汽車運(yùn)行材料 緒論課件

汽車運(yùn)行材料汽車運(yùn)行材料1

緒論1.定義：汽車運(yùn)行材料是指汽車運(yùn)行過程中的使用周期較短，消耗費(fèi)用較大，對(duì)車輛的使用性能有較大影響的非金屬材料，包括車用燃料、車用潤滑材料、車用工作液、車用輪胎等。2.汽車運(yùn)行材料的主要研究內(nèi)容：本課程主要講授維持和保障汽車運(yùn)行的各種燃料、潤滑材料、各類工作液及輪胎等汽車運(yùn)行材料的應(yīng)用常識(shí)、使用性能、性能指標(biāo)的評(píng)定、分類、規(guī)格和汽車運(yùn)行材料的選用原則及使用注意事項(xiàng)。緒2☆車用燃料為汽車提供動(dòng)力的可燃性物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生熱能，通過能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成機(jī)械能驅(qū)動(dòng)汽車行駛，目前主要的車用燃料是汽油和輕柴油；在一些特殊情況下，汽車也可使用代用燃料☆潤滑材料用于汽車各相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面間的潤滑介質(zhì)，具有減小摩擦阻力，保護(hù)摩擦表面的功能，起到密封、散熱和清洗的作用?！罡鞣N工作液主要包括汽車制動(dòng)液、防凍液、液力變扭器液、減震器液和電解液?！钴囉萌剂蠟槠囂峁﹦?dòng)力的可燃性物質(zhì)，燃燒3汽車運(yùn)行材料緒論課件4汽車運(yùn)行材料緒論課件5汽車運(yùn)行材料大多都是石油產(chǎn)品。這些材料有的直接來源于石油，有的以石油為原材料加工而成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界石油產(chǎn)品的46％都被汽車所消耗。因此，認(rèn)識(shí)和了解石油對(duì)研究運(yùn)行材料具有重要作用。汽車運(yùn)行材料大多都是石油產(chǎn)品。這些6

一石油的基本知識(shí)

一石油的基本知識(shí)7石油在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位，車用燃料和潤滑劑目前多為石油產(chǎn)品。我國是能源大國，總地質(zhì)儲(chǔ)量居世界第三，但從人均占有量來看，我國又是能源貧國，只有世界人均占有量的1/2。所以，為了取得較高的能源利用效率，就必須注意節(jié)約和合理使用石油產(chǎn)品。石油又稱為原油，它是從地下深處開采的具有特殊氣味的可燃黏稠狀液體，石油的顏色非常豐富，有紅色、金黃色、墨綠色、黑色、石油在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位，8棕黑色、紅褐色等等，甚至還有透明的石油。密度大多在0.80～0.98g/cm3之間。下圖是透明和黑色石油的實(shí)物照片。

a)透明的石油b)黑色的石油石油的顏色棕黑色、紅褐色等等，甚至還有透明的石油。a)9

石油的顏色取決于它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量，石油的顏色越淺其油質(zhì)越好，透明的石油可直接加在汽車油箱中代替汽油。石油的成因目前有兩種說法：①無機(jī)論即石油是在基性巖漿中形成的；②有機(jī)論即各種有機(jī)物如動(dòng)物、植物、特別是低等的動(dòng)植物，像藻類、細(xì)菌、蚌類、魚類等死后埋藏在不斷下沉缺氧的海灣、三角洲、湖泊等地，在很多物理化學(xué)作用下最后逐漸形成為石油。石油的顏色取決于它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)10

最早提出“石油”一詞的是公元977年中國北宋編著的《太平廣記》。最早給石油以科學(xué)命名的是在我國宋代著名科學(xué)家沈括編著的《夢(mèng)溪筆談》中，把歷史上沿用的石漆、石脂水、火油、猛火油等名稱統(tǒng)一正式命名為“石油”。在石油一詞出現(xiàn)之前，國外稱石油為“魔鬼的汗珠”、“發(fā)光的水”等。最早提出“石油”一詞的是公元977年中11

第一節(jié)石油的化學(xué)組成

石油的化學(xué)成分比較復(fù)雜，是由分子大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的烴類和非烴類物質(zhì)組成的復(fù)雜混合物！石油的元素組成：主要有碳、氫、硫、氧、氮五種，其中碳約占83%～87%，氫約占11%～

