原来就含有的环烧酸，在存储过程中也可能由于氧化而产生少量的有机酸 铜片腐蚀：用铜片直接测定油品中是否存在活性硫的定性方法。 水溶性酸或碱：水溶性酸是指能溶于水的酸，这种酸包括低分子有机酸和无机酸 水溶性碱指能溶于水的碱。 、硫含量是指燃料中单质硫和所有硫化物。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.1.6、清洁性 在车用汽油的规格标准中用不含机械杂质和水分两项来保证车用汽油的清洁性。 机械杂质的存在使发动机零件磨损增加，导致发动机功率下降，耗油率上升。水分的存 在会加速汽油的氧化，降低安定性，此外水分本身对金属就有锈蚀作用，并且在低温下易于 结冰堵塞油路。 规格中要求燃料不含水分，通常是指游离水和悬浮水，因为炼制中的溶解水是很难去 掉的。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.2、汽油产品的规格和牌号 我国车用汽油牌号是按照研究法辛烷值(RON)分为90号、93号和97号三个牌号。我国的车用汽油质量标准见表2 -160,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.3.车用汽油替代燃料 3.2.3.1、车用乙醇汽油 乙醇俗称酒精。但燃料乙醇与一般的商品酒精不同，它是以玉米、小麦、薯类、高粱 甘庶、 甜菜等为原料，经过发酵、蒸馏制得乙醇，脱水后再添加变性剂，成为变性的燃料已 醇。车用 乙醇汽油是把变性的燃料乙醇和组分汽油按一定比例混配形成的一种新型汽油燃料。 按照我国2001年发布的标准，车用乙醇汽油是用90%的组分汽油与10%的燃料乙醇训 合而成。按 研究法辛烷值的大小，车用乙醇汽油可分为90号、93号和97号三个牌号。实验表明，在汽油中加入 10%的燃料乙醇，可使汽车尾气中的一氧化碳减少30%以上，碳氢化合物减少15%左右，而且它不影响汽车的行驶性能。 在乙醇汽油的推广使用中，力度最大最成功的是巴西，其次是美国，我国也于21世纪初开始了对开发使用乙醇汽油的摸索，并在2005年底，成为世界第三大的乙醇汽油生产国,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.3.2、车用甲醇汽油 甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。 其中， M15(在汽油里添加15%甲醇)清洁甲醇汽油为车用燃料，分别应用于各种汽油发动机.可以在不改变现行发动机结构的条件下，替代成品汽油使用，并可与成品油混用。甲醇混合燃料的热效率、动力性、启动性、经济性良好，具有降低排放、节省石油、安全方便等特点。 世界各国根据不同国情，研发了M3、M5， MI5、M20、M50、M85、M100等不同掺合比的甲醇汽油。目前，商用甲醇主要为M85(85%甲醇+ 15%汽油)和M100， M100性能优 于M85，具有更大的环境优越性. 美国对甲醇燃料和甲醇汽车进行开发和应用，重点开发燃烧M85、M100专用甲醇燃料汽车。美国开发了M100汽车，但是由于甲醇加油站限制，行驶里程受限制，用户不便，,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.2.4.新配方汽油 随主时代的发展，环保问题越来越为人们所重视。为减少汽车尾气对大气的污染，世界各国不断制定越来越严格的汽油标准。 目前所采取的主要措施是在汽油配方中加入 一定量的醚类合物，如甲基叔丁基醚、乙基叔丁基 醚甲基叔戊基醚 ，这三种醚的辛烷值都很高，它们都能与烃类完全互溶，具 有良好的化学稳定性，蒸气压也不高，加入汽油有助于降低汽油机排放废气中的污染物含量。因此，醚类便成为新配方汽油的关键组分，为此要求汽油中的含氧量不小于2% 或2. 7%。 甲基叔丁基醚MTBE ，相对密度为 41，沸点为55. 30C ，研究法辛玩值为118，它是一种高辛烷值汽油添加剂，化学含氧量 较甲醇低得多，利于暖车和节约燃料，蒸发潜热低，对冷启动有利。 