石油燃料的組成和性能

1、第三章 石油燃料的組成和性能目錄第一節(jié) 汽油第二節(jié) 柴油第三節(jié) 噴氣燃料第四節(jié) 燃?xì)夂腿剂嫌?汽油的主要成分為汽油的主要成分為C5C11脂肪烴、環(huán)烴類及脂肪烴、環(huán)烴類及含少量芳香烴。含少量芳香烴。汽油的質(zhì)量要求：汽油的質(zhì)量要求： 蒸發(fā)性能良好；蒸發(fā)性能良好；燃燒性能良好，不產(chǎn)生爆震；燃燒性能良好，不產(chǎn)生爆震；儲存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向??；儲存安定性好，生成膠質(zhì)的傾向??；對發(fā)動機(jī)沒有腐蝕性。對發(fā)動機(jī)沒有腐蝕性。1.1 汽油的蒸發(fā)性 蒸發(fā)性是汽油最重要的特性之一。要求汽油能迅速氣化并與空氣形成可燃性混合氣。 如果汽油的蒸發(fā)性太差，汽油氣化不完全，導(dǎo)致汽油機(jī)的功率降低，起動和加速都較困難。 如果汽

2、油的蒸發(fā)性太強(qiáng)，汽油在輸油管中因氣化而產(chǎn)生氣阻，造成供油不足。 反映汽油蒸發(fā)性能的質(zhì)量指標(biāo)是餾程和飽和蒸氣壓。1.1 汽油的蒸發(fā)性 一、 餾程 餾程在一定程度上能大體反映汽油的沸點(diǎn)范圍和蒸發(fā)性能。餾出體積/%初餾點(diǎn)105090終餾點(diǎn)殘留1%（2%）餾出溫度/374980146188汽油餾程1.1 汽油的蒸發(fā)性 10%的餾出溫度 10%餾出溫度越低，表明汽油中所含低沸點(diǎn)組分越多，蒸發(fā)性越強(qiáng)，汽油機(jī)能迅速起動的溫度越低，但開始產(chǎn)生氣阻的溫度也越低。因而在冬季有利于起動，而在炎熱的夏季卻容易產(chǎn)生氣阻。反之，汽油10%餾出溫度高，汽油機(jī)冬季起動困難，但夏季不易產(chǎn)生氣阻。 中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求中國

3、車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求10%的餾出溫度不高于的餾出溫度不高于70。1.1 汽油的蒸發(fā)性 50%的餾出溫度 表示汽油的平均蒸發(fā)性能。 汽油的50%餾出溫度低，在正常溫度下能較多地蒸發(fā)，起動后燃燒充分，發(fā)出的熱量較多，可縮短汽油機(jī)的升溫時間，即發(fā)動機(jī)預(yù)熱較快。 同時，汽油機(jī)加速性能良好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和，同時耗油量也降低。1.1 汽油的蒸發(fā)性 如果50%餾出溫度過高，在汽油機(jī)在加速過程中，當(dāng)供油量急劇增加時，大部分汽油不能氣化，導(dǎo)致燃燒不完全，嚴(yán)重時還會突然熄火。 中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求50%的餾出溫度不高于的餾出溫度不高于120。 1.1 汽油的蒸發(fā)性 90%餾出溫度和

4、終餾點(diǎn)（或干點(diǎn)） 表示汽油中重組分含量的多少，與汽油的燃燒是否完全和發(fā)動機(jī)磨損有一定關(guān)系。 90%餾出溫度和終餾點(diǎn)過高，說明汽油中重組分含量較多，正常使用條件下不能保證汽油完全蒸發(fā)和燃燒。容易形成積炭，排氣冒黑煙，油耗增加，燃料的使用效率降低。1.1 汽油的蒸發(fā)性 同時沒有蒸發(fā)的汽油重組分流入曲軸箱，稀釋潤滑油而加大汽油機(jī)活塞的磨損。 汽油的干點(diǎn)越高，發(fā)動機(jī)活塞的磨損越大，油耗越高。 中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求90%餾出溫度不高于餾出溫度不高于190，干點(diǎn)不高于，干點(diǎn)不高于205。1.1 汽油的蒸發(fā)性 二、 飽和蒸氣壓 汽油的飽和蒸氣壓又稱雷德蒸氣壓（簡稱RVP）。

5、其定義如下：氣、液兩相的體積比為4:1時，在38（100F）下兩相達(dá)到平衡時燃料蒸氣的最大壓力。 飽和蒸氣壓表示汽油的蒸發(fā)性能，蒸氣壓越大，汽油的蒸發(fā)性越好，汽油機(jī)易于冷啟動。 1.1 汽油的蒸發(fā)性 雷德蒸氣壓主要是由汽油中的輕質(zhì)組分所產(chǎn)生的。 蒸氣壓可以作為衡量汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)是否產(chǎn)生氣阻傾向的指標(biāo)，也可相對衡量汽油在儲存和運(yùn)輸過程中的損耗傾向和安全性。 中國車用汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定了冬用型和夏用型汽油的飽和蒸汽壓。1.2 汽油的安定性 汽油在常溫和液相條件下抵抗氧化的能力稱為汽油的氧化安定性。 安定性差的汽油，在儲運(yùn)過程中易發(fā)生氧化反應(yīng)，生成膠質(zhì)，使油品顏色變深，并產(chǎn)生膠狀沉淀。在油箱

6、、濾網(wǎng)形成粘稠膠狀物，影響供油；沉積在火花塞上的膠質(zhì)在高溫下形成積炭而短路；沉積在進(jìn)、排氣閥上會結(jié)焦，導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴(yán)；沉積在氣缸蓋、活塞上的積炭，造成氣缸散熱不良，溫度升高，以致增大爆震燃燒的傾向。1.2 汽油的安定性 一、 烴類的液相氧化機(jī)理 巴赫-恩格勒的過氧化物理論和謝苗諾夫的自由基鏈反應(yīng)的理論是烴類液相氧化過程機(jī)理的基礎(chǔ)。 烴類液相氧化是指在低于烴類沸點(diǎn)的溫度下烴類自身進(jìn)行的氧化反應(yīng)，通常是在常溫下進(jìn)行，因而也稱自動氧化。 烴類的液相氧化遵循自由基鏈反應(yīng)機(jī)理。 1.2 汽油的安定性 鏈引發(fā)： 烴類分子受氧分子攻擊后產(chǎn)生烴自由基和過氧化氫自由基。 光、熱等外界能量可助于自由基的產(chǎn)生。當(dāng)

7、有變價金屬（錳、鈷、鐵）的化合物時，也會與烴類作用產(chǎn)生自由基。在整個氧化反應(yīng)中，鏈引發(fā)是最困難的一步。 2RHORHOO 32RHMnRMnH 1.2 汽油的安定性 鏈增長 自由基一旦產(chǎn)生便可進(jìn)行鏈的延續(xù)。自由基R與氧分子加成產(chǎn)生ROO ，ROO不僅與原始物質(zhì)反應(yīng)，而且更容易與氧化產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)，使氧化反應(yīng)不斷深化。2ROROO ROORHROOHR 1.2 汽油的安定性 鏈的退化分支 烴類氧化并不是簡單的鏈反應(yīng)，也不是正常的分支反應(yīng)，而是一種具有退化分支的鏈反應(yīng)，即所生成的過氧化物ROOH還會繼續(xù)分解。分解產(chǎn)生的自由基RO和R還可以引發(fā)新的鏈反應(yīng)。 ROOHROOH 2ROOHRHRORH O