14%，氧、硫、氮約占0.5%～5%。此外,石油中還有極微量的氯、碘、磷、砷、硅、鈉、鉀、鈣、鐵、銅、鎂、鋁、鎳、釩等元素。

第一節(jié)石油的化學(xué)組成12

石油的烴類和非烴類組成。碳?xì)浠衔锍１环Q為烴。按照其結(jié)構(gòu)不同，烴主要分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和不飽和烴。一、烷烴烷烴是鏈狀飽和烴，分子通式是CnH2n+2。烷烴按其結(jié)構(gòu)又可分為正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴。凡是烷烴分子中的主碳鏈上沒有碳支鏈的稱為正構(gòu)烷烴，有支鏈結(jié)構(gòu)的稱為異構(gòu)烷烴。在常溫下，碳1到碳4是氣體，碳5到碳16是液體，碳16以上是固體。固態(tài)烷烴在燃油中呈溶液狀態(tài)存在。石油的烴類和非烴類組成。碳?xì)浠衔锍１?3

二、環(huán)烷烴環(huán)烷烴是一種環(huán)狀飽和烴，分子通式為CnH2n在燃油中，大都是單環(huán)的五碳環(huán)和六碳環(huán)。環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易氧化變質(zhì)，抗爆性比正構(gòu)烷烴高，與大部分異構(gòu)烷烴的抗爆性相當(dāng)。環(huán)烷烴的凝點(diǎn)低，潤滑性較好，是汽油和潤滑油的良好成分。三、芳香烴芳香烴是以苯環(huán)為基礎(chǔ)組成的化合物，有單苯環(huán)、雙苯環(huán)組成的芳香烴，還有三苯環(huán)、四苯環(huán)組成的芳香烴、帶側(cè)鏈的芳香烴、由環(huán)烷烴和芳香烴混合組成的芳香烴等。分子通式為CnH2n-6、二、環(huán)烷烴14

CnH2n-12和CnH2n-18等。芳香烴具有非常高的穩(wěn)定性，其自燃溫度高達(dá)600℃，具有良好的抗爆性。汽油中摻入少量的苯可以提高其抗爆性。四、烯烴烯烴的分子中碳原子與碳原子之間有雙鍵連接，為不飽和烴。有一個(gè)雙鍵的稱為烯烴，有兩個(gè)雙鍵的稱為二烯烴。烯烴的分子通式為CnH2n，二烯烴的分子通式為CnH2n-2。含烯烴較多的汽油或柴油，在長期儲(chǔ)存中容易氧化變質(zhì)，會(huì)形成膠質(zhì)和有機(jī)酸。五、石油中的非烴類化合物1.含硫化合物CnH2n-12和CnH2n-18等。芳香烴具有非常高的穩(wěn)15

含硫化合物包括硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、環(huán)硫醚等。2.含氧化合物包括酸性氧化物和中性氧化物。3.含氮化合物石油中的含氮化合物可分為堿性和非堿性兩類。4.膠質(zhì)和瀝青質(zhì)膠質(zhì)是樹脂狀黏稠物質(zhì)，呈深黃色至棕色。瀝青質(zhì)是非晶狀粉末，呈深褐色或黑色。六、烴類分布規(guī)律石油是混合物，沒有固定的沸點(diǎn)，采用蒸含硫化合物包括硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物16

餾方法制取油品。蒸餾分離出來的各種成分，叫做餾分。一般情況下，蒸發(fā)溫度為35～200

℃的餾分為汽油；蒸發(fā)溫度為200～350℃的餾分為煤、柴油；蒸發(fā)溫度為350～500℃的餾分為潤滑油。烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴中的碳原子個(gè)數(shù)少、分子量小和環(huán)數(shù)少的烴都分布在低沸點(diǎn)餾分中；反之則分布在高沸點(diǎn)餾分中。餾方法制取油品。蒸餾分離出來的各種成分，17

第二節(jié)石油產(chǎn)品提煉的基本方法

現(xiàn)代石油工業(yè)最早誕生于美國賓西法尼亞州的太特斯威爾村。1858年喬治.比爾斯請(qǐng)德雷克上校帶人打井，1859年8月27日在鉆井69英尺時(shí)，終于獲得了石油。從此，利用鉆井獲得石油、利用蒸餾法煉制燃油的技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，現(xiàn)代石油工業(yè)誕生了。石油的加工包括石油的預(yù)處理和石油的提煉

