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柴油的馏程和特性

   发布时间:2019/6/12 16:13:15

一、相关术语

1、气态化:指物质经过吸热从液态变为气态的过程;

2、沸点:液体加热到一定温度时,液体的饱和蒸气压和外部压强相等时,液体便产生沸腾。沸腾时的温度叫作液体的沸点;

3、冷凝:指物质经过放热从气态变成液态的过程;

4、冷却:物质温度降低但不发生物态变化的过程;

5、蒸馏:基于液体的蒸发,经加热使之沸腾,并把蒸气导出使之冷凝冷却;

6、馏程(Distillation range):油品在规定条件下蒸馏所得到的,以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围;

7、初馏点(initial boiling point):油品在规定条件下进行馏程测定中,当第一滴冷凝液从冷凝器的末端落下的一瞬间所记录的温度,以℃表示:

8、终馏点(final boiling point)油品在规定条件下进行馏程测定中,其最后阶段所记录的最高温度,以℃表示;

9、干点(dry point)油品在规定条件下进行馏程测定中,烧瓶底部最后一滴液体气化瞬间所记录的温度,以℃表示;

10、蒸发百分数(percentage evaporated )油品在规定条件下进行馏程测定中,指回收百分数和损失百分数之和;

11、回收体积(Volume recovered)油品在规定条件下进行馏程测定中,在读温度时同时观察到在量筒中回收到的冷凝液体积数,以毫升表示;

12、馏出温度(distil-off temperature )油品在规定条件下进行馏程测定中,量筒内回收的冷凝液达到某一规定体积(毫升)时所同时观察到的温度,以℃表示;

13、中沸点(mid-boiling point)在具有对称蒸馏曲线的油品中,馏出50%的体积时的相应温度,以℃表示;

14、50%馏出温度(50 percent distil-off temperature)油品在规定条件下进行馏程测定中,量筒中回收到试样一半体积的冷凝液时所同时观察到的温度,以℃表示;

15、回收百分数(percentage recovered)油品在规定条件下进行馏程测定中观察到的最大回收体积所占加入试样的百分数。

二、馏程的意义

馏程是评定液体燃料蒸发性的最重要的质量指标。它既能说明液体燃料的沸点范围,又能判断油品组成中轻重组分的大体含量,对生产、使用、贮存等各方面都有着重要的意义。

1、在决定一种原油的用途相加工方案时,必须先知道其中所含轻、重馏分的数量,测定馏程可大致看出原油中含有汽油、煤油、轻柴油等馏分数量的多少。

2、石油炼制过程中,控制炼油装置操作条件,如温度、压力、塔内液面、蒸汽用量等,是以馏出物的馏程结果为基础的。

3、测定燃料的馏程,可以根据不同的沸点范围,初步确定燃料的种类。

4、测定发动机的燃料馏程,可以鉴定其蒸发性,从而判断油品在使用中的适用程度。

各馏出温度在发动机中使用的意义:

(一)汽油馏程

初馏点:表示汽油中轻质成分的沸点,但不能判断轻馏分的含量多少。

10%馏出温度:表示汽油中含轻质成分的多少,它对汽油机起动的难易有决定性影响、同时也与产生气阻的倾向有密切关系。10%馏出温度低,说明轻质成分多,汽油机起动性能好,但产生气阻的倾向也大。

50%馏出温度:表示汽油的平均蒸发性,它与汽油机起动后的升温时间、加速性和稳定性有密切的关系。50%馏出温度低,发动机加速灵敏,运转柔和。在常温下能较多的蒸发,使混合气中的汽油蒸气较多,燃烧放出的热量较大,因而缩短了汽油机的升温时间并减少汽油的消耗。50%馏出温度过高,汽油气化不完全,发动机不能及时得到应有的热量,加速缓慢,甚至会突然熄火。

90%馏出温度:表示汽油中重质成分的多少,它与汽油机的耗油量和磨损程度有密切关系。90%馏出温度越高,则所含重质成分越多。使用这种汽没时,由于气化程度低,燃烧不完全,不但增大气缸积炭,耗油率上升,而且增大机械的磨损和润滑油的消耗。

干点:表示汽油中最重成分的沸点,90%馏出温度同样可以判断汽油机的耗油量及磨损程度。

(二)轻柴油馏程

50%馏出温度:表示柴油中轻馏分的含量,此温度低,则馏分轻,蒸发和燃烧速度快,发动机易起动。

柴油馏分过轻对燃烧也是不利的。因为馏分过轻的柴油十六烷值低,滞燃期长,易于蒸发,在发火时易产生爆震。

90%馏馏出温度:表示重质馏分的含量,此温度高,重馏分多,喷射雾化不良,蒸发慢,燃烧不完全,高温下发生热分解而生成积炭,使排气带黑烟,增加耗油量,同时使机械磨损增加。

