《燃烧学》液体燃料

液体燃料液体燃料的分类液体燃料天然液体燃料石油人造液体燃料煤燃料油重油渣油汽油柴油煤油液体燃料的特点液体燃料热值高---氢含量高灰份含量低，容易燃烧便于运输与储存---性质稳定污染物排放量低，但是重油硫含量高4石油工业的血液，石油化工产品几乎能用于所有的工业部门。现代化的工业离不开石油，就像人体离不开血液一样。极其重要的国家战略物资除了是工业运转的“血液”还是国防的关键物资世界能源争夺的焦点5优质动力原料汽车、内燃机车、飞机、轮船等现代交通工具都是用石油的产品——汽油、柴油作动力燃料的新兴的超音速飞机、导弹、火箭，也都以石油提炼出来的高级燃料为动力的一切转动的机械的“关节”中添加的润滑油都是石油制品。优点：体积小（同质量的比气体小跟固体接近）、热值高（比煤高1倍）、燃烧快、燃烧过程易控制、燃烧充分、燃烧后不留灰烬6重要的化工原料从石油中可提取几百种有用物质，其经济价值远远超过作为燃料燃烧的经济意义。石油化工可生产出成百上千种化工产品如塑料、合成纤维（衣服），合成橡胶、合成洗涤剂（洗衣粉）、染料、医药、农药、炸药和化肥等等。现代有机化学工业就建立在石油、煤炭、天然气等资源的综合利用之上。7炼油残渣也是宝石油焦做炼钢炉里的电极，可以提高钢的产量；还可用它作为制造石墨的原料。沥青则可以制作油毡纸或铺路。8国防关键物资缺少石油，坦克、军车将不能开动9国防关键物资缺少石油，战舰、潜艇将不能出港10国防关键物资缺少石油，飞机、直升机将不能升空11国防关键物资二战后期，纳粹德国的攻势减弱，很重要的一个原因是其石油工业和石油来源受到了盟军的重点打击和摧毁12世界能源焦点二战以来，巴以冲突、中东局势一直是世界的焦点，是因为中东是世界最主要的产油地非洲一些穷国的战乱相对来说受到的关注就少得多，因为没有石油等重要资源近年苏丹日益受到西方关注，也主要是因为苏丹的石油：英国BBC《中国的秘密战争》13世界能源焦点美国的海湾战争、伊拉克战争就是为了石油美国想通过控制中东石油来控制世界俄罗斯通过石油能源来牵制欧洲、控制前苏联加盟共和国、渔利日本和中国中国为满足日益增加的巨大的能源需求，在全世界找油：中东、非洲、中亚、南美、俄罗斯14世界能源焦点伊朗内贾得、委内瑞拉查维斯敢公开向美国向小布什叫板，一个重要资本是有石油有钱15说明原油单位：桶和吨间的关系是什么？

1吨～7桶吨是质量单位，桶是体积单位1桶＝158.98升吨和桶之间的换算与原油密度有关全球平均值：1吨＝7.35桶石油的特点Petroleum石油淡黄色到黑色，大多是黑色流动或半流动的粘稠液体相对密度一般小于1石油的组成Petroleum石油组成石油的元素主要是碳、氢、氧、氮、硫五种。其中主要的是碳和氢两种元素，碳的含量占83~88%，氢的含量占11~14%。除了上述五种主要元素外，在石油中还发现有极微量的金属元素和其它非金属元素。金属元素有钒、镍、铁、铝、钙、钠、镁、钴、铜等，非金属元素中主要有氯、硅、磷、硒、砷等。石油的组成Petroleum石油不同族和不同分子量的碳氢化合物组成烷烃－－CnH2n+2环烷烃－－CnH2n芳香烃－－CnH2n-6烯烃－－CnH2n硫化物、氧化物、氮化物、水分、矿物杂质脂肪烃石油的组成Petroleum☆脂肪烃aliphatichydrocarbons;fattyhydrocarbon。脂肪烃是碳架呈无环的开链状的烃

