1、汽车运行材料Automobile Operation and Application Material运行材料车用燃料车用润滑油料车用工作液汽车轮胎u汽油 柴油 替代燃料u动力性 排放性u发动机润滑油 齿轮油 润滑脂u有效润滑 传递效率 u液力传动油 制动液 液压系统用油 发动机冷却液 空调制冷剂等u安全性 舒适性 动力性u安全性 经济性汽车运行材料 在车辆运行过程中、使用周期较短、消耗费用较大、对于车辆使用性能有较大影响的一些非金属材料。一、课程主要内容 主要包括车用汽油、车用轻柴油、车用替代燃料、发动机润滑油、车辆齿轮油、汽车液力传动油、车用润滑脂、汽车制动液、液压系统用油、车用其他工作液
2、、汽车轮胎等，着重就汽车运行材料的主要使用性能、评价指标或方法、特点、规格、质量标准、选用技术、最新质量和性能发展趋势，以及合理使用对车辆性能的影响进行论述。考核要求了解了解：汽车运行材料的课程结构和研究方法，课程的研究意义及发展趋势，石油的元素及烃类和非烃类组成，石油的分类理解理解：石油的炼制工艺过程，石油产品添加剂品种命名及功能掌握掌握：汽车运行材料的研究对象二、石油的基本知识 石油是埋藏在地下的天然矿产物，未经炼制前也叫原油。石油在国民经济中占有极其重要的地位，车用燃料与润滑剂目前多为石油产品。2.2 石油的元素组成状态颜色气味密度/g/cm3凝点/液体半液体黑色深棕色特殊气味0.80-
3、0.98-50-302.1 石油的物理性质碳氢硫氧 氮其他C 83.0%87.0%H 10.0%14.0%S 0.05%8.00%O 0.02%2.00%其他：金属元素：镍、钒、铁、钾、钠等非金属元素：氯、碘、磷、砷、硅等常温 2.3 石油的烃类组成由碳和氢两种元素组成的化合物，叫做碳氢化合物，通常称为烃。通过大量研究证明，组成原油的烃大多只有烷烃、环烷烃和芳烃三类，少数原油中还含有烯烃。 甲烷乙烷环烷烃芳香烃 烷烃是 饱和烃，分子式通式 分子内碳与碳单键相联，碳的剩余键为氢所饱和。 相同碳原子数的正构烷与异构烷相比：开链CnH2n+2正构烷烃碳链长，结构不稳定，易生成过氧化物及醇或醛等正构烷
4、烃碳链长，结构不稳定，易生成过氧化物及醇或醛等氧化物，发火性好，是氧化物，发火性好，是压燃式压燃式发动机燃料的良好成分发动机燃料的良好成分异构烷烃结构紧密，不易被氧化生成过氧化物，发火性能差，异构烷烃结构紧密，不易被氧化生成过氧化物，发火性能差，不易发生爆燃，是不易发生爆燃，是点燃式点燃式发动机燃料的良好成分发动机燃料的良好成分烷烃 环烷烃是 饱和烃，分子式通式分子内碳与碳相连且呈环状，碳的剩余键为氢所饱和。 对大多数石油来说，环烷烃是主体成分。 环烷烃闭链CnH2n汽油中环烷烃的抗爆性比正构烷烃好，仅次于异构烷和芳烃汽油中环烷烃的抗爆性比正构烷烃好，仅次于异构烷和芳烃少环长侧链的环烷烃是润滑
5、油的理想组分少环长侧链的环烷烃是润滑油的理想组分柴油中环烷烃的发火性较烷烃差柴油中环烷烃的发火性较烷烃差 凡具有 的烃称为芳烃 芳香烃苯环结构燃烧温度过高氮氧化物(NOx)的排放浓度环境环境在点燃式内燃机中燃烧废气中多环芳香烃、酚类、芳醛等 凡分子结构中含有 的烃叫烯烃 分子式通式为 烯烃CnH2n碳碳双键CnH2n-2辛烷值高辛烷值高凝点低凝点低汽油的抗爆性汽油的抗爆性柴油的低温流动柴油的低温流动性性烯烃烯烃尾气尾气臭氧臭氧毒性物质毒性物质各种烃类对石油产品性质的影响烃类烃类密度密度自燃点自燃点辛烷值辛烷值十六十六烷值烷值化学化学安定安定性性粘度粘度粘温性粘温性低温性低温性烷烃烷烃正构正构小
