石油化学-第四章.ppt

第四章 油品蒸发性能的分析,第一节 馏 程（2课时） 第二节 饱和蒸气压（2课时）,学习任务 1、了解燃料油的使用要求； 2、理解各评定指标的基本概念； 3、掌握各评定指标的意义、测定方法和计算方法，形成单项测定的操作技能。,蒸发性能？ 又称为气化性能，它是指液体在一定的温度下能否迅速蒸发为蒸气的能力。 对于内燃机燃料，为什么要测试燃料的蒸发性能呢？ 内燃机内燃烧前要经过雾化，气化及与空气形成可燃混合气的过程，蒸发性能是保障。,油品的蒸发性能可用馏程、蒸汽压 等指标评定，即为本章节的内容。,第一节 馏 程,一、测定馏程的意义 1馏程 沸点？ 纯液体物质在一定温度下具有恒定的蒸气压。温度越高，蒸气压？温度越高，蒸汽压与外界大气压相等的时候。,当饱和蒸气压与外界压力相等时，液体表面和内部同时出现气化现象，这一温度称为该液体物质在此压力下的沸点。 通常所说的沸点是指液体物质在压力为101.325kPa下的沸点，又称为正常沸点。,沸程 石油是一个沸点连续的多组分混合物。在外压一定时，油品的沸点范围，称为沸程。 馏程 在规定条件下，蒸馏100ml试油建立的馏出体积百分数与所对应的馏出温度的关系，从初馏点到终馏点这一温度范围，叫做馏程。,馏分 在某一温度范围蒸出的馏出物，称为馏分，如汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分及润滑油馏分等。温度范围窄的称为窄馏分，温度范围宽的称为宽馏分。,初馏点,终馏点,馏程,T,T1,T2,2馏分组成 油品蒸馏测定中馏出温度与馏出体积分数相对应的一组数据，称为馏分组成。 例如，初馏点，10点、50点、90点和终馏点等，生产实际中常统称为馏程。 馏分组成是石油产品蒸发性大小的主要指标。,3测定馏程的意义 （1）馏程是判断石油馏分组成，可作为建厂设计的基础数据。 （2）馏程是装置生产操作控制的依据,（3）根据馏程可以评定汽油发动机燃料的蒸发性，判断其使用性能。 10%馏出温度可以判断汽油中轻组分的含量，它反映汽油发动机燃料的低温启动性能和形成气阻的倾向。 冬天：低温启动性能（ 10%馏出温度上限） 夏天：形成气阻（蒸汽压指标，下限）,汽油规格中规定10%馏出温度不能高于70，汽油10%馏出温度越低，越能保证发动机的低温启动性。 在相同的气温条件下，汽油10%馏出温度越低，所需启动的时间越短，耗油越少。,表4-1 车用汽油10%馏出温度与保证发动机易于启动的最低大气温度的关系,表4-2 车用汽油10%馏出温度与发动机启动时间及汽油消耗量的关系,车用汽油的50%馏出温度表示其平均蒸发性能，它影响发动机启动后的升温时间和加速性能。规定车用汽油的50馏出温度不高于120。 车用汽油的90%馏出温度表示表示其重质组分的含量，它关系到燃料的燃烧完全性。一般，燃料90%馏出温度低些好，我国规定车用汽油的90%馏出温度不高于190。,终馏点表示燃料中最重馏分的沸点。试验表明，使用终馏点为225的汽油，发动机的磨损比使用终馏点为200的汽油增大1倍、耗油量增加7%。我国规定车用汽油的终馏点不高于205。,（4）评定车用柴油的蒸发性，判断其使用性能 车用柴油的馏程是保证其在发动机燃烧室内迅速蒸发和燃烧的重要指标。为保证良好的低温启动性能，需要有一定的轻质馏分，保证蒸发快，油气混合均匀，燃烧状态好，油耗少。 馏分越轻越好吗（压燃式发动机）？