第四章油品蒸發(fā)性能的分析

1、 教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)安排：§41 餾 程 2課時(shí)教學(xué)過(guò)程板書 第四章 油品蒸發(fā)性能的分析講述 學(xué)習(xí)任務(wù) 1、了解燃料油的使用要求； 2、理解各評(píng)定指標(biāo)的基本概念； 3、掌握各評(píng)定指標(biāo)的意義、測(cè)定方法和計(jì)算方法，形成單項(xiàng)測(cè)定的操作技能。講述蒸發(fā)性能 又稱為氣化性能，它是指液體在一定的溫度下能否迅速蒸發(fā)為蒸氣的能力。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)燃料，為什么要測(cè)試燃料的蒸發(fā)性能呢？?jī)?nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒前要經(jīng)過(guò)霧化，氣化及與空氣形成可燃混合氣的過(guò)程，蒸發(fā)性能是保障。油品的蒸發(fā)性能可用餾程、蒸汽壓等指標(biāo)評(píng)定，即為本章節(jié)的內(nèi)容。板書 第一節(jié) 餾 程 一、測(cè)定餾程的意義 1餾程 (1)沸點(diǎn)講述純液體物質(zhì)在一定溫度下具有恒定的蒸

2、氣壓。提問(wèn)溫度越高，純液體物質(zhì)蒸氣壓？講述當(dāng)飽和蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)，液體表面和內(nèi)部同時(shí)出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，這一溫度稱為該液體物質(zhì)在此壓力下的沸點(diǎn)。 通常所說(shuō)的沸點(diǎn)是指液體物質(zhì)在壓力為101.325kPa下的沸點(diǎn)，又稱為正常沸點(diǎn)。板書 (2)沸程講述石油是一個(gè)沸點(diǎn)連續(xù)的多組分混合物。在外壓一定時(shí)，油品的沸點(diǎn)范圍，稱為沸程。板書 (3)餾程在規(guī)定條件下，蒸餾100ml試油建立的餾出體積百分?jǐn)?shù)與所對(duì)應(yīng)的餾出溫度的關(guān)系，從初餾點(diǎn)到終餾點(diǎn)這一溫度范圍，叫做餾程。 板書 (4)餾分在某一溫度范圍蒸出的餾出物，稱為餾分，如汽油餾分、煤油餾分、柴油餾分及潤(rùn)滑油餾分等。溫度范圍窄的稱為窄餾分，溫度范圍寬的稱為寬餾

3、分。板書2餾分組成油品蒸餾測(cè)定中餾出溫度與餾出體積分?jǐn)?shù)相對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù)，稱為餾分組成。例如，初餾點(diǎn)，10點(diǎn)、50點(diǎn)、90點(diǎn)和終餾點(diǎn)等，生產(chǎn)實(shí)際中常統(tǒng)稱為餾程。餾分組成是石油產(chǎn)品蒸發(fā)性大小的主要指標(biāo)。板書3測(cè)定餾程的意義（1）餾程是判斷石油餾分組成，可作為建廠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）餾程是裝置生產(chǎn)操作控制的依據(jù) （3）根據(jù)餾程可以評(píng)定汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的蒸發(fā)性，判斷其使用性能。 10%餾出溫度可以判斷汽油中輕組分的含量，它反映汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的低溫啟動(dòng)性能和形成氣阻的傾向。汽油規(guī)格中規(guī)定10%餾出溫度不能高于70，汽油10%餾出溫度越低，越能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性。在相同的氣溫條件下，汽油10%餾出溫度

4、越低，所需啟動(dòng)的時(shí)間越短，耗油越少。 表4-1 車用汽油10%餾出溫度與保證發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)的最低大氣溫度的關(guān)系10%餾出溫度/546066717782大氣溫度/211713962表4-2 車用汽油10%餾出溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間及汽油消耗量的關(guān)系試驗(yàn)溫度/啟動(dòng)時(shí)間/s啟動(dòng)時(shí)汽油消耗量/mL10%餾出溫度7910%餾出溫度7210%餾出溫度7910%餾出溫度720610.5459.42910488.730車用汽油的50%餾出溫度表示其平均蒸發(fā)性能，它影響發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的升溫時(shí)間和加速性能。規(guī)定車用汽油的50餾出溫度不高于120。車用汽油的90%餾出溫度表示表示其重質(zhì)組分的含量，它關(guān)系到燃料的燃燒完全

5、性。一般，燃料90%餾出溫度低些好，我國(guó)規(guī)定車用汽油的90%餾出溫度不高于190。終餾點(diǎn)表示燃料中最重餾分的沸點(diǎn)。試驗(yàn)表明，使用終餾點(diǎn)為225的汽油，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損比使用終餾點(diǎn)為200的汽油增大1倍、耗油量增加7%。我國(guó)規(guī)定車用汽油的終餾點(diǎn)不高于205。（4）評(píng)定車用柴油的蒸發(fā)性，判斷其使用性能 車用柴油的餾程是保證其在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)迅速蒸發(fā)和燃燒的重要指標(biāo)。為保證良好的低溫啟動(dòng)性能，需要有一定的輕質(zhì)餾分，保證蒸發(fā)快，油氣混合均勻，燃燒狀態(tài)好，油耗少。餾分越輕越好嗎（壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）？ 表4-3 車用柴油50餾出溫度與啟動(dòng)性的關(guān)系車用柴油50餾出溫度/200225250275285發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間/