6、小低低低低高高好好小小最好最好差差( (高分高分子）子）异构异构高高高高低低差差好好环烷环烷烃烃少环少环中中中中中中中中好好大大好好好好多环多环差差差差芳香芳香烃烃少环少环大大高高高高低低好好大大好好中中多环多环差差差差烯烃烯烃稍大于稍大于烷烃烷烃高高高高低低差差好好2.4 石油的非烃类组成 石油中除烃类化合物以外，还有一些非烃类化合物。这些化合物有含硫化合物、含氧化合物、含氮化合物、胶质和沥青质等。氧、硫和氮等元素总的含量，在石油中一般虽然只含有1左右，但它们组成的化合物的含量却可达19，甚至更多。非烃类化合物大多对原油加工和石油产品的质量带来不利影响，所以在炼制过程中都要尽可能将它们除去。
7、含硫化合物硫在石油中的含量随产地不同而相差很大，可以说是从万分之几到百分之几，甚至是百分之十几。硫在石油馏分中的分布一般是随着馏分沸点的升高而增加，并且大部分集中在残油中通常将含硫量大于2的石油称为高硫石油，低于05的石油称为低硫石油，而含硫介于05-20之间的石油称为含硫石油。我国石油大多数属于低硫石油和含硫石油硫的分布硫的形态元素硫(S)硫醇(RSH)二硫化物(RSSR)噻吩同系物硫醚(RSR)环硫醚硫化氢(H2S)含硫化合物活性硫化物非活性硫化物含氧化合物石油中的含氧量一般很少，约占千分之几，个别地区石油中的氧含量较高，可达2%-3%，且均以有机化合物的状态存在。含氧化合物脂肪酸酮醛酚类
8、环烷酸酸性氧化物中性氧化物石油酸（环烷酸）含氮化合物石油中含氮量很少，一般为万分之几到千分之几。我国大多数原油的含氮量均低于千分之五。含氮化合物碱性氮化物非碱性氮化物吡啶喹啉异喹啉吡啶的同系物吡咯（luo）吲哚咔唑二者的同系物生成有色胶质胶质和沥青胶质和沥青质是一些含有C、H、O、N、S等元素的多环化合物的混合物，其结构非常复杂，大致上是一些分子量很高的杂环化合物。颜色加深抗氧化能力下降粘温性变差燃烧后形成积碳增大发动机磨损 矿物质在石油中的含量一般是万分之几，甚至十万分之几。 石油中矿物质燃烧后形成灰分，灰分由Si、Ca、Mg、Pe、Na、Al、Mn、V、Ni等元素组成。在未加添加剂的石油产
9、品中，其灰分越大，质量越差。矿物质2.5石油的馏分组成馏分就是石油在分馏过程中所得到的蒸馏物。馏分产生位置性质蒸发温度/碳原子个数环烷烃和芳香烃环数烷烃的质量分数正构烷烃异构烷烃汽油馏分分馏塔上部轻质35-2005-11稍多单环50%煤油馏分和柴油馏分分馏塔中部中质200-35011-20稍多单环双环三环40%润滑油馏分分馏塔下部重质350-50020-36稍多三环以上40%2.6 石油的分类分类依据原油的密度石油轻质石油中质石油重质石油密度小于0.878g/cm3密介于0.878-0.884g/cm3密度大于0.884g/cm3分类依据硫含量石油低硫石油含硫石油高硫石油硫的质量分数低于0.5
