1、第四章 石油产品的质量要求l第一节 石油产品的分类l 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。l 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 l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
2、等工艺。航空汽油则是由催化裂化汽油、烷基化油、工业异丙苯和异戊烷等高ON组分调合而成。l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。l 一、汽油机的工作原理及对燃料的使用要求 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，V1/V2 冲程：从上止点到下止点之间的直线距离 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，空气吸入汽缸 进气终了温度可达85130 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 3作功过程
3、(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 终了时温度约为9001200，压力为0.40.5MPa 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 l 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。l 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。l 压缩比是汽油机的最重要技
4、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RON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。l汽油机的压缩比对功率和耗油量的影响 对耗油量的影响，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 二
5、、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 12090%馏出温度 190终馏点 2052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蒸汽压的指标 9月16日至3月15日使用的汽油的饱和蒸气压不高于88kPa 3月16日至9
6、月15日使用的汽油的饱和蒸气压不高于74kPa 航空汽油规定其饱和蒸气压为2748kPa 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 qualityl爆震是汽油在汽油机中的一中不正常燃烧。正常情况下，发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
7、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。l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。爆震会损坏气缸部件，缩短发动机寿命，增加油耗量。l爆震产生的原因？l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
8、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。l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。l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。指指 标标正正 常常爆爆 震震火焰传播速度火焰传播速度 m/sm/s303070705005001000(1000(轻轻)151500002000(2000(强强)最高温度，最高温度，20002000250025002000200025002
9、500最高压力，最高压力，MPaMPa3.03.04.0MPa4.0MPa10MPa10MPa2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
10、辛烷含量。l车用汽油辛烷值的测定方法主要有两种：马达法和研究法。l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。l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。l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。l抗爆指数 ONI=（MON+RON）/2 是衡量汽油抗爆性的指标。l MON=RON0.8+10 (经验关联式)l道路辛烷值：在一定条件用多缸汽油机测定的辛烷值。l道路辛烷
11、值=28.5+0.431RON+0.311MON-0.040烯烃含量l调和辛烷值（BON）：汽油调和时表现出来的辛烷值。l对于90号汽油：要求 RON不小于90l 抗爆指数不小于85 航空汽油抗爆性的表示法：航空汽油的抗爆性用辛烷值和品度两个指标来表示 辛烷值表示发动机在贫混合气(过剩空气系数a=0.81.0)条件下工作时的抗爆性 品度表示发动机在富混合气(a=0.60.65)下工作时的抗爆性 品度=Nmax/N100航空汽油的抗爆性的表示方法我国采用“辛烷值/品度”来表示，如95/130，100/130和75号 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
