《消防燃燒學(xué)》第2章液體燃料ppt課件

1、第二章 液體燃料液體燃料天然液體燃料石油及其加工產(chǎn)品人造液體燃料主要指煤中提煉出的各種燃料油，包括煤轉(zhuǎn)油石油工業(yè)的血液，石油化工產(chǎn)品幾乎能用于一切的工業(yè)部門?，F(xiàn)代化的工業(yè)離不開(kāi)石油，就像人體離不開(kāi)血液一樣。極其重要的國(guó)家戰(zhàn)略物資除了是工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的“血液還是國(guó)防的關(guān)鍵物資世界能源爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)優(yōu)質(zhì)動(dòng)力原料汽車、內(nèi)燃機(jī)車、飛機(jī)、輪船等現(xiàn)代交通工具都是用石油的產(chǎn)品汽油、柴油作動(dòng)力燃料的 新興的超音速飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭，也都以石油提煉出來(lái)的高級(jí)燃料為動(dòng)力的一切轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械的“關(guān)節(jié)中添加的光滑油都是石油制品。優(yōu)點(diǎn)：體積小同質(zhì)量的比氣體小跟固體接近、熱值高比煤高1倍、熄滅快、熄滅過(guò)程易控制、熄滅充分、熄滅后不留灰燼

2、重要的化工原料從石油中可提取幾百種有用物質(zhì)，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越作為燃料熄滅的經(jīng)濟(jì)意義。石油化工可消費(fèi)出成百上千種化工產(chǎn)品如塑料、合成纖維衣服，合成橡膠、合成洗滌劑洗衣粉、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥和化肥等等?，F(xiàn)代有機(jī)化學(xué)工業(yè)就建立在石油、煤炭、天然氣等資源的綜合利用之上。煉油殘?jiān)彩菍毷徒棺鰺掍摖t里的電極，可以提高鋼的產(chǎn)量；還可用它作為制造石墨的原料。瀝青那么可以制造油氈紙或鋪路。國(guó)防關(guān)鍵物資短少石油，坦克、軍車將不能開(kāi)動(dòng)國(guó)防關(guān)鍵物資短少石油，戰(zhàn)艦、潛艇將不能出港國(guó)防關(guān)鍵物資短少石油，飛機(jī)、直升機(jī)將不能升空國(guó)防關(guān)鍵物資二戰(zhàn)后期，納粹德國(guó)的攻勢(shì)減弱，很重要的一個(gè)緣由是其石油工業(yè)和石油來(lái)源遭到了盟軍

3、的重點(diǎn)打擊和摧毀世界能源焦點(diǎn)二戰(zhàn)以來(lái)，巴以沖突、中東局勢(shì)不斷是世界的焦點(diǎn)，是由于中東是世界最主要的產(chǎn)油地非洲一些窮國(guó)的戰(zhàn)亂相對(duì)來(lái)說(shuō)遭到的關(guān)注就少得多，由于沒(méi)有石油等重要資源近年蘇丹日益遭到西方關(guān)注，也主要是由于蘇丹的石油：英國(guó)BBC世界能源焦點(diǎn)美國(guó)的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)就是為了石油美國(guó)想經(jīng)過(guò)控制中東石油來(lái)控制世界俄羅斯經(jīng)過(guò)石油能源來(lái)牽制歐洲、控制前蘇聯(lián)加盟共和國(guó)、漁利日本和中國(guó)中國(guó)為滿足日益添加的宏大的能源需求，在全世界找油：中東、非洲、中亞、南美、俄羅斯世界能源焦點(diǎn)伊朗內(nèi)賈得、委內(nèi)瑞拉查維斯敢公開(kāi)向美國(guó)向小布什叫板，一個(gè)重要資本是有石油有錢闡明原油單位：桶和噸間的關(guān)系是什么？ 1 噸 7桶噸

