石油化学专业知识讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 油品蒸发性能分析油品蒸发性能分析第一节第一节 馏馏 程程（2课时）课时）第二节第二节 饱和蒸气压饱和蒸气压（2课时）课时）第1页学习任务学习任务 1、了解燃料油使用要求；、了解燃料油使用要求；2、了解各评定指标基本概念；、了解各评定指标基本概念；3、掌握各评定指标意义、测定方法和计、掌握各评定指标意义、测定方法和计算方法，形成单项测定操作技能。算方法，形成单项测定操作技能。第2页u蒸发性能？蒸发性能？又称为气化性能，它是指液体在一定温又称为气化性能，它是指液体在一定温度下能否快速蒸发为蒸气能力。度下能否快速蒸发为蒸气能力。u对于内燃机燃料，为何要测试燃料蒸发性对于内燃机燃料，为何要测试燃料蒸发性能呢？能呢？内燃机内燃烧前要经过雾化，气化及与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过程，蒸发性能是保障。空气形成可燃混合气过程，蒸发性能是保障。油品蒸发性能可用油品蒸发性能可用馏程、蒸汽压馏程、蒸汽压等指标评定，即为本章节内容。等指标评定，即为本章节内容。第3页第一节第一节 馏馏 程程一、测定馏程意义一、测定馏程意义 1馏程馏程 沸点？沸点？纯液体纯液体物质在一定温度下含有恒定蒸气物质在一定温度下含有恒定蒸气压。温度越高，蒸气压？温度越高，蒸汽压压。温度越高，蒸气压？温度越高，蒸汽压与外界大气压相等时候。与外界大气压相等时候。第4页当饱和蒸气压与外界压力相等时，液体表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，这一温度称面和内部同时出现气化现象，这一温度称为该液体物质为该液体物质在此压力下沸点在此压力下沸点。通常所说沸点是指液体物质在压力为通常所说沸点是指液体物质在压力为101.325kPa下沸点，又称为下沸点，又称为正常沸点正常沸点。第5页沸程沸程 石油是一个沸点连续多组分混合物。在石油是一个沸点连续多组分混合物。在外压一定时，油品沸点范围，称为外压一定时，油品沸点范围，称为沸程沸程。馏程馏程 在要求条件下，在要求条件下，蒸馏蒸馏100ml试油建立馏试油建立馏出体积百分数与所对应馏出温度关系，从出体积百分数与所对应馏出温度关系，从初馏点到终馏点这一初馏点到终馏点这一温度范围温度范围，叫做，叫做馏程馏程。第6页 馏分馏分 在某一温度范围蒸出馏出物，称为在某一温度范围蒸出馏出物，称为馏分馏分，如汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分及润滑油如汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分及润滑油馏分等。温度范围窄称为馏分等。温度范围窄称为窄馏分窄馏分，温度范围，温度范围宽称为宽称为宽馏分宽馏分。第7页初馏点初馏点终馏点终馏点馏程馏程馏分馏分T宽馏分宽馏分窄馏分窄馏分T1T2第8页 2馏分组成馏分组成 油品蒸馏测定中油品蒸馏测定中馏出温度馏出温度与与馏出体积分数馏出体积分数相对应一组数据，称为相对应一组数据，称为馏分组成馏分组成。比如，初馏点，比如，初馏点，10点、点、50点、点、90点点和终馏点等，和终馏点等，生产实际中常统称为馏程。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主要指标。馏分组成是石油产品蒸发性大小主要指标。第9页3测定馏程意义测定馏程意义 （1）馏程是判断石油馏分组成，可作）馏程是判断石油馏分组成，可作为建厂设计基础数据。为建厂设计基础数据。（2）馏程是装置生产操作控制依据）馏程是装置生产操作控制依据 第10页（3）依据馏程能够评定汽油发动机燃料蒸）依据馏程能够评定汽油发动机燃料蒸发性，判断其使用性能。发性，判断其使用性能。