8、 1.2 汽油的安定性 過氧化物ROOH的反應(yīng)活性大大低于自由基，因而還可以部分轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定產(chǎn)物，如醛、酮、醇等。活性自由基濃度降低，使得分支鏈反應(yīng)的速度比較緩和，故稱之為退化分支鏈反應(yīng)。 22RCH OOHRCHOH O 1.2 汽油的安定性 鏈的終止 自由基之間相互結(jié)合，自由基消失。RRRROOROOROO 穩(wěn)定產(chǎn)物1.2 汽油的安定性 OAB 第一階段為誘導(dǎo)期（OA段），就是燃料與氧氣接觸后沒有發(fā)生明顯變化的一段時間，在誘導(dǎo)期氧化反應(yīng)速度很慢，氧化產(chǎn)物生成較少。第二階段為加速期（AB段），氧化反應(yīng)加速進(jìn)行，氧化產(chǎn)物迅速增加。第三階段為平緩期，氧化反應(yīng)速度減緩或趨于停止。1.2 汽油的安定性

9、 誘導(dǎo)期的氧化反應(yīng)，只是由于最初產(chǎn)生自由基較少，氧化中間產(chǎn)物ROOH濃度較低，氧化的退化分支反應(yīng)鏈不多，所以氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢。 燃料氧化存在誘導(dǎo)期，因為原始烴分子受到氧分子的攻擊產(chǎn)生最初的自由基，需要足以破壞CH鍵的活化能，所以最初產(chǎn)生的自由基較少，開始氧化的反應(yīng)鏈也就不多，氧化反應(yīng)速度緩慢。另一方面液體燃料中存在微量的天然抗氧劑。1.2 汽油的安定性 二、 汽油的化學(xué)組成與其安定性的關(guān)系 在常溫及液相條件下，汽油中的烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴均不易發(fā)生氧化反應(yīng)。 汽油中的各種不飽和烴容易發(fā)生氧化和縮合反應(yīng)生成膠質(zhì)，汽油中的各種不飽和烴是導(dǎo)致汽油不安定的主要根源。 1.2 汽油的安定性 各種不飽和烴

10、，生成膠質(zhì)的傾向如下：二烯烴環(huán)烯烴鏈烯烴。 在鏈烯烴中，直鏈的-烯烴比雙鍵位于中心附近的異構(gòu)烯烴更不穩(wěn)定。 在二烯烴中，尤以共軛二烯烴、環(huán)二烯烴（如環(huán)戊二烯）最不安定。 二烯烴除本身易生成膠質(zhì)外，還會促使其它烴類氧化。1.2 汽油的安定性 除不飽和烴外，汽油中的硫酚和硫醇對促進(jìn)膠質(zhì)的生成有很大作用。 含氮化合物也會導(dǎo)致膠質(zhì)的生成，這些膠質(zhì)又是加速新的膠質(zhì)生成和縮合的引發(fā)劑。 因而燃料中的殘余膠質(zhì)如不除凈，將促進(jìn)新裝燃料中膠質(zhì)的迅速生成。1.2 汽油的安定性 在各種汽油中，直餾汽油中不含烯烴，其安定性很好。而焦化汽油的安定性最差，原因是焦化汽油中的烯烴尤其是二烯烴含量較高。催化裂化汽油因含有的二

11、烯烴較少，安定性也比較高，加氫精制汽油的安定性最高，因為一些烯烴被加氫飽和，非烴化合物被脫除。 1.2 汽油的安定性 三、 外界條件對汽油安定性的影響 溫度 溫度對汽油的氧化變質(zhì)有顯著的影響。溫度升高促進(jìn)汽油中的烴類分子產(chǎn)生初始自由基，同時也加速了過氧化物的分解，加速了退化分支鏈反應(yīng)。因而汽油的誘導(dǎo)期縮短，生成膠質(zhì)的傾向增大。研究表明，儲存溫度每升高10，汽油中膠質(zhì)的生成速度約加快2.42.8倍。1.2 汽油的安定性 金屬表面的作用 汽油在金屬表面的作用下，顏色容易變深，膠質(zhì)的生成速度加快。 常見的各種金屬中銅具有最大的催化活性，它使汽油的誘導(dǎo)期降低75%，鐵使汽油的誘導(dǎo)期降低30%，鋅、鋁、

12、錫也能使汽油的誘導(dǎo)期縮短1520%，安定性降低。1.2 汽油的安定性 研究證明，在汽油的氧化過程中金屬表面只是對燃料中存在的抗氧劑起消耗或破壞作用，而對純烴類（包括烯烴）的氧化實際上沒有影響。原因可能是抗氧劑被吸附在金屬表面，從而限制了抗氧劑對燃料氧化的抑制作用。1.2 汽油的安定性 與空氣的接觸面積 汽油的氧化變質(zhì)開始于其與空氣接觸的表面。汽油與空氣的接觸面積越大，氧化生成膠質(zhì)的傾向也越大。 水分的影響 儲存中水分對汽油的氧化變質(zhì)有不良影響，如果汽油中含有水，膠質(zhì)生成的速度比沒有水要快得多。1.2 汽油的安定性 四、 評定汽油安定性的指標(biāo) 碘值 gI2/100g 實際膠質(zhì) mg/100mL（

13、25mL樣品，150熱空氣） 誘導(dǎo)期 min（0.7MPa，100 ， 壓降 2 psi） 1.2 汽油的安定性 項目汽油汽油誘導(dǎo)期/min270360實際膠質(zhì)/(mg/100mL)出廠時0.40.4一年后22.04.6二年后32.08.8三年后95.610.4表3-1-4 車用汽油誘導(dǎo)期與膠質(zhì)變化的關(guān)系我國車用汽油的誘導(dǎo)期要求不小于480min。1.3 汽油的抗爆性 一、 汽油機(jī)的正常燃燒與爆震燃燒 汽油機(jī)的正常燃燒過程 燃燒初期 在汽油機(jī)的壓縮過程中，可燃混合氣的溫度和壓力上升很快，汽油開始發(fā)生氧化反應(yīng)并生成一些過氧化物，即焰前反應(yīng)。當(dāng)火花塞點(diǎn)火后，在火花附近的混合氣溫度急劇增加，出現(xiàn)最初

14、的火焰中心。1.3 汽油的抗爆性 燃燒期 火焰中心形成之后，火焰的前鋒在強(qiáng)烈擾動氣流中逐層向未燃混合氣推進(jìn)，未燃混合氣因受到已燃混合氣的熱輻射而導(dǎo)致其溫度升高，同時已燃混合氣因燃燒膨脹而壓縮未燃混合氣導(dǎo)致其壓力也升高，這樣火焰以球面形狀向周圍擴(kuò)散，使燃料逐層發(fā)火燃燒，直到絕大部分燃料燃盡為止?；鹧?zhèn)鞑ニ俣葹?030m/s，壓力變化也比較平緩。1.3 汽油的抗爆性 補(bǔ)燃期 由于混合氣中燃料與空氣的混合和分布不可能完全均勻，所以明顯燃燒期以后和膨脹過程中，仍然有少量的未燃?xì)怏w或燃燒不完全的產(chǎn)物在繼續(xù)燃燒，直到燃燒結(jié)束為止，即為補(bǔ)燃期。 汽油機(jī)正常燃燒時，發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)柔順，動力和經(jīng)濟(jì)性能均較好。

15、1.3 汽油的抗爆性 爆震燃燒 爆震現(xiàn)象 汽油在發(fā)動機(jī)中燃燒不正常時，會出現(xiàn)機(jī)身強(qiáng)烈震動的情況，并發(fā)出金屬敲擊聲，同時發(fā)動機(jī)功率降低，排氣管冒黑煙，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致機(jī)件損壞，又稱為敲缸或爆燃。 1.3 汽油的抗爆性 爆震是汽油機(jī)的一種不正常燃燒，它發(fā)生在燃燒過程的后期，隨著火焰中心在氣缸中的傳播，未燃混合氣因受到已燃混合氣的熱輻射和壓縮，其溫度和壓力急劇升高，氧化反應(yīng)的速度加快，形成大量的過氧化物并急劇分解，以致于在最初的火焰前鋒尚未到達(dá)之前，未燃混合氣的局部溫度已超過其自燃點(diǎn)，從而發(fā)生爆炸性燃燒。 1.3 汽油的抗爆性 在氣缸內(nèi)便出現(xiàn)兩個或多個燃燒中心，火焰前鋒不再是正常燃燒的逐層推進(jìn)，而是對