4、是質(zhì)量單位，桶是體積單位 1桶158.98升噸和桶之間的換算與原油密度有關(guān)全球平均值：1噸 7.35桶石油石油是一種天然的液體燃料，也叫原油是一種黑褐色的粘稠液體，由各種不同族和不同分子量的碳?xì)浠衔锘旌辖M成烷烴(CnH2n+2)、環(huán)烷烴(CnH2n)、芳香烴(CnH2n-6)、烯烴(CnH2n)還含有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水分和礦物雜質(zhì)石油分類1將輕餾分多的原油叫輕質(zhì)原油輕餾分少的叫重質(zhì)原油石油分類2根據(jù)所含碳?xì)浠衔锏姆N類進(jìn)展分類石蠟基原油：含石蠟族(烷烴CnH2n+2)碳?xì)浠衔镙^多。烯基原油：含烯烴(CnH2n)較多中間基原油：烷烴和烯烴的含量大體相等，也叫混合基原油芳香基原油

5、：含芳香烴較多，在自然界中儲(chǔ)存量很少石蠟基原油特點(diǎn)：沸點(diǎn)高、餾分中含大量石蠟優(yōu)點(diǎn)：可以得到粘度指數(shù)較高的光滑油和熄滅性能良好的煤油缺陷：所產(chǎn)汽油的辛烷數(shù)較低，加工時(shí)需專門脫蠟主產(chǎn)：中東阿拉伯石油、我國(guó)大慶石油闡明：石蠟族的碳?xì)浠衔锸擎湢顦?gòu)造飽和碳?xì)浠衔?，碳原子n=14時(shí)，在常溫下為氣態(tài)，是天然氣主要成分；n=516時(shí)，常溫下呈液態(tài)，是煤油主要成分烯基原油特點(diǎn)：可以得到少量辛烷數(shù)高的汽油和大量?jī)?yōu)質(zhì)瀝青優(yōu)點(diǎn)：含蠟少，便于煉制柴油和光滑油缺陷：汽油產(chǎn)量少，光滑油粘度指數(shù)低，煤油易冒煙闡明：烯烴和烷烴都是原油的主要成分，但烯烴是不飽和烴，所以化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都稍差，在高溫暖催化劑作用下，很容易

6、轉(zhuǎn)化為芳香族碳?xì)浠衔镏虚g基和芳香基原油中間基原油優(yōu)點(diǎn)：可以得到大量直餾汽油和優(yōu)質(zhì)煤油中間基原油缺陷：汽油的辛烷數(shù)不高，含蠟較多芳香基原油優(yōu)點(diǎn)：可以得到辛烷數(shù)很高的汽油和溶解力很強(qiáng)的溶劑芳香基原油缺陷：消費(fèi)的煤油容易冒煙芳香基原油闡明：芳香烴是環(huán)狀構(gòu)造的不飽和碳?xì)浠衔铮捎诓伙柡?，因此化學(xué)活性較強(qiáng)，容易轉(zhuǎn)換成其他產(chǎn)品原油加工分餾法蒸餾法常壓分餾法減壓分餾法裂解法熱裂解催化裂解分餾法蒸餾法更通常的提法是“蒸餾法石油的蒸餾就是，將原油加熱，按原油中各種組分沸點(diǎn)不同，將其分割為多個(gè)沸點(diǎn)范圍餾分而提取出來(lái)的方法常壓分餾塔內(nèi)壓力接近大氣壓力的分餾方法，可以得到石油氣、汽油、揮發(fā)油、煤油、柴油等沸點(diǎn)在3

7、50oC以下的油品名稱沸點(diǎn)oC密度kg/L航空汽油汽車汽油輕揮發(fā)油煤油粗柴油40150502001002402003202303600.710.740.730.760.770.790.800.830.840.88減壓分餾法塔內(nèi)壓力低于大氣壓力，普通只需400010000Pa，甚至低于1333Pa，也稱真空分餾可用于處置沸點(diǎn)高于350oC以上的重質(zhì)餾分，以提高輕質(zhì)產(chǎn)品的收得率原理：壓力降低，沸點(diǎn)降低蒸餾過(guò)程石油經(jīng)過(guò)加熱爐加熱后，先送到常壓塔，再將常壓塔塔底的產(chǎn)物，經(jīng)加熱爐再加熱后送入減壓塔。這個(gè)過(guò)程在煉油廠就叫蒸餾過(guò)程。烴成員第一次“分家：加熱到350度送入常壓塔，沸點(diǎn)較低的烴即被汽化上升，經(jīng)過(guò)

