石油化学-第四章

第四章油品蒸发性能的分析第一节馏程（2课时）第二节饱和蒸气压（2课时）学习任务

1、了解燃料油的使用要求；2、理解各评定指标的基本概念；3、掌握各评定指标的意义、测定方法和计算方法，形成单项测定的操作技能。

蒸发性能？又称为气化性能，它是指液体在一定的温度下能否迅速蒸发为蒸气的能力。对于内燃机燃料，为什么要测试燃料的蒸发性能呢？内燃机内燃烧前要经过雾化，气化及与空气形成可燃混合气的过程，蒸发性能是保障。油品的蒸发性能可用馏程、蒸汽压等指标评定，即为本章节的内容。当饱和蒸气压与外界压力相等时，液体表面和内部同时出现气化现象，这一温度称为该液体物质在此压力下的沸点。

通常所说的沸点是指液体物质在压力为101.325kPa下的沸点，又称为正常沸点。沸程石油是一个沸点连续的多组分混合物。在外压一定时，油品的沸点范围，称为沸程。馏程在规定条件下，蒸馏100ml试油建立的馏出体积百分数与所对应的馏出温度的关系，从初馏点到终馏点这一温度范围，叫做馏程。

馏分在某一温度范围蒸出的馏出物，称为馏分，如汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分及润滑油馏分等。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。2．馏分组成

油品蒸馏测定中馏出温度与馏出体积分数相对应的一组数据，称为馏分组成。例如，初馏点，10％点、50％点、90％点和终馏点等，生产实际中常统称为馏程。馏分组成是石油产品蒸发性大小的主要指标。

3．测定馏程的意义（1）馏程是判断石油馏分组成，可作为建厂设计的基础数据。（2）馏程是装置生产操作控制的依据（3）根据馏程可以评定汽油发动机燃料的蒸发性，判断其使用性能。

①10%馏出温度可以判断汽油中轻组分的含量，它反映汽油发动机燃料的低温启动性能和形成气阻的倾向。冬天：低温启动性能（10%馏出温度上限）夏天：形成气阻（蒸汽压指标，下限）表4-1

车用汽油10%馏出温度与保证发动机易于启动的最低大气温度的关系10%馏出温度/℃546066717782大气温度/℃－21－17－13－9－6－2表4-2

车用汽油10%馏出温度与发动机启动时间及汽油消耗量的关系试验温度/℃启动时间/s启动时汽油消耗量/mL10%馏出温度79℃10%馏出温度72℃10%馏出温度79℃10%馏出温度72℃0－610.5459.42910488.730②车用汽油的50%馏出温度表示其平均蒸发性能，它影响发动机启动后的升温时间和加速性能。规定车用汽油的50％馏出温度不高于120℃。③车用汽油的90%馏出温度表示表示其重质组分的含量，它关系到燃料的燃烧完全性。一般，燃料90%馏出温度低些好，我国规定车用汽油的90%馏出温度不高于190℃。④终馏点表示燃料中最重馏分的沸点。试验表明，使用终馏点为225℃的汽油，发动机的磨损比使用终馏点为200℃的汽油增大1倍、耗油量增加7%。我国规定车用汽油的终馏点不高于205℃。

表4-3车用柴油50％馏出温度与启动性的关系车用柴油50％馏出温度/℃200225250275285发动机启动时间/s810276090重馏分特别是碳链较长的烷烃自燃点低，容易燃烧，但馏分组成过重，气化困难，燃烧不完全，不仅油耗增大，还易形成积炭，磨损发动机，缩短使用寿命。我国车用柴油指标规定，50%馏出温度不得高于300℃，90%馏出温度不得高于355℃，95%的馏出温度不高于365℃。表4-4车用柴油300℃馏出量与耗油率的关系单位耗油率/％300℃馏出量/％131114100203439二、馏程测定方法概述1．恩氏蒸馏

按照GB/T255－1977（1988）《石油产品馏测定法》（恩氏蒸馏）和GB/T6536－1997《石油产品蒸馏测定法》标准方法进行。该两种标准试验方法适用于测定发动机燃料、溶剂油和轻质石油产品的馏分组成。图4-2采用电加热的手工蒸馏装置总装图1—量筒；2—吸水纸；3—温度计；4—蒸馏烧瓶；5—石棉板；6—电加热元件；7—蒸馏烧瓶支架平台；8—蒸馏烧瓶调节旋钮；9—热量调节盘；10—开关；11—无底罩；12—冷凝器；13—冷凝管；14—金属罩

恩氏蒸馏测定时，将100mL试样在规定的试验条件下，按产品性质不同，控制不同的蒸馏操作升温速度。冷凝管流出第一滴冷凝液时的气相温度，称为初馏点。蒸馏过程中，烃类分子按其相对挥发度由大到小的次序逐渐蒸出，随之，气相温度也逐渐升高，当馏出物体积分数为装入试样的10%、50%、90%时，蒸馏瓶内的气相温度分别称之为10%、50%、90%馏出温度。

