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炼油工艺基础知识(三)

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。
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
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)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。
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。
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。
(1பைடு நூலகம்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。
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
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
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
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。
(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
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
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)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 爆震现象或爆震燃烧。
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。
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
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。
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
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。
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
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。
(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,
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