第一章--石油及其产品的性质

1、2020/10/8,石油炼制基础,1,第一章 石油及其产品的性质,第一节 石油及其产品的组成和性质,2020/10/8,石油炼制基础,2,石油的一般性状及化学组成 石油的一般性状 石油的元素组成 石油的烃类组成 石油的非烃类组成 石油的馏分组成,2020/10/8,石油炼制基础,3,石油的一般性状 颜色及密度 石油通常是黑色、褐色或黄色的流动或半流动的粘稠液体 多数原油的密度集中在0.80.98g/cm3之间，但也有个别原油的相对密度在1.0g/cm3以上或0.8kg/m3以下 我国主要原油的特点 大多数原油的相对密度（d204）0.86，属较重原油； 凝点(CP)高，含蜡量高； 含硫量较低

2、含氮量偏高，大部分原油N0.3%,2020/10/8,石油炼制基础,4,2020/10/8,石油炼制基础,5,2020/10/8,石油炼制基础,6,特点： 我国主要油区原油的凝点及蜡含量较高、庚烷沥青质含量较低、相对密度大多在0.850.95之间，属于较（偏）重的常规原油。,石油在外观上之所以会有很大差别，关键在于石油的化学组成的区别 。,2020/10/8,石油炼制基础,7,石油的元素组成 原油中的主要元素是C、H,8387%,1114%,原油中除C、H外，还有S、N、O及其他微量元素(14%) 原油中的微量金属元素有V、Ni、Fe、Cu、As等 石油中的非碳氢原子称为杂原子，以碳氢化合物的

3、衍生物形态存在与石油中。与国外原油相比，我国原油的含硫低、含氮量高,2020/10/8,石油炼制基础,8,石油馏分的烃类组成 含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合物，简称为烃(Hydrocarbon) 石油中烃类的类型及分布规律 石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃 原油中一般不含烯烃，炔烃更少,2020/10/8,石油炼制基础,9,石油中的烷烃 石油中带有直链或支链，而无任何环结构的饱和烃称为烷烃或链烃 化学性质不活泼，C1C4常温常压下为气态，C5C15为液态，C16以上的正构烷烃为固态 石油中的烷烃根据石油类型的不同含量可达5070%或低到1015% 石油中的正构烷烃一般比异构烷烃含量

4、高 随沸点的增高，石油中的正构烷烃和异构烷烃的含量逐渐降低,2020/10/8,石油炼制基础,10,石油中的环烷烃 环烷烃是环状的饱和烃，其性质较稳定 石油中大量存在的环烷烃只有含五碳环的环戊烷系和含六碳环的环己烷系 我国的几种主要原油中一般环己烷系多于环戊烷系 石油中的环烷烃除单环外，还有双环及多环环烷烃，环的连接方式以并联为主 石油中的芳烃 有单环、双环和多环，含量比烷烃和环烷烃少，大多含有长短不等的烷基侧链，含量随着馏分沸点的升高而增多,2020/10/8,石油炼制基础,11,C5-C10的正构烷烃,2020/10/8,石油炼制基础,12,烃类的主要性质和用途 烷烃化学性质很不活泼，不易

5、与其它物质发生反应，特殊条件下会发生氧化、卤化、硝化及热分解反应。 环烷烃在一定条件下发生氧化、卤化、硝化、热分解反应，在一定条件下脱氢生成芳烃。是汽油、喷气燃料及润滑油的良好组分，特别是少环长侧链是润滑油的理想组分。 芳香烃的化学性质较烷烃稍活泼，但苯环很稳定，在一定条件下，芳烃的侧链会被氧化成有机酸。同时芳烃在一定条件下还能发生加氢反应。芳烃的抗爆性好，是汽油的良好组分,2020/10/8,石油炼制基础,13,石油的非烃组成（非烃化合物含量20%以上） 石油中的含硫化合物,原油中的含硫化合物一般以硫醚类和噻吩类为主,硫的存在形态,2020/10/8,石油炼制基础,14,硫的分布 硫的分布的

6、总趋势是，随沸点升高，硫含量增加，大部分集中在重馏分及渣油中（75%85%） 汽油中馏分：H2S、硫醇、硫醚(环硫醚)及少量的二硫化物和噻吩 中间馏分：仅含有比较重的硫化物，硫醚和噻吩 高沸点馏分：高沸点馏分中硫的形态与中沸点馏分相似，也是硫醚与噻吩，另外还有四氢噻吩,2020/10/8,石油炼制基础,15,腐蚀性 Fe+H2SFeS+H2 环境污染 影响产品的储存安定性 影响燃料的燃烧性能 硫可使催化剂中毒,含硫化合物对石油加工及产品应用的影响,2020/10/8,石油炼制基础,16,酸碱洗涤 催化加氢 催化氧化,去除硫化合物方法,2020/10/8,石油炼制基础,17,石油中的含氮化合物

