1、一次加工一次加工二次加工二次加工直馏汽油直馏汽油煤油煤油轻重柴油轻重柴油各种润滑油馏分各种润滑油馏分催化裂化催化裂化催化重整催化重整加氢裂化加氢裂化提高质量提高质量轻质油轻质油石油石油一、一、石油燃料石油燃料 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种：围可以分为如下五种： 1、点燃式点燃式发动机发动机燃料：航空汽油，车用汽油等。燃料：航空汽油，车用汽油等。 2、喷气式喷气式发动机发动机燃料（喷气燃料）：航空煤油。燃料（喷气燃料）：航空煤油。 3、压燃式压燃式发动机发动机燃料（柴油机燃料）：高速、中燃料（柴油机燃料）：高速、中速、低速
2、柴油。速、低速柴油。 4、液化石油气液化石油气燃料：即液态烃。燃料：即液态烃。 5、锅炉燃料锅炉燃料：炉用燃料油和船舶用燃料油。：炉用燃料油和船舶用燃料油。 一、一、石油燃料石油燃料 二、二、润滑油和润滑脂润滑油和润滑脂 润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的占全部石油产品的5%5%左右，但其品种繁多。左右，但其品种繁多。 三、三、蜡，沥青和石油焦蜡，沥青和石油焦 它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，它们是从生产燃料和润滑油时
3、进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。其产量约为所加工原油的百分之几。 四、四、溶剂和石油化工产品溶剂和石油化工产品 后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。一、基本概念一、基本概念 1、初初沸点：原油中沸点：原油中最轻最轻的烃类沸腾时的的烃类沸腾时的温度温度。 2、终终沸点：原油中沸点：原油中最重最重的烃类沸腾时的的烃类沸腾时的温度温度。 3、沸程沸程：不同沸点的所有：不同沸点的所有馏分馏分转变为转变为蒸气蒸气的的最最 低低和和最高最高沸点范围沸点范围。 4、轻轻组分：原油中组分：原油中比重最小、沸点最低比重最小、沸点最低的很少的很少一
4、部分烃类组分。一部分烃类组分。 5、重重组分：原油中组分：原油中比重最大、沸点最高比重最大、沸点最高的很少的很少一部分烃类组分。一部分烃类组分。二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点 （一）液面温度接近但稍低于液体的沸点（一）液面温度接近但稍低于液体的沸点二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点 （二）液面加热层很薄（二）液面加热层很薄 丁醇丁醇和和汽油汽油燃烧时的温度分布燃烧时的温度分布 160 160 100100 120 75 120 75 80 5080 50 40 25 40 25 0 20 40 0
5、20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 5060 80 100 0 10 20 30 40 50 液面下厚度（液面下厚度（mmmm） 液面下厚度（液面下厚度（mm） 液体温度（液体温度（） 液体温度（液体温度（） 汽油汽油 丁醇丁醇 液面下温度分布液面下温度分布 0 T0 Ts T x三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （一）（一）热波热波：沸程较宽沸程较宽的混合液体在燃烧时，的混合液体在燃烧时，热量热量逐渐向逐渐向液体深层传播液体深层传播时热的时热的锋面锋面。 （二）热波（二）热波特性特性：原油和重质石油产品在燃烧：原油和重质石油产品
6、在燃烧时时热量在油层中不断传播热量在油层中不断传播，使油品的，使油品的被加热层被加热层不断增厚不断增厚的特性。的特性。 （三）热波的（三）热波的传播速度传播速度：热波在液层中向下移：热波在液层中向下移动的速度称为热波的传播速度。动的速度称为热波的传播速度。热波传播速度与直线燃烧速度的比较热波传播速度与直线燃烧速度的比较三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 1、油品的、油品的组成组成 2、油品中、油品中含水量含水量 3、油品、油品储罐的直径储罐的直径 4、贮罐内的、贮罐内的油品液位油品液位 5、其他因素其他因素三、原油燃烧时热量在