16、立推進(jìn)，產(chǎn)生爆震波，氣缸內(nèi)局部的溫度和壓力急劇升高，出現(xiàn)壓力的震蕩。項目項目正常燃燒正常燃燒爆震燃燒爆震燃燒Tmax，1800200020002500Pmax，Mpa341016火焰?zhèn)鞑ニ俣然鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣? m/s2030200023001.3 汽油的抗爆性 爆震燃燒的特征 爆震時，火焰中心以100300m/s（輕微爆震）直至8001000m/s（強(qiáng)烈爆震）的速度傳播火焰，產(chǎn)生的爆震波以10001500m/s的高速沖擊汽缸壁并反射，燃?xì)鈮毫眲∩?，局部壓力可達(dá)10MPa，氣缸內(nèi)的局部溫度高達(dá)20002500。 1.3 汽油的抗爆性 汽油爆震燃燒的危害 爆震燃燒對汽油機(jī)的危害極大，超音速的爆震波

17、撞擊活塞頂、氣缸壁，引起震動，并發(fā)出尖銳的金屬敲擊聲，機(jī)件磨損增加，甚至燒毀機(jī)件。爆震還會導(dǎo)致燃燒不完全而冒黑煙，這是因為燃燒室中局部溫度急劇升高，使燃燒產(chǎn)物中（CO和CO2）發(fā)生離解析出游離碳，這些游離碳來不及燃燒就被排出氣缸。造成燃料的浪費(fèi)，發(fā)動機(jī)功率降低。燃料不完全燃燒排放到空氣中，造成環(huán)境污染。 1.3 汽油的抗爆性 汽油爆震燃燒產(chǎn)生的原因 汽油爆震燃燒的與燃料的性質(zhì)有關(guān)。在發(fā)動機(jī)構(gòu)造已確定的情況下，燃料的自燃點(diǎn)越低，其抗爆性越差，產(chǎn)生爆震的傾向也就越大。 汽油爆震燃燒與發(fā)動機(jī)的構(gòu)造有關(guān)。發(fā)動機(jī)的壓縮比越大，壓縮終了時，氣缸內(nèi)的混合氣的溫度與壓力就越高，自燃的傾向也就越大，因而越容易產(chǎn)

18、生爆震。1.3 汽油的抗爆性 二、 汽油抗爆性的表示方法 汽油的抗爆性是用辛烷值（ Octane Number，簡稱ON ）來表示，衡量汽油是否易于發(fā)生爆震。辛烷值越高，抗爆性越好。1.3 汽油的抗爆性 辛烷值的定義 人為規(guī)定抗爆性很好的異辛烷（2,2,4三甲基戊烷）的辛烷值為100，抗爆性極差的正庚烷的辛烷值為0，兩種物質(zhì)以不同的體積比混合可得到一系列的標(biāo)準(zhǔn)燃料，標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)就是其辛烷值。 將待測汽油與一系列辛烷值不同的標(biāo)準(zhǔn)燃料在標(biāo)準(zhǔn)試驗用單缸發(fā)動機(jī)上進(jìn)行對比，與所測汽油抗爆性相同的標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值就是所測汽油的辛烷值。 1.3 汽油的抗爆性 車用汽油辛烷值的測定方法 車用汽

19、油辛烷值的測定方法主要有兩種，即馬達(dá)法和研究法。所測的辛烷值相應(yīng)為馬達(dá)法辛烷值（MON)）和研究法辛烷值（RON）。 用研究法測定時，由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和混合氣溫度與馬達(dá)法相比都較低，因而所得的RON比MON要高510個單位。MONRON0.810。1.3 汽油的抗爆性 馬達(dá)法辛烷值測定條件較苛刻，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min，進(jìn)氣溫度149C。它反映汽車在高速、重負(fù)荷條件下行駛的汽油抗爆性。 研究法辛烷值測定條件緩和，轉(zhuǎn)速為600r/min，進(jìn)氣為室溫。這種辛烷值反映汽車在市區(qū)慢速行駛時的汽油抗爆性。馬達(dá)法 GB/T503-2016 研究法 GB/T5487-2015 標(biāo)準(zhǔn)指定的試驗設(shè)備為美國

20、制造的ASTM-CFR試驗機(jī)，為壓縮比連續(xù)可調(diào)的單缸發(fā)動機(jī)及附屬設(shè)備（爆震傳感器、爆震儀、爆震表）1.3 汽油的抗爆性 道路辛烷值（也稱行車辛烷值）。是用汽車進(jìn)行實測或在全功率試驗臺上模擬汽車的行車條件而測得的，它介于MON與RON之間。 MON和RON的平均值稱作抗爆指數(shù)（ONI），可近似表示汽車的道路辛烷值，也是衡量車用汽油抗爆性的指標(biāo)之一。 RON和MON的差值稱為汽油的敏感性。 1.3 汽油的抗爆性 當(dāng)所測燃料的辛烷值超過100時，在標(biāo)準(zhǔn)燃料的混合物中加入抗爆劑利用外延法可以計算出相應(yīng)燃料的辛烷值。 GB/T18339-2001采用介電常數(shù)法原理測定車用汽油的辛烷值。 也可用近紅外光譜

21、法預(yù)測汽油辛烷值。 1.3 汽油的抗爆性 三、 汽油的抗爆性與其化學(xué)組成的關(guān)系 各種烴類的辛烷值汽油的抗爆性取決于其化學(xué)組成。對于同族烴類，其辛烷值隨分子量的增加而降低。當(dāng)分子量相近時，各種烴類辛烷值的大小順序為：芳香烴異構(gòu)烷烴和異構(gòu)烯烴正構(gòu)烯烴和環(huán)烷烴正構(gòu)烷烴。 1.3 汽油的抗爆性 對烷烴而言，異構(gòu)化程度越高，分子排列越緊湊的異構(gòu)烷烴的辛烷值越高。 對烯烴而言，雙鍵越接近碳鏈的中間位置，其抗爆性越好；烯烴的異構(gòu)化程度越高，抗爆性越好。1.3 汽油的抗爆性 對環(huán)烷烴而言，環(huán)上若帶正構(gòu)烷基側(cè)鏈，其抗爆性變差，而且正構(gòu)烷基側(cè)鏈越長，辛烷值越低；環(huán)上若帶異構(gòu)烷基側(cè)鏈，其抗爆性有所改善。 對芳香烴而

22、言，許多芳香烴的辛烷值都大于100，帶烷基側(cè)鏈的芳香烴辛烷值有所降低，側(cè)鏈越長，其辛烷值越低。1.3 汽油的抗爆性 各種汽油餾分的辛烷值 直餾汽油 同一種原油的直餾汽油，餾分越輕，其抗爆性越好。 不同基屬原油的直餾汽油，石蠟基原油汽油餾分的辛烷值最低，環(huán)烷基原油汽油餾分的辛烷值最高。 直餾汽油的抗爆性達(dá)不到車用汽油抗爆性的要求.1.3 汽油的抗爆性 催化裂化汽油 催化裂化裝置是我國煉油廠中僅次于常減壓裝置的最重要的原油二次加工裝置，催化裂化汽油是我國目前車用汽油的主要來源，由于它含有較多的芳烴、異構(gòu)烷烴和烯烴，因而其抗爆性較好，RON接近90，90號汽油主要由催化裂化裝置生產(chǎn)。1.3 汽油的抗

