第四章石油产品的质量要求(2) (1)

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车用柴油（GB/T19147-2003)质量标准
项目 氧化安定性 总不溶物，mg/100ml 不大于 硫含量（质量分数），％ 不大于 水分，％ 不大于 10％蒸余物残炭（质量分数） ，％ 不大于 灰分（质量分数），％ 不大于 铜片腐蚀（，3h），级 不大于 机械杂质 润滑性 磨痕直径（），μm 不大于 运动黏度（），mm2/s 凝点，℃ 不高于 冷滤点，℃ 不高于 闪点（闭口杯），℃ 不高于 着火性 十六烷值 不小于 或十六烷值指数 不小于 馏程50％馏出温度，℃ 不高于 馏程90％馏出温度，℃ 不高于 馏程95％馏出温度，℃ 不高于 密度（），kg/m3 10号 5号 0号 质量指标 -10号 -20号 -35号 -50号
1、清洁柴油 污染——颗粒排放物（Particulate Matter）
降低硫含量 降低芳香烃和多环芳香烃含量 2、生物柴油 硫含量低 芳烃含量少 十六烷值高
第三节
喷气燃料（航空煤油)
煤油是原油180～310℃的直馏馏分油，主要用于照明
、炊事燃料、鱼雷燃料和医药、油漆溶剂
点燃式发动机：飞行高度低于10000 m,
表征积炭倾向的指标是：萘系烃的含量、烟点和辉光值。
烟点：又称无烟火焰高度，是指油料在标准灯具中作点灯 试验所能达到的无烟火焰的最大高度
单位mm，指标≮ 25mm
3、热值和密度 喷气燃料的热值有质量热值（kJ/kg）、体积热值（ kJ/dm ）。 质量热值大，发动机的推力就大，耗油率低；该热值 与H/C有关。 体积热值大，可以延长航程；它与密度有关。 H/C: 烷烃>环烷烃>芳烃，密度则相反。 兼顾质量热值和体积热值，环烷烃是理想组分。
汽油机与柴油机工作过程对比
高压缩比：16-30 ——热效率高 在柴油机气缸中吸入和压缩的只是空气，而 在汽油机中吸入和压缩的是空气和燃料的混 合气。 柴油机是用高压油泵将柴油直接喷散在高温 高压的热空气中，不需点火，即能迅速自燃； 而汽油机需用电火花塞点火才能燃烧。
柴油机对燃料的使用要求
4、十六烷值与自燃点的关系
• 烃类十六烷值的不同， 主要是反映其自燃性 质的差别 • 正构烷烃的十六烷值 高是由于其自燃点低， 而芳香烃的十六烷值 低则是由于其自燃点 高
十六烷值与自燃点的关系曲线
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烷 烃 环 烷 烃 芳 香 烃
烃类名称 正庚烷 正癸烷 正十六烷 环己烷 丙基环戊烷 苯 甲苯 间二甲苯 萘 甲基萘
四、柴油的流动性
1．粘度
– 过大会造成供油困难，同时，喷出的油滴的直径过大， 油流的射程过长，使油滴的有效蒸发面积减小，蒸发速 度减慢，这样也会使混合气组成不均匀、燃烧不完全、 燃料的消耗量增大
– 过小，容易从高压油泵的柱塞和泵筒之间的间隙中漏出。
2．低温流动性
(1)凝点 (2)冷滤点
五、柴油的安定性、腐蚀性和洁净度
1．柴油的安定性
我国轻柴油一等品的质量标准中规定总不溶物不能大于 2.0mg／100mL。10%蒸余物残炭不大于0.3%。（喷油嘴和气缸 零件上形成积炭的程度）对于轻柴油优等品还规定碘值不大 于6g(I)/100g。
2．柴油的腐蚀性
轻柴油的质量标准中规定了优等品的含硫量不大于0.2%， 一等品的含硫量不大于0.5%。此外，对优等品和一等品还规 定了硫醇硫的含量不大于0.01%。
2.5
0.05 痕迹 0.3 0.01 1 无
460
10 12 5 8 3.0～8.0 0 4 55 49 46 300 355 365 820～860 800～840 -10 -5 2.5～8.0 -20 -14 50 46 46 1.8～7.0 -35 -50 -29 -44 45 45 43
七、清洁柴油和生物柴油
飞行速度低于900 km/hr
喷气式发动机：飞行高度超过20000 m,
飞行速度超过2马赫，1马赫＝1190 km/hr
一、喷气发动机的工作过程
• 1、涡轮喷气发动机的工作过程 • 涡轮发动机主要是由离心式压缩器、燃烧 室、燃气涡轮和尾喷管等部分构成
1－进气装置 2－离心式压缩器 3－燃烧室 4－燃气涡轮 5－尾喷管
对燃料的质量要求非常严格：
良好的燃烧性能；适当的蒸发性；较高的热值和密度
；良好的安定性；良好的低温性能；无腐蚀性；良好的
洁净性；较小的起电性；适当的润滑性。