8、一層一層的塔盤(pán)直達(dá)塔頂。由于塔體的溫度由下而上是逐漸降低的，不同的烴就按各自沸點(diǎn)的高低分別在不同溫度的塔盤(pán)里凝結(jié)成液體。烴成員第二次“分家：對(duì)于常壓塔底的重油，經(jīng)過(guò)降低加熱爐和分餾塔里的壓力，使重油的沸點(diǎn)降低，到達(dá)分別的目的。原理：大氣壓力愈低，沸點(diǎn)就愈低裂解法運(yùn)用分餾法只能分餾出分子量較小的輕質(zhì)油品。如何提高輕質(zhì)油品特別是汽油的產(chǎn)量？可將直接分餾塔剩下的殘?jiān)蚰承┓肿恿枯^大的重質(zhì)油品進(jìn)一步在高溫高壓條件下進(jìn)展分解，這種工藝叫做裂解法，包括熱裂解和催化裂解等汽油汽油成分：烴類混合物，碳原子數(shù)約412，最主要為碳原子數(shù)59。餾分：沸點(diǎn)范圍約初餾點(diǎn)30至205 無(wú)色至淡黃色的易流動(dòng)液體。最重要的性

9、能為蒸發(fā)性和抗爆性。 問(wèn)題如何表征汽油性能？辛烷數(shù)，或稱辛烷值，見(jiàn)到的汽油標(biāo)號(hào)90、93、97，就是指汽油的辛烷值對(duì)應(yīng)為90、93、97辛烷值是衡量汽油在汽缸內(nèi)抗爆震熄滅才干的一種數(shù)字目的，其值高表示抗爆性好。汽油在汽缸中正常熄滅時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0-20 m/s，在爆震熄滅爆炸形狀時(shí)可達(dá)1500-2000 m/s，后者條件下使氣缸溫度劇升，汽油熄滅不完全，機(jī)器劇烈震動(dòng)，從而使輸出功率下降，機(jī)件受損。 辛烷值確實(shí)定不同化學(xué)構(gòu)造的烴類，具有不同的抗爆震才干。異辛烷2，2，4-三甲基戊烷的抗爆性能較好，辛烷值設(shè)定為100；正庚烷的抗爆性差，辛烷值設(shè)定為0。以異辛烷和正庚烷為規(guī)范燃料調(diào)理規(guī)范燃料組成

10、的比例，使規(guī)范燃料產(chǎn)生的爆震強(qiáng)度與試樣一樣，此時(shí)規(guī)范燃料中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)就是試樣的辛烷值。 為了提高辛烷值，常參與了四乙基鉛。四乙基鉛有劇毒，因此加染料使汽油帶粉紅色或蘭色以提示人們運(yùn)用時(shí)要加小心，千萬(wàn)不要用嘴汲取汽油柴油輕柴油：沸點(diǎn)180370oC的餾分重柴油：沸點(diǎn)350410oC的餾分其性能用十六烷值，黏度，凝固點(diǎn)表示牌號(hào)就對(duì)應(yīng)表示其凝固點(diǎn)，有10、0、10、20、35、50十六烷值表達(dá)柴油的熄滅性能、抗爆震性能十六烷值測(cè)定柴油的十六烷值是指與柴油自燃性相當(dāng)?shù)囊?guī)范燃料中所含正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)。規(guī)范燃料是用正十六烷與2-甲基萘按不同體積百分?jǐn)?shù)配成的混合物。其中正十六烷自燃性好，設(shè)定其十