7、液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 1、油品的、油品的组成组成 轻组分轻组分越多越多，蒸发气化，蒸发气化越快越快，燃烧，燃烧越猛烈越猛烈； 轻组分越多，轻组分越多，粘性小粘性小，重组分沉降速度越大，重组分沉降速度越大，热波传播速度越大。热波传播速度越大。)/( 4.69lgCH1.65tminmmV190oC以下馏分的体积百分数三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 2、油品中、油品中含水量含水量含水量含水量增大增大（小于（小于4%），），热波传播速度增大热波传播速度增大；含水量含水
8、量过大过大（超过（超过6%），），点火困难点火困难，燃烧不稳定。，燃烧不稳定。)/( )214.69(lgCHO0.5lgH5.45,4%OH2%)/( )214.69(lgCHO1.62lgH5.12,2%OH 2t22t2minmmVminmmV 时时三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 3、油品、油品储罐的直径储罐的直径 汽油火焰高度汽油火焰高度H与圆池直径与圆池直径D的关系的关系0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 D(m)54321热波传播速度热波传播速度(mm/min)原油热波传播速度与油罐直径的关系原油热波传
9、播速度与油罐直径的关系三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 4、贮罐内的、贮罐内的油品液位油品液位 液位较高，液位较高，空气容易进入空气容易进入火焰区火焰区，燃烧，燃烧速度快速度快； 反之，相反。反之，相反。三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点 （四）影响因素（四）影响因素 5、其他因素其他因素 杂质、游离碳杂质、游离碳等有利于形成重组分微团，等有利于形成重组分微团，热热波传播速度加快波传播速度加快； 风风使热量分布不均匀，使热量分布不均匀，热波传播速度加快热波传播速度加快。四、重质油品的沸溢
10、和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（一）沸溢（一）沸溢 1、沸溢沸溢：热波在油品中传播时，：热波在油品中传播时，乳化水乳化水或自由水蒸发或自由水蒸发，形成大量，形成大量油包气气泡油包气气泡，最后，最后发生发生向外溢出的现象向外溢出的现象。 2、沸溢的、沸溢的发生条件发生条件： （1）原油具有形成）原油具有形成热波的特性热波的特性； （2）原油中含有）原油中含有乳化水或自由水乳化水或自由水； （3）原油的）原油的粘度较大粘度较大。 四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（一）沸溢（一）沸溢 3、
11、沸溢发生的、沸溢发生的时间时间 发生沸溢的时间与原油的种类、水分发生沸溢的时间与原油的种类、水分含量有关。根据实验，含有含量有关。根据实验，含有1%水分的石油水分的石油，经经4560分钟分钟燃烧就会发生沸溢。燃烧就会发生沸溢。 4、 发生发生沸溢的征兆沸溢的征兆： （1）火焰火焰由由红红变变白白变变亮亮，高度突然增加；，高度突然增加； （2）烟气烟气由由浓黑浓黑变变稀白稀白； （3）油面蠕动，有）油面蠕动，有轻微轻微呼隆呼隆和和嘶嘶声响嘶嘶声响。四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅（二）喷溅 1、喷溅喷溅：热波下降到水垫层热波下降到水垫层，使其中的水大，使其中的水大量蒸发
12、，蒸气压迅速升高，把量蒸发，蒸气压迅速升高，把上部的油品抛出罐上部的油品抛出罐外的现象外的现象。 2、喷溅的、喷溅的发生条件发生条件： （1）原油具有）原油具有热波特性热波特性； （2）原油底部存在）原油底部存在水垫层水垫层； （3）高温层高温层与与水垫层水垫层接触接触。四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅（二）喷溅 3、喷溅、喷溅发生时间发生时间 喷溅发生的时间与喷溅发生的时间与油层厚度油层厚度、热波移动速热波移动速度度以及油的以及油的燃烧线速度燃烧线速度有关。有关。四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅（二）喷溅 4、喷溅时间计算、喷溅时间计算HK