23、爆性 催化重整及烷基化汽油 催化重整汽油因含有較多的芳烴和異構(gòu)烷烴，因而其RON可達(dá)90以上。烷基化汽油的主要組分是異辛烷，因而其抗爆性很好，RON可達(dá)9396。催化重整汽油和烷基化汽油都是高辛烷值汽油的調(diào)合組分。 催化重整裝置的原料（石腦油餾分）較少，催化重整汽油在我國車用汽油中所占的比例較低。烷基化汽油在我國車用汽油中所占的比例更低。1.3 汽油的抗爆性 焦化汽油 延遲焦化汽油含有較多的烯烴和二烯烴，溴價為4060gBr/100g，其安定性相當(dāng)差，MON為60左右，抗爆性不好。一般需經(jīng)過加氫精制，除去其中含氮、含硫化合物及二烯烴，才可用作車用汽油調(diào)和組分或作為石油化工原料（輕油）生產(chǎn)乙烯。

24、 1.3 汽油的抗爆性 四、 汽油機(jī)的壓縮比與爆震燃燒的關(guān)系 壓縮比越大，壓縮終了時的混合氣的溫度和壓力越高，產(chǎn)生爆震的傾向越大。汽油機(jī)的壓縮比越大，所需汽油的辛烷值就越高。一般來講，發(fā)動機(jī)壓縮比增加1個單位，相當(dāng)于增加進(jìn)氣壓力150200mmHg，或相當(dāng)于提高進(jìn)氣溫度3040，這種情況相當(dāng)于需要提高汽油的辛烷值68個單位。1.3 汽油的抗爆性 壓縮比越高，汽油機(jī)的熱效率越高，耗油量越低。提高發(fā)動機(jī)的壓縮比可以提高氣缸內(nèi)燃?xì)獾谋l(fā)壓力，也就提高了發(fā)動機(jī)的功率，同時燃料的消耗率也可以降低。提高汽油機(jī)的壓縮比是今后汽車的發(fā)展方向是，汽車的發(fā)展對于汽油的要求就是提高汽油的辛烷值。1.4 汽油的牌號

25、汽油按其用途分為車用汽油和航空汽油，各種汽油均按辛烷值劃分牌號。 中國車用汽油的牌號根據(jù)GB 17930-2011，按辛烷值（RON）分為90#、93#、97#三個牌號，分別適用于壓縮比不同的各型汽油機(jī)。 1.4 汽油的牌號 1.4 汽油的牌號 車用乙醇汽油（E10）（GB18351-2015）國新標(biāo)準(zhǔn)：（1）汽油牌號由90#、93 # 、97 #分別調(diào)整為89 # 、92 # 、95 # 。（2）硫含量的限定值由50mg/kg降為10mg/kg。（3）錳含量的限定值由0.008g/L降為0.002g/L。（4）烯烴含量(體積分?jǐn)?shù))的限定值由28%降為24%。（5）冬季蒸氣壓下限由42kPa提

26、高到45kPa，夏季蒸氣壓上限由68kPa降低為65kPa。（6）增加了密度指標(biāo)。1.5 汽油抗爆添加劑 抗爆劑一般分為有灰和無灰兩類，添加抗爆劑是汽油提高辛烷值的重要手段。一、 有灰添加劑 甲基環(huán)戊二烯三羰基錳（MMT）是目前國內(nèi)外使用量最大的金屬類抗爆劑，最初是作為四乙基鉛的輔助成分，但其抗爆效率要遠(yuǎn)高于四乙基鉛。對比MMT與MTBE的抗爆效率，9mg/L的MMT與5%(v)的MTBE相當(dāng)。 1.5 汽油抗爆添加劑 MMT的抗爆機(jī)理與四乙基鉛相似，主要是通過破壞燃燒的直鏈反應(yīng)，破壞發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的過氧化物，使其在汽缸中的濃度降低，阻礙了自動著火。從汽油指標(biāo)上看，其誘導(dǎo)期延長，汽油辛烷

27、值增加。 1.5 汽油抗爆添加劑 MMT的使用對發(fā)動機(jī)性能和壽命有影響，汽車尾氣排放的錳對環(huán)境可能造成危害，美國石油廠商對MMT的使用量不大，2011年歐盟對汽油中錳的限制為6mg/L。 金屬抗爆劑除錳基化合物外，還有鐵基化合物（如二茂鐵）等。 1.5 汽油抗爆添加劑 二、無灰添加劑 常見的非金屬抗爆劑主要有醚類、醇類等。非金屬類抗爆劑通過將不飽和烴在速燃期變成環(huán)氧化合物，降低多個火焰中心的生成概率，減弱了向未燃區(qū)傳遞活性中心，增強(qiáng)油品的抗爆性能。此外，非金屬抗爆劑中的環(huán)氧化合物自身在燃燒過程中添加了氧原子，使得燃燒更為徹底。在經(jīng)濟(jì)性上，由于其添加量較金屬類抗爆劑較大，成本高，通常是兩者混合使

28、用。1.5 汽油抗爆添加劑 醚類添加劑 研究表明，增加汽油中的含氧量，可以減少CO和有毒烴類化合物如苯的排放，主要原因在于氧化物的存在使汽油的燃燒更加完全，但是可能會增加NOx和醛類的排放量，另外醚類的價格高于汽油。汽油中添加的醚類主要是甲基叔丁基醚（MTBE），另外還有甲基叔戊基醚（TAME）和乙基叔丁基醚（ETBE）。1.5 汽油抗爆添加劑 醇類添加劑 除了使用醚類氧化物作為汽油的調(diào)合組分外，醇類也是高辛烷值汽油的調(diào)合組分和汽油的替代燃料。由于毒性的原因，甲醇和叔丁醇目前應(yīng)用范圍已經(jīng)逐漸縮小。乙醇毒性低，辛烷值高，是廣泛使用的汽油添加組分。 1.5 汽油抗爆添加劑 乙醇汽油存在腐蝕性、油耗

29、增加、油品分層等問題，熱值是常規(guī)車用汽油的60%；汽化潛熱大影響混合氣的形成及燃燒速度，導(dǎo)致汽車動力性，經(jīng)濟(jì)型，及冷啟動性的下降，不利于汽車的加速性；燃燒過程中會產(chǎn)生乙酸，對汽車金屬特別是銅有腐蝕作用。乙醇含量超過15%時，必須添加有效的腐蝕抑制劑。我國車用乙醇汽油加注字母“E”標(biāo)注，含有乙醇910.5%(v)。1.5 汽油抗爆添加劑 除醚類和醇類外，還有酯類和苯胺類等。碳酸二甲酯毒性很低，研究法率烷值在101116之間，其馬達(dá)法辛烷值稍低，添加在直餾汽油、催化汽油中對汽油餾程及蒸汽壓影響不大。N-甲基苯胺的抗爆效果較好，能使混合氣的點(diǎn)火極限范圍加寬。汽油中N-甲基苯胺加入量0.55%(v)，

30、由于汽油組成等性質(zhì)差異RON可提高1.715個單位。其最大的弊端是會降低汽油的燃燒速度，N-甲基苯胺為高毒化合物。 目錄第一節(jié) 汽油第二節(jié) 柴油第三節(jié) 噴氣燃料第四節(jié) 燃?xì)夂腿剂嫌?.1 柴油機(jī)對燃料的使用要求 柴油機(jī)（Rudolf Diesel）和汽油機(jī)的工作循環(huán)是一樣的，都包括進(jìn)氣、壓縮、膨脹做功、排氣四個過程，但二者的工作過程存在本質(zhì)的區(qū)別 。 柴油機(jī)要求燃料： 具有良好的自燃性能、良好的蒸發(fā)性能、適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫牡蜏匦阅?、安定性好、對發(fā)動機(jī)沒有腐蝕作用等。 2.2 柴油的自然性 2.1 柴油機(jī)對燃料的使用要求 項 目柴油機(jī)柴油機(jī)汽油機(jī)壓縮比16 228 12壓縮終了溫度/500 70