7、石油中的氮含量一般比硫含量低，质量分数通常集中在0.050.5%范围内 随沸点的升高，含量增加 ，大部分在胶质沥青质中,碱性氮化物：,非碱性氮化物：,另一类重要非碱性氮化物：金属卟啉化合物，研究石油的成因有重要意义,2020/10/8,石油炼制基础,18,氮的存在对整个石油加工过程也有很大的危害（1）影响产品的安定性：如柴油含氮量高，时间久了会变成胶质。是柴油安定性差的主要原因。（2）氮与微量金属作用，形成卟啉化合物。这些化合物的存在，会导致催化剂中毒，使催化剂的活性和选择性降低。,2020/10/8,石油炼制基础,19,石油中的含氧化合物 石油中的含氧量比硫、氮少，约为千分之几；个别的可高达

8、23% 随沸点升高，含氧化合物增加 酸性氧化物： 环烷酸、脂肪酸、芳香酸、酚类(统称石油酸) 中性氧化物： 醛、酮、酯等，含量极少 石油中的含氧化合物的含量一般用酸度(酸值)来间接表示,2020/10/8,石油炼制基础,20,石油中的环烷酸 （占石油酸约90%） 石蜡基石油的环烷酸含量较少，中间基和环烷基石油的环烷酸含量较多 石油中的环烷酸一般是一元羧酸 环烷酸的相对密度一般在0.931.02之间，随分子量增大，酸值降低，溶解度减小 环烷酸易溶于石油烃类和多数有机溶剂，具有普通羧酸的一切性质,2020/10/8,石油炼制基础,21, 环烷酸的分布 中间馏分(250-400)含量最高，低、高沸点

9、馏分含量较低 危害 原油含环烷酸多，容易乳化，对加工不理，且腐蚀设备 产品中含环烷酸，对铅、锌等有色金属有腐蚀性，对铁、铝几乎无腐蚀； 灯用煤油含环烷酸，可使灯芯堵赛，结花 环烷酸的用途 ：化工原料、防腐剂、杀虫剂等等,2020/10/8,石油炼制基础,22,胶质、沥青质的比较 主要是根据胶状沥青状物质在不同溶剂中的溶解度来划分： 沥青质：不溶于低分子(C5C7)正构烷烃，但能溶于热苯 可溶质：即能溶于苯又能溶于低分子正构烷烃 可溶质实际上包括饱和分、芳香分和胶质,2020/10/8,石油炼制基础,23,2020/10/8,石油炼制基础,24,胶质、沥青质的危害： 石油品在使用过程中生成炭渣，

10、造成机器零件的磨损和堵塞 胶质、沥青质有利的方面： 沥青中希望含胶质、沥青质多些，这样沥青的延伸度会提高,2020/10/8,石油炼制基础,25,石油的馏分组成 馏分 ：是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的 组分 石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同 的沸点 用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如200、200350等，称为石油的一个馏分 馏分不等同于产品 馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，但馏分并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分要变成产品还必须对其进一步加工,2020/10/8,石油炼制基础,26,直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它基本

11、保留了石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等 石油中含有的馏分，一般规定： 小于180的馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，轻油或石脑油馏分） 180350的馏分为煤、柴油馏分（也称中间馏分，AGO） 350500的馏分为减压馏分（也称高沸点馏分或润滑油,VGO） 大于500的馏分为减渣馏分(VR),2020/10/8,石油炼制基础,27,2020/10/8,石油炼制基础,28,不同原油的各馏分含量差别很大。与国外原油相比，我国主要油田原油中500的减压渣油含量都较高，200的汽油馏分含量较少（一般低于10%）。 原油中的汽油馏分含量低、渣油含量高是我国

12、原油馏分组成的又一个特点。,2020/10/8,石油炼制基础,29,小 结 石油的元素组成：组成石油的主要元素是 碳、氢、硫、氮、氧五种元素。 石油的烃类组成：由碳和氢可组成烃类化合物，即烷烃、环烷烃和芳香烃，它们在原油中占绝大部分。在原油中不含不饱和烃，但在二次加工后的石油产品中有不饱和烃（烯烃）。,2020/10/8,石油炼制基础,30,石油中的非烃化合物主要指：含硫、含氮和含氧化合物以及胶状沥青状物质。 馏分组成：原油加工时通常是按照沸点高低首先将其切割成几个馏分，即汽油馏分、煤柴油馏分 （中间馏分）、减压馏分和减压渣油。 我国原油的特点：从元素组成上看，含硫低、含氮高是我国原油的特点之

13、一。汽油馏分含量低、渣油含量高是我国原油馏分组成的一个特点。,2020/10/8,石油炼制基础,31,各类化合物的分布规律 随着石油馏分沸点的升高，馏分中烷烃含量逐渐减少，芳烃含量逐渐增大，含硫化合物和胶质含量均逐渐增加。大部分含硫、含氮、含氧化合物和胶质以及全部沥青质都集中在渣油中。 石油馏分的烃类表示方法,2020/10/8,石油炼制基础,32,二、石油及油品的物理性质,2020/10/8,石油炼制基础,33,注 意 事 项 石油及油品的理化性质与其化学组成和分子结构密切相关； 石油及油品是复杂的混合物，因此它的性质是宏观的综合表现，也就是说是多种化合物总体表现出来的性质，所以它与单独一个