13、VVhHtt0例题：黄岛油库例题：黄岛油库 5号油罐贮存号油罐贮存原油原油16000T，油温，油温39oC，着，着火后火后抽出原油为抽出原油为4100T。罐内有。罐内有69根立柱根立柱，每根立柱横截，每根立柱横截面积面积0.25m2；罐长；罐长72m宽宽48m。原油。原油比重比重0.89，含水量含水量0.5%，原油燃烧，原油燃烧线速度线速度 0.1025m/h，热波传播速度热波传播速度 0.785m/h。试预计该油罐着火后可能发生喷溅的时间。试预计该油罐着火后可能发生喷溅的时间。HKVVhHtt04.36ht 四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅（二）喷溅 5、喷溅发生的
14、、喷溅发生的征兆征兆： （1）火焰由）火焰由红红变变白白变变亮亮，高度突然增加，高度突然增加，火舌火舌似箭似箭； （2）烟气烟气由由浓黑浓黑变变稀白稀白；发生；发生剧烈剧烈的嘶嘶声的嘶嘶声； （3）金属罐体）金属罐体罐壁颤抖罐壁颤抖，伴有，伴有强烈噪声强烈噪声，热波，热波在油品中传播时，形成在油品中传播时，形成大量油包气气泡大量油包气气泡，最后发生，最后发生向外向外喷出喷出的现象。的现象。 课后作业课后作业练习册第五章（第五节）练习册第五章（第五节） 一、名词解释一、名词解释 二、填空二、填空 三、选择三、选择 四、简答（四、简答（1 1、5 5、9 9） 五、计算（五、计算（1 1）燃料燃料
15、燃料喷嘴燃料喷嘴火焰火焰中溢中溢出的出的油滴油滴二次空气扩散火焰二次空气扩散火焰（一次空气富油火焰产（一次空气富油火焰产物物+ +空气）空气）一次空气扩散火焰一次空气扩散火焰（燃料蒸气（燃料蒸气+ +空气）空气）富油核心富油核心（油滴（油滴+ +燃料蒸气）燃料蒸气）一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （一）（一）基本假设基本假设和和物理模型物理模型 模拟在静止环境中，液滴与周围环境无相模拟在静止环境中，液滴与周围环境无相对运动（即无自由和强迫对流）对运动（即无自由和强迫对流）一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （二）温度分布和浓度分布（二）温度分布和浓度分布TT0T r r0 0ffF,0r液滴的
16、液滴的蒸发蒸发一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 1、能量守恒、能量守恒 能量守恒定律能量守恒定律kJ/m2skJ/sm2kJ/kgkg/s蒸发速率蒸发速率kJ/s变形变形积分积分 r = r0 到到 r = ；积分推导积分推导一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 1、能量守恒、能量守恒 能量守恒定律能量守恒定律积分推导积分推导质量守恒定律质量守恒定律费克扩散定律费克扩散定律斯蒂芬流斯蒂芬流 2、质量守恒、质量守恒 费克扩散定律费克扩散定律斯蒂芬流斯蒂芬流从液面到从液面到无穷远处积分无穷远处积分质量守恒定律质量守恒定律一、单液滴的一、单液滴
17、的蒸发蒸发（三）数学论证（三）数学论证 2、质量守恒、质量守恒 一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 3、能量守恒与质量守恒联立、能量守恒与质量守恒联立能量守恒定律能量守恒定律质量守恒定律质量守恒定律一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 4、 DF，导温系数导温系数 扩散系数扩散系数一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 5、设设fF,0=fF,0(T0)，作图分析，作图分析T液面实际温度液面实际温度T0TB一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 5、设设fF,0=fF,0(T0)，作图分析，作
18、图分析T液面实际温度液面实际温度T0TBT当当TTB时（比如室温时（比如室温下空气中的下空气中的水珠水珠）T0T ，G由费克扩散控制由费克扩散控制，忽，忽略斯蒂芬流。略斯蒂芬流。当当TTB时（比如热的时（比如热的燃烧产物中的燃烧产物中的油滴油滴） ，T0TB ， G由斯蒂芬流控制由斯蒂芬流控制，忽，忽略费克扩散。略费克扩散。T液面实际温度液面实际温度T0TBT一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 6、当、当TTB时，时，T0TB 整理整理一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 7、蒸发速率与直径、蒸发速率与直径 关系关系dtd2dt6dG2l3