乙基叔丁基迷ETBE，是一种性能优良的高辛烧值汽油调合组 分。ETBE与乙醇及MTBE都是高辛烷值汽油改良剂，也叫“生物汽油添加剂”。汽油中ETBE 的最大添加量为17%(体)。 ETBE不但能提高汽油辛烷值的效果，而且还可以作为共溶剂使用。ETBE的沸点较高，与烃类物质相混不生成共沸化合物。 甲基叔戊基醚TAME ，密度0.77g/L， 沸点86C ，蒸汽压为10.3kPa，研究法辛烷值为104.5。它可减小由汽车尾气中的一氧化碳以及烃类引发的臭氧和光化学烟雾等对空气的污染,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3、柴油 柴油是压燃式发动机的燃料。分为轻柴油和重柴油两种。轻柴油是1000r/min以上的高速柴油机的燃料，重柴油是500-1000r/ min 的中速柴油机和500r/min以下的低速柴油机的燃料。3.3.1柴油的使用要求3.3.1.1、抗爆性 柴油的抗爆性用十六烷值来表示。它以易氧化的正十六烷和难氧化的-甲基萘为原料，按照不同的体积比混合配成标准燃料，在标准的试验用单缸发动机中测定的。人为规 正十六烷的十六烷值为100，-甲基萘的十六烷值为0。将欲测定十六烷值的试油与一定比的标准燃料在同一发动机(十六烷值测定机)、同一条件下进行比较试验，若待测试样 某一标准燃料的爆震情况相同，则标准燃料中正十六烷的体积百分含量即为所测试油的十烷值。例如，若某试油与含有45% (体)的正十六烷标准燃料的爆震情况相同，则此试油 十六烷值即为45。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.1.1、抗爆性的计算方法 最近国际上改用六甲基壬烷代替-甲基萘，规定其十六烷值为15，如采用六甲基壬烷时，标准燃料十六烷值应按下式计算。 十六烷值=正十六烷体积分数+0.15 x六甲基壬烷体积分数 我国石油产品标准中规定轻柴油的十六烷值一般不低于45，对于由中间基原油生产 混有催化裂化组分的轻柴油，则其十六烷值允许不低于40。 在没有条件直接测定燃料十六烷值的情况下，可从下列经验公式从柴油理化性质 计算。 在十六烷值低于70时 用下式计算它的十六烷值: 十六烷值= 29. 26 - O. 1779X + O. 005908X2 式中X 一试样的苯胺点和密度(P20)之比。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.1.2、柴油的十六烷值与其化学组成和馏分组成的关系 根据实验可总结出如下一些规律:碳数相同的不同烃类中，正构烷烃的十六烷值最高，且随着碳链的增长而增加;异构烷烃的十六烷值比正构烷烃低，链分支越多，十六烷值越低;烯烃的十六烷值略低于相应的烷烃，支链的影响与烷烃类似;环烷烃的十六烷值低于烷烃和烯烃;芳香烃，尤其是稠环芳香烃，十六烷值在各族烃中最低;环烷烃和芳香烃的十六烷值随侧链长度的增加而增大，随侧链分支的增多和环数的增加而减少。结构相似的烃类，相对分子质量越大，即分子中碳原子数越多，十六烷值也越高。 由上述规律可以认识到:直馏柴油的十六烷值较高，催化裂化柴油因含较多的芳香烃， 所以十六烷值较低;催化裂化柴油及焦化柴油经加氢精制后芳香烃转变为其他烃类，所以十六烷值有所提高石蜡基原油生产的柴油十六烷值比环烷基原油生产的柴油高。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.2 、蒸发性 在相同的燃烧室工作条件下，混合气形成的速度就决定于燃料本身的蒸发性。馏程是表 示柴油蒸发性的指标。柴油馏程要求主要指标是50%和90%馏出温度 。 50%馏出温度越低，说明柴油中轻馏分越多，柴油机越容易启动。我国规定轻柴油的 50%馏出温度不高于300 90%馏出温度及95%馆出温度越低，说明柴油中的重馏分越少，我国国家标准规定轻 柴油的90%馏出温度不高于355， 95%馏出温度不高于365。 