11、六烷值為100，2-甲基萘自燃性差，設(shè)定其十六烷值為0。加添加劑可提高柴油的十六烷值，常用的添加劑有硝酸戊酯或已酯。十六烷值作用十六烷值低，那么著火慢，任務(wù)不穩(wěn)定，容易發(fā)生爆震十六烷值高的柴油容易起動(dòng)，熄滅均勻，輸出功率大但當(dāng)十六烷值高于65時(shí)，會(huì)由于滯燃期太短，燃料未及與空氣均勻混合即著火自燃，以致熄滅不完全，部分烴類熱分解而產(chǎn)生游離碳粒，隨廢氣排出，呵斥發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙及油耗增大，功率下降汽油機(jī)優(yōu)缺陷汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于其體積小、分量輕、價(jià)錢廉價(jià)；起動(dòng)性好，最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速高；任務(wù)中振動(dòng)及噪聲小，提速和速度優(yōu)于柴油機(jī) 與柴油機(jī)相比，汽油機(jī)最大優(yōu)勢(shì)是耗油較高，同等排量每百公里大約相差23升左右。汽油

12、機(jī)依托電火花點(diǎn)燃汽油和空氣混合氣柴油機(jī)優(yōu)缺陷柴油機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約燃油，同等排量比汽油機(jī)節(jié)省油2030左右。另外柴油機(jī)的能源效率高，就是我們通常說(shuō)的力量大，爬坡才干也更強(qiáng)傳統(tǒng)的柴油機(jī)體積大、噪音大、振動(dòng)大，這一點(diǎn)從那些噴吐著滾滾黑煙的老款大貨車上就能表達(dá)，而現(xiàn)代柴油機(jī)在體積、噪聲、震動(dòng)方面曾經(jīng)有了根本的改動(dòng)。柴油機(jī)依托活塞緊縮缸內(nèi)混合氣柴油和空氣，使其自燃完成做功第二節(jié) 液體燃料在冶金工業(yè)中的運(yùn)用工業(yè)上的液體燃料工業(yè)上運(yùn)用石油及其產(chǎn)品作為燃料是很不劃算的，除非一些很特別的情況。由于石油及其產(chǎn)品非常珍貴，可運(yùn)用的領(lǐng)域也非常廣工業(yè)上運(yùn)用的液體燃料主要是重油重油是原油加工后各種殘?jiān)偷目偡Q直餾重油裂

13、化重油重油運(yùn)用原油經(jīng)分餾后剩下的渣油，包括常壓渣油和減壓渣油。常壓渣油可以直接做為爐用燃料運(yùn)用減壓渣油含瀝青質(zhì)多，粘度大，常需配部分柴油稀釋后才運(yùn)用裂化重油，原油經(jīng)裂解處置后剩下的渣油含有更多的不飽和烴，及大量游離碳素很不容易熄滅，必需加部分輕質(zhì)油品調(diào)制，提高熄滅性能商品重油商品重油就是煉制后的渣油加進(jìn)部分輕油配制而成我國(guó)共有四種商品重油，20、60、100和200重油牌號(hào)的命名是按照該重油在50oC時(shí)的恩式粘度來(lái)確定的。例如60號(hào)重油在50oC時(shí)的恩式粘度為60恩式粘度粘度是表示流體質(zhì)點(diǎn)間摩擦力大小的一個(gè)物理目的。粘度越大流動(dòng)性越差恩式粘度定義為用恩格拉粘度計(jì)丈量其數(shù)值運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)重

14、油的粘度通常用運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)來(lái)表示，的單位是m2/s，或cm2/s，常用單位是斯托克斯St1St = 1 cm2/s = 110-4 m2/s運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)和恩式粘度間的關(guān)系為粘度影響重油的粘度大，其凝固點(diǎn)就會(huì)高，我國(guó)重油的凝固點(diǎn)多在30oC以上，常溫下都處于凝固形狀重油的粘度隨溫度升高會(huì)顯著降低。為了便于保送和熄滅，必需對(duì)重油加熱，以降低粘度，提高流動(dòng)性和霧化性降低粘度加熱時(shí)，溫度也不能太高，否那么由于水分蒸發(fā)和油的氣化而產(chǎn)生大量泡沫會(huì)引起油壓和火焰的動(dòng)搖嚴(yán)重時(shí)影響油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)氣阻甚至重油焦化導(dǎo)致管道的堵塞重油化學(xué)組成跟固體燃料一樣可用C、H、O、N、S、水分W、灰分A的質(zhì)量百分比來(lái)表示