1.石油的預(yù)處理的目的是脫鹽脫水，這個(gè)過程一般是在兩級(jí)脫鹽罐中進(jìn)行的。第二節(jié)石油產(chǎn)品提煉的基本方法18

2.石油的提煉是在煉油廠蒸餾塔中進(jìn)行的煉油廠包括三種類型：燃料油，燃料—潤滑油，燃料—化工。

3.石油經(jīng)過加工提煉，可以得到的產(chǎn)品大致可分為四大類：①石油燃料；②潤滑油和潤滑脂；③蠟、瀝青和石油焦；④溶劑和石油化

工產(chǎn)品。2.石油的提煉是在煉油廠蒸餾塔中進(jìn)行的19石油分餾生產(chǎn)過程示意圖石油分餾生產(chǎn)過程示意圖20

石油提煉的基本方法:一、蒸餾法

蒸餾法分為常壓蒸餾和減壓蒸餾

1.常壓蒸餾是根據(jù)組成石油的各類烴分子的沸點(diǎn)不同，利用加熱、蒸發(fā)、分餾、冷凝等步驟對(duì)石油進(jìn)行的直接分餾。常壓蒸餾可以直接從石油中得到汽油、煤油和柴油。其蒸餾流程是：首先用油泵將石油打入管式加熱爐中加熱到350℃～360℃，使之變成油蒸氣，然后送入常壓蒸餾塔中。塔頂上獲得的石油氣體，是良好的化工原料。蒸餾塔的不同位置上安裝著隔板，這些隔板稱為塔盤，油蒸氣在塔盤中冷凝結(jié)成液體。在蒸餾塔的上層塔盤中可以獲得汽油餾分，在中石油提煉的基本方法:21

層塔盤中可獲得煤油餾分，在下部盤中可獲得柴油餾分。塔底部殘留的不能蒸發(fā)的殘油（重油餾分），稱為塔底油，由塔底部流出后進(jìn)入減壓蒸餾系統(tǒng)。

層塔盤中可獲得煤油餾分，在下部盤中可獲得柴油餾22

2.減壓蒸餾是指在減低蒸餾塔內(nèi)壓力的條件下對(duì)常壓蒸餾時(shí)得到的重油進(jìn)行蒸餾。如果將重油采用常壓蒸餾，必須要提高加熱溫度，這樣將導(dǎo)致重油分子發(fā)生裂解，影響制取潤滑油的餾分組成，因此，必須適當(dāng)采用減壓降沸的蒸餾方法。方法是：將塔底油在管式爐中加熱到400℃以上，送入減壓蒸餾塔中，塔內(nèi)保持1.33kPa的壓力，使重油蒸發(fā)成氣體，并在上中下高度不同的各層塔盤中冷凝，即可分別獲得輕質(zhì)潤滑油餾分、中質(zhì)潤滑油餾分和重質(zhì)潤滑油餾分，這些油統(tǒng)稱為餾分油。最后，從減壓蒸餾塔底部流出的是減壓渣油。2.減壓蒸餾是指在減低蒸餾塔內(nèi)壓力的條23

在煉油廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝流程中，往往把常壓蒸餾和減壓蒸餾組合進(jìn)行，稱為常減壓蒸餾。常減壓蒸餾是煉油廠的第一道工序，通過它可以直接從原油中提取石腦油、汽油、煤油、輕柴油及燃料油。在煉油廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝流程中，往往把24

常減壓蒸餾的流程如圖所示

常減壓蒸餾的流程圖常減壓蒸餾的流程如圖所示25

常減壓蒸餾塔的實(shí)物照片如圖所示

常減壓蒸餾塔常減壓蒸餾塔的實(shí)物照片如圖所示26

利用蒸餾法獲得的汽油、柴油的生產(chǎn)率較小，一般在25%～35%之間，這遠(yuǎn)不能滿足燃料日益增長的需求。因此，必須對(duì)重質(zhì)油品進(jìn)行二次加工從而獲得更多更好的燃油。二次加工法有熱裂化、催化裂化、加氫裂化、催化重整、