14、纯化合物的性质不同； 多数性质无可加性，如密度、粘度，并且测定性质时，都是条件性实验； 为了便于油品之间相互比较和对照，石油及油品的绝大部分性质都是采用条件性实验进行测定。（严格规定的仪器、方法和条件），条件改变，结果也会改变； 石油及油品的各种试验方法有不同的级别，如ISO、GB、SH。,2020/10/8,石油炼制基础,34,（一） 蒸发性能,石油和石油产品的蒸发性能是反映其汽化、蒸发难易的重要性质，用蒸汽压、沸程来描述。 1、 蒸汽压 定义：是在某一温度下一种物质的液相与其上方的气相呈平衡状态时的压力，也称饱和蒸气压。蒸气压愈高的液体愈易于气化。 对同族烃类，在同一温度下，相对分子质量较

15、大的烃类的蒸气压较小。 对某一纯烃而言，其蒸气压是随温度的升高而增大。,2020/10/8,石油炼制基础,35,纯烃 P=f(T) 烃类混合物 P=PiXi=f(T,X) 石油馏分 P=f(T,e) 蒸气压的表示法,雷德蒸汽压：T=38，气体体积液体体积=4,真实蒸气压(泡点蒸汽压)：即e=0时的蒸汽压,蒸气压的计算 两种蒸气压可通过图表进行换算。,2020/10/8,石油炼制基础,36,2、馏程(沸程) 定义： 石油馏分的沸点表现为一定宽度的温度范围，称为沸程。同一油品的馏程因测定仪器和测试方法不同。其馏程数据也有差别。在油品的质量标准中，大都采用条件性的馏程测定法恩氏蒸馏。 恩氏蒸馏(AS

16、TM蒸馏)（GB6536-86) 将100mL油品放入标准的蒸馏瓶中，按规定条件加热，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点，馏出物为10%、20%90%时的气相温度别别称为10%、20%90%点，蒸馏到最后所能达到的最高气相温度称为终馏点或干点。从初馏点到干点（终馏点）的温度范围称为馏程。,2020/10/8,石油炼制基础,37,大多数液体燃料规格中，只要求测定其具有代表性的初馏点、10%、50和90的馏出温度及干点。 汽油的馏程40200，轻柴油的馏程200350，润滑油的馏程350520。 馏程的数据基本能反映油品组分轻重的相对含量，所以在原油评价中常用。 馏程是发动机燃料等的重要质量指

17、标。,2020/10/8,石油炼制基础,38,3、平均沸点 (1)体积平均沸点,用途：由tv可求得其他平均沸点,（2）质量平均沸点(tw),用途：tw主要用于求定油品的真临界温度Tc,2020/10/8,石油炼制基础,39,（3）立方平均沸点Teu,用途：Teu主要用于求油品的特性因数和运动粘度,（4)实分子平均沸点tm,用途：tm主要用于求油品的假临界温度(Tc)和 偏心因数(),(5)中平均沸点tme,用途：tme用于求油品氢含量,K,Pc,燃烧热和平均分子量,2020/10/8,石油炼制基础,40,(二） 密度、相对密度、特性因数 和平均相对分子质量 (组成特性),2020/10/8,石

18、油炼制基础,41,1、密度和相对密度 （1）定义 密度是单位体积物质在真空中的质量，g/cm3，kg/m3 我国规定20时的密度为石油产品的标准密度，20 在一定条件下，以一种液体的密度与另一种参考物质密度的比值来表示物质的相对密度，又称比重 常用的有d420(我国)，d15.615.6(欧美),随着相对密度增大，比重指数的数值下降,Relative density,Specific gravity,2020/10/8,石油炼制基础,42,第12届世界石油会议规定对原油的分类： API度31.1的原油为轻质原油； API度在31.122.3之间，为中质原油； API度在22.310.0之间，为

19、重质原油； API度10.0， 为特重原油。,2020/10/8,石油炼制基础,43,（2）油品密度与化学组成的关系 分子量相近的不同烃类之间密度有明显差别 芳烃环烷烃烷烃 如在20时：苯0.8774；环己烷0.7780；正己烷 0.6572，分子环数越多，密度越大； 同一种原油 沸点增加，分子量增大，密度增大 对不同原油 ，同样沸程，相对密度差别很大 一般来说，环烷基的中间基的石蜡基的,2020/10/8,石油炼制基础,44,2、特性因数(K;Waston factor;Characterization factor) （1)定义 特性因数是烃类绝对温度表示的沸点的立方根对相对密度作图，所得

20、曲线的斜率,(2)不同烃类K值的大小 同族的烃K值相近，不同族的烃K值不同 富含烷烃的石油馏分K值为12.513.0，富含芳烃的石油馏分K值为1011,2020/10/8,石油炼制基础,45,对于烷烃来说，支链增加K值下降； 而对于环烷烃和芳烃来说，支链数增加K值增加； 对于芳烃来说，环数增加，K值减小 对于石油馏分，计算K值时温度T为中平均沸点,3用途 特性因数对于了解原油的分类和确定原油的加工方案，油品的化学组成及油品的其它特性是十分有用的。石油馏分的特性因数，结合相对密度或平均沸点可求得油品的其他物理性质，如前面讲的蒸汽压及后面将要讲的分子量等。,2020/10/8,石油炼制基础,46,