,表4-3 车用柴油50馏出温度与启动性的关系,重馏分特别是碳链较长的烷烃自燃点低，容易 燃烧，但馏分组成过重，气化困难，燃烧不完全， 不仅油耗增大，还易形成积炭，磨损发动机，缩 短使用寿命。 我国车用柴油指标规定，50%馏出温度不得高 于300，90%馏出温度不得高于355，95%的 馏出温度不高于365。,表4-4 车用柴油300馏出量与耗油率的关系,二、馏程测定方法概述 1恩氏蒸馏 按照GB/T 2551977（1988）石油产品馏测定法（恩氏蒸馏）和GB/T 65361997石油产品蒸馏测定法标准方法进行。 该两种标准试验方法适用于测定发动机燃料、溶剂油和轻质石油产品的馏分组成。,图4-1 石油产品馏程测定器 托架；2喷灯；3支架；4下罩；5石棉垫；6上罩；6上罩；7蒸馏烧瓶；8温度计；9冷凝管；10排水支管；11水槽；12进水支管；13量筒,图4-2采用电加热的手工蒸馏装置总装图 1量筒；2吸水纸；3温度计；4蒸馏烧瓶；5石棉板；6电加热元件；7蒸馏烧瓶支架平台；8蒸馏烧瓶调节旋钮；9热量调节盘；10开关；11无底罩；12冷凝器；13冷凝管；14金属罩,恩氏蒸馏测定时，将100mL试样在规定的试验条件下，按产品性质不同，控制不同的蒸馏操作升温速度。 冷凝管流出第一滴冷凝液时的气相温度，称为初馏点。 蒸馏过程中，烃类分子按其相对挥发度由大到小的次序逐渐蒸出，随之，气相温度也逐渐升高，当馏出物体积分数为装入试样的10%、50%、90%时，蒸馏瓶内的气相温度分别称之为10%、50%、90%馏出温度。,测试步骤：,蒸馏过程中的最高气相温度，称为终馏点。 蒸馏烧瓶底部最后一滴液体气化的瞬间所测得的气相温度称为干点，此时不考虑蒸馏烧瓶壁及温度计上的任何液滴或液膜。由于终馏点一般在蒸馏烧瓶底部全部液体蒸发后才出现，故与干点往往相同。,蒸馏结束后，以装入试样量为100%减去馏出液体和残留物的体积分数，所得之差值称为蒸发损失。 生产实际中常称上述这套完整数据称为馏程，它是轻质燃料油的质量指标（附录1-4）。 GB/T 65361997石油产品蒸馏测定法其蒸馏装置有手工蒸馏（采用喷灯加热或电加热）和自动蒸馏，但有争议时，仲裁试验应采用手工蒸馏。,测定时根据使用蒸馏仪器的不同，要求观察记录的回收体积分数（量筒内蒸馏所得冷凝液体占蒸馏油品的体积分数）和对应温度计读数（回收温度）的精确度也不同，手工蒸馏要求精确至0.5mL、0.5，自动蒸馏要求精确至0.1 mL、0.1。,恩氏蒸馏测定操作简单、迅速，结果易重合，对评定石油产品特别是评定轻质油品的使用性质，控制产品质量和检查操作条件等都有着重要的实际意义。,实验演示：,三、影响恩氏蒸馏测定的主要因素 （1）试样及馏出物量取温度的一致性 要求量取试样、馏出物及残留液体积时，温度要尽量保持一致，通常要求在20±3下进行。 （2）冷凝温度的控制 测定不同石油产品的馏程时，冷凝器内水温控制要求不同。汽油：0-5；含蜡液体：50-70？,（3）加热速度和馏出速度的控制 （两个影响） 标准中规定蒸馏汽油时，从开始加热到初馏点的时间为510min； 航空汽油，78min； 喷气燃料、煤油、车用柴油，015min； 重质燃料油或其他重质油料，1020min。 馏出速度应保持45mL/min（每10s约2025滴）。当总馏出量达90mL时，需调整加热速度，使35 min内达到干点，否则会影响干点测定的准确性。,（4）蒸馏损失量的控制 测定汽油时，量筒的口部要用棉花塞住，减少馏出物的挥发损失，使其充分冷凝，同时还能避免冷凝管上凝结的水落入量筒内。 （5）石棉垫的选择 通常的考虑是，蒸馏终点的油品表面要高于加热面。