炼油工艺基础知识(三)

（2）产生爆震的原因： 一是与燃料性质有关。
燃料很容易氧化，自燃点低，容易 产生爆震
二是与发动机工作条件有关。
压缩比过大，汽缸壁温度过高，容易引 起爆震。
（3）抗爆性的评定指标：
辛烷值（车用汽油的牌号）
①辛烷值的含义
选择正庚烷和异辛烷作为标准物。规定 抗爆性差的正庚烷的辛烷值为0，抗爆性好 的异辛烷的辛烷值为100。按不同的体积配 成标准混合液。如果汽油油品的抗爆性与含 80%异辛烷和20%的正庚烷的混合物的抗 爆性相同，此汽油的抗爆性为80。
燃料过重，蒸发性能差，未蒸发 的燃料受热分解形成积炭。
各类烃中，燃烧完全程度比较：
烷烃＞环烷＞芳烃，且环数愈多， 燃烧愈不完全。
∴要限制芳烃尤其是多环芳烃的 含量
②辛烷值的测定方法 马达法和研究法 测定仪器：辛烷值试验机 ③辛烷值与化学组成的关系 各族烃：正构烷烃＜环烷烃、烯烃＜ 异构烷烃、芳烃 同族烃：分子量大，辛烷值小
（4）提高辛烷值的方法 ①改变汽油的化学组成，增加异 构烷烃和芳烃的含量。
②加入辛烷值添加剂。
③调入其他的高辛烷值组分。
3、有良好的安定性
③热功率较高，随飞行速度的提高，经济性 能更好，每马力小时已降到0.3Kg以下。
∴不仅在军用上而且在民用上基本取代了点 燃式的航空发动机。
（一）喷气式发动机工作原理
喷气式发动机有三种类型： 涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨喷 气发动机和冲压式发动机，前两 种使用最广泛。
以涡轮喷气发动机为例说明。
如图所示：涡轮喷气发动机由空气压缩 机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管四部分组成。
②柴油蒸发性的评定指标：
轻柴油：馏程，规定50%、 90%和95%的溜出温度。
重柴油：残炭，限制残炭量
2、有良好的低温性能 柴油在野外或低温下使用，
∴要求柴油有良好的低温性能 （1)低温流动性产生的影响： 温度降低到一定程度，流动性变 差，蜡结晶析出，堵塞过滤器，减 少供油，甚至中断供油。
∴要求柴油有良好的低温性能
异构烷烃，具有较低的凝点和足够的 十六烷值
(4)改善低温流动性的途径 ①脱蜡 ②调入二次加工柴油 ③添加降凝剂
3、有合适的粘度
（1）柴油粘度产生的影响
粘度影响到供应量、雾化状态、燃 烧情况和高压油泵的润滑等
粘度过大，油泵抽油效率下降，减 少供应量，喷出的油流射程太远，雾化 不良，与空气混合不均匀，燃烧不完全， 耗油增加，发动机功率下降。
质量热值愈高，耗油量愈少。
体积热值愈高，油箱装油量愈 多，航程愈远。
③体积热值与密度的关系
燃料的密度大，体积热值也大。
∴同样体积的油箱，可以多装 油，飞行更长的时间和距离。
④热值与组成和馏分组成的关系
含氢多的燃料，质量热值高；密 度大，体积热值高
∴各类烃：
质量热值大小顺序： 烷烃＞环烷 ＞芳烃
密度和体积热值顺序：芳烃＞环 烷＞烷烃
迎面进入的空气经压缩机压缩，其中 20~30%的空气进入燃烧室，与喷入的燃 料混合燃烧，燃气进入燃气涡轮，推动涡轮 高速旋转，带动空气压缩机工作，燃气最后 进入尾喷管，高速喷入大气，产生反作用力 推动飞机前进。
另70~80%的空气进入燃烧室周围， 降低燃烧室及燃气温度，防止涡轮叶片过热。
（二）喷气燃料的质量要求
（1）汽油安定性差的原因
不饱和烃易氧化生成胶质
危害：①堵塞油路，影响供油； ②形成积炭，引起短路；③恶化传 热，引起爆震
（2）改善方法
①适当精制；②添加抗氧化添加 剂
（3）评价指标 ①实际胶质:规定条件下测得的 发动机燃料的蒸发残余物 ②诱导期：加速氧化条件下油品
处于稳定状态所经历的时间周期
4、无腐蚀性
质量要求： ①良好的抗爆性； ②适宜的蒸发性； ③良好的安定性； ④抗腐蚀性； ⑤高的发热值
航空汽油抗爆性用辛烷值和品度值 两个指标表示。
辛烷值：表示飞机在巡航时，发动
机在贫混合气（过剩空气系数为 0.8~1.0））下工作时汽油的抗爆性。
品度值：表示飞机起飞和爬高飞行
时，发动机在富混合气（过剩空气系 数为0.6~0.65）下工作时汽油的抗 爆性