21、3、平均相对分子质量 （1）定义 在炼油设备计算中，应用最多的是数均相对分子质量,（2）油品分子量的变化规律 汽油：100120 煤油：180200 柴油：210240 低粘度润滑油：300360 高粘度润滑油：370500,2020/10/8,石油炼制基础,47,（3）计算 混合油品的平均相对分子质量可以按加和法进行计算,经验关联式,2020/10/8,石油炼制基础,48,（三） 油品的流动性能,1、粘 度 （1）定义 流动分子的内摩擦使流体带有一定的粘滞性，从而产生流体抵抗剪切作用的能力。衡量这种能力或粘滞性的性质指标，就是粘度。粘度是评定油品流动性的指标，是喷气燃料、柴油、重油和润滑油的

22、重要质量指标。对润滑油的分级、质量鉴定具有决定意义，也是工艺计算和工艺设计中不可缺少的物理常数。,石油和油品在处于牛顿流体状态时，其流动性能用黏度来描述；当处于低温状态时，则用各种条件性指标来评定其低温流动性：如凝点、结晶点、冰点等。,2020/10/8,石油炼制基础,49,2粘度的分类,2020/10/8,石油炼制基础,50,各种粘度的近似关系： 运动粘度(mm2/s):恩氏粘度(条件度，E):赛氏通用 粘度(SUS):雷氏粘度(RIS) =1:0.132:4.62:4.05 3粘度的测定,2020/10/8,石油炼制基础,51,（四） 油品的低温流动性 低温下，石油及液体产品在低温失去流动

23、性有两种情况： 粘温凝固：含蜡很少或不含蜡的油品，在温度下降时，黏度迅速升高，当黏度大到一定程度后（3105mm2/s）,油品就会变成无定型的玻璃状物质，失去流动性，这种凝固称为粘温凝固。不是很确切，仍是可塑性物质，而不是固体。 构造凝固：含蜡原油或油品，在温度下降过程中，由于蜡结晶析出而引起的凝固。 低温流动性是显著影响油料输运、储存和使用条件，不同的石油产品低温流动性能有不同的评定指标。,2020/10/8,石油炼制基础,52,1. 浊点、结晶点和冰点 是表征煤油、航空汽油和喷气燃料的低温性能指标。 浊点：是煤油的低温指标，在规定条件下降温，当煤油出现雾状或浑浊时的最高温度。 GB/T69

24、86 结晶点：是在规定条件下冷却油品，出现用肉眼可以分辨的结晶时的最高温度。 SH/T0179 同一油品：浊点高于结晶点。 冰点：是在规定条件下冷却油品到出现结晶后，再使其升温，使原来形成的结晶消失时的最低温度。 GB/T2430 同一油品的冰点比结晶点高13。浊点冰点结晶点。,2020/10/8,石油炼制基础,53,2. 凝点、倾点和冷滤点 是原油、柴油、润滑油和燃料油的重要使用性能指标。目前国内正逐步采用以倾点代替凝点、用冷滤点代替柴油凝点。(Condensation Point) 对于石油产品，没有固定的“冰点”，也没有固定的“溶点”。所谓油品的“凝点”是在严格的仪器、操作条件下测得油品

25、刚失去流动时的最高温度。而所谓失去流动性，也完全是条件性的。 GB/T510-83 倾点：是指油品能从规定仪器中流出的最低温度，也称为流动极限，它比凝点能更好地反映油品的低温性能，被规定作为ISO标准。 (Pour Point) GB/T3535-83,2020/10/8,石油炼制基础,54,冷滤点：是在规定的压力和冷却速度下，测得20ml试油开始不能全部通过363目/in2的过滤网时的最高温度。冷滤点能较好地反映柴油的泵送和过滤性能，与实际使用情况有较好的对应关系，所以目前用冷滤点替换凝点指标。 SH/T0248 (Cold filter plugging point-CFPP),2020/

26、10/8,石油炼制基础,55,（五） 油品的燃烧性能,1、 油品的闪点 (flash point) （1）爆炸上限和下限,石油和石油产品大都是易燃易爆、作为重要燃料来使用，研究其燃烧性能，对于安全使用燃料和了解燃料的使用性能均非常重要，主要用闪点、燃点和自燃点来描述。,2020/10/8,石油炼制基础,56,在加热油品时，随着油品温度的升高，油品上方空气中的油气浓度逐渐增大，当用外来火源去引燃油气混合气时，发现在一定浓度范围内，油品上方会出现瞬间闪火或爆炸现象。当油气浓度低于这一范围，油气不足，而高于这一范围，则空气不足，都不能闪火爆炸，因此称这一油气浓度范围为爆炸范围。其下限浓度称为爆炸下限

27、，上限浓度称为爆炸上限。因此在储存油品时，应使油品上方的油气浓度在爆炸范围之外，这样在有外来火源时，才不至于发生闪火爆炸事故。,2020/10/8,石油炼制基础,57,所谓闪点是指油品在常压下油气混合气相当于爆炸下限或上限时的油品温度。因此闪点可以认为是一个温度范围。而平时我们使用爆炸下限温度或者爆炸上限温度来作为油品的闪点。,2020/10/8,石油炼制基础,58,2、燃点和自燃点 燃点：油品在规定条件下加热到能被外部火源引燃并连续燃烧不少于5秒钟时的最低温度 自燃点：把油品预热到很高温度，然后使其与空气接触，则不需引火，油品即可能因剧烈氧化而产生火焰自行燃烧，能产生自燃的最低温度称为自燃点