6、s810276090重餾分特別是碳鏈較長(zhǎng)的烷烴自燃點(diǎn)低，容易燃燒，但餾分組成過(guò)重，氣化困難，燃燒不完全，不僅油耗增大，還易形成積炭，磨損發(fā)動(dòng)機(jī)，縮短使用壽命。我國(guó)車用柴油指標(biāo)規(guī)定，50%餾出溫度不得高于300，90%餾出溫度不得高于355，95%的餾出溫度不高于365。二、餾程測(cè)定方法概述1恩氏蒸餾按照GB/T 2551977（1988）石油產(chǎn)品餾測(cè)定法（恩氏蒸餾）和GB/T 65361997石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。該兩種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法適用于測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、溶劑油和輕質(zhì)石油產(chǎn)品的餾分組成。恩氏蒸餾測(cè)定時(shí)，將100mL試樣在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，按產(chǎn)品性質(zhì)不同，控制不同的蒸餾操作升溫速度。冷凝

7、管流出第一滴冷凝液時(shí)的氣相溫度，稱為初餾點(diǎn)。蒸餾過(guò)程中，烴類分子按其相對(duì)揮發(fā)度由大到小的次序逐漸蒸出，隨之，氣相溫度也逐漸升高，當(dāng)餾出物體積分?jǐn)?shù)為裝入試樣的10%、50%、90%時(shí)，蒸餾瓶?jī)?nèi)的氣相溫度分別稱之為10%、50%、90%餾出溫度。測(cè)試步驟：蒸餾過(guò)程中的最高氣相溫度，稱為終餾點(diǎn)。蒸餾燒瓶底部最后一滴液體氣化的瞬間所測(cè)得的氣相溫度稱為干點(diǎn)，此時(shí)不考慮蒸餾燒瓶壁及溫度計(jì)上的任何液滴或液膜。由于終餾點(diǎn)一般在蒸餾燒瓶底部全部液體蒸發(fā)后才出現(xiàn)，故與干點(diǎn)往往相同。蒸餾結(jié)束后，以裝入試樣量為100%減去餾出液體和殘留物的體積分?jǐn)?shù)，所得之差值稱為蒸發(fā)損失。生產(chǎn)實(shí)際中常稱上述這套完整數(shù)據(jù)稱為餾程，它是

8、輕質(zhì)燃料油的質(zhì)量指標(biāo)（附錄1-4）。 GB/T 65361997石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法其蒸餾裝置有手工蒸餾（采用噴燈加熱或電加熱）和自動(dòng)蒸餾，但有爭(zhēng)議時(shí)，仲裁試驗(yàn)應(yīng)采用手工蒸餾。測(cè)定時(shí)根據(jù)使用蒸餾儀器的不同，要求觀察記錄的回收體積分?jǐn)?shù)（量筒內(nèi)蒸餾所得冷凝液體占蒸餾油品的體積分?jǐn)?shù)）和對(duì)應(yīng)溫度計(jì)讀數(shù)（回收溫度）的精確度也不同，手工蒸餾要求精確至0.5mL、0.5，自動(dòng)蒸餾要求精確至0.1 mL、0.1。恩氏蒸餾測(cè)定操作簡(jiǎn)單、迅速，結(jié)果易重合，對(duì)評(píng)定石油產(chǎn)品特別是評(píng)定輕質(zhì)油品的使用性質(zhì)，控制產(chǎn)品質(zhì)量和檢查操作條件等都有著重要的實(shí)際意義。 三、影響恩氏蒸餾測(cè)定的主要因素（1）試樣及餾出物量取溫度的一致性

9、要求量取試樣、餾出物及殘留液體積時(shí)，溫度要盡量保持一致，通常要求在20±3下進(jìn)行。（2）冷凝溫度的控制 測(cè)定不同石油產(chǎn)品的餾程時(shí)，冷凝器內(nèi)水溫控制要求不同。汽油：0-5；含蠟液體：50-70？ （3）加熱速度和餾出速度的控制 （兩個(gè)影響）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定蒸餾汽油時(shí)，從開(kāi)始加熱到初餾點(diǎn)的時(shí)間為510min；航空汽油，78min；噴氣燃料、煤油、車用柴油，015min；重質(zhì)燃料油或其他重質(zhì)油料，1020min。餾出速度應(yīng)保持45mL/min（每10s約2025滴）。當(dāng)總餾出量達(dá)90mL時(shí)，需調(diào)整加熱速度，使35 min內(nèi)達(dá)到干點(diǎn)，否則會(huì)影響干點(diǎn)測(cè)定的準(zhǔn)確性。（4）蒸餾損失量的控制 測(cè)定汽油時(shí)，