19、l一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 8、蒸发速度联立，得出结论、蒸发速度联立，得出结论dtd2dt6dG2l3l dtLTTClnCKrVBPPt 1400 dl220 VBPlPVLTTCCKK1ln8: 令令一、单液滴的一、单液滴的蒸发蒸发 （三）数学论证（三）数学论证 8、蒸发速度联立，得出结论、蒸发速度联立，得出结论 直径平方直线规律直径平方直线规律 液滴蒸发时间液滴蒸发时间扩展例题扩展例题1 1：一个直径为一个直径为1cm的试管中装有液态苯，液态苯液面距管口的试管中装有液态苯，液态苯液面距管口10cm，试管口敞开。计算：，试管口敞开。计算：（1）苯的蒸发
20、速度（）苯的蒸发速度（kg/s）；）；（2）蒸发掉）蒸发掉1cm3的苯所需时间；的苯所需时间；（3）已知水在空气中的扩散系数为）已知水在空气中的扩散系数为2.610-5m2/s， 比较苯和水的蒸发速率。比较苯和水的蒸发速率。已知：液态苯的温度为已知：液态苯的温度为298K，298K时苯在空气中的扩散系数时苯在空气中的扩散系数为为0.8810-5m2/s，一个大气压的情况下苯的沸点为，一个大气压的情况下苯的沸点为353K， 353K时与空气的对流换热系数为时与空气的对流换热系数为393kJ/kg，苯的分子量为，苯的分子量为78.108kg/kmol，密度为，密度为879kg/m3。扩展例题扩展例
21、题2 2：一直径为一直径为100m的正十二烷液滴处于干燥的氮气中，氮气压的正十二烷液滴处于干燥的氮气中，氮气压力为力为101325Pa。（1）如果液滴的温度低于其沸点）如果液滴的温度低于其沸点10K，计算该液滴的寿命。，计算该液滴的寿命。（2）如果液滴的温度低于其沸点）如果液滴的温度低于其沸点20K，计算该液滴的寿命。，计算该液滴的寿命。扩展例题扩展例题3 3：直径为直径为500m的正己烷（的正己烷（C6H14）液滴在）液滴在850K的静止氮气中的静止氮气中蒸发，压力为蒸发，压力为101325Pa。假设液滴温度处于沸点，计算正己烷液滴的寿命。假设液滴温度处于沸点，计算正己烷液滴的寿命。二、单液
22、滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （一）（一）基本假设基本假设和和物理模型物理模型 1、液滴与周围环境无相对运动，只有、液滴与周围环境无相对运动，只有斯蒂芬斯蒂芬流流引起的引起的球对称径向球对称径向一维流动；一维流动； 2、忽略忽略燃烧过程中的燃烧过程中的热辐射和热解离热辐射和热解离； 3、不考虑不考虑液面的液面的内移效应内移效应； 4、火焰是、火焰是几何面几何面 。r0T0Tf T rfrfF,0fox,fc二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （二）温度分布和浓度分布（二）温度分布和浓度分布二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 1、能量守恒、能量守恒 能量守恒定律能量守恒定律
23、kJ/m2skJ/sm2kJ/kgkg/s蒸发速率蒸发速率kJ/sr0T0Tf T rfrfF,0fox,fc二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （二）温度分布和浓度分布（二）温度分布和浓度分布二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 1、能量守恒、能量守恒 能量守恒定律能量守恒定律积分推导积分推导f0r1r1AG 0fVPPTTLC1lnCK4A 或者或者 质量守恒定律质量守恒定律二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 2、质量守恒、质量守恒 积分得积分得二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 3、能量守恒与质量守恒联立、能
24、量守恒与质量守恒联立能量守恒定律能量守恒定律质量守恒定律质量守恒定律=B二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 4、设、设 rf = Br0 代入代入 整理得整理得f0r1r1AG 0r1BABG 二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 5、燃烧速率与直径、燃烧速率与直径 关系关系0r1BABG 与与 联立联立二、单液滴的二、单液滴的燃烧燃烧 （三）数学论证（三）数学论证 6、结论、结论 直径平方直线规律直径平方直线规律 液滴燃烧时间液滴燃烧时间 1BAB2Klf 扩展例题扩展例题4 4：假设环境为静止状态，液滴处于沸点时，考察直径为假设环境为静