10%馏出温度能够判断汽油中轻组馏出温度能够判断汽油中轻组分含量，分含量，它反应汽油发动机燃料低温开启性它反应汽油发动机燃料低温开启性能和形成气阻倾向。能和形成气阻倾向。冬天：低温开启性能（冬天：低温开启性能（10%馏出温度馏出温度上限上限）夏天：形成气阻（蒸汽压指标，下限）夏天：形成气阻（蒸汽压指标，下限）第11页 汽油规格中要求汽油规格中要求10%馏出温度不能高于馏出温度不能高于70，汽油，汽油10%馏出温度越低，越能确保发馏出温度越低，越能确保发动机低温启动性。动机低温启动性。在相同气温条件下，汽油在相同气温条件下，汽油10%馏出温度馏出温度越低，所需开启时间越短，耗油越少。越低，所需开启时间越短，耗油越少。第12页表表4-1 车用汽油车用汽油10%馏出温度与确保发动机易馏出温度与确保发动机易于开启最低大气温度关系于开启最低大气温度关系10%馏馏出温度出温度/546066717782大气温度大气温度/21 17 13 962表表4-2 车用汽油车用汽油10%馏出温度与发动机开启时馏出温度与发动机开启时间及汽油消耗量关系间及汽油消耗量关系试验试验温度温度/开启时间/s开启时汽油消耗量/mL10%馏馏出出温度温度7910%馏馏出出温度温度7210%馏馏出出温度温度7910%馏馏出温出温度度720610.5459.42910488.730第13页 车用汽油车用汽油50%馏出温度表示其平馏出温度表示其平均蒸发性能，均蒸发性能，它影响发动机开启后升温它影响发动机开启后升温时间和加速性能时间和加速性能。要求车用汽油。要求车用汽油50馏馏出温度不高于出温度不高于120。车用汽油车用汽油90%馏出温度表示表示馏出温度表示表示其重质组分含量，其重质组分含量，它关系到燃料燃烧完它关系到燃料燃烧完全性。全性。普通，燃料普通，燃料90%馏出温度低些好，馏出温度低些好，我国要求车用汽油我国要求车用汽油90%馏出温度不高于馏出温度不高于190。第14页 终馏点表示燃料中最重馏分沸点。试验终馏点表示燃料中最重馏分沸点。试验表明，使用终馏点为表明，使用终馏点为225汽油，发动机磨损汽油，发动机磨损比使用终馏点为比使用终馏点为200汽油增大汽油增大1倍、耗油量增倍、耗油量增加加7%。我国要求车用汽油终馏点不高于。我国要求车用汽油终馏点不高于205。第15页（4）评定车用柴油蒸发性，判断其使用性）评定车用柴油蒸发性，判断其使用性能能 车用柴油馏程是确保其在发动机燃烧室车用柴油馏程是确保其在发动机燃烧室内内快速蒸发和燃烧快速蒸发和燃烧主要指标。为确保良好低主要指标。为确保良好低温开启性能，需要有一定轻质馏分，确保蒸温开启性能，需要有一定轻质馏分，确保蒸发快，油气混合均匀，燃烧状态好，油耗少。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）？馏分越轻越好吗（压燃式发动机）？第16页表表4-3 车用柴油车用柴油50馏出温度与开启性关系馏出温度与开启性关系车车用柴油用柴油50馏馏出温度出温度/200225250275285发动机开启时间/s810276090第17页 重馏分尤其是碳链较长烷烃自燃点低，轻易重馏分尤其是碳链较长烷烃自燃点低，轻易燃烧，但馏分组成过重，气化困难，燃烧不完全，燃烧，但馏分组成过重，气化困难，燃烧不完全，不但油耗增大，还易形成积炭，磨损发动机，缩不但油耗增大，还易形成积炭，磨损发动机，缩短使用寿命。短使用寿命。我国车用柴油指标要求，我国车用柴油指标要求，50%馏出温度不得高馏出温度不得高于于300，90%馏出温度不得高于馏出温度不得高于355，95%馏出温度不高于馏出温度不高于365。表表4-4 车用柴油车用柴油300馏出量与耗油率关系馏出量与耗油率关系单单位耗油率位耗油率 /300馏馏出量出量 /131114100203439第18页二、馏程测定方法概述二、馏程测定方法概述 1恩氏蒸馏恩氏蒸馏 按照按照GB/T 2551977（1988）石油产品）石油产品馏测定法（恩氏蒸馏）和馏测定法（恩氏蒸馏）和GB/T 65361997石油产品蒸馏测定法石油产品蒸馏测定法标准方法进行。