15、C的含量8588，H的含量1013，兩者之和在9599重油的粘度越大，C含量越高，H含量越低S含量小于1，但危害很大，必需控制NO含量小于1，影響不大灰分A很少，小于0.3閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、著火點(diǎn)溫度越高，油的蒸發(fā)速度越快，濃度越高油蒸汽遇到點(diǎn)火小火焰發(fā)生一閃即滅的景象時(shí)閃燃，對(duì)應(yīng)的油溫稱為閃點(diǎn)溫度繼續(xù)升高，油蒸汽遇到小火源后可以繼續(xù)熄滅而不熄滅，對(duì)應(yīng)的油溫稱為燃點(diǎn)溫度進(jìn)一步升高，在沒(méi)有外火源的情況下，油蒸汽自發(fā)構(gòu)成熄滅稱為自燃，此時(shí)對(duì)應(yīng)的油溫稱為著火點(diǎn)或自燃點(diǎn)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、著火點(diǎn)重油和其他液體燃料運(yùn)用時(shí)必需掌握的性能目的，關(guān)系到用油平安技術(shù)和重油的熄滅條件儲(chǔ)油罐內(nèi)溫度要求控制在閃點(diǎn)以下，熄滅室內(nèi)不應(yīng)

16、低于著火點(diǎn)重油密度、比熱和導(dǎo)熱系數(shù)在常溫20oC下，重油密度大致范圍為0.920.98t/m3在20100oC，重油平均比熱1.301.70 kJ/(kg. K)溫度升高，比熱略有添加粘度大，比熱增大導(dǎo)熱系數(shù) = 0.1280.163 W/(m.K)發(fā)熱量重油發(fā)熱量很大，低發(fā)熱量為39.942MJ/kg可用氧彈量熱計(jì)直接丈量也可根據(jù)元素成分用門捷列夫公式計(jì)算汽油低發(fā)熱量為46MJ/kg規(guī)范煤低發(fā)熱量為29.271MJ/kg煤轉(zhuǎn)油按技術(shù)道路的不同，“煤變油可分為間接液化和直接液化兩大類。所謂間接液化，是先把煤炭在高溫下氣化成合成氣，然后再在催化劑的作用下，將合成氣轉(zhuǎn)化為液體油品或石化產(chǎn)品。直接液

17、化是把煤炭先磨成煤粉，與溶劑配成油煤漿，然后在高溫、高壓和催化劑的作用下，直接轉(zhuǎn)化成液體油品。 煤轉(zhuǎn)油經(jīng)濟(jì)技術(shù)要素技術(shù)上是可行的經(jīng)濟(jì)上盈虧平衡點(diǎn)為在4045美圓/桶之間。本錢主要包括煤、催化劑、水、電以及運(yùn)營(yíng)本錢等。其中，煤的本錢占到30左右。假設(shè)再思索外部環(huán)境本錢等要素，實(shí)現(xiàn)盈利需能夠要原油價(jià)錢到達(dá)55美圓/桶煤轉(zhuǎn)油資源環(huán)境要素制成1噸油需求34噸優(yōu)質(zhì)煤，89噸水以一種稀缺資源去替代另一種稀缺資源沒(méi)有出路；另外我國(guó)產(chǎn)煤的地方往往水資源不豐富與直接熄滅相比，煤液化可以減少二氧化硫和粉塵的排放。煤液化消費(fèi)過(guò)程中釋放的二氧化碳，相當(dāng)于傳統(tǒng)油品制造過(guò)程釋放量的7倍到10倍；煤炭制成的油品在運(yùn)用過(guò)程中，所