28、,Burning point; fire point; ignition point,Self-ignition point,2020/10/8,石油炼制基础,59,通过定义我们可以看到，测闪点与燃点时需外部火源引燃；而自燃点却不需要，但它也有条件，就是油品在具有高温时才会出现自燃。象炼厂高温法兰处漏油时发生的火灾就属于油品的自燃。,2020/10/8,石油炼制基础,60,从安全放火的角度来说，轻质油品防明火，以防外界火源而引燃爆炸，重质油品应防止高温泄露，遇空气自燃。,2020/10/8,石油炼制基础,61,（六） 油品的其他物理性质 石油和油品还有很多特性指标，常用的有颜色、水分、硫含量、

29、酸度、胶质和沥青质含量、蜡含量、残炭、灰分、水溶性酸或碱、腐蚀性等等，它们对油品使用性能影响很大，现简述于后，对于不同油品的某些专用性质指标在此不作讨论,1、硫含量 含硫量是原油和油品必需的重要指标，油品中的硫化物，使得油品具有腐蚀性、储存的不安定性，使用时会造成环境污染，因此是必须加以严格控制的指标。不同油品含硫量的测定方法不同。汽、煤、柴油用GB/T380燃灯法测定，喷气燃料等用GB/T1792测定硫醇性硫含量，深色石油产品如燃料油、原油、润滑油等用GB/T 387管式炉法，还有SH/T0172高温法等。,2020/10/8,石油炼制基础,62,定量测定硫含量的常用方法，其原理是用一定方式

30、把油品中的全部硫化物转化为SO2，然后用一定溶液吸收，并转化为H2SO4，用标准碱溶液滴定以计算元素硫的含量。 2、酸度和酸值 酸度和酸值都是定量表示油品中酸性物质（主要是有机酸）含量的指标。用中和100ml或100g油样中酸性物质所需要的KOH毫克数来表示酸度，单位为mgKOH/100ML；酸值为mgKOH/100g。 酸性物质影响油品安定性，腐蚀设备，必须除去。 汽、煤、柴油等轻质油品测定酸度，原油和润滑油等测定酸值。 油品在储存中，因氧化变质其酸度和酸值会有所增大，因此它们也是衡量油品是否变质的重要指标之一。测定方法分别为GB/T258和GB/T264。,2020/10/8,石油炼制基础

31、,63,3、胶质、沥青质和含蜡量 这三种物质对石油输送、加工方案的确定影响很大，特别是制定高含蜡易凝石油加热输送方案时，胶质与含蜡量间之比会显著影响热处理的效果。三者含量均以m%表示，是评价原油的重要指标。 测定方法大都根据沥青质和胶质在不同溶剂中的溶解度不同、不同吸附剂对它们吸附能力不同和其它物理性质的差异来区分的。所用溶剂和吸附剂不同，同一原油所得结果差别很大。所以只有在同样条件下测定的结果，才能进行比较。,2020/10/8,石油炼制基础,64,4、残炭和灰分 油品的残炭是在规定仪器中，油品按规定条件蒸发、分解、灼烧后形成的黑色焦状残留物占试样的m%称为残炭，其大小间接表明油品在使用中出

32、现结焦和积炭的倾向；也反映了油品，特别是润滑油的精制深度，精制深的油品，含重组分、非烃类化合物及胶质少，残炭值就低。 灰分是油品煅烧后的固体残余物，其组成、含量随石油种类、性质和加工方法不同而异。油品中的灰分主要是由少量无机盐、金属化合物及机械杂质所构成。油品中的灰分会导致油品在使用中引起机械磨损、积炭、积垢和腐蚀，因而是汽轮机油和锅炉燃料等石油产品的重要质量指标。 5、折射率 测定油品的族组成，也有用来求定残炭值,2020/10/8,石油炼制基础,65,小 结 油品的蒸发性能：常用蒸气压和馏程来表示 密度、特性因数K、分子量等 油品的流动性：粘度，粘温性能 低温流动性能：结晶点、冰点、凝点、

33、倾点、冷滤点 燃烧性能：闪点、燃点、自燃点 其它性质：硫含量、酸度（值）、灰分、折射率等,2020/10/8,石油炼制基础,66,第二节 石油产品的分类和使用质量要求,2020/10/8,石油炼制基础,67,一、 石油产品的分类 石油产品的种类繁多，用途各异，为了与国际标准相一致，我国参照ISO国际标准化组织发表的国际标准ISO/DIS 8681，制定了GB498石油产品及润滑剂的总分类，将石油产品分为六类，比ISO/DIS 8681多了一类C（焦）。总分类列于下表中。,2020/10/8,石油炼制基础,68,GB12692.1石油产品 燃料（F类）分类总则将燃料分为以下四组,燃料的分组,20

