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柴油的餾程和特性

   發布時間:2019/6/12 16:13:15

一、相關術語

1、氣態化:指物質經過吸熱從液態變為氣態的過程;

2、沸點:液體加熱到一定溫度時,液體的飽和蒸氣壓和外部壓強相等時,液體便產生沸騰。沸騰時的溫度叫作液體的沸點;

3、冷凝:指物質經過放熱從氣態變成液態的過程;

4、冷卻:物質溫度降低但不發生物態變化的過程;

5、蒸餾:基于液體的蒸發,經加熱使之沸騰,并把蒸氣導出使之冷凝冷卻;

6、餾程(Distillation range):油品在規定條件下蒸餾所得到的,以初餾點和終餾點表示其蒸發特征的溫度范圍;

7、初餾點(initial boiling point):油品在規定條件下進行餾程測定中,當第一滴冷凝液從冷凝器的末端落下的一瞬間所記錄的溫度,以℃表示:

8、終餾點(final boiling point)油品在規定條件下進行餾程測定中,其最后階段所記錄的最高溫度,以℃表示;

9、干點(dry point)油品在規定條件下進行餾程測定中,燒瓶底部最后一滴液體氣化瞬間所記錄的溫度,以℃表示;

10、蒸發百分數(percentage evaporated )油品在規定條件下進行餾程測定中,指回收百分數和損失百分數之和;

11、回收體積(Volume recovered)油品在規定條件下進行餾程測定中,在讀溫度時同時觀察到在量筒中回收到的冷凝液體積數,以毫升表示;

12、餾出溫度(distil-off temperature )油品在規定條件下進行餾程測定中,量筒內回收的冷凝液達到某一規定體積(毫升)時所同時觀察到的溫度,以℃表示;

13、中沸點(mid-boiling point)在具有對稱蒸餾曲線的油品中,餾出50%的體積時的相應溫度,以℃表示;

14、50%餾出溫度(50 percent distil-off temperature)油品在規定條件下進行餾程測定中,量筒中回收到試樣一半體積的冷凝液時所同時觀察到的溫度,以℃表示;

15、回收百分數(percentage recovered)油品在規定條件下進行餾程測定中觀察到的最大回收體積所占加入試樣的百分數。

二、餾程的意義

餾程是評定液體燃料蒸發性的最重要的質量指標。它既能說明液體燃料的沸點范圍,又能判斷油品組成中輕重組分的大體含量,對生產、使用、貯存等各方面都有著重要的意義。

1、在決定一種原油的用途相加工方案時,必須先知道其中所含輕、重餾分的數量,測定餾程可大致看出原油中含有汽油、煤油、輕柴油等餾分數量的多少。

2、石油煉制過程中,控制煉油裝置操作條件,如溫度、壓力、塔內液面、蒸汽用量等,是以餾出物的餾程結果為基礎的。

3、測定燃料的餾程,可以根據不同的沸點范圍,初步確定燃料的種類。

4、測定發動機的燃料餾程,可以鑒定其蒸發性,從而判斷油品在使用中的適用程度。

各餾出溫度在發動機中使用的意義:

(一)汽油餾程

初餾點:表示汽油中輕質成分的沸點,但不能判斷輕餾分的含量多少。

10%餾出溫度:表示汽油中含輕質成分的多少,它對汽油機起動的難易有決定性影響、同時也與產生氣阻的傾向有密切關系。10%餾出溫度低,說明輕質成分多,汽油機起動性能好,但產生氣阻的傾向也大。

50%餾出溫度:表示汽油的平均蒸發性,它與汽油機起動后的升溫時間、加速性和穩定性有密切的關系。50%餾出溫度低,發動機加速靈敏,運轉柔和。在常溫下能較多的蒸發,使混合氣中的汽油蒸氣較多,燃燒放出的熱量較大,因而縮短了汽油機的升溫時間并減少汽油的消耗。50%餾出溫度過高,汽油氣化不完全,發動機不能及時得到應有的熱量,加速緩慢,甚至會突然熄火。

90%餾出溫度:表示汽油中重質成分的多少,它與汽油機的耗油量和磨損程度有密切關系。90%餾出溫度越高,則所含重質成分越多。使用這種汽沒時,由于氣化程度低,燃燒不完全,不但增大氣缸積炭,耗油率上升,而且增大機械的磨損和潤滑油的消耗。

干點:表示汽油中最重成分的沸點,90%餾出溫度同樣可以判斷汽油機的耗油量及磨損程度。

(二)輕柴油餾程

50%餾出溫度:表示柴油中輕餾分的含量,此溫度低,則餾分輕,蒸發和燃燒速度快,發動機易起動。

柴油餾分過輕對燃燒也是不利的。因為餾分過輕的柴油十六烷值低,滯燃期長,易于蒸發,在發火時易產生爆震。

90%餾餾出溫度:表示重質餾分的含量,此溫度高,重餾分多,噴射霧化不良,蒸發慢,燃燒不完全,高溫下發生熱分解而生成積炭,使排氣帶黑煙,增加耗油量,同時使機械磨損增加。