12、烷烃正构烯烃异构烷烃和异构烯烃91 95 9890,93,95硫，硫，ppm ppm 100020030510800苯，苯，%(%(体积分数体积分数)5.02.51.01.02.5芳烃，芳烃，%(%(体积分数体积分数)5040353540烯烃，烯烃，%(%(体积分数体积分数)2010.010.035氧，氧，%(%(质量分数质量分数)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 一、压燃式发动机的工作过程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
13、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。汽油机、柴油机的主要区别汽汽 油油 机机柴柴 油油 机机吸入油气吸入油气(汽油汽油+空气空气)，预，预先混合先混合只吸入空气，预先不混合只吸入空气，预先不混合油气一同压缩油气一同压缩只压缩空气只压缩空气压缩比低（压缩比低（8-108-10），受燃料），受燃料性质影响性质影响压缩比高（压缩比高（13-2413-24），不受燃），不受燃料性质影响料
14、性质影响电点火，燃料自燃点高有利电点火，燃料自燃点高有利自燃，燃料自燃点低有利自燃，燃料自燃点低有利热功效率低（热功效率低（21%-28%21%-28%）热功效率高（热功效率高（35%-43%35%-43%）汽油机单位马力耗油多汽油机单位马力耗油多柴油机单位马力耗油少柴油机单位马力耗油少汽油闪点低，危险性大汽油闪点低，危险性大柴油闪点较高，危险性较小柴油闪点较高，危险性较小l柴油机对燃料的使用要求具体表现在以下几个方面：l（1）具有良好的雾化性能、蒸发性能和燃烧性能；l（2）具有良好的燃料供给性能；l（3）对发动机部件没有腐蚀和磨损作用；l（4）良好的储存安定性和热安定性。二、燃烧性能 衡量指
15、标衡量指标雾化性能雾化性能蒸发性能蒸发性能抗爆性能抗爆性能 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 2蒸发性能 馏分组成馏程中要求柴油的50%流出温度不高于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#、-50#轻柴油的闭口杯法闪点不低于45，其余牌号不低于55 闪点同时也是安全保证指标 l3.柴油的抗爆性能l（1）柴油机的爆震现象和柴油的燃烧性能l 柴油机与汽油机一样，若燃料不好也会发生爆震，但产生爆震的原因不同。在柴油机的压缩末期（500700，30
16、50105 Pa），向汽缸中喷入柴油，雾化油滴在高温高压的空气中迅速受热汽化、氧化形成过氧化物而开始自燃，然后边喷油边燃烧，直至燃烧过程结束。l滞燃期：从柴油喷入汽缸到开始自燃这段时间称 为滞燃期（13ms）l柴油机的爆震现象：l 自燃点高的柴油滞燃期就长，也就是在汽缸中积累较多柴油后才开始自燃，此时大量燃料同时开始突然燃烧，引起汽缸中的温度、压力剧增，同时带有爆燃的特点，冲击汽缸壁和活塞，同时燃烧不完全，出现象汽油机那样的爆震。l 因此柴油机的爆震，是由于燃料的自燃点太高。因为柴油的自燃点高，使滞燃期增长，导致开始自燃时，气缸中已积累了较多的燃料，过多的燃料同时自燃，使得气缸内压力剧增，过高
17、的压力冲击活塞头，造成爆震。l与汽油机爆震的区别：l柴油机和汽油机产生爆震虽然都是由于燃料的自燃引起的，但两者有根本的差别：汽油机的爆震出现在火焰传播过程中，是由于燃料自燃点太低造成的。而柴油机的爆震发生在燃烧阶段的初期，是由于燃料的自燃点太高造成的。l汽油机、柴油机的爆震还与各自的工作原理有关。汽油机是点燃式发动机，不需要燃料自燃，而柴油机是压燃式发动机，是通过燃料自燃来达到燃烧的目的。柴油机的燃烧过程 急燃期急燃期 缓燃期缓燃期 后燃期后燃期 柴油喷入汽缸后进行雾化、受热、蒸发、柴油喷入汽缸后进行雾化、受热、蒸发、扩散以及与空气混合而形成可燃混合气，扩散以及与空气混合而形成可燃混合气，只有
18、只有1 13ms 3ms 从自燃开始到到汽缸中压力不再急剧上升从自燃开始到到汽缸中压力不再急剧上升时为止，火焰传播速度和燃烧速度快，放时为止，火焰传播速度和燃烧速度快，放热量多，汽缸内温度和压力上升很快热量多，汽缸内温度和压力上升很快 从汽缸内压力不再急剧升高到压力开始迅从汽缸内压力不再急剧升高到压力开始迅速下降，燃烧过程的主要阶段速下降，燃烧过程的主要阶段 从燃料停止喷射到燃烧终点从燃料停止喷射到燃烧终点 （2）柴油抗爆性的表示方法 十六烷值十六烷值(CN)(CN)正十六烷的正十六烷的(CN=100)(CN=100)a-a-甲基萘（甲基萘（CN=0CN=0）或：七甲基壬烷或：七甲基壬烷(CN
19、=15)(CN=15)我国轻柴油质量标准中规定十六烷值不低于45 并非柴油的十六烷值越大越好，一般不高于65 柴油的十六烷值：表示与被测柴油抗爆性相同的标 准燃料中正十六烷的体积百分数。例如：某柴油的抗爆性与含52%的正十六烷的标准燃料的抗爆性相同，则该柴油的十六烷值就等于52。（3）柴油的十六烷值与化学组成和馏分的关系相同碳数的不同烃类，以正构烷烃的十六烷值最高，正构烯烃、异构烷烃和环烷烃居中，芳香烃最小。相同碳数的异构烷烃，十六烷值随支链数的增加而降低；对于同一族烃类，随分子量增加，自然点降低，十六烷值增加。但馏分变重，由于蒸发性能变差，耗油量会增加。不同基属的原油，其生产的柴油由于化学组
20、成的不同，其十六烷值相差较大。石蜡基原油生产的柴油比环烷基原油生产的柴油十六烷值高。l对于柴油，十六烷值并不是越高越好，十六烷值过高，会带来不利影响。十六烷值过大，由于燃料太易自燃，尚未与空气混合均匀就开始燃烧，使得空气不足而造成燃烧不完全，部分烃类热分解（500700），产生黑烟。另外，十六烷值过大，凝点高，低温流动性差。所以，一般规定十六烷值不要高于65。柴油的理想组分：应从两个方面入手，即应保证它的十六烷值比较高，又要保证它的凝点比较低。单烷基（T型）或二单烷（型）的异构烷烃。如：C6C(C)C(C)C6(7,8二甲基十四烷)，C7C(C)3C7(8丙基十五烷)。三、柴油的低温流动性 1