饱和烃不饱和烃正构烷烃异构烷烃石油的组成Petroleum☆烷烃n=1~4在常温、常压下是气态，类似于天然气的组分n=5～15在常温、常压下是液态，类似于煤油的组分n>16在常温下是固态，其以溶解或结晶状态存在于石油或石油的高沸馏分中石油的组成Petroleum环烷烃碳架以单链相连并呈闭合状cycloalkane;naphthenehydrocarbons;cycloparaffinichydrocarbon。石油的组成Petroleum芳香烃芳香烃(aromatichydrocarbons)是指具有未定域共振π电子的平面环状化合物。这些烃类化合物中有些具有相当的稳定性及特异的气味，所以称为芳香烃。芳香烃分子内虽然具有不饱和键，但在一般条件下，不易起加成反应，在某些条件下，芳香烃易发生取代反应。石油的组成Petroleum芳香烃芳香烃(aromatichydrocarbons)是指具有未定域共振π电子的平面环状化合物。这些烃类化合物中有些具有相当的稳定性及特异的气味，所以称为芳香烃。芳香烃分子内虽然具有不饱和键，但在一般条件下，不易起加成反应，在某些条件下，芳香烃易发生取代反应。石油的分类Petroleum☆石油石蜡基原油碳氢化合物烯基原油中间基原油芳香基原油石油的加工Petroleum石油的加工分馏裂解物理过程，沸点的不同化学过程，缩合和缩聚石油的一次加工Petroleum分馏分馏塔操作压力常压分馏、常压精熘、常压蒸馏减压分馏、减压精熘、减压蒸馏重油石油的一次加工Petroleum常压分馏在常压下，直接对石油加热(300~325℃左右)分馏，石油中各馏分(<350oC)按其沸点高低先后馏出。最先馏出的是沸点最低的馏分如汽油，然后依次为重汽油，煤油和柴油等，剩下沸点高的重质油则从分馏塔塔底排出，称之为常压重油(65~80%)。石油的一次加工Petroleum常压分馏石油的一次加工Petroleum常压分馏石油气<35oC汽油35~180oC重汽油120~230oC煤油190~260oC柴油260~350oC柴油260~350oC重油>350oC石油的一次加工Petroleum减压分馏把高沸点的常压重油加热到350℃以上可以继续分馏出各种重质油来。一般采用减压蒸馏的办法来提取，即根据气压降低、沸点下降的原理，把常压重油加热到400℃左右送入到减压蒸馏塔中，其中压力约在0.004～0.01MPa以下，这样重油中烃的沸点可降低200℃多，把常压沸点约700℃以下的各种烃都可分馏出来，其中较轻的重柴油从塔顶馏出，而各种腊油(作润滑油用的原料)从塔侧流出，塔底排出的是分子更大，沸点更高的重质油，称为减压重油(或减压渣油)。常压重油和减压重油两者统称直馏重油。重油HeavyOil重油的来源直熘重油常压渣油(常压重油)减压渣油(含沥青质多，粘度大)裂化重油(不饱和烃多、游离碳多，粘度大，不易燃烧)重油HeavyOil重油的化学组成C+H约占重油可燃成分的95%硫必须控制在1%以下水，约10%左右，乳化重油，改善高粘度渣油的物化性能和降低烟气中的NOx含C量越高，含氢量越低，粘度越大燃料油的性质FuelOil闪点、燃点、着火点粘度凝固点密度(比重)比热导热系数发热量含硫量残炭掺混性(掺混适应性)表面张力系数热稳定性(热安定性)燃料油的性质FuelOil※闪点当燃料油加热至一定温度时，其中分子量较小，沸点低的成分将先由油的表面气化逸出，形成油蒸气。油温升高，油蒸气越多，油表面附近的油蒸汽浓度越大。此时，有外来火源的情况下，在油面上会出现闪火现象(时间不超过5s)，但是未构成持续燃烧。