31、0300 450壓縮終了壓力/MPa3 50.7 1.5啟燃方式自燃電火花點(diǎn)燃壓縮的氣體空氣油氣混合氣燃燒氣體的最高溫度/1500 20002000 2500燃燒氣體的最高壓力/MPa5 123 4相同功率下的相對油耗/%70 80100表3-2-1 柴油機(jī)與汽油機(jī)工作過程的比較2.2 柴油的自然性 柴油的自燃性好是指柴油噴入燃燒室內(nèi)與高溫空氣形成均勻的可燃混合氣之后，能在較短的時間內(nèi)發(fā)火自燃發(fā)火自燃并正常完全燃燒。一、 柴油機(jī)的燃燒過程 從噴油開始到全部燃燒為止，將柴油在柴油機(jī)內(nèi)的燃燒過程分為四個階段。 2.2 柴油的自然性 滯燃期（發(fā)火延遲期） 指從噴油開始到混合氣開始著火，只有13毫秒。

32、滯燃期內(nèi)，柴油噴入氣缸后進(jìn)行霧化、升溫、蒸發(fā)、擴(kuò)散、并與空氣混合而形成可燃性混合氣。同時，柴油受熱后開始進(jìn)行燃燒前的氧化鏈反應(yīng)，生成一些過氧化物。過氧化物達(dá)到一定濃度便自燃發(fā)火。2.2 柴油的自然性 滯燃期時間雖短，但對發(fā)動機(jī)的工作有決定性的影響，因為在這一時期結(jié)束后，氣缸內(nèi)已積累了一定量的柴油，而且經(jīng)歷了不同程度的物理和化學(xué)準(zhǔn)備，一旦發(fā)火，燃燒極為迅速。 如果滯燃期過長，發(fā)火前噴入的柴油多，自燃開始后大量的柴油在氣缸內(nèi)同時燃燒，導(dǎo)致氣缸內(nèi)的溫度與壓力急劇升高，造成發(fā)動機(jī)工作粗暴，嚴(yán)重時還會敲缸。2.2 柴油的自然性 縮短滯燃期有利于改善柴油機(jī)的燃燒性能。這就要求柴油具有較低的自燃點(diǎn)，發(fā)動機(jī)具

33、有較高的壓縮比及較高的進(jìn)氣溫度等。另外減小噴霧顆粒直徑，改善霧化條件，也有助于縮短滯燃期。 2.2 柴油的自然性 急燃期（速燃期） 指柴油開始燃燒到氣缸內(nèi)的壓力不再急劇升高段。燃料發(fā)火后，不僅氣缸內(nèi)積累的燃料迅速燃燒，而且噴入的燃料也迅速參與燃燒。因此柴油開始燃燒后，其燃燒速度極快，單位時間內(nèi)放出的熱量很多，氣缸內(nèi)的溫度與壓力上升很快。2.2 柴油的自然性 壓力升高速率的大小對于發(fā)動機(jī)的工作影響很大。如果壓力升高速率太大，發(fā)動機(jī)工作就會出現(xiàn)粗暴現(xiàn)象，嚴(yán)重時氣缸內(nèi)會發(fā)出金屬敲擊聲（敲缸）。 急燃期中壓力升高的速率取決于柴油滯燃期的長短。滯燃期短，壓力上升平穩(wěn)，發(fā)動機(jī)工作柔和；滯燃期長，壓力急劇升

34、高，發(fā)動機(jī)工作粗暴。 2.2 柴油的自然性 緩燃期（主燃期） 指氣缸內(nèi)壓力不再急劇升高到壓力開始迅速下降（通常也即噴油終止）的這段時間。緩燃期是燃燒過程的主要階段，約有5060%的燃料是在這段時期內(nèi)燃燒的。 這個時期的特點(diǎn)是氣缸內(nèi)壓力變化不大（維持最高壓力），在后期還稍有下降。溫度的最高值一般在壓力達(dá)到最高值之后出現(xiàn)。Tmax=2000，Pmax=512MPa。2.2 柴油的自然性 在緩燃期，由于壓力和溫度都很高，這時噴入的燃料的發(fā)火延遲期大大縮短，幾乎是隨噴隨著火。柴油在柴油機(jī)中燃燒時應(yīng)保證在緩燃期內(nèi)燃燒掉大部分，從而取得較大的功率和較高的效率。 因而在此階段應(yīng)努力改善柴油與空氣的混合程度，

35、采用過量的空氣，以提高燃料的燃燒速度，使燃燒反應(yīng)趨于完全，以釋放出最大的熱量。 2.2 柴油的自然性 后燃期 指壓力迅速降低到燃燒結(jié)束的這段時期，是燃燒的最后階段。在后燃期，噴油雖已停止，但氣缸內(nèi)尚有未燃燒完的燃料仍在繼續(xù)燃燒，此時的燃燒是在膨脹過程中完成的，因而壓力和溫度都在逐漸下降。應(yīng)盡量縮短后燃期，避免過多的燃料在膨脹過程中燃燒。因為這樣會使排氣溫度升高，通過氣缸壁損失的熱量增加，燃料熱能的利用效率降低。2.2 柴油的自然性 柴油與汽油燃燒過程的比較 汽油與柴油的啟燃方式不同，汽油是靠火花塞點(diǎn)燃，而柴油是本身的氧化自燃。 要求汽油的自燃點(diǎn)高，難于自燃；要求汽油的自燃點(diǎn)高，難于自燃；而要求

36、而要求柴油的自燃點(diǎn)要低，容易自燃。柴油的自燃點(diǎn)要低，容易自燃。 2.2 柴油的自然性 汽油機(jī)爆震與柴油機(jī)工作粗暴也有區(qū)別，即發(fā)生敲缸的時間不一樣。 汽油的爆震燃燒是在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，即在燃燒的后期；而柴油的粗暴燃燒發(fā)生在燃燒的初期（即急燃期）。2.2 柴油的自然性 2.2 柴油的自然性 項 目汽油機(jī)柴油機(jī)爆震現(xiàn)象敲缸，冒黑煙，功率降低，油耗增加。敲缸，冒黑煙，功率降低，油耗增加。爆震時間燃燒的中后期（火焰?zhèn)鞑ミ^程中）。燃燒的初期（滯燃期和急燃期）。爆震原因自燃點(diǎn)太低，著火前過氧化物濃度高。自燃點(diǎn)太高，發(fā)火性能差，滯燃期過長。壓縮比的影響壓縮比大時容易產(chǎn)生爆震。壓縮比小時容易產(chǎn)生工作粗暴。表3-

37、2-2 汽油機(jī)與柴油機(jī)工作粗暴性的比較2.2 柴油的自然性 二、 柴油的十六烷值（簡稱CN） 十六烷值是衡量柴油在壓燃式發(fā)動機(jī)中發(fā)火性能的指標(biāo)。 十六烷值高，自燃點(diǎn)低，滯燃期短，燃料的發(fā)火性能好，燃燒完全，發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)。 十六烷值低，自燃點(diǎn)高，滯燃期長，燃料發(fā)火燃燒困難，發(fā)動機(jī)工作粗暴。 2.2 柴油的自然性 但十六烷值過高（超過6570），自燃點(diǎn)很低，燃燒過程中形成的過氧化物太多，自燃速度極快，會造成后燃期長，燃料來不及燃燒就隨廢氣排出，產(chǎn)生少量黑煙，油耗增多。 因而各種不同壓縮比、不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件的柴油機(jī)使用的柴油，各有其適宜的十六烷值范圍，過高或過低的十六烷值都是不合適的。 2.2