10、%硫的质量分数介于0.5%-2.0%之间硫的质量分数大于2.0%分类依据蜡含量石油低蜡石油含蜡石油多蜡石油凝点低于-16凝点介于-1520凝点大于21分类依据胶含量石油低胶石油含胶石油多胶石油胶的质量分数低于17%胶的质量分数介于18%-35%之间胶的质量分数大于35%分类依据特性因数K原油石蜡基原油中间基原油环烷基原油K=12.1-12.9,含蜡较量，凝点较高，密度较小，直馏汽油的辛烷值较低直馏柴油的十六烷值较高，制得的润滑油粘温性能较好K=11.5-12.1,含有一定数量的烷烃、环烷烃和芳香烃，性质介于石蜡基原油和环烷基原油之间K=10.5-11.5，含有较多的环烷烃，凝点较低，密度较大，
11、直馏汽油的辛烷值较高，直馏柴油的十六烷值较低，制得的润滑油粘温性能较差6 .156 .15326. 1TK T为原油馏分的平均沸点，以热力学温度表示分类依据关键馏分特性石油石蜡基原油中间基原油中间-石蜡基原油中间-环烷基原油环烷基原油环烷-中间基原油石蜡-中间基原油分类方法分类方法P8P82.7 石油的炼制方法u常压蒸馏u减压蒸馏u热裂化u催化裂化u加氢裂化u催化重整u烷基化u延迟焦化常用的石油炼制方法：常压蒸馏常压蒸馏是根据组常压蒸馏是根据组成石油的各类烃分成石油的各类烃分子的沸点不同，利子的沸点不同，利用加热、蒸发、冷用加热、蒸发、冷凝等步骤对石油进凝等步骤对石油进行的直接分馏。行的直接分
12、馏。油泵常压蒸馏塔加热炉汽油煤油柴油重柴油重油常压蒸馏流程图减压蒸馏减压蒸馏是利用减压蒸馏是利用“物质的沸点随外界物质的沸点随外界压力减小而降低压力减小而降低”的原理，通过降低的原理，通过降低蒸馏的压力，来降蒸馏的压力，来降低石油中烃分子的低石油中烃分子的沸点，从而将常压沸点，从而将常压蒸馏得到的重油再蒸馏得到的重油再进行分馏的加工过进行分馏的加工过程程油泵减压蒸馏塔加热炉轻润滑油中润滑油重润滑油减压渣油减压蒸馏流程图热裂化热裂化是利用热裂化是利用500500左右的高温左右的高温使重油一类的大分使重油一类的大分子烃受热分解裂化子烃受热分解裂化成小分子烃的加工成小分子烃的加工过程。过程。裂化气汽
13、油柴油渣油催化裂化催化裂化是在催化催化裂化是在催化剂硅酸铝或分子筛剂硅酸铝或分子筛的作用和的作用和450-450-510510的高温条件下的高温条件下，通过对原料油进行，通过对原料油进行裂化、异构化、芳构裂化、异构化、芳构化、氢转移等反应，化、氢转移等反应，使沸点较高的大分子使沸点较高的大分子烃裂化为小分子烃的烃裂化为小分子烃的加工工艺。加工工艺。石油气汽油轻柴油普遍应用加氢裂化加氢裂化是在加氢裂化是在370-370-430430的高温和的高温和10-10-15MPa15MPa的高压，并有的高压，并有钨、钼、镍等催化剂钨、钼、镍等催化剂的作用下，加入氢气的作用下，加入氢气，对原料油进行加氢，对
14、原料油进行加氢裂化和异构化等反应裂化和异构化等反应，从而使重质油转变，从而使重质油转变成饱和的轻质油的一成饱和的轻质油的一种炼制方法。种炼制方法。汽油柴油润滑油抗爆性好，腐蚀性低 发火性能好，凝点低 粘温性能好 当裂化原料不适合采用催化裂化时催化重整催化重整是对直馏汽油馏催化重整是对直馏汽油馏分中的正构烷烃和环烷烃分中的正构烷烃和环烷烃，在催化剂作用下，通过，在催化剂作用下，通过进行异构化、芳构化、脱进行异构化、芳构化、脱氢等反应，使其烃分子结氢等反应，使其烃分子结构进行重新排列而转化为构进行重新排列而转化为异构烷烃和芳香烃，从而异构烷烃和芳香烃，从而获得高辛烷值汽油。获得高辛烷值汽油。铂重整