温度外来火源不持续燃烧此时的油温即闪点（FlashPoint）燃料油的性质FuelOil闪点闪火点是燃油受热时的安全防火指标油的比重越小，其中轻质组分越多，闪点就越低在开式储油罐中，最高加热温度应低于闪火点10~20℃；在闭式压力容器中，允许加热温度超过闪火点，但是温度越高，防火安全性越低，一旦管道破裂，就会发生着火，甚至爆炸。开口杯法－－闪火点较高(重油、润滑油)闭口杯法－－闪火点较低(汽油、柴油等)燃料油的性质FuelOil闪点对同一油种，用开口杯法测定的闪火点较闭口杯要高出15～25℃重油的开口闪点为80～130℃减压渣油的开口闪点一般为250℃闪点是油品均匀性的一个指标，用来判断重油中是否混入了汽油、煤油等轻质油料。FuelOil燃点当燃料油加热至一定温度时，其中分子量较小，沸点低的成分将先由油的表面气化逸出，形成油蒸气。油温升高，油蒸气越多，油表面附近的油蒸汽浓度越大。当油的蒸发速度很快时，在有外来火源情况下，在油面上闪火后持续燃烧(>5s)。温度外来火源持续燃烧此时的油温即燃点（IgnitionPoint）燃料油的性质一般比闪点高10～30℃，或更高FuelOil着火点当燃料油加热至一定温度时，其中分子量较小，沸点低的成分将先由油的表面气化逸出，形成油蒸气。油温升高，油蒸气越多，油表面附近的油蒸汽浓度越大。在无外来火源的情况下，在油面上形成的持续燃烧。温度持续燃烧此时的油温即着火点（FlarePoint）燃料油的性质重油的着火点为500～600℃FuelOil粘度粘度是影响燃料油输送、雾化质量的主要因素燃料油的性质粘度随着温度的升高而显著降低FuelOil粘度凝固点：当燃油温度降低到某一值时，溶于燃油中的蜡析出使重油变得很稠。当盛有燃油的试管倾斜至45o时，油面在1min保持不变，此时该温度为凝固点。燃料油的性质为了便于输送和燃烧，必须把重油加热，以降低粘度，提高其流动性和雾化性我国石油多为石蜡基石油，含蜡多，粘度大，所以重油的粘度也比较大，凝固点一般在30℃以上。FuelOil粘度运动粘度(m2/sorcm2/s)燃料油的性质恩氏粘度恩格拉粘度计Et表示t℃时油的粘度FuelOil粘度油泵前的重油粘度不宜超过30~40oE(2.19~2.92St)燃料油的性质加热时温度不能太高，否则会使水分蒸发和油气化而产生大量的泡沫，造成油罐溢油、油压和火焰波动、油泵运转不正常(气阻)、重油焦化等FuelOil含硫量用于燃烧的重油含硫量不得高于1%燃料油的性质残炭重油在隔绝空气的条件下加热，油蒸气蒸发后剩下的固体碳素占燃油的质量百分比表示燃油燃烧时积炭、结焦倾向的指标高，火焰黑度高、可增强火焰辐射,但是析出大量难以燃烧的炭粒，导致喷油嘴结焦堵塞，雾化不量，破坏正常燃烧。FuelOil调和性不同来源的重油化学稳定性不同，即不同来源的重油掺混使用时，有时会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀或胶状半凝固体燃料油的性质直馏重油，化学性质稳定，掺混性好裂化重油，必须作调和性实验掺混性实验：按照预定比例配成的油料在315℃的温度下加热20h，观察有无固体凝块附着在管壁上FuelOil表面张力系数影响燃油雾化质量的主要因素燃料油的性质燃油雾化滴径大致与表面张力系数成反比燃油馏程越高，表面张力越大温度升高，表面张力系数降低热稳定性燃油在某一温度下发生分解并产生沉淀物倾向的指标热稳定性不好，重油易于产生析炭和产生胶质沉淀物，堵塞油过滤器和喷油嘴热裂解重油含有大量不饱和烃，热稳定性差，在储运和加热时易发生分解和产生沉淀物FuelOil燃料油的性质重油HeavyOil重油的分类恩氏粘度系数汽油由原油经蒸馏得到的直馏汽油组分与二次加工汽油组分按照适当比例调和而成，其中加有适量的抗氧剂和金属钝化剂，必要时加适量的抗爆剂(四乙基铅)gasoline；gasolineoilgas