二、喷气燃料的燃烧性能 1、燃料的起动性、燃烧稳定性及燃烧完全度 燃料起动性：在较低压力（0.01～0.02MPa）、较低温
度（－55℃ ）下易形成可燃混合气并顺利点燃。
图4-5
爆震
2、表示柴油抗爆性的指标——十六烷值
十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中发火性能的 指标 柴油的十六烷值（Cetane Number, CN）也是在标准 的试验用柴油机中测定的
标准燃料
正十六烷 CN＝100 -甲基萘 CN＝0 （七甲基壬烷 CN = 15）
燃料十六烷值的测定方法和十六烷值的确定与辛烷 值相似。标准燃料中正十六烷的体积百分含量即为 所测油品的十六烷值
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一、柴油机的工作过程 1.进气：活塞下行，进气阀打开，空气经滤清器被吸 入气缸，活塞行至下死点，进气阀关闭。 2.压缩：活塞上行，空气被压缩。压缩终了温度可达 500～700℃，压力可达3.4～4.5MPa 3.膨胀作功(喷入燃料、自燃)：当活塞上行接近上死 点时，燃料由雾化喷嘴喷入气缸，并自燃。温度高 达1500～2000℃，压力可达4.6～12.2MPa。高温高 压的气体迅速膨胀，推动活塞下行、作功。 4.排气：活塞上行，排气阀打开，将燃烧废气排出气 缸外
各种烃类燃烧完全度的大小顺序是：
正构烷烃>异构烷烃>单环环烷烃> 双环环烷烃>单环芳烃>双环芳烃 喷气燃料中芳烃的体积分数不能大于20％
2、积炭的倾向 积炭的倾向取决于燃烧室的构造、发动机的工作条 件和燃料性质，特别是化学组成。
各种烃类在燃烧室中生成积炭的比较
烃类 正庚烷 异辛烷 环己烷 苯 甲基萘 积炭，克 很少 很少 0.45 1.64 2.79
取决于燃料的自燃点、着火延滞期、燃烧极限、燃料蒸 发性能和粘度等。
燃烧稳定性：连续稳定的燃烧，与燃料的烃类组成及 馏分轻重有关。烷烃与环烷烃是较理想的组分，理想的馏 分是煤油馏分。 燃烧完全度：单位质量的燃料燃烧时实际发出的热量 占燃料净热值的百分率，直接影响动力性能、航程远近和 经济性能。受燃料的粘度、蒸发性和化学组成的影响。
但十六烷值过高，也将会由于局部不完全燃 烧，而产生少量黑色排烟
3．柴油的十六烷值与化学组成的关系
正构烷烃的十六烷值最高，并且，相对分子 质量越大，十六烷值越高。 正构烯烃有相当高的十六烷值，但稍低于相 应的正构烷烃。 环烷烃的十六烷值低于碳数相同的正构烷烃 和正构烯烃，有侧链的环烷烃的十六烷值比 无侧链的环烷烃的更低。 无侧链或短侧链的芳香烃的十六烷值最低， 且环数越多，十六烷值越低。
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我国汽油质量提高历程
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2010年 全国执行车用汽油（GB 179302006）国三标准 北京市
2007年国三（芳烃<40%，烯烃<35%，S<0.015%) 2008年国四（芳烃 + 烯烃<60%，S<0.005%) 2012年国五（S<0.001%)
第二节 柴油
柴油是柴油机的燃料，根据柴油机转速的 不同，使用不同类型的柴油 柴油机又称压燃式发动机，主要用于农用 机械、重型车辆、铁路机车、船舶、工程 和矿山机械 高速柴油机－转速>1000 r/min－轻柴油 中速柴油机－转速500～1000 r/min－重柴 油 低速柴油机－转速<500 r/min－重柴油
3．柴油的洁净度：水分和机械杂质
六、柴油产品的品种和牌号
轻柴油(GB252-2000)：按凝点分为10号、 5号 柴油 、0号、－10号、－20号、－35号和－50号 车用柴油（GB/T19147-2003):同上。
七、清洁柴油的规格标准
美国清洁柴油规格标准
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欧盟清洁柴油规格标准
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世界燃油规范－车用柴油的主要 质量指标
涡轮喷气发动机结构示意图
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喷气发动机与活塞发动机的区别： （1）喷气发动机中燃料与空气同时连续进入燃烧 室，点燃后燃烧过程连续进行；而活塞发动机的燃料