烷基化和延遲焦化等方法。利用蒸餾法獲得的汽油、柴油的生產(chǎn)率較27

二、熱裂化法

熱裂化法是利用重質(zhì)烴類在高溫、高壓下可發(fā)生裂解的性質(zhì)，將一些大分子烴類分裂成為一些小分子烴類，從而獲得更多汽油、柴油的一種加工方法。熱裂化產(chǎn)品有裂化氣、汽油、柴油和渣油等。裂化氣的產(chǎn)率約為10％，汽油的產(chǎn)率為30％～50％，柴油的產(chǎn)率約為30％，渣油的產(chǎn)率約為30％。對(duì)這些熱裂化產(chǎn)品，由于含有較多不飽和烴，使得性質(zhì)不穩(wěn)定，易發(fā)生變質(zhì)，所以熱裂化方法已逐漸被淘汰。二、熱裂化法28

三、催化裂化法催化裂化是在催化劑作用下、反應(yīng)溫度為450℃～590℃，壓力為0.1～0.2Mpa的條件下，對(duì)原料油進(jìn)行裂化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)，使沸點(diǎn)較高的大分子烴裂化為小分子烴的加工工藝。重質(zhì)烴類的裂解是在催化劑的作用下進(jìn)行的，由于催化劑（硅酸鋁或泡沸石）的作用，除大分子烴變成小分子烴外，還改變其分子結(jié)構(gòu)，使不飽和烴大為減少，異構(gòu)烷烴和芳香烴的含量增高。因?yàn)椴伙柡蜔N含量大大減少，所以催化裂化產(chǎn)品比熱裂化產(chǎn)品安定性好，不易發(fā)生變質(zhì)。催化裂化產(chǎn)品主要有石油氣、汽油和輕柴油。三、催化裂化法29

催化裂化是目前普遍采用的煉制方法，其工藝流程如圖：催化裂化是目前普遍采用的煉制方法，其工藝流程如圖：30

四、加氫裂化法

加氫裂化法是在高溫（370～430℃）和高壓（10

～15Mpa），在鎢、鉬、鎳等催化劑作用下,加入氫氣，

對(duì)原料進(jìn)行加氫、裂化和異構(gòu)化，從而使重質(zhì)油轉(zhuǎn)變成飽和的輕質(zhì)油的一種煉制方法。加氫裂化同催化裂化相似，除了大分子烴轉(zhuǎn)變成小分子烴外，也發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的改變，從而使裂化產(chǎn)品中的不飽和烴大為減少，而異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的含量大大增加。另外,加氫裂化還可以將原料油中的硫、氧、氮等非烴類化合物轉(zhuǎn)化為易于脫除的水、氨、硫化氫等，所以加氫裂化產(chǎn)品含異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴較多，含四、加氫裂化法31

硫、氧、氮等非烴類化合物和烯烴很少，因而產(chǎn)品性質(zhì)比較安定。加氫裂化的產(chǎn)品有汽油、柴油、潤滑油等。加氫裂化的汽油抗爆性好，腐蝕性低；加氫裂化的柴油發(fā)火性能好，凝點(diǎn)也低；加氫裂化的潤滑油粘溫性能好。加氫裂化裝置的實(shí)物照片如下圖所示。加氫裂化不如催化裂化方法應(yīng)用普遍。

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大慶煉油廠年處理能力300kt加氫裂化裝置大慶煉油廠年處理能力3033

五、催化重整法是指對(duì)直溜汽油的餾分，在催化劑作用下，使其烴分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重排形成新分子結(jié)構(gòu)，從而獲得高辛烷值和安定性好的汽油組分的工藝。催化重整按所用催化劑種類的不同，分為鉑重整、鉑錸重整、鉑錫重整以及多金屬重整等。

催化重整裝置的實(shí)物照片如圖五、催化重整法34

六、烷基化法在催化劑作用下，烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)叫做烷基化。

異辛烷是車用汽油的理想調(diào)和組分，可使調(diào)和汽油的研究法辛烷值高達(dá)92～95，并且具有良好的揮發(fā)性和燃燒性，還不含有烯烴。所以，烷基化對(duì)生產(chǎn)高辛烷值汽油具有重要意義。七、延遲焦化法延遲焦化是為了充分利用能源以得到更多的輕質(zhì)油，對(duì)減壓渣油等重質(zhì)油品進(jìn)行深度加工的一種方法。六、烷基化法35