汽油复杂烃类(碳原子数约4～12)的混合物；无色至淡黄色的易流动液体；沸点范围约初馏点30℃至205℃；易挥发，空气中含量为74～123g／m3时遇火爆炸，易燃；汽油的热值约为44000kJ/kg汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号。具有较高的辛烷值和优良的抗爆性，用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机的功率，减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。gasoline；gasolineoilgas

汽油最重要的性能为蒸发性和抗爆性蒸发性指汽油在汽化器中蒸发的难易程度。对发动机的起动、暖机、加速、气阻、燃料耗量等有重要影响。汽油的蒸发性由馏程、蒸气压、气液比3个指标综合评定汽油抗爆性指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力；车用汽油的抗爆性用辛烷值表示。gasoline；gasolineoilgas

汽油辛烷值是这样给定的：异辛烷(2，2，4-三甲基戊烷)的抗爆性较好，辛烷值给定为100，正庚烷的抗爆性差，给定为0，汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，使其产生的爆震强度与试样相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。辛烷值高，抗爆性好。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。带支链的烷烃以及烯烃、芳烃通常具有优良的抗爆性。提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油组分，但也通过添加四乙基铅等抗爆剂实现。汽油在气缸中正常燃烧时火焰传播速度为10～20m/s，在爆震燃烧时可达1500～2000m/s。汽油gasoline；gasolineoilgas

汽油马达法辛烷值

测定条件较苛刻，发动机转速为900r/min，进气温度149°C。它反映汽车在高速、重负荷条件下行驶的汽油抗爆性。研究法辛烷值

测定条件缓和，转速为600r/min，进气为室温。这种辛烷值反映汽车在市区慢速行驶时的汽油抗爆性。对同一种汽油，其研究法辛烷值比马达法辛烷值高约0～15个单位，两者之间差值称敏感性或敏感度。道路法辛烷值

也称行车辛烷值，用汽车进行实测或在全功率试验台上模拟汽车在公路上行驶的条件进行测定。道路辛烷值也可用马达法和研究法辛烷值按经验公式计算求得。马达法辛烷值和研究法辛烷值的平均值称作抗爆指数，它可以近似地表示道路辛烷值。柴油dieseloil；dieselfuel柴油按照凝固点和用途不同，分为轻柴油(沸点范围约180～370℃，C15～24)和重柴油(沸点范围约350～410℃，C18~40)两大类。主要由原油蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成；也可由页岩油加工和煤液化制取。柴油最重要的性能是着火性和流动性流动性：凝固点是评定柴油流动性的重要指标，它表示燃料不经加热而能输送的最低温度。柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的最高温度。柴油中正构烷烃含量多且沸点高时，凝固点也高。一般选用柴油要求凝点低于环境温度3～5℃。dieseloil；dieselfuel柴油着火性(Ignitability)：柴油机在压缩过程终了时，柴油由喷油泵以高压、细雾状喷入气缸内。由于柴油经压缩升温后，其温度已经超过自燃点，便自行着火燃烧。但是油雾并非一进入气缸就立即着火，从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火落后期。因此要求燃料易于自燃。燃料自燃点低，则滞燃期短，即着火性能好。一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标十六烷值(Cetanenumber)：十六烷值是指与柴油自燃性相当的标准燃料中所含正十六烷的体积百分数。标准燃料是用正十六烷与2-甲基萘按不同体积百分数配成的混合物。其中正十六烷自燃性好，设定其十六烷值为100，2-甲基萘自燃性差，设定其十六烷值为0。dieseloil；dieselfuel柴油十六烷值(Ce