38、柴油的自然性 為了保證柴油有良好的自燃性，高速柴油機(jī)所用的燃料的十六烷值在4550之間為宜。當(dāng)柴油的十六烷值高于50后，再繼續(xù)提高對縮短滯燃期作用已不大。 中國石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 252-2011規(guī)定普通柴油的十六烷值不低于45。 2.2 柴油的自然性 CN測定 柴油的十六烷值也是在標(biāo)準(zhǔn)的單缸試驗機(jī)（四沖程、可變壓縮比、間接噴射柴油發(fā)動機(jī)）上測定的。人為規(guī)定正十六烷的CN為100，而-甲基萘的CN為0。將這兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料按不同的體積比混合，即可配成不同十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料，其正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)即表示該標(biāo)準(zhǔn)燃料的十六烷值。2.2 柴油的自然性 把待測燃料與標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行比較，與其發(fā)火性能相同的標(biāo)準(zhǔn)燃料

39、的十六烷值即為所測燃料的十六烷值。 和汽油的辛烷值相似，也可采用介電常數(shù)法或近紅外光譜法（NIR）預(yù)測柴油的十六烷值，經(jīng)濟(jì)、快速，特別適合在線測試。2.2 柴油的自然性 十六烷值的經(jīng)驗計算 在沒有條件直接測定柴油十六烷值的情況下，可用經(jīng)驗公式從柴油的理化性質(zhì)來關(guān)聯(lián)其燃燒性能。 柴油指數(shù)（簡稱DI）15.615.615.615.6A FAPI1.8A32 141.5 131.5dDI100100d式中：A柴油的苯胺點(diǎn)，。2.2 柴油的自然性 同一柴油的柴油指數(shù)與十六烷值并不相等，但二者的數(shù)值比較接近。 從上述公式可以看到，柴油的苯胺點(diǎn)越低，表明柴油中的芳烴含量越高，而烷烴含量越低，因而其柴油指數(shù)

40、就越低。 相對密度越大，芳烴含量越高，柴油指數(shù)越低。2.2 柴油的自然性 十六烷指數(shù)（簡稱CI） 5020lgtCI162.41418.51式中：t50為柴油50%的餾出溫度() 20為柴油20的密度(g/cm3)。同一柴油的十六烷指數(shù)一般與十六烷值比較接近。 2.2 柴油的自然性 十六烷值經(jīng)驗式 204CN442.8462.9d 上式為柴油的相對密度與十六烷值的關(guān)聯(lián)式，其平均偏差為3.5。2.2 柴油的自然性 三、 柴油十六烷值與其化學(xué)組成的關(guān)系 柴油的十六烷值取決于它的化學(xué)組成。 正構(gòu)烷烴的十六烷值最高，并且CN隨著碳數(shù)的增加而增加； 相同碳數(shù)的異構(gòu)烷烴的CN小于正構(gòu)烷烴的CN；分子量相同

41、的異構(gòu)烷烴的分支越多，其CN越低。2.2 柴油的自然性 正構(gòu)烯烴也具有較高的CN，其CN稍低于正構(gòu)烷烴；分子量相同的異構(gòu)烯烴的分支越多，其CN也越低。 環(huán)烷烴的CN稍低于同碳數(shù)的正構(gòu)烷烴和烯烴；帶側(cè)鏈的環(huán)烷烴其CN更低。 無側(cè)鏈或短側(cè)鏈的芳烴的CN最低；環(huán)數(shù)越多或側(cè)鏈越短的芳烴，CN越低。2.2 柴油的自然性 各種烴類十六烷值的不同，主要是反映其自燃性質(zhì)的差別。 正構(gòu)烷烴的十六烷值高是由于其自然點(diǎn)低。 芳香烴的十六烷值低是由于其自然點(diǎn)高。2.2 柴油的自然性 石蠟基原油的直餾柴油餾分中烷烴含量比較高，其十六烷值接近70。 環(huán)烷基原油的直餾柴油餾分中芳烴含量較高，其十六烷值低。 直餾柴油、加氫裂

42、化柴油的十六烷值較高。 催化柴油因含有較多的芳烴，其十六烷值較低。2.2 柴油的自然性 碳數(shù)相同的烴類： 辛烷值大小順序為：芳香烴異構(gòu)烷烴和異構(gòu)烯烴正構(gòu)烯烴和環(huán)烷烴正構(gòu)烷烴。 十六烷值的大小順序為：正構(gòu)烷烴正構(gòu)烯烴異構(gòu)烷烴和異構(gòu)烯烴環(huán)烷烴芳香烴。 2.2 柴油的自然性 由同一種生產(chǎn)工藝得到的汽油與柴油，如果汽油的辛烷值高，那么其柴油的十六烷值必定低，而汽油辛烷值低時，其十六烷值就高。 催化裂化汽油的辛烷值較高，而柴油的十六烷值較低，加氫裂化汽油的辛烷值較低，而柴油的十六烷值較高。2.2 柴油的自然性 四、 十六烷值改進(jìn)劑 在柴油中添加CN改進(jìn)劑，成本低、工藝簡單，可以有效改進(jìn)柴油的發(fā)火燃燒性能

43、。 例如在柴油中添加0.1%(m)的2-乙基己基硝酸酯（EHN），柴油CN可以提高5個單位，NOx排放量降低3%，微粒狀物質(zhì)排放降低4%，CO降低5%。2.2 柴油的自然性 CN改進(jìn)劑主要有含氮和含氧兩大類。 含氮類主要有：硝酸酯類（硝酸環(huán)己酯）、硝基烯烴類（2-硝基-2-己烯）、亞硝酸酯類（十二醇聚氧乙烯醚亞硝酸酯）、疊氮化合物類（乙基疊氮苯）、偶氮化合物類（偶氮丙烷）、重氮化合物類（重氮苯醌）、其他含氮化合物類（油酸二乙基胺）；2.2 柴油的自然性 含氧類主要有：過氧化物類（與硝酸酯配合使用的二叔丁基過氧烷）、酯類（草酸二異戊酯）、醚類（二甲氧基乙烷）等。 除了上述改進(jìn)劑外，金屬有機(jī)化合物

44、二茂鐵也可以用作CN改進(jìn)劑使用，二茂鐵在汽油中使用有限制，但在柴油中可以使用，同時有促燃、減少排煙等作用。2.2 柴油的自然性 由于燃料組成的復(fù)雜性和燃料自燃反應(yīng)歷程的復(fù)雜性，迄今為止，對于十六烷值改進(jìn)劑的作用機(jī)理并不明確，根據(jù)現(xiàn)有的研究，可以分為放熱機(jī)理和自由基機(jī)理。 放熱機(jī)理：十六烷值改進(jìn)劑在滯燃期發(fā)生氧化反應(yīng)放熱，提高燃料的加熱速率影響燃燒。 自由基機(jī)理：這種作用與在滯燃期經(jīng)過熱分解得到的自由基數(shù)目密切相關(guān)。 2.3 柴油的蒸發(fā)性 一、 柴油的蒸發(fā)性對柴油機(jī)工作的影響 柴油在柴油機(jī)氣缸中發(fā)火和燃燒都是在氣態(tài)下進(jìn)行的，因而必須先汽化并與空氣形成可燃混合氣后，才能使柴油機(jī)啟動和正常工作。所以

45、柴油的滯燃期不單是取決于其十六烷值，同時還受其蒸發(fā)性的影響。2.3 柴油的蒸發(fā)性 柴油機(jī)內(nèi)可燃混合氣形成的速度主要由柴油的蒸發(fā)速度決定，而柴油蒸發(fā)速度的快慢，又由燃燒室內(nèi)空氣溫度的高低和柴油餾分的輕重所決定。 溫度越高，輕餾分越多，則蒸發(fā)速度越快。 柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，它的每一工作循環(huán)的時間越短，要求柴油的蒸發(fā)速度越快，所用的餾分也就應(yīng)該越輕。2.3 柴油的蒸發(fā)性 如柴油的餾分過重，則蒸發(fā)速度太慢，從而使燃燒不完全，導(dǎo)致功率下降、油耗增大，以及由于潤滑油被稀釋而磨損加重等。 若柴油的餾分過輕，則由于蒸發(fā)速度太快而使發(fā)動機(jī)氣缸壓力急劇上升，也會導(dǎo)致柴油機(jī)的工作不穩(wěn)定。2.3 柴油的蒸發(fā)性 由于柴油