34、20/10/8,石油炼制基础,69,二、 汽油(gasoline),汽油是点燃式发动机燃料，此类发动机又称汽化器式发动机。按用途可以分为车用汽油和航空汽油两类。各种汽油均以辛烷值（Octane Number，ON）作为牌号。我国生产汽油的工艺以催化裂化为主，辅以催化重整、烷基化和醚化等工艺。汽油的使用要求和质量标准主要来源于汽油机的工作要求。 （一）汽油机的工作原理及对燃料的使用要求,2020/10/8,石油炼制基础,70,2020/10/8,石油炼制基础,71,上止点：活塞在气缸中运动时所能达到的最高位置 下止点：活塞下行所能达到的最低位置 压缩比：到达下、上止点时活塞上部的汽缸体积之比，V

35、1/V2 冲程： 从上止点到下止点之间的直线距离,2020/10/8,石油炼制基础,72,1进气过程 活塞从上止点向下止点运动，活塞上方的体积增大，压力降低，进气阀打开，油气混合气吸入汽缸 进气终了温度可达85130,2020/10/8,石油炼制基础,73,2压缩过程 活塞由下止点向上止点运动，进气阀和排气阀关闭 压力可达0.71.5MPa，温度可达300450,2020/10/8,石油炼制基础,74,3作功过程(点火燃烧) 进气阀和排气阀仍关闭，火花塞发出电火花而引燃混合气体 火焰以2030m/s的速度迅速向四周传播燃烧 最高温度可达20002500，最高压力达3.04.0MPa 终了时温度

36、约为9001200，压力为0.40.5MPa,2020/10/8,石油炼制基础,75,4排气过程 排气阀开启，活塞由下止点向上运动 废气排出温度700800,2020/10/8,石油炼制基础,76,当活塞再次到达上死点时，排气结束，这样完成一个工作循环，继而重复上述工作循环。如此周而复始，活塞不断上、下作直线往复运动，经连杆使曲轴不断旋转，对外作功。 一般汽油机有四个或六个气缸，按一定顺序排列，使不连续的点火燃烧和膨胀作功过程变成连续的经连杆带动曲轴旋转的过程。,2020/10/8,石油炼制基础,77,压缩比是汽油机的最重要技术指标，它是混合气被压缩前后的体积比，即活塞在下死点时气缸体积V1与

37、活塞在上死点时气缸体积V2之比V1/V2。压缩比越大的汽油机，其功率、热效率越高，油耗量和单位马力金属重量均有所下降，也就是越经济。但压缩比越大，对汽油机的材质要求和汽油的ON要求也越高。提高汽油机压缩比的同时，必须提高所用汽油的辛烷值，否则发动机会产生爆震现象而无法正常工作。,2020/10/8,石油炼制基础,78,汽油机的压缩比对功率和耗油量的影响,2020/10/8,石油炼制基础,79,根据汽油机的工作条件，对汽油的使用要求主要有： 在所有的工况下，具有足够的挥发性以形成可燃混合气； 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； 对发动机没有腐蚀作用； 排出的污染物少

38、,2020/10/8,石油炼制基础,80,（二）汽油的蒸发性 汽油的蒸发性能常用馏程和蒸气压来表示 1馏程(恩氏馏程) 10%馏出温度是为了保证汽油具有良好的启动性能 50%馏出温度表示汽油的平均蒸发性能，是为了保证汽油馏分的组成分布均匀，使发动机具有良好的加速性和平稳性，保证其最大功率和爬坡能力 90%馏出温度和终馏点(干点)表示汽油蒸发的完全程度,我国车用汽油10%馏出温度70,我国车用汽油的50%馏出温度120,90%馏出温度190,终馏点205,2020/10/8,石油炼制基础,81,2饱和蒸气压 保证汽油在使用中不发生气阻 可相对的衡量汽油在储运中的损耗倾向 我国用雷德蒸气压作为汽油

39、蒸汽压的指标 9月1日至2月29日使用的汽油的饱和蒸气压不高于88kPa 3月1日至8月31日使用的汽油的饱和蒸气压不高于74kPa,2020/10/8,石油炼制基础,82,（三）汽油的抗爆性 汽油在发动机中的抗爆震能力称为抗爆性，是汽油最重要的质量指标之一。用辛烷值、抗爆指数、品度等的大小来表示抗爆性的优劣。一定压缩比的发动机必须使用与其相匹配的辛烷值的汽油，方能保证在不发生爆震的情况下，产生最大功率，我国车用汽油以辛烷值作为其牌号。 1爆震现象及原因,Antidetonating quality,2020/10/8,石油炼制基础,83,爆震是汽油在汽油机中的一中不正常燃烧。 正常情况下，发

40、动机压缩终了时的混合气温度达300450和压力715105 Pa，此时气体中的烃类被氧化并生成一些过氧化物，经火花塞点燃后，火焰呈球面状以3070m/s速度向四周扩散，此时火焰经过的区域，温度、压力均衡上升，活塞工作正常。 在某些情况下，当火花塞点燃混合气后，在火焰尚未传播到的混合气中，因受高温高压影响已形成大量自燃点较低的过氧化合物，在多个部位猛烈自燃，出现许多燃烧中心，同时燃烧是以爆炸方式进行，使火焰速度高达15002500m/s，温度、压力剧增，形成冲击波，如同重锤敲击活塞和气缸各部件，发出金属撞击声，此时由于火焰瞬间经过，使得某些部位的燃料燃烧不完全，排出带黑烟废气，此即爆震现象。爆震