标准方法进行。该两种标准试验方法适合用于该两种标准试验方法适合用于测定发动机测定发动机燃料、溶剂油和轻质石油产品燃料、溶剂油和轻质石油产品馏分组成。馏分组成。第19页图图4-1 石油产品馏程测定器石油产品馏程测定器托架；托架；2喷灯；喷灯；3支架；支架；4下罩；下罩；5石棉垫；石棉垫；6上罩；上罩；6上罩；上罩；7蒸馏烧瓶；蒸馏烧瓶；8温度计；温度计；9冷凝管；冷凝管；10排水支排水支管；管；11水槽；水槽；12进水支管；进水支管；13量筒量筒第20页图图4-2采取电加热手工蒸馏装置总装图采取电加热手工蒸馏装置总装图1量筒；量筒；2吸水纸；吸水纸；3温度计；温度计；4蒸馏烧瓶；蒸馏烧瓶；5石棉板；石棉板；6电加热元件；电加热元件；7蒸馏烧瓶支架平台；蒸馏烧瓶支架平台；8蒸馏烧瓶调整旋钮；蒸馏烧瓶调整旋钮；9热量调整盘；热量调整盘；10开关；开关；11无无底罩；底罩；12冷凝器；冷凝器；13冷凝管；冷凝管；14金属罩金属罩第21页 恩氏蒸馏测定时，将恩氏蒸馏测定时，将100mL试样在要求试验试样在要求试验条件下，按产品性质不一样，控制不一样蒸馏条件下，按产品性质不一样，控制不一样蒸馏操作升温速度。操作升温速度。冷凝管流出第一滴冷凝液时气相温度，称为初冷凝管流出第一滴冷凝液时气相温度，称为初馏点。馏点。蒸馏过程中，烃类分子按其相对挥发度由大到蒸馏过程中，烃类分子按其相对挥发度由大到小次序逐步蒸出，随之，气相温度也逐步升高，小次序逐步蒸出，随之，气相温度也逐步升高，当馏出物体积分数为装入试样当馏出物体积分数为装入试样10%、50%、90%时，蒸馏瓶内气相温度分别称之为时，蒸馏瓶内气相温度分别称之为10%、50%、90%馏出温度馏出温度。测试步骤：测试步骤：第22页蒸馏过程中最高气相温度，称为蒸馏过程中最高气相温度，称为终馏点终馏点。蒸馏烧瓶底部最终一滴液体气化瞬间所测蒸馏烧瓶底部最终一滴液体气化瞬间所测得气相温度称为干点，得气相温度称为干点，此时不考虑蒸馏烧此时不考虑蒸馏烧瓶壁及温度计上任何液滴或液膜。因为终瓶壁及温度计上任何液滴或液膜。因为终馏点普通在蒸馏烧瓶底部全部液体蒸发后馏点普通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。才出现，故与干点往往相同。第23页蒸馏结束后，以装入试样量为蒸馏结束后，以装入试样量为100%减去馏出减去馏出液体和残留物体积分数，所得之差值称为蒸发损液体和残留物体积分数，所得之差值称为蒸发损失。失。生产实际中常称上述这套生产实际中常称上述这套完整数据完整数据称为称为馏程，馏程，它是轻质燃料油质量指标（附录它是轻质燃料油质量指标（附录1-4）。）。GB/T 65361997石油产品蒸馏测定法其石油产品蒸馏测定法其蒸馏装置有蒸馏装置有手工蒸馏手工蒸馏（采取喷灯加热或电加热）（采取喷灯加热或电加热）和和自动蒸馏自动蒸馏，但有争议时，仲裁试验应采取手工，但有争议时，仲裁试验应采取手工蒸馏。蒸馏。第24页 测定时依据使用蒸馏仪器不一样，要求观察测定时依据使用蒸馏仪器不一样，要求观察统计回收体积分数（量筒内蒸馏所得冷凝液体占统计回收体积分数（量筒内蒸馏所得冷凝液体占蒸馏油品体积分数）和对应温度计读数（回收温蒸馏油品体积分数）和对应温度计读数（回收温度）准确度也不一样，度）准确度也不一样，手工蒸馏手工蒸馏要求准确至要求准确至0.5mL、0.5，自动蒸馏自动蒸馏要求准确至要求准确至0.1 mL、0.1。第25页 恩氏蒸馏测定操作简单、快速，结果易恩氏蒸馏测定操作简单、快速，结果易重合，对评定石油产品尤其是评定重合，对评定石油产品尤其是评定轻质油品轻质油品使用性质，控制产品质量和检验操作条件等使用性质，控制产品质量和检验操作条件等都有着主要实际意义。都有着主要实际意义。