5、定期测定馏程可以了解燃料的蒸发损失及是否混有其它种油品。油品在贮存过程中,轻质成分极易蒸发损失,从而使初馏点和10%馏出温度升高,如果混有其它种类油品,馏程就会发生急剧变。

三、柴油的特性

柴油分两类:轻柴油和重柴油两种。按质量分为:优级品、一级品、和合格品三个等级。每个等级按凝点各分为10#、0#、-10#、-20#、-35#和-50#号等六个牌号。

柴油具有蒸发和雾化性、燃烧性、安定性、腐蚀性及磨损、低温流动性。

(一) 柴油的燃烧性

柴油在发动机内的燃烧大体可分为以下四个阶段:滞燃期(发火延迟期)、急燃期、缓燃期(主燃期)和后燃期。柴油的燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成均匀的可燃混合气之后,能在较短的时间内发火自燃并正常地完全燃烧。

十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中发火性能的指标。十六烷值高,表明该燃料在柴油发动机中的发火性能良好,滞燃期短。燃烧均匀且完全,发动机工作平稳。

不同转速的柴油机对柴油的十六烷值具有不同的要求:高速柴油机的燃料其十六烷值应介于40~60,一般使用40~45的燃料;中速柴油机可使用十六烷值30~35的燃料;对于低速柴油机,即使使用十六烷值低于25的燃料,其燃烧也不会发生特殊的困难。我国石油产品标准中规定轻柴油的十六烷值一般不低于45,对于由中间基原油生产的或混有催化裂化组分的轻柴油,其十六烷值允许不低于40。

柴油的十六烷值取决于它的化学组成。正构烷烃的十六烷值最高,且分子量越大,其十六烷值越高。异构烷烃的十六烷值低于正构烷烃,且支链数越多,其十六烷值越低。正构烯烃的十六烷值稍微低于相应的正构烷烃。环烷烃的十六烷值低于相应碳数的正构烷烃和正构烯烃,若带有支链,则十六烷值更低。无侧链和短侧链的芳香烃的十六烷值最低,且环数越多,其十六烷值越低;若芳香环带有烷基侧链,则其十六烷值会有所增加。

(二) 柴油的蒸发性

柴油的滞燃期不仅取决于其十六烷值,还受其蒸发性能的影响。评价柴油蒸发性能的指标有馏程和闪点。

由于市场对柴油的需求日益增多,为多产柴油,其馏程趋于放宽。我国柴油的馏程一般控制在180~380℃。柴油的馏程是按照GB/T6536规定的方法测定的,主要项目是50%和90%馏出温度。我国柴油标准中规定轻柴油的50%、90%和95%的馏出温度分别不高于300℃、355℃和365℃。如果柴油中低于350℃馏分的含量越高,那么耗油量就会越小。

从储存和运输来看,馏分太轻的柴油不仅蒸发损失大,而且也不安全。为了控制柴油的挥发性不致过强,国家标准中规定了各号柴油的闭口杯法闪点,要求-35号和-50号轻柴油的闪点不低于45℃,-20号轻柴油的闪点不低于60℃,其余牌号柴油的闪点均要求不低于65℃。

(三) 柴油的流动性

评价柴油流动性的指标有粘度、凝点和冷滤点。

柴油的粘度是与其化学组成有关的,一般含烷烃较多的石蜡基原油的柴油粘度较小,而环烷基原油的柴油粘度较大。柴油的粘度过小会造成燃料燃烧不完全,发动机功率下降;而粘度过大会造成供油困难,耗油量增加。因此,在柴油的质量标准中对各种牌号的柴油都规定了允许的粘度范围。

柴油在低温下的流动性能不仅关系到柴油机燃料供给系统能否正常供油,而且与柴油在低温下的储藏、运输等有着密切的关系。柴油的低温流动性与其化学组成有关,其中正构烷烃含量越高,则低温流动性越差。我国评价柴油低温流动性的指标包括凝点和冷滤点。我国轻柴油质量标准中规定凝点按照GB/T510测定,冷滤点按照SH/T0248测定。

(四) 柴油的安定性

柴油的安定性取决于其化学组成,二烯烃、多环芳香烃和含硫、含氮化合物都是不安定组分。柴油的安定性一般是用总不溶物和10%蒸余物残炭来测定的。10%蒸余物残炭在一定程度上反映了柴油在喷油嘴和气缸零件上形成积炭的倾向。我国轻柴油一等品的质量标准中规定总不溶物不大于2.0mg/100mL,10%蒸余物残炭不大于0.3%。对于轻柴油优等品还规定碘值不大于6g(I)/100g。

(五) 柴油的腐蚀性

柴油中的含硫化合物对发动机的工作寿命影响很大,为了保护环境及避免发动机腐蚀,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硫醇硫含量不大于0.015。在柴油质量标准中还要求柴油中不含有水溶性酸和碱,并对其酸度限定不大于5mg(KOH)/100mL(优等品)和7mg(KOH)/100mL(一等品)。

   
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