轻油大都要求测定终馏点，为防止过热可选择较小的石棉垫。SH/T0121-1992石油产品馏程测定技术条件。,（6）试样的脱水 测定前必须对含水试样进行脱水处理，并加入沸石，以保证试验安全及测定结果的准确性。 如何脱水？ 新煅烧并冷却的食盐或无水氯化钙,第二节 饱和蒸汽压,一、测定饱和蒸气压的意义 1饱和蒸气压 在一定的温度下，气液两相处于平衡状态时的蒸气压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。,2影响饱和蒸气压的因素 （1）温度 温度升高，油品的蒸气压增大，温度降低，油品的蒸气压减小。（相同物质，不同温度） （2）物质的种类和组成 在一定温度下，油品的馏分越轻，越容易挥发，蒸气压越大。（不同物质，相同温度）,3测定饱和蒸气压的意义 （1）评定汽油气化性 较高的蒸气压能保证汽油正常燃烧，发动机启动快，效率高，油耗低。 （2）判断汽油在使用时有无形成阻的倾向。,汽油用于发动机燃料时，希望具有较高的蒸汽压，但也并不是无止境的。 蒸气压过高容易使汽油在输油管路中形成气阻，使供油不足或中断，造成发动机功率降低，甚至停止运转。 蒸汽压过低又会影响启动性能。,表4-5： 随着大气温度的升高，应控制汽油保持较低的蒸气压，才能保证汽油发动机供油系统不发生气阻。我国对车用汽油的蒸气压按季节规定了不同指标。,（3）估计汽油贮存和运输中的蒸发损失 当贮存、灌注及运输发动机燃料时，油品含轻组分越多，蒸气压越大，蒸气损失也越大，这不仅易造成油料损失，污染环境，而且还有发生火灾的危险性。,二、石油产品蒸气压测定方法概述 GB/T 80171987石油产品蒸汽压测定法（雷德法）标准方法的蒸气压测定装置由蒸汽压测定器、压力计和水浴三部分组成，测定器又分空气室和汽油室，二者的体积比为（3.84.2）1。 测定适用范围？,图4-10 雷德法蒸气压测定器（蒸气压弹）,三、影响测定的主要因素 （1）压力表的读数及校正 在读数时，必须保证压力表处于垂直位置，要轻轻敲击后再读数。 （2）试样的空气饱和 必须按规定剧烈摇荡盛放试样的容器，使试样与容器内的空气达到饱和，所测得的最大蒸气压才是雷德蒸气压。,（3）检查泄露 在试验前和试验中，应仔细检查全部仪器是否有漏油和漏气现象，任何时候发现有漏油漏气现象则舍弃试样，用新试样重做试验。 （4）取样和试样管理 取样和试样的管理应严格执行标准中的规定，避免试样蒸发损失和轻微的组成变化，试验前绝不能把雷德蒸气压测定器的任何部件当作试样容器使用。如果要测定的项目较多，雷德蒸气压的测定应是被分析试样的第一个试验，防止轻组分挥发。,（5）仪器的冲洗 按规定每次试验后必须彻底冲洗压力表、空气室和汽油室，以保证不含残余试样。 （6）温度控制 仪器的安装必须按标准方法中的要求准确操作，不得超出规定的安装时间，以确保空气室恒定在37.8；严格控制试样温度为01，测定水浴的温度为37.8±0.1。,石油产品分析仪器展示,图3-11 JSR0201型雷德法自动蒸气压测定器 图3-12 BSY-112型饱和蒸气压测定器,作业： P92，1、4、5、7、11,复 习,1、什么是沸程、馏程、馏分组成？ 2、进行恩氏蒸馏时，如果对加热速度和馏出速度控制不当，将会产生那些后果？ 3、什么是饱和蒸汽压？影响饱和蒸汽压的因素有哪些，是怎样影响的？ 4、当汽油试样要测定较多项目时，为什么要求雷德蒸汽压的测定必须是第一个试验？,作业情况 实训分组（3组）,