46、機(jī)可燃混合氣的形成與氣缸內(nèi)的空氣運(yùn)動有關(guān)，所以，不同類型燃燒室的柴油機(jī)對柴油蒸發(fā)性能的要求也有所差異。 由于對柴油需求的日益增多，為了多產(chǎn)柴油，其餾程趨向于放寬。中國輕柴油的餾程一般控制在180380范圍內(nèi)。2.3 柴油的蒸發(fā)性 二、 評定柴油蒸發(fā)性能的指標(biāo) 餾程 柴油餾程的主要技術(shù)要求是50%和90%餾出溫度。 50%餾出溫度 50%餾出溫度越低，柴油中的輕餾分越多，柴油機(jī)易于啟動。中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輕柴油的50%餾出溫度不高于300。 柴油中小于300餾分的含量對耗油量的影響很大，小于300餾分含量越高，則耗油量越小。 2.3 柴油的蒸發(fā)性 90%及95%餾出溫度 90%餾出溫度及95%餾出

47、溫度越低，說明柴油中的重餾分越少，燃燒越完全。 中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定輕柴油的90%餾出溫度不高于355，95%餾出溫度不高于365。2.3 柴油的蒸發(fā)性 閉口閃點(diǎn) 為了控制柴油的蒸發(fā)性不致過強(qiáng)，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各種牌號柴油的閉口杯法閃點(diǎn)，要求35號及50號輕柴油的閃點(diǎn)不低于45外，其余各牌號柴油的閃點(diǎn)均要求不低于55。從儲存和運(yùn)輸來看，餾分過輕的柴油不僅蒸發(fā)損失大，而且也不安全。2.4 柴油的流動性 1. 粘度 柴油的粘度對柴油機(jī)供油量的大小以及霧化的好壞有密切的關(guān)系。 柴油的粘度過小，高壓油泵的柱塞和泵筒之間的間隙中回流，因而會使噴入氣缸的燃料減少，造成發(fā)動機(jī)功率下降。同時，柴油的粘度越小，霧化

48、后液滴直徑就越小，噴出的油流射程也越短，因而不能與氣缸中全部空氣均勻混合，會造成燃燒不完全。 2.4 柴油的流動性 柴油的粘度過大會造成供油困難，同時，噴出的油滴的直徑過大，油流的射程過長，使油滴的有效蒸發(fā)面積減小，蒸發(fā)速度減慢，這樣也會使混合氣組成不均勻、燃燒不完全、燃料的消耗量增大。2.4 柴油的流動性 在柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對各種牌號柴油都規(guī)定了允許的粘度范圍。 柴油的粘度大小與柴油的化學(xué)組成有關(guān)。 一般含烷烴較多的石蠟基原油的柴油粘度較小，而環(huán)烷基原油的柴油粘度較大。2.4 柴油的流動性 二、 低溫流動性 柴油在低溫下的流動性能，不僅關(guān)系到柴油機(jī)燃料供給系統(tǒng)在低溫下能否正常供油，而且與柴油

49、在低溫下的儲存、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)能否正常進(jìn)行有密切的關(guān)系。 柴油的低溫流動性與其化學(xué)組成有關(guān)，其中正構(gòu)烷烴的含量越高，則低溫流動性越差。中國評定柴油低溫流動性能的指標(biāo)為凝點(diǎn)（或傾點(diǎn)）和冷濾點(diǎn)。 2.4 柴油的流動性 冷濾點(diǎn)是指油品通過過濾器的流量每分鐘不足20mL時的最高溫度。 由于冷濾點(diǎn)測定的條件近似于使用條件，所以可以用來粗略地判斷柴油可能使用的最低溫度。冷濾點(diǎn)高低與柴油的低溫粘度和含蠟量有關(guān)。低溫下的粘度大或出現(xiàn)的蠟結(jié)晶多，都會使柴油的冷濾點(diǎn)升高。濾網(wǎng)直徑：15mm；網(wǎng)孔45m （330目）；銅絲直徑32m 。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 一、 柴油的安定性 柴油的安定性一般是用總不溶

50、物和10%蒸余物殘?zhí)縼碓u定的。安定性差的柴油在儲存中顏色容易變深，甚至產(chǎn)生沉淀，嚴(yán)重時會造成噴油嘴和濾清器堵塞等，并導(dǎo)致氣缸中沉積物增加、磨損加劇。10%蒸余物殘?zhí)靠稍谝欢ǔ潭壬洗笾路从巢裼驮趪娪妥旌蜌飧琢慵闲纬煞e炭的傾向。 我國車用柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定總不溶物不能大于2.5mg/100mL，10%蒸余物殘?zhí)坎淮笥?.3%。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 總不溶物是評價輕柴油固有安定性的指標(biāo)。 固有安定性是在沒有水、活性金屬表面及污物存在的情況下，試樣暴露于大氣中地抗氧化能力。 總不溶物包括黏附性不溶物和可過濾不溶物兩部分。 黏附性不溶物是試驗條件下，試樣在氧化過程中產(chǎn)生的，黏附在氧化

51、壁管上，且不溶于異辛烷的物質(zhì)。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 可過濾不溶物：是試驗條件下，試樣在氧化過程中產(chǎn)生的能過濾分離出來的物質(zhì)，它包括氧化后在試樣中懸浮的物質(zhì)和在管壁上易于用異辛烷洗滌下來的物質(zhì)。 通過測定總不溶物來說明柴油的安定性和在發(fā)動機(jī)進(jìn)油系統(tǒng)中生成沉積物的多少。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 烷烴、環(huán)烷烴及單環(huán)芳烴的安定性較好； 烯烴、二烯烴、多環(huán)芳烴、環(huán)烷芳香混合烴、含硫化合物、含氮化合物安定性較差，它們都屬于不安定組分； 多環(huán)芳烴及非烴類是引起柴油熱安定性不良的主要原因，它們能使柴油中沉積物的數(shù)量顯著增加。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 二、 柴油的腐蝕性

52、柴油中含硫化合物對發(fā)動機(jī)的工作壽命影響很大，所有的含硫化合物在氣缸內(nèi)燃燒后都生成SO2和SO3，這些氧化硫不僅會嚴(yán)重腐蝕高溫區(qū)的零部件，而且還會與氣缸壁上的潤滑油起反應(yīng)，加速漆膜和積炭的形成。我國輕柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定含硫量不大于0.035%。 為防止腐蝕，在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中還要求柴油的酸度不大于7mgKOH/100mL。2.5 柴油的安定性、腐蝕性、潔凈度 三、 柴油的潔凈度 影響柴油潔凈度的物質(zhì)主要是水分和機(jī)械雜質(zhì)。精制良好的柴油一般不含水分和機(jī)械雜質(zhì)，但在儲存、運(yùn)輸和加注過程中都有可能混入。柴油中如有較多的水分，在燃燒時將降低柴油的發(fā)熱值，在低溫下會結(jié)冰，從而使柴油機(jī)的燃料供給系統(tǒng)堵塞。而機(jī)械