所謂延遲焦化，就是通過縮短減壓渣油在高溫（500℃左右）爐管內(nèi)的停留時(shí)間，使減壓渣油在爐管內(nèi)來不及結(jié)焦的條件下進(jìn)入焦炭塔。在焦炭塔中，減壓渣油在高溫下進(jìn)行充分反應(yīng)，一方面由大分子烴裂化分解成小分子烴，直至成為氣體，另一方面縮合成為石油焦，這樣就避免了減壓渣油在加熱爐管內(nèi)大量結(jié)焦的出現(xiàn)，從而使裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期得到延長。延遲焦化的產(chǎn)物主要是汽油、柴油、裂化原料油和石油焦等。

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八、石油產(chǎn)品的精制通過石油煉制方法得到的石油產(chǎn)品大多數(shù)為半成品，其中還含有硫化物、氧化物、氮化物、膠質(zhì)以及不飽和烴等雜質(zhì)，因此，還需對(duì)這些半成品進(jìn)行精制加工，以除去其中的非理想組分。常用的精制方法有：電化學(xué)精制、加氫精制、溶劑精制、白土補(bǔ)充精制、加氫補(bǔ)充精制、脫硫醇精制、溶劑脫蠟、尿素脫蠟、分子篩脫蠟、微生物脫蠟等。

八、石油產(chǎn)品的精制37

九、石油產(chǎn)品的調(diào)和

1.燃油的調(diào)和各種煉制方法得到的燃油餾分，成本不同，質(zhì)量檔次也不同，為保證出廠燃油既符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又能降低生產(chǎn)成本，一般要將各種方法得到的燃油餾分進(jìn)行調(diào)和。同時(shí)，為滿足現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的工作需求和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，還得向燃油中加入多種添加劑或其他提高燃油性能的組分。這一工藝工程就是燃油的調(diào)和過程。2.潤滑油的調(diào)和經(jīng)多種精制方法得到的潤滑油餾分往往滿足不了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械的要求，還不能直接使用通常需要根據(jù)潤滑油產(chǎn)品規(guī)定的性質(zhì)要求，將不九、石油產(chǎn)品的調(diào)和38

同加工方法得到的潤滑油或不同粘度的潤滑油相互混合，并加入一定量的提高潤滑油使用性能的添加劑后才能使用。這一工藝過程就是潤滑油的調(diào)和過程。十、輔助添加劑為進(jìn)一步提高石油產(chǎn)品的性能，滿足現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品對(duì)燃料和潤滑油的使用要求，一般需要向石油產(chǎn)品中添入各種輔助添加劑。

1.石油產(chǎn)品添加劑分類石油產(chǎn)品輔助添加劑按應(yīng)用場合分為潤滑添加劑、燃料添加劑、復(fù)合添加劑和其他添加劑四部分。對(duì)潤滑添加劑又按照作用分為9組；對(duì)燃料添加劑也按作用分為15組；對(duì)復(fù)合添加同加工方法得到的潤滑油或不同粘度的潤滑油39

劑按油品分為12組。同一組內(nèi)根據(jù)其組成或特性不同又分為若干品種。

2.潤滑添加劑為改善潤滑油的性能而加入的添加劑稱為潤滑添加劑。按其作用類別，可分為清凈劑和分散劑、抗氧抗腐劑、極壓抗磨劑、油性劑和摩擦改進(jìn)劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、降凝劑、抗泡沫劑等等。3.燃料添加劑為改善燃料的性能而加入的添加劑稱為燃料添加劑。按其作用類別，可分為抗爆劑、十六烷值改進(jìn)劑、低溫流動(dòng)性改進(jìn)劑、清凈分散劑、抗氧防膠劑、金屬鈍化劑等。劑按油品分為12組。同一組內(nèi)根據(jù)其組成或特40