10、量筒的口部要用棉花塞住，減少餾出物的揮發(fā)損失，使其充分冷凝，同時(shí)還能避免冷凝管上凝結(jié)的水落入量筒內(nèi)。（5）石棉墊的選擇 通常的考慮是，蒸餾終點(diǎn)的油品表面要高于加熱面。輕油大都要求測(cè)定終餾點(diǎn)，為防止過(guò)熱可選擇較小的石棉墊。SH/T0121-1992石油產(chǎn)品餾程測(cè)定技術(shù)條件。（6）試樣的脫水 測(cè)定前必須對(duì)含水試樣進(jìn)行脫水處理，并加入沸石，以保證試驗(yàn)安全及測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。 如何脫水？ 新煅燒并冷卻的食鹽或無(wú)水氯化鈣教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)安排：§42 飽和蒸汽壓 2課時(shí)教學(xué)過(guò)程板書 第二節(jié) 飽和蒸汽壓一、測(cè)定飽和蒸氣壓的意義1飽和蒸氣壓在一定的溫度下，氣液兩相處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力稱為飽和蒸氣壓

11、，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。2影響飽和蒸氣壓的因素（1）溫度 溫度升高，油品的蒸氣壓增大，溫度降低，油品的蒸氣壓減小。（相同物質(zhì)，不同溫度）（2）物質(zhì)的種類和組成 在一定溫度下，油品的餾分越輕，越容易揮發(fā)，蒸氣壓越大。（不同物質(zhì)，相同溫度）3測(cè)定飽和蒸氣壓的意義（1）評(píng)定汽油氣化性 較高的蒸氣壓能保證汽油正常燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)快，效率高，油耗低。（2）判斷汽油在使用時(shí)有無(wú)形成阻的傾向。汽油用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料時(shí)，希望具有較高的蒸汽壓，但也并不是無(wú)止境的。蒸氣壓過(guò)高容易使汽油在輸油管路中形成氣阻，使供油不足或中斷，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低，甚至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。蒸汽壓過(guò)低又會(huì)影響啟動(dòng)性能。表4-5： 隨著大氣溫度的升高，應(yīng)控制汽油

12、保持較低的蒸氣壓，才能保證汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)不發(fā)生氣阻。我國(guó)對(duì)車用汽油的蒸氣壓按季節(jié)規(guī)定了不同指標(biāo)。 （3）估計(jì)汽油貯存和運(yùn)輸中的蒸發(fā)損失 當(dāng)貯存、灌注及運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)燃料時(shí)，油品含輕組分越多，蒸氣壓越大，蒸氣損失也越大，這不僅易造成油料損失，污染環(huán)境，而且還有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。二、石油產(chǎn)品蒸氣壓測(cè)定方法概述GB/T 80171987石油產(chǎn)品蒸汽壓測(cè)定法（雷德法）標(biāo)準(zhǔn)方法的蒸氣壓測(cè)定裝置由蒸汽壓測(cè)定器、壓力計(jì)和水浴三部分組成，測(cè)定器又分空氣室和汽油室，二者的體積比為（3.84.2）1。 測(cè)定適用范圍？三、影響測(cè)定的主要因素（1）壓力表的讀數(shù)及校正 在讀數(shù)時(shí)，必須保證壓力表處于垂直位置，要輕輕敲擊后

13、再讀數(shù)。（2）試樣的空氣飽和 必須按規(guī)定劇烈搖蕩盛放試樣的容器，使試樣與容器內(nèi)的空氣達(dá)到飽和，所測(cè)得的最大蒸氣壓才是雷德蒸氣壓。 （3）檢查泄露 在試驗(yàn)前和試驗(yàn)中，應(yīng)仔細(xì)檢查全部?jī)x器是否有漏油和漏氣現(xiàn)象，任何時(shí)候發(fā)現(xiàn)有漏油漏氣現(xiàn)象則舍棄試樣，用新試樣重做試驗(yàn)。（4）取樣和試樣管理 取樣和試樣的管理應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，避免試樣蒸發(fā)損失和輕微的組成變化，試驗(yàn)前絕不能把雷德蒸氣壓測(cè)定器的任何部件當(dāng)作試樣容器使用。如果要測(cè)定的項(xiàng)目較多，雷德蒸氣壓的測(cè)定應(yīng)是被分析試樣的第一個(gè)試驗(yàn)，防止輕組分揮發(fā)。（5）儀器的沖洗 按規(guī)定每次試驗(yàn)后必須徹底沖洗壓力表、空氣室和汽油室，以保證不含殘余試樣。（6）溫度控制 儀器的安裝必須按標(biāo)準(zhǔn)方法中的要求準(zhǔn)確操作，不得超出規(guī)