炼油工艺基础知识ppt课件.ppt
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1、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,1、点燃式发动机原理构造图:,2、工作过程: 、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。 、压缩 活塞经下死点向上运动混合气被压缩升温。,、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、。 、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46个。,3、压缩比、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,、提高压缩比的优缺点: 优点: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。压缩比在7.59.5范围内,每提高1,可节油412%。 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。 压缩比要适宜,、压缩比与汽油辛烷值的对应关系 过去:,现在:,(二)车用汽油的主要质量要求 1、有良好的蒸发性 评价蒸发性的指标:馏程和蒸气
3、压,(1)馏程 测定方法:恩氏蒸馏实验,要求测出的点及代表的性能: 初馏点和10%点:代表汽油的启动性能 50%点:代表汽油的加速性能和平衡性 90%点和终馏点:代表汽油在汽缸中蒸发的完全程度,(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。,(2)产生爆震的原因
4、: 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) 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。,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 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
5、法改变汽油的化学组成,增加异构烷烃和芳烃的含量。加入辛烷值添加剂。调入其他的高辛烷值组分。,3、有良好的安定性 (1)汽油安定性差的原因 不饱和烃易氧化生成胶质 危害:堵塞油路,影响供油;形成积炭,引起短路;恶化传热,引起爆震,(2)改善方法 适当精制;添加抗氧化添加剂 (3)评价指标 实际胶质:规定条件下测得的发动机燃料的蒸发残余物 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
6、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,质量要求:良好的抗爆性;适宜的蒸发性;良好的安定性;抗腐蚀性;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0.81.0)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0.60.65)下工作时汽油的抗爆性 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
7、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 柴油主要用于重型机车或机械的动力。,柴油分类: 轻柴油:用于1000r/min的高速柴油机。 重柴油:用于5001000r/min的低速柴油机。 两者质量标准不同。 轻柴油的牌号:用凝点表示 分为:10、5、0、-10、-20、-35、-50等,(一)柴油机的工作过程 1、原理构造图,2、工作过程 (1)进气 活塞从上往下运动,进气阀打开,空气
8、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。,3、柴油机和汽油机的本质区别: (1)柴油机被压缩的是空气,而不是空气和燃料的化合物,设计发动机压缩比时,不受燃料性质影响,压缩比可以设计的很高,燃料转化为功德效率高,耗油省。 (2)汽油机是电火花点火,柴油机是自燃, 汽油机叫点燃式发动机,柴油机叫压燃式发动机。,(二)柴油机的质量要求 1、良好的燃烧性能 (1)抗爆性 柴油机
9、的爆震现象 柴油机也发生类似于汽油机的爆震现象,使发动机功率下降,机件损害。,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。,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,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
10、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: 4560 过高带来的问题: 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。 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。 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。,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
11、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,(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,浊点和凝点较低,但十六烷值也低。 含烷烃尤其是正构烷烃多的柴油,浊点和凝点都高,十六烷值也高 柴油的理想组分为: 带一个或两个短烷基侧链的长链异构烷烃,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脱蜡调入二次加工柴油添加降凝剂,3、有合适的粘度 (
12、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。,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。 喷气式发动机:借助高温燃气从尾喷管喷出时所形成的反
13、作用力推动前进。,喷气式发动机优点: 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)。 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。 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
14、涡轮和尾喷管四部分组成。 迎面进入的空气经压缩机压缩,其中2030%的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合燃烧,燃气进入燃气涡轮,推动涡轮高速旋转,带动空气压缩机工作,燃气最后进入尾喷管,高速喷入大气,产生反作用力推动飞机前进。 另7080%的空气进入燃烧室周围,降低燃烧室及燃气温度,防止涡轮叶片过热。,(二)喷气燃料的质量要求 1、良好的燃烧性能 喷气发动机在高空长时间工作,对燃料的要求是:能够连续进行雾化、蒸发,迅速、平稳、完全燃烧,积炭少。因此要求燃料有以下性质:,(1)热值和密度 为什么要求热值和密度: 飞机速度快、续航里程远,发动机功率大,但油箱体积有限 要求有高的热值和密度,热值的定义
15、 热值分为质量热值和体积热值 质量热值:单位质量燃料完全燃烧放出的热量,单位为KJ/Kg。 体积热值:单位体积燃料完全燃烧放出的热量,单位为KJ/m3。 质量热值愈高,耗油量愈少。 体积热值愈高,油箱装油量愈多,航程愈远。,体积热值与密度的关系 燃料的密度大,体积热值也大。 同样体积的油箱,可以多装油,飞行更长的时间和距离。,热值与组成和馏分组成的关系 含氢多的燃料,质量热值高;密度大,体积热值高 各类烃: 质量热值大小顺序: 烷烃环烷芳烃 密度和体积热值顺序:芳烃环烷烷烃,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
16、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 雾化性能(粘度)对燃烧性能的影响 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。,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。 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
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