试验演示：试验演示：第26页 三、影响恩氏蒸馏测定主要原因三、影响恩氏蒸馏测定主要原因 （1）试样及馏出物）试样及馏出物量取温度量取温度一致性一致性 要求量取试样、馏出物及残留液体积时，要求量取试样、馏出物及残留液体积时，温度要尽可能保持一致，通常要求在温度要尽可能保持一致，通常要求在203下进行。下进行。（2）冷凝温度冷凝温度控制控制 测定不一样石油产品馏程时，冷凝器内水测定不一样石油产品馏程时，冷凝器内水温控制要求不一样。汽油：温控制要求不一样。汽油：0-5；含蜡液体：；含蜡液体：50-70？第27页 （3）加热速度和馏出速度控制）加热速度和馏出速度控制（两个影响）（两个影响）标准中要求蒸馏标准中要求蒸馏汽油汽油时，从开始加热到初馏时，从开始加热到初馏点时间为点时间为510min；航空汽油，航空汽油，78min；喷气燃料、煤油、车用柴油，喷气燃料、煤油、车用柴油，015min；重质燃料油或其它重质油料，重质燃料油或其它重质油料，1020min。馏出速度应保持馏出速度应保持45mL/min（每（每10s约约2025滴）。当总馏出量达滴）。当总馏出量达90mL时，需调整加时，需调整加热速度，使热速度，使35 min内到达干点，不然会影响干内到达干点，不然会影响干点测定准确性。点测定准确性。第28页 （4）蒸馏损失量控制）蒸馏损失量控制 测定汽油时，量筒口部要用棉花塞住，降测定汽油时，量筒口部要用棉花塞住，降低馏出物挥发损失，使其充分冷凝，同时还能低馏出物挥发损失，使其充分冷凝，同时还能防止冷凝管上凝结水落入量筒内。防止冷凝管上凝结水落入量筒内。（5）石棉垫选择）石棉垫选择 通常考虑是，蒸馏终点油品表面要高于加通常考虑是，蒸馏终点油品表面要高于加热面。轻油大都要求测定终馏点，为预防过热热面。轻油大都要求测定终馏点，为预防过热可选择较小石棉垫。可选择较小石棉垫。SH/T0121-1992石油产石油产品馏程测定技术条件。品馏程测定技术条件。第29页 （6）试样脱水）试样脱水 测定前必须对含水试样进行脱水处理，测定前必须对含水试样进行脱水处理，并加入沸石，以确保试验安全及测定结果并加入沸石，以确保试验安全及测定结果准确性。准确性。怎样脱水？怎样脱水？新煅烧并冷却食盐或无水氯化钙新煅烧并冷却食盐或无水氯化钙第30页第31页第二节第二节 饱和蒸汽压饱和蒸汽压一、一、测定饱和蒸气压意义测定饱和蒸气压意义 1饱和蒸气压饱和蒸气压 在一定温度下，气液两相处于平衡状态在一定温度下，气液两相处于平衡状态时蒸气压力称为时蒸气压力称为饱和蒸气压饱和蒸气压，简称，简称蒸气压蒸气压。第32页 2影响饱和蒸气压原因影响饱和蒸气压原因 （1）温度）温度 温度升高，油品蒸气压增大，温度降低，温度升高，油品蒸气压增大，温度降低，油品蒸气压减小油品蒸气压减小。（相同物质，不一样温度）。（相同物质，不一样温度）（2）物质种类和组成）物质种类和组成 在一定温度下，油品馏分越轻，越轻易挥在一定温度下，油品馏分越轻，越轻易挥发，蒸气压越大发，蒸气压越大。（不一样物质，相同温度）。（不一样物质，相同温度）第33页3测定饱和蒸气压意义测定饱和蒸气压意义 （1）评定汽油气化性）评定汽油气化性 较高蒸气压能确保汽油正常燃烧，发较高蒸气压能确保汽油正常燃烧，发动机开启快，效率高，油耗低。动机开启快，效率高，油耗低。（2）判断汽油在使用时有没有形成阻）判断汽油在使用时有没有形成阻倾向。倾向。第34页 汽油用于发动机燃料时，希望含有较汽油用于发动机燃料时，希望含有较高蒸汽压，但也并不是无止境。高蒸汽压，但也并不是无止境。蒸气压过高蒸气压过高轻轻易使汽油在易使汽油在输输油管路中油管路中形成气阻，使供油不足或中止，造成形成气阻，使供油不足或中止，造成发动发动机功率降低，甚至停机功率降低，甚至停顿顿运运转转。蒸汽蒸汽压过压过低又会影响开启性能。低又会影响开启性能。第35页 表表4-5：伴随大气温度升高，伴随大气温度升高，应应控制汽油控制汽油保持保持较较低蒸气低蒸气压压，才能确保汽油，才能确保汽油发动发动机供油系机供油系统统不不发发生气阻。我国生气阻。