供给和燃烧是周期性的；
（2）喷气发动机中燃烧是在高速气流中进行，而 活塞发动机燃料的燃烧是在密闭的空间进行。
2、喷气发动机对燃料的要求
喷气发动机的能量转化过程是在高空飞行条件下，
第四章 石油产品的质量要求
主讲：张睿
• 1．某一石油馏分的相对密度d15.6是0.8452g/cm3， 中平均沸点是300℃，则它的API°是 35.92 ，特性因数是 11.95 ，反映该馏 分油的 烷烃 含量高。 • 2．毛细管粘度计测定的油品的粘度是 运动 粘 度，其单位是 mm2/s 。 • 3．油品的粘温性好，其粘度指数 大 ，粘度随 温度的变化 小 。 • 4．重质油油品的蒸汽压 小 ，其燃点 高 ，自燃点 低 。 • 5．我国汽油产品标准中主要规定了汽油的指标有 辛烷值、蒸汽压、烯烃、芳烃、苯、硫含量、馏程、 实际胶质、酸度、铜片腐蚀 等性质。
(1) 良好的燃烧性能(自燃性)
(2) 良好的蒸发性能 (3) 适当的粘度和良好的低温流动性 (4) 安定性好 (5) 对发动机没有腐蚀性
二、柴油的燃烧性能
1、燃料在柴油机中的燃烧过程 (1) 滞燃期：喷油开始到混合气开始着火之间的时间。 (2) 急燃期：发动机气缸中柴油开始燃烧直至气缸中压 力不再急剧升高为止的时间。 (3) 缓燃期(主燃期)：从气缸内压力不再急剧升高时起， 到压力开始迅速下降时的这一段时间。缓燃期是燃烧 过程的主要阶段，大约有50～60%的燃料是在该时期内 烧掉的。 (4) 后燃期：燃烧的最后阶段，从压力下降到燃烧结束 为止。
柴油中＜300℃馏分含量与耗油量的关系
柴油中<300 ℃ 的馏分含量
相对耗油量
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34
20
100
124
131
（2）闪点
闪点的测定方法有闭口杯法和开口杯法两种。 国家标准中规定了各号柴油的闭口杯法闪点， 要求-35号及-50号轻柴油的闪点不低于45℃， -20号轻柴油的闪点不低于60℃，其余各牌 号的柴油的闪点均要求不低于65℃。
图4-4
分为四个阶段

滞燃期 急燃期 缓燃期

后燃期
• 柴油机的爆震燃烧：当柴油的自燃点过高 时，会造成滞燃期过长，着火前气缸中积 累燃料太多，急燃期压力升高太猛，因而 使燃烧粗暴，导致敲缸，这种情况发生在 燃烧阶段的初期；而汽油机的爆震则是由 于汽油的自燃点过低而引起的，这种情况 并不发生在燃烧阶段的初期，而是出现在 火焰的传播过程中。
自 燃 点，℃ 259 253 235 285 562 536 528 526 528
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各类原油中柴油馏分的十六烷值
原油名称 大庆 华北 胜利 孤岛 羊三木 馏分，℃ 200—350 180—350 180—350 l80—350 200—350 十六烷值 68 67 58 42 37 基 属
石蜡基 石蜡基 中间基 环烷一中间基 环烷基
三、柴油的蒸发性
1．柴油的蒸发性对柴油机工作的影响 2．评定柴油蒸发性的指标 (1)馏程 50％馏出温度越低，说明柴油中的轻馏分越 多，使柴油机易于起动。 90％馏出温度及95％馏出温度越低，说明柴 油中的重馏分越少。我国国家标准规定轻柴 油的90％馏出温度不高于355℃，95％馏出温 度不高于365℃。
柴油十六烷值 十六烷值高，发火性能好，自燃期短，燃烧 均匀完全，发动机工作平稳。 十六烷值低则表明燃料发火困难，滞燃期长， 发动机工作状态粗暴。
– 高速柴油机的燃料其十六烷值应在40～60，一般使 用40～45的燃料； – 中速柴油机可使用具有30～35的燃料； – 低速柴油机，即使用十六烷值低于25的燃料，其燃 烧也不会发生特殊的困难。
汽油
• • • • • 汽油机的工作原理如何？ 汽油应具备哪些主要的使用性能？ 汽油机发生爆震的原理是什么？ 什么是汽油的辛烷值？ 汽油的抗暴性与原料组成有什么关系？
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美国清洁汽油规格标准
4
欧盟清洁汽油的规格标准
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世界燃油规范－车用无铅汽油的主要质量指 标
美国发动机制造商协会、美国汽车制造商联盟、欧洲汽车制造商 协会、日本汽车制造商协会－－“世界燃料委员会”，2000年4 月公布。