（1）进气
活塞从上往下运动，进气阀打开， 空气被吸入气缸。
（2）压缩
活塞向上运动，进气阀关闭，空 气受到压缩，温度和压力急剧上升。
（3）喷入燃料、自燃、膨胀作 功
活塞快到上死点时，喷入燃料，
自燃燃烧，燃烧气体膨胀，推动活 塞向下运动作功。
（4）排气 活塞向上运动，排气阀打开，
排出燃烧废气，然后再开始新的循 环。
某一柴油与标准混合物的抗爆 性相同，则
柴油的十六烷值CN=正十六 烷的体积分数+0.15×七甲基壬 烷的体积分数
柴油十六烷值与组成关系：
各类烃，自燃点低，不易爆震 ∵正构烷烃自燃点＜烯烃、异构 烷、环烷＜芳烃 ∴正构烷烃十六烷值＞烯烃、异 构烷、环烷＞芳烃
各族烃：C数增加。十六烷值增 高
柴油十六烷值的适宜范围： 45~60
柴油主要用于重型机车或机械的 动力。
柴油分类： 轻柴油：用于1000r/min的高速 柴油机。 重柴油：用于500~1000r/min 的低速柴油机。 两者质量标准不同。 轻柴油的牌号：用凝点表示 分为：10、5、0、-10、-20、 -35、-50等
（一）柴油机的工作过程 1、原理构造图
2、工作过程
∴压缩比要适宜
⑶、压缩比与汽油辛烷值的对应 关系
过去：
现在：
（二）车用汽油的主要质量要求 1、有良好的蒸发性 评价蒸发性的指标：馏程和蒸 气压
（1）馏程 测定方法：恩氏蒸馏实验
要求测出的点及代表的性能： 初馏点和10%点：代表汽油 的启动性能 50%点：代表汽油的加速性 能和平衡性 90%点和终馏点：代表汽油 在汽缸中蒸发的完全程度
喷气式发动机：借助高温燃气从 尾喷管喷出时所形成的反作用力推动 前进。
喷气式发动机优点：
①可在2万米高空以2马赫以上高速飞行（马 赫为音速的倍数，以M表示，音速约为1180公 里/小时)。
②时速越高，喷气发动机的重量与点燃式发 动机重量之比越小。时速为1000时，比值为 1/10，增大到2000公里时，比值降到1/50。
1、点燃式发动机原理构造图：
2、工作过程：
⑴、进气（空气和油气） 活塞向下运动→产生真空→空 气、汽油吸入的汽化器→汽化、 混合→进入气缸、继续汽化。 ⑵、压缩 活塞经下死点向上运动→混合 气被压缩升温。
⑶、点火燃烧作功
活塞上行到上死点→电火花点 火→混合气燃烧→高温气体膨胀 →推动活塞作功。
爆震原因比较： 汽油机的爆震是由于燃料 太易氧化，自燃点太低。 柴油机爆震是由于燃料不 易氧化，自燃点太高。 ∴汽油要求自燃点高的燃 料，而柴油要求自燃点低的燃 料。
②柴油抗爆性的评定指标
用十六烷值评定
含义：与辛烷值相似
标准物：
正十六烷，抗爆性好，十六烷值 规定为100
七甲基壬烷，抗爆性差，十六烷 值规定为5
第二章石油产品的使用要 求和规格指标
石油产品分类：六大类
燃料、溶剂和化工原料、润滑剂 及有关产品、蜡、沥青和石油焦
石油产品产量：燃料占80%，润 滑剂占5%
第一节 燃料
液体燃料特点：热值高、灰分少、污 染小、输送方便等
一、汽油
（一）点燃式发动机的工作过程
点燃式发动机：汽化器式发动机 或汽油机
优点：单位功率金属重量小，比 较轻巧
（2）低温流动性评定指标： 国内：凝点，并作为牌号 国外：浊点、倾点或冷滤点
（3）柴油低温流动性与组成关系： 馏分越重，凝点越高。 含环烷烃或环烷-芳烃多的柴油，
浊点和凝点较低，但十六烷值也低。 含烷烃尤其是正构烷烃多的柴油，
浊点和凝点都高，十六烷值也高 ∴柴油的理想组分为： 带一个或两个短烷基侧链的长链
粘度过小，喷射角宽，射程太 近，与空气混合不均匀，同样燃烧 被完全，发动机功率下降。且作为 输送泵和喷射泵的润滑剂，润滑效 果变差，造成机件磨损
∴要求粘度在合适的范围
另外，对柴油也有安定性和腐 蚀性的要求，与汽油类似。
三、喷气燃料
点燃式航空发动机（汽油机）： 受高空空气稀薄和螺旋桨效率所限， 只能在1000米以下空域飞行，时速 无法超过900公里。
⑷、排气
活塞向上运动→排出废气，完 成一个循环，然后再重复进行。
气缸和活塞个数：一般4~6 个。
3、压缩比 ⑴、概念