21、表示方法 我国以凝点表示柴油的低温流动性和牌号 凝点并不是柴油可能使用的最低温度 2柴油低温流动性与组成的关系 柴油的馏分越重，其低温流动性越差 柴油中含环烷烃和芳烃多，则凝点低，而含正构烷烃多，则凝点高 柴油的理想组分为“T”型或“”型的异构烷烃 四、柴油的安定性、腐蚀性和洁净度1储存安定性 2.柴油的腐蚀性3柴油的洁净度 轻柴油标准规定不许含有机械杂质 只允许含有痕迹量的水分 五、柴油产品的品种和牌号(GB252-2000)项项 目目1010号号5 5号号0 0号号-10-10号号-20-20号号-35-35号号-50-50号号试验方法试验方法色度，号色度，号 不大于不大于3.53.5GB
22、/T6540GB/T6540氧化安定性，总不溶物，氧化安定性，总不溶物，mg/100mLmg/100mL不大于不大于2.52.5SH/T0175SH/T0175硫含量硫含量2)2)，%(m/m)%(m/m)不大于不大于0.20.2GB/T380GB/T380酸度，酸度，mgKOH/100mL mgKOH/100mL 不大于不大于7 7GB/T258GB/T25810%10%蒸余物残炭蒸余物残炭3)3)，%(m/m)%(m/m)不大于不大于0.30.3GB/T268GB/T268灰分，灰分，%(m/m)%(m/m)不大于不大于0.010.01GB/T508GB/T508铜片腐蚀，铜片腐蚀，(50
23、,3h)(50,3h)，级，级 不大于不大于1 1GB/T5096GB/T5096水分水分4)4)，%(V/V)%(V/V)不大于不大于痕迹痕迹GB/T260GB/T260机械杂质机械杂质4)4)无无GB/T511GB/T511运动粘度运动粘度(20)(20)，mmmm2 2/s/s3.0-8.03.0-8.02.5-8.02.5-8.01.8-7.01.8-7.0GB/T265GB/T265凝点，凝点，不高于不高于10105 50 0-10-10-20-20-35-35-50-50GB/T510GB/T510冷滤点，冷滤点，不高于不高于12128 84 4-5-5-14-14-29-29-4
24、4-44SH/T0248SH/T0248闪点闪点 (闭口闭口)，不低于不低于55554545GB/T261GB/T261十六烷值十六烷值 不小于不小于45455)5)GB/T386GB/T386馏程：馏程：50%50%回收温度，回收温度，不高于不高于 90%90%回收温度，回收温度，不高于不高于 95%95%回收温度，回收温度，不高于不高于300300355355365365GB/T6536GB/T6536密度密度(20)(20)，kg/mkg/m3 3实测实测GB/T1884GB/T1884GB/T1885GB/T1885新加新加指标指标规格规格世界燃油世界燃油规范规范类类世界燃油世界燃油规
25、范规范类类世界燃油世界燃油规范规范类类世界燃油世界燃油规范规范类类中国中国20002000年年硫，硫，ppm ppm 50003003005102000芳烃，芳烃，%(%(质量分数质量分数)/2515.015.0稠环芳烃，稠环芳烃，%(%(质量分数质量分数)/52.02.0限制限制十六烷值，十六烷值，4853555545十六烷值指数，十六烷值指数，4550525290%90%点，点，32035595%95%点，点，370355340340365我国柴油与世界燃油规范标准对比第三节 航空煤油(Aviation kerosene)一、喷气发动机的工作过程 涡轮喷气发动机主要有进气、燃烧、燃气涡轮、
26、喷气四部分机件组成 喷气发动机与活塞式发动机的主要区别是：连续燃烧 燃烧在3540m/s的气流中进行 二、航空煤油的燃烧性能1雾化性能影响航空煤油的雾化性能的最大因素是粘度 2蒸发性能3积炭性能与组成的关系：一般积炭倾向为烷烃环烷烃环烷烃芳烃 体积热值：随密度的增大而增大，故有烷烃环烷烃多环芳烃单环芳烃环烷烃烷烃 十、喷气燃料质量标准喷气燃料喷气燃料(航空煤油航空煤油)生产方案生产方案 馏分的宽窄馏分的宽窄 直馏喷气燃料直馏喷气燃料 二次加工喷气燃料二次加工喷气燃料 宽馏分型宽馏分型 煤油型煤油型 重煤油型重煤油型 1 1#和和2 2#3 3#第四节 油品的调合与性质调整一：油品调合的特点基本
27、上是液-液体系互溶的均相调合 调合油品的性质与各组分的性质有关 线性调合 非线性调合 油品调合多属非线性调合实际应用中，油品调合仍采用经验的和半经验的方法 可加性的指标：馏程、密度、硫含量、实际胶质、酸值、酸度、残炭、灰分等 不具有可加性的指标：粘度、闪点、辛烷值、凝点、蒸汽压、十六烷值、倾点等 二：可加性质量指标的计算 iiiPPAPPPAPAA212211交叉计算法：A A甲组分指标甲组分指标B B乙组分指标乙组分指标M M调合油指标调合油指标甲组分调合比甲组分调合比乙组分调合比乙组分调合比|B-M|B-M|A-M|A-M|例 GB485-84规定汽油机油HQB-15的残炭不能大于0.35%，现有库存A种HQB-15汽油机油的残炭为0.40%，不符合质量标准要求，而另有B种同牌号汽油机油的残炭值为0.15%，质量潜力较大，如用A、B两油调合成合格产品，使其残炭为0.30%，试确定其调合比。解 按交叉计算法：0.400.400.150.150.300.300.150.150.100.10得：A批汽油和B批汽油之调合比为0.15:0.10=3:2，换算为百分数，即为60%和40%三：非可加性质量指标的计算非可加性质量标准的计算方法各不相同，没有严格的数学关系可以遵循，主要依靠经验或半经验公式或经验图表求取近似值 调合时必须以小样调合试验的实测数据为准