5、定期測定餾程可以了解燃料的蒸發損失及是否混有其它種油品。油品在貯存過程中,輕質成分極易蒸發損失,從而使初餾點和10%餾出溫度升高,如果混有其它種類油品,餾程就會發生急劇變。

三、柴油的特性

柴油分兩類:輕柴油和重柴油兩種。按質量分為:優級品、一級品、和合格品三個等級。每個等級按凝點各分為10#、0#、-10#、-20#、-35#和-50#號等六個牌號。

柴油具有蒸發和霧化性、燃燒性、安定性、腐蝕性及磨損、低溫流動性。

(一) 柴油的燃燒性

柴油在發動機內的燃燒大體可分為以下四個階段:滯燃期(發火延遲期)、急燃期、緩燃期(主燃期)和后燃期。柴油的燃燒性好是指噴入燃燒室內與高溫空氣形成均勻的可燃混合氣之后,能在較短的時間內發火自燃并正常地完全燃燒。

十六烷值是衡量燃料在壓燃式發動機中發火性能的指標。十六烷值高,表明該燃料在柴油發動機中的發火性能良好,滯燃期短。燃燒均勻且完全,發動機工作平穩。

不同轉速的柴油機對柴油的十六烷值具有不同的要求:高速柴油機的燃料其十六烷值應介于40~60,一般使用40~45的燃料;中速柴油機可使用十六烷值30~35的燃料;對于低速柴油機,即使使用十六烷值低于25的燃料,其燃燒也不會發生特殊的困難。我國石油產品標準中規定輕柴油的十六烷值一般不低于45,對于由中間基原油生產的或混有催化裂化組分的輕柴油,其十六烷值允許不低于40。

柴油的十六烷值取決于它的化學組成。正構烷烴的十六烷值最高,且分子量越大,其十六烷值越高。異構烷烴的十六烷值低于正構烷烴,且支鏈數越多,其十六烷值越低。正構烯烴的十六烷值稍微低于相應的正構烷烴。環烷烴的十六烷值低于相應碳數的正構烷烴和正構烯烴,若帶有支鏈,則十六烷值更低。無側鏈和短側鏈的芳香烴的十六烷值最低,且環數越多,其十六烷值越低;若芳香環帶有烷基側鏈,則其十六烷值會有所增加。

(二) 柴油的蒸發性

柴油的滯燃期不僅取決于其十六烷值,還受其蒸發性能的影響。評價柴油蒸發性能的指標有餾程和閃點。

由于市場對柴油的需求日益增多,為多產柴油,其餾程趨于放寬。我國柴油的餾程一般控制在180~380℃。柴油的餾程是按照GB/T6536規定的方法測定的,主要項目是50%和90%餾出溫度。我國柴油標準中規定輕柴油的50%、90%和95%的餾出溫度分別不高于300℃、355℃和365℃。如果柴油中低于350℃餾分的含量越高,那么耗油量就會越小。

從儲存和運輸來看,餾分太輕的柴油不僅蒸發損失大,而且也不安全。為了控制柴油的揮發性不致過強,國家標準中規定了各號柴油的閉口杯法閃點,要求-35號和-50號輕柴油的閃點不低于45℃,-20號輕柴油的閃點不低于60℃,其余牌號柴油的閃點均要求不低于65℃。

(三) 柴油的流動性

評價柴油流動性的指標有粘度、凝點和冷濾點。

柴油的粘度是與其化學組成有關的,一般含烷烴較多的石蠟基原油的柴油粘度較小,而環烷基原油的柴油粘度較大。柴油的粘度過小會造成燃料燃燒不完全,發動機功率下降;而粘度過大會造成供油困難,耗油量增加。因此,在柴油的質量標準中對各種牌號的柴油都規定了允許的粘度范圍。

柴油在低溫下的流動性能不僅關系到柴油機燃料供給系統能否正常供油,而且與柴油在低溫下的儲藏、運輸等有著密切的關系。柴油的低溫流動性與其化學組成有關,其中正構烷烴含量越高,則低溫流動性越差。我國評價柴油低溫流動性的指標包括凝點和冷濾點。我國輕柴油質量標準中規定凝點按照GB/T510測定,冷濾點按照SH/T0248測定。

(四) 柴油的安定性

柴油的安定性取決于其化學組成,二烯烴、多環芳香烴和含硫、含氮化合物都是不安定組分。柴油的安定性一般是用總不溶物和10%蒸余物殘炭來測定的。10%蒸余物殘炭在一定程度上反映了柴油在噴油嘴和氣缸零件上形成積炭的傾向。我國輕柴油一等品的質量標準中規定總不溶物不大于2.0mg/100mL,10%蒸余物殘炭不大于0.3%。對于輕柴油優等品還規定碘值不大于6g(I)/100g。

(五) 柴油的腐蝕性

柴油中的含硫化合物對發動機的工作壽命影響很大,為了保護環境及避免發動機腐蝕,輕柴油的質量標準中規定了優等品的含硫量不大于0.2%,一等品的含硫量不大于0.5%;此外對優等品和一等品還規定硫醇硫含量不大于0.015。在柴油質量標準中還要求柴油中不含有水溶性酸和堿,并對其酸度限定不大于5mg(KOH)/100mL(優等品)和7mg(KOH)/100mL(一等品)。

   
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