为了控制柴油的蒸发性不至致于过高，也为了柴油的储存和运输安全，我国规定-35 号和-50号轻柴油的闪点不低于45， -20号轻柴油的闪点不低于60 ，其他牌号柴油闪点均要求不低于65。 柴油50%馏温度与启动性的关系 50%馏出温度/ 200 225 250 275 285 发功机启动时间/s 8 10 27 60 90,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.3 、粘度 粘度度是柴油机燃料的一个重要指标，它对柴油机供油量大小以及雾化的好坏和泵的润滑等都有密切的关系。柴油的粘度大，柴油分子间互相作用力便增大，雾化形成的平均油滴直 径大，喷射的射程远;反之，柴油的粘度小，油滴的平均直径小，射程也近，雾化后液滴的平均直径越小，蒸发速度就越快，就越有利于均匀混合气的形成。 最好的情况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。柴油同时又是输油泵和高压油泵的润滑剂，柴油粘度如果过大或过小，都会影响泵的可靠润滑，使磨损加剧;粘度过大还可能使输油泵的效率降低而减少发动机的供油量。因此，柴油的粘度范围有明确的规定（3-8mm2/s）。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.3 、低温流动性 柴油在低温下的流动性能，关系到在低温下柴油机供油系统能否正常供油，以及柴油在低温下的储存、运输等问题。我国评定柴油低温流动性的指标为凝点(或倾点)和冷虑点。 经过大量的行车和冷起动试验表明，柴油的最低极限使用温度是在浊点与倾点之间的冷滤点。因此，用冷滤点作为柴油的最低使用温度是合适的。它比用浊点、倾点、 疑点作为柴油低温性能指标更合理，与柴油实际使用情况较吻合，且不管柴油是否加有 班动改进剂，冷滤点方法均适用。 柴油的凝点与其烃类组成密切相关。在烃类中，烷烃特别是正构烷烃的凝点最高，环烷烃的凝点比相同碳数的正构烷烃低。因此，石蜡基原油的直馏柴油凝点要比环烷基原油的直馏柴油凝点高。 各种不同牌号的商品柴油是以凝点作为划分标准的， 0号轻柴油适用于全国地区4 -9月使用，长江以南地区冬季也可使用。-10号轻柴油 适用于长城以南地区冬季和长江以南地区严冬使用。-20号轻柴油适用于长城以北地区冬季和长城以南、黄河以北地区严冬使用。-35号和-50号轻柴油适用于东北和西北地区严 冬使用。 10号重柴油用于500-1000r/min的中速柴油机。20号重柴油用于300 -700r/min的中速柴油机。30号重柴油用于300r/min以下的低速柴油机。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.3.1.4 、腐蚀性 柴油机同汽油机一样，同样对燃料的水溶性酸或碱、酸度、硫含量、水分、腐蚀筹措标 作出规定，以免对发动机零件和储运设施产生腐蚀。3.3.1.5 、安定性 柴油的储存安定性是指柴油在储存、运输和使用过程中保持其外观、组成和使用性能不变，也就是说，安定性好的柴油在储存过程中颜色和实际胶质变化不大，基本上不生成不可溶的胶质和沉渣。国产柴油用实际胶质作为储存安定性指标。 柴油的热安定性或称热氧化安定性的。是反映在发动机的高温条件和溶解氧的作用下柴油 发生变质的倾向。含有不安定的烃类或非烃类的柴油，当发动机运转时会在燃料柴油系统的关键 部位和喷油嘴等处生成不溶性凝聚物、漆膜状沉淀物以及积炭等，因而破坏燃料供应，加剧 设备磨损。 柴油安定性取决于其化学组成。二烯烃、多环芳烃和含硫含氮化合物都是不安定组分，它们会使发动机中沉积物的数量显著增加。 柴油中的重质胶状残渣能促使在燃烧室中形成较坚硬的沉积物和积炭，因而增大 磨损，残炭值或10%蒸余物残炭值是这类物质含量的间接指际。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,国产轻柴油的质量指标,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4、喷气燃料也叫航空煤油，用于喷气式发动机。 