41、会损坏气缸部件，缩短发动机寿命，增加油耗量。,2020/10/8,石油炼制基础,84,爆震产生的原因？ 主要原因是与汽油化学组成和馏分有关，如果汽油中含有过多容易氧化的组分，形成的过氧化物又不易分解，自燃点低，就很容易产生爆震现象。 另外与发动机的工作条件和机械结构（主要是压缩比）、驾驶操作和气候条件等。 汽油机的压缩比越大，压缩过程终了时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积聚，使其更容易自燃。一定压缩比的发动机必须使用与其相匹配的辛烷值的汽油，方能保证在不发生爆震的情况下，产生最大功率。,2020/10/8,石油炼制基础,85,2020/10/8,石油炼制基

42、础,86,2汽油抗爆性的表示方法,汽油的抗爆性是用辛烷值来表示。它是在标准试验用的可调压缩比的单缸发动机中测得的。将待测汽油与正标准燃料试样的进行对比实验而测得的。所用的标准燃料是异辛烷（2，2，4-三甲基戊烷）和正庚烷的混合物。人为规定异辛烷的辛烷值为100，正庚烷的辛烷值为0，将这两种标准燃料按不同体积比混合就得到了不同抗爆性等级的正标准燃料混合物，以异辛烷的体积百分数作为正标准燃料混合物的辛烷值。 汽油的辛烷值表示与被测汽油抗爆性相同的正标准燃料混合物中纯异辛烷的体积百分数。因此汽油的辛烷值并表示汽油中的异辛烷含量。,2020/10/8,石油炼制基础,87,车用汽油辛烷值的测定方法主要有

43、两种：马达法和研究法。 马达法的试验工况规定为：转速900r/min，冷却水温度100，混合气温度150。 研究法的试验工况规定为：转速600r/min，冷却水温度100，混合气温度不控制。 由于研究法条件不如马达法苛刻，不容易发生爆震，因此研究法辛烷值（RON）比马达法辛烷值(MON)高510个单位，RON- MON称为汽油的敏感度，它反映汽油的抗爆性随发动机工况改变而变化的程度。,2020/10/8,石油炼制基础,88,抗爆指数 ONI=（MON+RON）/2 是衡量汽油抗爆性的指标。 MON= RON0.8+10 (经验关联式) 道路辛烷值：在一定条件用多缸汽油机测定的辛烷值。 道路辛烷

44、值=28.5+0.431RON+0.311MON-0.040烯烃含量 调和辛烷值（BON）：汽油调和时表现出来的辛烷值。 对于90号汽油： 要求 RON不小于90 抗爆指数不小于85,2020/10/8,石油炼制基础,89,3汽油的抗爆性与组成的关系 汽油由烃类组成，对分子量大致相同的不同烃类 正构烷烃环烷烃正构烯烃异构烷烃和异构烯烃芳烃 含芳香烃、异构烷烃多的轻质汽油辛烷值高 烷烃分子的碳链上分支越多，排列越紧凑，辛烷值越高。 对于烯烃，双键位置越接近碳链中间位置，辛烷值越高。 同族烃类，分子量越小，沸点越低，辛烷值越大。汽油的干点降低，辛烷值会升高。,2020/10/8,石油炼制基础,90

45、,各种烃类调和时，其调和辛烷值不一定与其调和比例呈线性关系。烷烃与烷烃或与环烷烃的调和辛烷值与组分呈线性关系；而烷烃与芳香烃或与烯烃的调和辛烷值与组分没有线性关系，而且多数情况下有增值效应。 同一种原油的直馏汽油馏分，终馏点降低，辛烷值升高；不同基属原油的直馏汽油馏分由于化学组成的差别，其辛烷值也有很大差别。如大庆，MON=37；胜利，MON=57。 汽油的理想组分： 高度分支的异构烷烃,2020/10/8,石油炼制基础,91,2020/10/8,石油炼制基础,92,4提高汽油辛烷值的方法 加少量能提高汽油辛烷值的添加剂-抗爆剂。以前最常用的是四乙基铅，但四乙基铅有剧毒，能通过呼吸道、食道、皮

46、肤等毒害人体，为防止中毒，加铅汽油中通常加入红色、黄色或蓝色染色剂，以便识别，目前已经淘汰。现在主要是非铅抗爆剂。 依靠生产工艺：如催化裂化、催化重整、烷基化、异构化和醚化等加工过程，使汽油改质，增加其中的芳烃、异构烷烃含量。,2020/10/8,石油炼制基础,93,高辛烷值调和组分（主要是含氧化合物）：醚类化合物（MTBE、TAME等）、醇类化合物（甲醇、乙醇等）。汽油中掺入甲基叔丁基醚或低分子醇类也可以提高辛烷值，并能降低废气中的CO含量，减少污染。 调整工艺操作条件，如降低汽油干点、改变反应温度、反应时间、强化异构化、芳构化反应等。,2020/10/8,石油炼制基础,94,（四）汽油的安