15、铂铼重整铂锡重整多金属重整烷基化烷基化是指在催化烷基化是指在催化剂作用下，烷烃与剂作用下，烷烃与烯烃之间发生的化烯烃之间发生的化学加成反应。常用学加成反应。常用的催化剂是浓硫酸的催化剂是浓硫酸或氢氟酸。或氢氟酸。各种丁烯组分异辛烷车用汽油的理想调和组分异丁烷延迟焦化延迟焦化是为了充延迟焦化是为了充分利用能源，以获分利用能源，以获得更多的轻质油，得更多的轻质油，对减压渣油进行深对减压渣油进行深度加工的一种炼制度加工的一种炼制方法。方法。裂化原料油汽油柴油石油焦可作为催化裂化和加氢裂化等二次加工的原料含有大量的不饱和烃，安定性差，易变质，须精制焦化装置的独有产品，可用作炼钢用的电极及冶金工业燃料等
16、2.8 石油产品的精制方法u电化学精制u加氢精制u溶剂精制u白土补充精制u加氢补充精制u脱硫醇精制u溶剂脱蜡u尿素脱蜡u分子筛脱蜡u微生物脱蜡在一定温度、压力和催化剂作用下，利用加氢除去油中的硫、氮、氧、等有害成分，并使不饱和烃变为饱和烃。在电场作用下，对油品进行酸洗和碱洗，以除去油中不良成分。用选择性好、溶解能力强的溶剂将原料油中的胶质和环烷酸等不良成分溶解并抽取出来利用白土吸附能力强且选择性好的特点，让白土与油品充分混合，将油中胶质和酸渣等吸附在微孔表面，并经过滤得到精制油品在一定温度和压力等条件下，是原料油与氢气混合后，进入载有催化剂的反映器中进行加氢反应，除去油料中的含氧化合物、含氮化
17、合物等，并使不饱和烃加氢饱和。将焦化汽油、催化裂化汽油、轻柴油等轻质燃料中带有恶臭味的硫醇除掉。利用溶剂和冷冻室润滑油原料中的蜡结晶并予以分离。利用尿素和正构烷烃生成固体络合物，次啊用过滤方式把固体络合物从油品中分离出来，已达到脱蜡目的。利用分子筛的选择性吸附和均一孔隙的特点，找一空隙刚好比蜡分子直径大而又比异构烷烃和芳香烃的分子直径小的分子筛，让它选择性的吸附蜡却不能吸附异构烷烃和芳香烃等组分，达到脱蜡的目的。利用某种微生物能有选择性地一石油中正构烷烃为营养，并把正构烷烃转化为蛋白质已达到脱蜡的目的。三 辅助添加剂石油添加剂按应用场合可分为润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添石油添加剂按应用场合
18、可分为润滑剂添加剂、燃料添加剂、复合添加剂和其他添加剂四部分。加剂和其他添加剂四部分。润滑剂添加剂按照作用分为清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂润滑剂添加剂按照作用分为清净分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂等等9 9组。组。燃料添加剂按作用分为抗爆剂、防冰剂、抗静电剂、染色剂等燃料添加剂按作用分为抗爆剂、防冰剂、抗静电剂、染色剂等1515组。组。复合添加剂按油品分为汽油机油复合剂，柴油机油复合剂、通用汽复合添加剂按油品分为汽油机油复合剂，柴油机油复合剂、通用汽车发动机油复合剂、车辆齿轮油复合剂等车发动机油复合剂、车辆齿轮油复合剂等1212组。组。3.13.1石油产品添加剂分类石油产品添加剂分类3.