活塞运动到下死点时，汽缸吸 入汽油和空气混合气的体积V1和 汽缸运动到上死点被压缩后的汽 油和混合气的体积V2之比，称为 压缩比。
压缩比=V1/V2
⑵、提高压缩比的优缺点： 优点：①压缩比越高，内燃机 功率越高，单位功率发动机金属重 量越小。②压缩比在7.5~9.5范围 内，每提高1，可节油4~12%。 缺点：压缩比提高时，对材质 要求和使用汽油的辛烷值也要提高。
两者测定方法不同
航空汽油的蒸发性、安定性和抗腐 蚀性要求与车用汽油相似
航空汽油还要求高的发热值，以 保证飞机飞行的时间长、续航里程远。
发热值与组成有关：
烷烃发热值高，但辛烷值低；
芳烃发热值低，但辛烷值高。
∴二者要兼顾考虑
二、柴油
用于压燃式发动机（柴油机）
柴油机优点：热功效率高、燃料 比消耗低、经济性好，∴应用广泛， 因此柴油被称为节能燃料
过高带来的问题：
①自燃点太低，滞燃期太短，容易 发生燃烧不完全，产生黑烟，耗油量 增加，功率下降。
②含正构烷烃太多，柴油凝点升高。
不同转速柴油机对十六烷值的 要求：
（2）蒸发性 蒸发性能影响燃烧性能和发动机启动性能。
①蒸发性产生的影响
馏分轻的柴油启动性好，易于蒸发和燃烧。 但馏分过轻，自燃点高，滞燃期长，发生爆 震。 馏分过重，蒸发慢，燃烧不完全，燃料消耗 增加。
雾化性能与粘度有关。
粘度过大，喷入的油滴大，喷射角小而射 程远，雾化不良，燃烧不完全、不平稳，功率 下降。
粘度过小，喷射角大、射程近，燃料的火 焰短而宽，易引起局部过热。
∴标准中对粘度有一定要求。
②蒸发性能对燃料的影响
蒸发性能影响启动性、燃烧完全 程度和蒸发损失。
蒸发性好的燃料，与空气迅速形 成均匀的混合气，燃烧完全，耗油少， 容易启动。
同族烃： 异构程度增加，质量热值保持不变， 但密度有所增加，热值也有所增加。 沸点升高，密度增加，体积热值增加， 但质量热值减少 ∴综合考虑质量热值和体积热值，喷 气燃料的理想组分是带侧链的环烷烃和异 构烷烃，馏分组成是煤油型的。 质量标准中同时规定质量热值和密度。
（2）雾化和蒸发性能
①雾化性能（粘度）对燃烧性能的影响
3、柴油机和汽油机的本质区别：
（1）柴油机被压缩的是空气，而 不是空气和燃料的化合物，∴设计发 动机压缩比时，不受燃料性质影响， 压缩比可以设计的很高，燃料转化为 功德效率高，耗油省。
（2）汽油机是电火花点火，柴油 机是自燃， ∴汽油机叫点燃式发动机， 柴油机叫压燃式发动机。
（二）柴油机的质量要求 1、良好的燃烧性能 （1）抗爆性 ①柴油机的爆震现象 柴油机也发生类似于汽油机的爆震 现象，使发动机功率下降，机件损害。
腐蚀原因：含有非烃杂质
评价指标：酸度、硫含量、铜片 腐蚀、水溶性酸碱等
酸度：指中和100ml油品中酸 性物质所需要的氢氧化钾（KOH) 毫克数
铜片腐蚀：是用铜片直接测定 油品中活性硫的定性方法
水溶性酸碱：是油品用酸碱精
制后，因水洗过程操作不良残留在 汽油中的可溶于水的酸性或碱性物 质。
（三）航空汽油 用于螺旋桨式飞机 质量要求与车用汽油相似，但 由于高空飞行，工作条件苛刻 ∴要求更高
（2）蒸气压
测定方法：用雷德蒸气压测定仪测 定。
标准中规定最高值，即用 蒸气压值限定轻组分的量。
蒸气压过大，说明轻组分 太多，易形成气阻，中断供油， 发动机停止工作。
2、有良好的抗爆性
抗爆性代表燃烧性能
（1）爆震燃烧或爆震现象
高压缩比的发动机使用抗爆性差的 汽油时，会出现汽缸壁温度猛烈升高， 发出金属敲击声，冒黑烟，发动机功率 下降，耗油增加的现象，这种现象称为 爆震现象或ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ震燃烧。
1、良好的燃烧性能
喷气发动机在高空长时间工作， 对燃料的要求是：能够连续进行雾 化、蒸发，迅速、平稳、完全燃烧， 积炭少。因此要求燃料有以下性质：
（1）热值和密度
①为什么要求热值和密度：
飞机速度快、续航里程远， 发动机功率大，但油箱体积有 限
∴要求有高的热值和密度
②热值的定义 热值分为质量热值和体积热值 质量热值：单位质量燃料完全 燃烧放出的热量，单位为KJ/Kg。 体积热值：单位体积燃料完全 燃烧放出的热量，单位为KJ/m3。