测试步骤：蒸馏过程中的最高气相温度，称为终馏点。蒸馏烧瓶底部最后一滴液体气化的瞬间所测得的气相温度称为干点，此时不考虑蒸馏烧瓶壁及温度计上的任何液滴或液膜。由于终馏点一般在蒸馏烧瓶底部全部液体蒸发后才出现，故与干点往往相同。

测定时根据使用蒸馏仪器的不同，要求观察记录的回收体积分数（量筒内蒸馏所得冷凝液体占蒸馏油品的体积分数）和对应温度计读数（回收温度）的精确度也不同，手工蒸馏要求精确至0.5mL、0.5℃，自动蒸馏要求精确至0.1mL、0.1℃。

恩氏蒸馏测定操作简单、迅速，结果易重合，对评定石油产品特别是评定轻质油品的使用性质，控制产品质量和检查操作条件等都有着重要的实际意义。

实验演示：（4）蒸馏损失量的控制测定汽油时，量筒的口部要用棉花塞住，减少馏出物的挥发损失，使其充分冷凝，同时还能避免冷凝管上凝结的水落入量筒内。（5）石棉垫的选择通常的考虑是，蒸馏终点的油品表面要高于加热面。轻油大都要求测定终馏点，为防止过热可选择较小的石棉垫。SH/T0121-1992《石油产品馏程测定技术条件》。

（6）试样的脱水测定前必须对含水试样进行脱水处理，并加入沸石，以保证试验安全及测定结果的准确性。

如何脱水？新煅烧并冷却的食盐或无水氯化钙第二节饱和蒸汽压一、测定饱和蒸气压的意义

1．饱和蒸气压在一定的温度下，气液两相处于平衡状态时的蒸气压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。

2．影响饱和蒸气压的因素（1）温度温度升高，油品的蒸气压增大，温度降低，油品的蒸气压减小。（相同物质，不同温度）（2）物质的种类和组成在一定温度下，油品的馏分越轻，越容易挥发，蒸气压越大。（不同物质，相同温度）

3．测定饱和蒸气压的意义

（1）评定汽油气化性较高的蒸气压能保证汽油正常燃烧，发动机启动快，效率高，油耗低。（2）判断汽油在使用时有无形成阻的倾向。

汽油用于发动机燃料时，希望具有较高的蒸汽压，但也并不是无止境的。蒸气压过高容易使汽油在输油管路中形成气阻，使供油不足或中断，造成发动机功率降低，甚至停止运转。

蒸汽压过低又会影响启动性能。

表4-5：随着大气温度的升高，应控制汽油保持较低的蒸气压，才能保证汽油发动机供油系统不发生气阻。我国对车用汽油的蒸气压按季节规定了不同指标。（3）估计汽油贮存和运输中的蒸发损失当贮存、灌注及运输发动机燃料时，油品含轻组分越多，蒸气压越大，蒸气损失也越大，这不仅易造成油料损失，污染环境，而且还有发生火灾的危险性。二、石油产品蒸气压测定方法概述

GB/T8017－1987《石油产品蒸汽压测定法（雷德法）》标准方法的蒸气压测定装置由蒸汽压测定器、压力计和水浴三部分组成，测定器又分空气室和汽油室，二者的体积比为（3.8~4.2）∶1。测定适用范围？图4-10雷德法蒸气压测定器（蒸气压弹）三、影响测定的主要因素

（1）压力表的读数及校正在读数时，必须保证压力表处于垂直位置，要轻轻敲击后再读数。（2）试样的空气饱和必须按规定剧烈摇荡盛放试样的容器，使试样与容器内的空气达到饱和，所测得的最大蒸气压才是雷德蒸气压。（3）检查泄露在试验前和试验中，应仔细检查全部仪器是否有漏油和漏气现象，任何时候发现有漏油漏气现象则舍弃试样，用新试样重做试验。（4）取样和试样管理取样和试样的管理应严格执行标准中的规定，避免试样蒸发损失和轻微的组成变化，试验前绝不能把雷德蒸气压测定器的任何部件当作试样容器使用。如果要测定的项目较多，雷德蒸气压的测定应是被分析试样的第一个试验，防止轻组分挥发。

（5）仪器的冲洗按规定每次试验后必须彻底冲洗压力表、空气室和汽油室，以保证不含残余试样。

（6）温度控制仪器的安装必须按标准方法中的要求准确操作，不得超出规定的安装时间，以确保空气室恒定在37.8℃；严格控制试样温度为0~1℃，测定水浴的温度为37.8℃±0.1℃。石油产品分