19、2石油添加剂品种命名及代号石油添加剂品种命名由三部分组成：组号+ +品种名称+ +组别名称例：例：1 1 0 10 1 清净剂清净剂石油添加剂统一代号由三部分组成：T+组号+品种名称例：例：T T 1 61 6 0 10 1 组别名称低碱值石油磺酸钙品种清净剂组号二聚酸和磷酸酯品种抗磨剂组号石油添加剂标志3.3 润滑添加剂l 清净剂和分散剂l 抗氧抗腐剂l 极压抗磨剂l 油性剂和摩擦改进剂l 粘度指数改进剂l 防锈剂l 降凝剂l 抗泡沫剂把已沉积在发动机部件上的积碳、漆膜等洗涤下来，保证发动机部件清洁干净抑制油品的氧化过程，钝化金属的催化作用，保护零部件不受酸的腐蚀润滑机件，减少机件间的摩擦和
20、磨损，防止金属烧结改善润滑性能，降低摩擦面的摩擦因数改善油的粘温性能防锈降低凝点，改善润滑油在低温条件下的流动性能抑制起泡或迅速消泡4.4 燃料添加剂抗爆剂十六烷值改进剂低温流动性改进剂清净分散剂抗氧防胶剂金属钝化剂提高车用汽油辛烷值使氧化胶质溶于油中，保持燃油供给系统和喷嘴的清洁提高柴油十六烷值改善柴油的低温流动性提高燃油的抗氧化能力抑制金属的催化作用，提高汽油氧化安定性四、研究汽车运行材料的意义为什么学汽车运行材料关系到环境保护汽车运行材料关系到节约能源汽车运行材料关系到汽车的安全性和可靠性4.1汽车运行材料关系到环境保护 汽车排放污染物是指汽车排放物中污染环境的各种物质，主要有一氧化碳、
21、碳氢化合物、氮氧化物和微粒物等。城市污染物87的碳氢化合物61的一氧化碳55的氮氧化物排放污染物减少技术的进步油品质量的提高+解决方案车用无铅汽油的发展趋势低硫含量低硫含量低苯含量低苯含量低芳烃含量低芳烃含量低烯烃含量低烯烃含量低蒸汽压低蒸汽压低低9090蒸发温度蒸发温度高清洁性高清洁性车用轻柴油的发展趋势低硫含量低硫含量高十六烷值高十六烷值低蒸馏点低蒸馏点低密度低密度低多环芳烃含量低多环芳烃含量4.2 汽车运行材料关系到节约能源BP世界能源统计2006指出：以目前的开采速度计算，全球石油储量可供生产40年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和162年。石油资源日趋枯竭，研究使用甲醇、乙醇、液化
22、石油气、压缩天然气等石油代用燃料迫在眉睫从2001年4月开始我国推广使用乙醇汽油（长春市现在已经开始使用乙醇汽油）解决方案发挥汽车运行材料的节能作用汽车发动机油节能添加剂汽车发动机油节能添加剂提高燃料和润滑剂的品质使用效果好的汽车燃料节能添加剂使用效果好的汽车燃料节能添加剂发展新型汽车轮胎提高燃料和润滑剂的品质4.3 汽车运行材料关系到汽车的安全性和可靠性 汽车运行材料的品质是影响汽车技术状况的主要使用因素之一。汽车上的一些机械故障所引发的交通事故往往是由于汽车运行材料选用不当而造成的。汽车运行材料具备的使用性能严格控制有害物质的无铅汽油十六烷值较高的低含硫量的轻柴油抗磨损、耐极压的润滑油高温抗气阻性好、低温流动性好的制动液使用寿命长、节省燃料的轮胎五 汽车运行材料的发展趋势标准化、国际化、节能、环保、安全无铅汽油润滑油轻柴油制动液轮胎替代燃料低硫、多环芳烃含量低终馏点，低密度高十六烷值多元化低硫、苯、芳烃含量低蒸汽压，高清洁性低90%蒸汽温度子午化、无内胎、扁平化高温抗气阻性好低温流动性好，质量稳定高档化、通用化节能化、环保化