喷气式发动机可以在200000m以上高 空高速飞行，而且当飞行速度达到1000km/h时，喷气式发动机的重量只有点燃式发动机的 1/10;当飞行速度增大到2000 km/h时，喷气式发动机的重量只有点燃式发动机的1/50。此 外，喷气式发动机还有一个突出的优点:即飞行速度越高，燃料转化为功的效率越高，燃料消耗也越少。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4.1.2、喷气燃料的密度和热值与油品的化学组成和馏分组成关系 由于氢的质量热值比碳 大得多，因此，氢碳比越高的燃料其质量热值也越大。对于不同族烃类，以烷烃的氢碳比最 高，其质量热值最大，环烷烃次之，芳香烃最低。而密度正好相反，即芳香烃最大，环烷烃 其次，烷烃最小。也就是说芳香烃的体积热值最高，环烷烃次之，烷烃最小。 我国喷气燃料的质量标准中规定其净热值不 小于42.8MJ/kg或42.9MJ/kg， 20密度不小于0.750g/cm3或O. 775g/cm3 。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4.1、燃烧性能 3.4.1.1、热值和密度 喷气燃料的燃烧性能良好是指它的热值要高，燃烧要稳定，喷气燃料的热值是一个重要的使用指标。需要足够的热能转化成功能来带动机械工作。如使用的燃料热值低，必须增大燃料单位消耗量，不仅要求有较高的质量热值(kJ/kg) ，而且也要求较高的体积热值( kJ/ dm勺，数值越大表示能量特性越好。质量热值越高，发动机的推力越大，耗油率越低，对于续航时间不长的歼击机，为了尽可能减少飞机载荷，应使用质量热值高的燃料。对于远程飞机，燃料的密度越大，在一定容量的油箱中就可装更多的燃料，储备更多的热量。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4.1.4、蒸发性。 燃料的90%或98%馏出温度 燃料的蒸发性对燃烧完全度影响也很大。蒸发性好的燃料能形成均匀的混 合气，有利于连续而稳定的燃烧，同时燃烧也完全。若蒸发性差则不利于混合气的形成。馏分组成过重，则可能喷入燃烧室后不能立即蒸发燃烧，待积留相当多的燃料后，突然燃烧造成发动机受震击而损坏，而且未蒸发燃烧的燃料受热分解使积炭增加。此外，馏分过重时雾化不良，在燃烧室中雾状燃料细滴不能迅速蒸发完全燃烧，而使火焰拉长通过涡轮叶片，叶片由于过热而弯曲。在设计时为了避免火焰直接扑到烟气轮机的叶片上，势必把燃烧室拉长，这样就会增加发动机的尺寸和重量。因此应该控制燃料的90%或98%馏出温度。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4.1.4、闪点与燃料的蒸气压关系但蒸发性太高时将对发动机的工作产生三方面的影响:其一是在空中燃料系统产生气阻 现象，使供油时断时续甚至完全中断;其二是蒸发性过高将导致燃料在高空中大量蒸发损 失;其三是蒸发性高的燃料在输送时将混有部分蒸气，因而需用较大的泵，否则将影响泵送量。国产1号、2号、3号喷气燃料属于煤油型，蒸发性由闪点温度控制。闪点与燃料的蒸气压有关，蒸气压越高则闪点越低，有了闪点的要求就不必规定蒸汽压指标。4号喷气燃料 属于宽馏分型，除馏分组成外，主要由蒸气压加以限制。 3.4.1.5、化学组成。 各种烃类燃烧完全度从低到高次序是:双环芳香烃单环芳香短带侧 链的单环芳香烃双环环烷烃单环环烷烃异构烷烃正构烷烃。燃料中芳经含量越高， 其燃烧完全度越差，因此，这也是限定喷气燃料中的芳烃含量不大于20%重要原因之一。 同时当馏分组成变重时，燃烧完全度会降低。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,3.4.2. 、生成积炭的倾向 影响喷气燃料生成积炭的主要因素是蒸发性和烃类结构。 燃料的蒸发性差，在燃烧过程中处于液态的时间较长，其高温下裂化的倾向便增大，因而容易生成积炭。