25、止状态，液滴处于沸点时，考察直径为100m的正庚烷液滴的燃烧情况。计算：的正庚烷液滴的燃烧情况。计算：（1）质量燃烧速度。）质量燃烧速度。（2）压力为）压力为101325Pa，温度为，温度为300K的情况下，的情况下， 火焰半径与液滴半径的比值。火焰半径与液滴半径的比值。（3）估算液滴的寿命。）估算液滴的寿命。扩展例题扩展例题5 5：计算计算900K下，直径为下，直径为100m的的碳颗粒碳颗粒在空气中的在空气中的燃烧时间燃烧时间。由于燃烧速率较小，可以假设颗粒周围环绕着的气体特性近由于燃烧速率较小，可以假设颗粒周围环绕着的气体特性近似为空气。似为空气。已知：碳颗粒密度为已知：碳颗粒密度为1.2
26、g/cm3 ，300K下空气中氧气的扩散系下空气中氧气的扩散系数为数为0.2cm2/s，燃烧颗粒的表面温度为，燃烧颗粒的表面温度为2400K。扩展例题扩展例题6 6：已知：已知：（1）蜡烛的成分是石蜡，等效分子式为）蜡烛的成分是石蜡，等效分子式为C16H34；密度为；密度为0.9g/cm3 ；沸点为；沸点为200oC；（2）火焰长度）火焰长度L=2.0cm，蜡烛的直径为，蜡烛的直径为2.0cm；由于热辐射；由于热辐射损失，火焰的最高温度为损失，火焰的最高温度为1800K；（3）柱状燃烧器的自由层流气体）柱状燃烧器的自由层流气体扩散火焰的长度可以用右式估计：扩散火焰的长度可以用右式估计：（4）燃
27、料扩散系数均值可由右式计算：）燃料扩散系数均值可由右式计算：计算两个小时内蜡烛被烧掉的长度。计算两个小时内蜡烛被烧掉的长度。三、液滴实际燃烧情况三、液滴实际燃烧情况（一）几种有机物液滴实际燃烧情况（一）几种有机物液滴实际燃烧情况 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 t(s)2.42.01.61.20.80.4异辛烷异辛烷, 正庚烷正庚烷, 十六烷十六烷, 甲苯甲苯, 苯苯, 乙醇乙醇2(mm2)三、液滴实际燃烧情况三、液滴实际燃烧情况（二）重质液体液滴实际燃烧情况（二）重质液体液滴实际燃烧情况 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 t(s)1.61.20.80.4
28、2(mm2)800oC750oC700oC柴油滴燃烧时直径的平方随时间的变化关系柴油滴燃烧时直径的平方随时间的变化关系近似近似球形球形火焰火焰卵形卵形火焰火焰尾流形尾流形火焰火焰伞形伞形火焰火焰三、液滴实际燃烧情况三、液滴实际燃烧情况（三）相对速度不同时的液滴火焰形状（三）相对速度不同时的液滴火焰形状 四、液雾（液滴群）的燃烧及火焰传播四、液雾（液滴群）的燃烧及火焰传播 （一）液滴间的相互影响（一）液滴间的相互影响 0 2 4 6 8 10 12 液滴间隔液滴间隔(mm)1.61.20.80.4燃烧常数燃烧常数(kf)初始液滴直径初始液滴直径0 = 1.8mm0 = 1.4mm四、液雾（液滴群
29、）的燃烧及火焰传播四、液雾（液滴群）的燃烧及火焰传播 （二）液雾中的火焰传播（二）液雾中的火焰传播 1、当液滴直径、当液滴直径小于小于10m时，火焰呈时，火焰呈蓝色蓝色连续表面。此连续表面。此时燃烧区厚度、亮度和传播速度与时燃烧区厚度、亮度和传播速度与可燃液体蒸气和空气的可燃液体蒸气和空气的预混气燃烧相类似预混气燃烧相类似。 2、当液滴直径、当液滴直径在在10m和和40m之间之间时，既有连续火焰面时，既有连续火焰面形成的形成的蓝色蓝色火焰，还夹杂着白色和黄色的发光亮点，火焰火焰，还夹杂着白色和黄色的发光亮点，火焰区成团块状，表明区成团块状，表明存在着单个液滴燃烧形成的扩散火焰存在着单个液滴燃烧形成的扩散火焰。 3、当液滴、当液滴直径大于直径大于40m时，火焰已不成连续表面，而时，火焰已不成连续表面，而是是从一颗液滴传到另一颗从一颗液滴传到另一颗。火焰。火焰能否传播能否传播以及火焰传播速以及火焰传播速度都将受到度都将受到液滴间距离、液滴尺寸和液体性质影响液滴间距离、液滴尺寸和液体性质影响。当一。当一颗燃烧的液滴所放出的热量可以使临近的液滴着火时，火颗燃烧的液滴所放出的热量可以使临近的液滴着火时，火焰才能传播下去。焰才能传播下去。课后作业课后作业练习册第五章练习册第五章 一、简答，二、计算一、简答，二、计算