47、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 。安定性差的汽油易出现颜色变深、生成粘稠胶状沉淀物。使用这类汽油，将严重影响发动机正常工作，例如不蒸发的胶状物会沉积在油箱、导管、滤清器、进气阀等机件上，造成堵塞，影响供油；高温下胶状物变成积炭，聚积在进气阀、气缸盖和活塞顶等部位，增加了爆震的可能性。,2020/10/8,石油炼制基础,95,1影响汽油安定性的因素 化学组成：影响汽油安定性的根本原因 各种不饱和烃的存在是影响汽油安定性的根本因素 储存条件：温度、阳光、空气、金属表面作用,烯烃，二烯烃，苯烯烃，苯硫酚、吡咯及其同系物,2020/10/8,石油炼制基础,9

48、6,2安定性的评价方法和指标 通常用不饱和烃含量、氧化难易程度和胶质含量等来表示汽油安定性好坏，具体指标为： 碘值(iodine number)：不饱和烃中的双键与碘能定量反应，因此用与100g油起反应的碘用量gI表示油中不饱和烃含量，称为碘值，单位为gI/100g。碘值越小，汽油安定性越好，航空汽油要求碘值不大于12gI/100g。 诱导期(induction period)评价储存安定性的方法 表明汽油储存安定性的指标。诱导期长的汽油，氧化生成胶质的倾向小；但对于以聚合和缩合反应为主生成胶质的汽油，诱导期不能很好反映其储存安定性。汽油的诱导期不应低于480分钟,2020/10/8,石油炼制

49、基础,97,实际胶质(existent gum; practical glue) 实际胶质表示100g汽油中可溶性胶质含量的mg数，单位为mg/100g。对于氧化生成不溶性胶质和粘附胶质的汽油，实际胶质不能确切反映其胶质含量。用GB/T 8019测定。我国规定汽油的实际胶质5mg/100mL油,3改善汽油安定性的方法 除去不安定组分 加添加剂 （抗氧剂和金属钝化剂）,2020/10/8,石油炼制基础,98,(五)汽油的腐蚀性 指标：酸度、水溶性酸或碱、铜片腐蚀、硫含量等 1硫及含硫化合物 2003.1.1起全国执行不大于0.08%的标准 2有机酸(Organic acid) 汽油质量指标中规定

50、酸度不大于3mg(KOH)/100mL 3水溶性酸或碱(water soluble acid & alkali) 不允许含有水溶性酸或碱,2020/10/8,石油炼制基础,99,(六)汽油产品的品种和牌号 我国现行的车用汽油标准是GB 179301999 (七)新配方汽油 近年来除了提出降低汽油含铅量直至完全禁止加铅的要求以外，还对汽车排放的SOx、NOx、CO、挥发性有机化合物(VOC)及微粒等污染物提出了更为严格的限制 目前采用的主要措施是在汽油中掺入一定量的醚类化合物 和醇类化合物,2020/10/8,石油炼制基础,100,2020/10/8,石油炼制基础,101,世界燃油规范与我国车用

51、无铅汽油新标准的比较,2020/10/8,石油炼制基础,102,三、柴油(diesel oil),柴油是压燃式发动机的燃料，也是目前国内消费量最大的发动机燃料，分为馏分型和残渣型两种。,残渣型：大功率、低速船用柴油机，按黏度划分牌号,轻柴油：1000r/min的高速发动机，按凝点划分牌 号 10#、5#、0#、-10#、-20#、-35#和50# 重柴油：中速、低速（500r/min）发动机，按黏度 分级,2020/10/8,石油炼制基础,103,（一）压燃式发动机的工作过程,2020/10/8,石油炼制基础,104,1与汽油机的相同之处 都有四冲程：进气、压缩、燃烧膨胀、排气 都是内燃机 2

52、与汽油机的不同之处 柴油机压缩的只是空气，压缩比可以更大 汽油机电火花点燃点燃式发动机； 柴油机自燃压燃式发动机 汽油机：汽油在气化室气化后与空气一起进入燃烧室(气缸)压缩，在压缩阶段末点火燃烧； 柴油机：空气进入气缸，被压缩升温，在压缩阶段末喷入柴油而自燃。,2020/10/8,石油炼制基础,105,汽油机、柴油机的主要区别,2020/10/8,石油炼制基础,106,柴油机对燃料的使用要求具体表现在以下几个方面： （1）具有良好的雾化性能、蒸发性能和燃烧性能； （2）具有良好的燃料供给性能； （3）对发动机部件没有腐蚀和磨损作用； （4） 良好的储存安定性和热安定性。,2020/10/8,石油炼制基础,107,（二)燃烧性能,1.粘度 柴油在使用上对粘度有一定要求： 国产轻柴油规格规定20的运动粘度为1.88.0厘斯 含烷烃较多的石蜡基原油的柴油粘度小，而环烷基原油的粘度较大,2020/10/8,石油炼制基础,108,2蒸发性能 馏分组成 馏程中要求柴油的50%馏出温度不高于300 我国轻柴油的馏程范围一般在200380 闪点 国产轻柴油规定-35