53、雜質(zhì)的存在除了會引起油路堵塞外，還可能加劇噴油泵和噴油器中精密零件的磨損。2.6 柴油的品種和牌號 中國的柴油分為輕柴油（普通柴油）和重柴油。輕柴油適用于高速柴油機(jī)，重柴油適用于低速和中速柴油機(jī)。 普通柴油按其凝點(diǎn)分為10號、5號、0號、10號、20號、35號、50號七個牌號。 重柴油按50的運(yùn)動粘度分為10、20、30三個牌號。2.6 柴油的品種和牌號 由石蠟基原油和含蠟較多的中間基原油通過常減壓蒸餾、采用不同的切割方案，可直接生產(chǎn)10號、0號和10號輕柴油以及各牌號重柴油。35號和50號輕柴油可由含蠟比較少的中間基原油和環(huán)烷基原油來生產(chǎn)。2.6 柴油的品種和牌號 重質(zhì)原油的輕質(zhì)油收率較低，

54、因而直餾柴油的收率較低，因而催化裂化柴油在成品油中占有相當(dāng)大的比重。 催化裂化柴油中含芳香烴和烯烴較多，一般十六烷值較低，安定性也較差，需與直餾柴油調(diào)合或經(jīng)加氫精制才能合格。2.6 柴油的品種和牌號 降低柴油的硫含量，限制柴油中多環(huán)芳香烴和總芳香烴的含量，是柴油清潔化發(fā)展的方向。 柴油中的硫在尾氣中會變成硫酸鹽微粒，容易引起人體呼吸系統(tǒng)疾病。柴油中的硫容易使尾氣轉(zhuǎn)化器的催化劑中毒，使其功能大幅度降低。柴油中的芳香烴是直接造成柴油車尾氣排放物中氮氧化物和顆粒物濃度較高的原因之一。目錄第一節(jié) 汽油第二節(jié) 柴油第三節(jié) 噴氣燃料第四節(jié) 燃?xì)夂腿剂嫌?.1 噴氣燃料的燃燒性能 噴氣燃料（航空煤油）的燃燒

55、性能良好，是指它的熱值較高，燃燒穩(wěn)定，不因工作條件變化而熄火，一旦高空熄火后能容易再起動，燃燒完全，產(chǎn)生的積炭少。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 噴氣發(fā)動機(jī)噴氣發(fā)動機(jī)柴油機(jī)、汽油機(jī)柴油機(jī)、汽油機(jī)供油方式供油方式連續(xù)供油連續(xù)供油供油具有周期性供油具有周期性燃燒方式燃燒方式連續(xù)燃燒連續(xù)燃燒燃燒具有周期性燃燒具有周期性燃燒空間燃燒空間敞開的高速氣流敞開的高速氣流密閉的氣缸中密閉的氣缸中噴氣發(fā)動機(jī)與活塞式發(fā)動機(jī)的區(qū)別噴氣發(fā)動機(jī)與活塞式發(fā)動機(jī)的區(qū)別 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 一、 燃料的起動性、燃燒穩(wěn)定性及燃燒完全度 燃料起動性 噴氣燃料不僅應(yīng)保證發(fā)動機(jī)在嚴(yán)寒冬季能迅速啟動，而且在高空一旦熄火后能迅速再點(diǎn)

56、燃，恢復(fù)正常燃燒，保證飛行安全。要保證噴氣發(fā)動機(jī)在高空低溫下再次啟動，必須要求燃料能在0.010.02MPa和55的條件下能與空氣形成可燃性混合氣并能順利點(diǎn)燃并穩(wěn)定地燃燒。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 噴氣燃料的輕組分含量高，其蒸發(fā)性好，在低溫下容易形成可燃性混合氣，發(fā)動機(jī)易于起動。輕質(zhì)組分對發(fā)動機(jī)起動性的影響可用噴氣燃料的10%餾出溫度來表示。 GB6573要求3#航煤的10%餾出溫度不高于205。 噴氣燃料具有合適的低溫粘度，能保證在低溫啟動時必要的霧化程度。要求噴氣燃料在40時的粘度不大于610mm2/s。 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 燃燒穩(wěn)定性 要求燃料在噴氣發(fā)動機(jī)中連續(xù)而穩(wěn)定地燃燒，如

57、果燃燒不穩(wěn)定，不僅會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率降低，嚴(yán)重時還會熄火，釀成事故。 燃料燃燒的穩(wěn)定性除與發(fā)動機(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)與操作條件有關(guān)外，還和燃料的烴類組成與餾分的輕重有密切關(guān)系。 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 正構(gòu)烷烴與環(huán)烷烴的燃燒極限比芳香烴寬，特別是在低溫下更加明顯。所以從燃燒穩(wěn)定性角度看，烷烴與環(huán)烷烴是較理想的組分，特別是正構(gòu)烷烴，它的燃燒極限較寬，使發(fā)動機(jī)在高空中不易熄火。 芳香烴的燃燒極限較窄，容易熄火，是噴氣燃料的非理想組分。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 如果餾分太輕，燃燒極限就太窄，也很容易熄火。 此外，燃料的粘度較大時，霧化質(zhì)量下降，燃燒的穩(wěn)定性也隨之降低。 因此，噴氣燃料一般選用燃燒極限較寬

58、、燃燒比較穩(wěn)定的煤油餾分。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 燃燒的完全度 噴氣燃料首先要求易于起動和燃燒穩(wěn)定，其次是要求燃燒完全。 所謂燃燒完全度是指單位質(zhì)量的燃料燃燒時實際放出的熱量占燃料凈熱值的百分率。燃燒完全度直接影響飛機(jī)的動力性能、航程遠(yuǎn)近和經(jīng)濟(jì)性。 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 燃料燃燒的完全度一方面受進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和飛行高度等工作條件的影響。 另一方面也受燃料的粘度、蒸發(fā)性和化學(xué)組成的影響。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 粘度 燃料的粘度與其霧化的質(zhì)量有直接聯(lián)系。燃料的霧化程度越好，越能加快可燃混合氣的形成，因而也就加快了燃燒速度，有利于燃燒的穩(wěn)定和完全。如果粘度過大，則會霧化不良，燃燒完

59、全度降低。 粘度較小的燃料一般燃燒完全度較高，但也不能太小，否則會因射程太短而引起燃燒室局部過熱。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 蒸發(fā)性 燃料的蒸發(fā)性對燃燒完全度的影響也較大。在地面工作條件下，蒸發(fā)性相差較大的噴氣燃料，其燃燒完全度均接近100%，而在高空條件下，蒸發(fā)性較高的燃料具有較好的燃燒完全度。餾分較輕、蒸發(fā)性較好的噴氣燃料，能較快地與空氣形成可燃混合氣，燃燒完全度較高。餾分過重的燃料不易蒸發(fā)，形成可燃混合氣的速度慢，其燃燒完全度也就較低。因此噴氣燃料的終餾點(diǎn)控制在300以下。3.1 噴氣燃料的燃燒性能 化學(xué)組成 在不良的工作條件下，烷烴燃燒比較完全，環(huán)烷烴較差，而芳香烴最差。燃料中芳烴含量

60、越高，其燃燒完全度越差。這是在噴氣燃料中限制芳烴含量的重要原因之一。 具體來說，各種烴類的燃燒完全度的順序如下：正構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴單環(huán)環(huán)烷烴雙環(huán)環(huán)烷烴單環(huán)芳烴雙環(huán)芳烴。 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 進(jìn)氣壓力 燃燒室進(jìn)口處壓力大于0.13MPa時，壓力的變化對燃燒完全度無顯著影響，而當(dāng)壓力低于0.1MPa時，燃燒完全度便顯著降低，因為進(jìn)氣壓力降低后，氣流的紊流強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致燃料的霧化分布質(zhì)量及燃燒速度下降。 進(jìn)氣溫度 進(jìn)氣溫度高，燃料的燃燒效率也高，反之則低。 3.1 噴氣燃料的燃燒性能 二、 噴氣燃料生成積炭的傾向 噴氣燃料在燃燒過程中會產(chǎn)生碳質(zhì)微粒，積聚在噴嘴、火焰筒壁上形成積炭。噴嘴上的積炭