我国对车对车用汽油蒸气用汽油蒸气压压按季按季节节要求了不一要求了不一样样指指标标。第36页 （3）预计汽油贮存和运输中蒸发损）预计汽油贮存和运输中蒸发损失失 当贮存、灌注及运输发动机燃料时，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，蒸气油品含轻组分越多，蒸气压越大，蒸气损失也越大，这不但易造成油料损失，损失也越大，这不但易造成油料损失，污染环境，而且还有发生火灾危险性。污染环境，而且还有发生火灾危险性。第37页二、石油产品蒸气压测定方法概述二、石油产品蒸气压测定方法概述 GB/T 80171987石油产品蒸汽压测石油产品蒸汽压测定法（雷德法）标准方法蒸气压测定装定法（雷德法）标准方法蒸气压测定装置由蒸汽压测定器、压力计和水浴三部分置由蒸汽压测定器、压力计和水浴三部分组成，测定器又分空气室和汽油室，二者组成，测定器又分空气室和汽油室，二者体积比为（体积比为（3.84.2）1。测定适用范围？测定适用范围？第38页图图4-10 雷德法蒸气压测定器（蒸气压弹）雷德法蒸气压测定器（蒸气压弹）第39页三、影响测定主要原因三、影响测定主要原因 （1）压力表读数及校正）压力表读数及校正 在读数时，必须确保压力表处于垂直位置，在读数时，必须确保压力表处于垂直位置，要轻轻敲击后再读数。要轻轻敲击后再读数。（2）试样空气饱和）试样空气饱和 必须按要求猛烈摇荡盛放试样容器，使试必须按要求猛烈摇荡盛放试样容器，使试样与容器内空气到达饱和，所测得最大蒸气压样与容器内空气到达饱和，所测得最大蒸气压才是雷德蒸气压。才是雷德蒸气压。第40页（3）检验泄露）检验泄露 在试验前和试验中，应仔细检验全部仪在试验前和试验中，应仔细检验全部仪器是否有漏油和漏气现象，任何时候发觉有漏器是否有漏油和漏气现象，任何时候发觉有漏油漏气现象则舍弃试样，用新试样重做试验。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）取样和试样管理 取样和试样管理应严格执行标准中要求，取样和试样管理应严格执行标准中要求，防止试样蒸发损失和轻微组成改变，试验前绝防止试样蒸发损失和轻微组成改变，试验前绝不能把雷德蒸气压测定器任何部件看成试样容不能把雷德蒸气压测定器任何部件看成试样容器使用。假如要测定项目较多，雷德蒸气压测器使用。假如要测定项目较多，雷德蒸气压测定应是被分析试样第一个试验，预防轻组分挥定应是被分析试样第一个试验，预防轻组分挥发。发。第41页 （5）仪器冲洗）仪器冲洗 按要求每次试验后必须彻底冲洗压力表、空按要求每次试验后必须彻底冲洗压力表、空气室和汽油室，以确保不含残余试样。气室和汽油室，以确保不含残余试样。（6）温度控制）温度控制 仪器安装必须按标准方法中要求准确操作，仪器安装必须按标准方法中要求准确操作，不得超出要求安装时间，以确保空气室恒定在不得超出要求安装时间，以确保空气室恒定在37.8；严格控制试样温度为；严格控制试样温度为01，测定水浴温，测定水浴温度为度为37.80.1。第42页 石油产品分析仪器展示石油产品分析仪器展示图图3-11 JSR0201型雷德法自动蒸气压测定器型雷德法自动蒸气压测定器 图图3-12 BSY-112型饱和蒸气压测定器型饱和蒸气压测定器第43页作业：P92，1、4、5、7、11第44页复复 习习1 1、什么是沸程、馏程、馏分组成？、什么是沸程、馏程、馏分组成？2 2、进行恩氏蒸馏时，假如对加热速度和馏出速度、进行恩氏蒸馏时，假如对加热速度和馏出速度控制不妥，将会产生那些后果？控制不妥，将会产生那些后果？3 3、什么是饱和蒸汽压？影响饱和蒸汽压原因有哪、什么是饱和蒸汽压？影响饱和蒸汽压原因有哪些，是怎样影响？些，是怎样影响？4 4、当汽油试样要测定较多项目时，为何要求雷德、当汽油试样要测定较多项目时，为何要求雷德蒸汽压测定必须是第一个试验？蒸汽压测定必须是第一个试验？第45页作业情况作业情况 实训分组（实训分组（3组）组）第46页