根据试验，组成相近的燃料生成积炭的倾向随燃料沸点的上升而增大。因此对喷气燃料的馏程有一定要求，不能过重。 积炭的形成与燃料的烃类组成有密切关系。在各族烃中最易生成积炭的是芳香烃。燃料 中的芳香怪含量越多，在燃烧室中生成积炭的数量也越大。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,各种燃料和烃类在实验室试验燃烧装置(空气燃料比为60: 1，试验时间15min)中所测得的积炭沉积量表各种烃类在燃烧室生成积碳的倾向从表中可以看出，最容易生成积炭的经类是芳香烃，尤其是双环芳香烃。因此， 在喷气燃料的质量标准中除限定芳香烃的含量外，还明确规定奈系烃类的体积分数不高 于3.0% 。芳烃含量与无烟火焰高度的关系,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,燃料的辉光值越高表示燃料的燃烧性能越好，燃烧越完全，燃烧时生成积炭的向越 小。辉光值的大小决定于燃料的化学组成，大致按下列顺序递减:正构烷烃异构烷烃环 烷烃烯烃芳香烃我国规定喷气燃料的辉光值不小于45,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,2.1.4、燃料油(重油) 燃料油是用原油经过常减压蒸馏装置提取馏分油后的残油，或由热裂化蒸发塔底抽出的裂化残油，或由二者混合后加入适量的裂化轻油制成的重质石油燃料。 主要用作船舶锅炉、冶金炉、加热炉和其它工业炉燃烷，所以燃料油的组成特点是含有大量的非烃化合物，胶质、沥青质多，而且粘度大。 各种锅炉和工业炉的燃料系统工作过程大体相同，即抽油、过滤、预热、喷入炉膛和燃烷等。所以对燃料油的质量要求不象对内燃机燃料那样严格。主要质量要求有：粘度、闪点、凝点、硫含量等。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,粘度是燃料油最重要的质量指标，它直接影响着油泵、喷油嘴的工作效率和燃料消耗量。粘度适宜，在一定的预热温度和合适的喷嘴条件下喷油状况好，雾化良好，燃烷完全，热效率高。不同类型的喷嘴使用不同粘度的燃料油。 国产燃料油运用80时的运动粘度作为商品牌号的，分为20、60、100和200等四个牌号。 闪点主要是用来评定燃料油的安全防火性能。为了避免火灾，燃料油的预热温度不要过高，燃料油的闪点要符合要求。 凝点是保证贮运和使用中燃料油的流动性的指标，可以作为燃料油在不预热情况下能够输送温度的参考。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,含硫量是评定燃料油在使用过程中对金属设备腐蚀性能的指标，为了防止金属设备被腐蚀，还应保证燃烷废气排出温度不低于其露点温度。 除腐蚀金属设备外，含硫燃料油的燃烷废气排入大气会污染环境，影响人体健康，所以要求燃料油的硫含量不得大于13。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,国产重油的质量指标见表27。其中，20号重油用于30千克/小时以下较小喷嘴的燃烷炉；60号重油用于中等喷嘴的船用锅炉或工业用炉；100号重油用于大型喷嘴的陆用锅炉或具有预热设备的燃烷炉；200号重油用于和炼油厂有直接输油管线的具有大型喷嘴的燃烷炉。,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司,燃料油的胶质物质含量较高(30一80)，一般由沥青基原油生产的燃料油胶质含量最高达85，而由石蜡基原油生产的则最低可到25%。从燃烷性能上看，石蜡基原油生产的燃料油最好，而沥青基原油生产的最差。裂化燃料油依裂化原料及裂化深度而处于二者之间，裂化燃料油含有较多的不饱和化合物而安定性较差，贮运中易于产生油泥沉淀而影响使用。 我国燃料油主要是由石蜡基或混合基原油，经蒸馏提取出馏分油后的残油，或含蜡重油裂化残油和二者调合制成的，由于主要是石蜡基原油的产品，因而凝点较高。还有些是裂化残油的产品，因而粘度也大。我国大多