思考題：

1.什么是汽車運(yùn)行材料？研究它有何意義？

2.石油中的烴類主要有哪幾種？3.各種烴類對(duì)石油產(chǎn)品性質(zhì)有什么影響？4.石油產(chǎn)品提煉的基本方法有哪些？

5.石油產(chǎn)品精制方法有哪些？思考題：41汽車運(yùn)行材料汽車運(yùn)行材料42

緒論1.定義：汽車運(yùn)行材料是指汽車運(yùn)行過程中的使用周期較短，消耗費(fèi)用較大，對(duì)車輛的使用性能有較大影響的非金屬材料，包括車用燃料、車用潤滑材料、車用工作液、車用輪胎等。2.汽車運(yùn)行材料的主要研究內(nèi)容：本課程主要講授維持和保障汽車運(yùn)行的各種燃料、潤滑材料、各類工作液及輪胎等汽車運(yùn)行材料的應(yīng)用常識(shí)、使用性能、性能指標(biāo)的評(píng)定、分類、規(guī)格和汽車運(yùn)行材料的選用原則及使用注意事項(xiàng)。緒43☆車用燃料為汽車提供動(dòng)力的可燃性物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生熱能，通過能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成機(jī)械能驅(qū)動(dòng)汽車行駛，目前主要的車用燃料是汽油和輕柴油；在一些特殊情況下，汽車也可使用代用燃料☆潤滑材料用于汽車各相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面間的潤滑介質(zhì)，具有減小摩擦阻力，保護(hù)摩擦表面的功能，起到密封、散熱和清洗的作用。☆各種工作液主要包括汽車制動(dòng)液、防凍液、液力變扭器液、減震器液和電解液。☆車用燃料為汽車提供動(dòng)力的可燃性物質(zhì)，燃燒44汽車運(yùn)行材料緒論課件45汽車運(yùn)行材料緒論課件46汽車運(yùn)行材料大多都是石油產(chǎn)品。這些材料有的直接來源于石油，有的以石油為原材料加工而成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界石油產(chǎn)品的46％都被汽車所消耗。因此，認(rèn)識(shí)和了解石油對(duì)研究運(yùn)行材料具有重要作用。汽車運(yùn)行材料大多都是石油產(chǎn)品。這些47

一石油的基本知識(shí)

一石油的基本知識(shí)48石油在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位，車用燃料和潤滑劑目前多為石油產(chǎn)品。我國是能源大國，總地質(zhì)儲(chǔ)量居世界第三，但從人均占有量來看，我國又是能源貧國，只有世界人均占有量的1/2。所以，為了取得較高的能源利用效率，就必須注意節(jié)約和合理使用石油產(chǎn)品。石油又稱為原油，它是從地下深處開采的具有特殊氣味的可燃黏稠狀液體，石油的顏色非常豐富，有紅色、金黃色、墨綠色、黑色、石油在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位，49棕黑色、紅褐色等等，甚至還有透明的石油。密度大多在0.80～0.98g/cm3之間。下圖是透明和黑色石油的實(shí)物照片。

a)透明的石油b)黑色的石油石油的顏色棕黑色、紅褐色等等，甚至還有透明的石油。a)50

石油的顏色取決于它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量，石油的顏色越淺其油質(zhì)越好，透明的石油可直接加在汽車油箱中代替汽油。石油的成因目前有兩種說法：①無機(jī)論即石油是在基性巖漿中形成的；②有機(jī)論即各種有機(jī)物如動(dòng)物、植物、特別是低等的動(dòng)植物，像藻類、細(xì)菌、蚌類、魚類等死后埋藏在不斷下沉缺氧的海灣、三角洲、湖泊等地，在很多物理化學(xué)作用下最后逐漸形成為石油。石油的顏色取決于它本身所含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)51

最早提出“石油”一詞的是公元977年中國北宋編著的《太平廣記》。最早給石油以科學(xué)命名的是在我國宋代著名科學(xué)家沈括編著的《夢(mèng)溪筆談》中，把歷史上沿用的石漆、石脂水、火油、猛火油等名稱統(tǒng)一正式命名為“石油”。在石油一詞出現(xiàn)之前，國外稱石油為“魔鬼的汗珠”、“發(fā)光的水”等。最早提出“石油”一詞的是公元977年中52

第一節(jié)石油的化學(xué)組成

石油的化學(xué)成分比較復(fù)雜，是由分子大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的烴類和非烴類物質(zhì)組成的復(fù)雜混合物！石油的元素組成：主要有碳、氫、硫、氧、氮五種，其中碳約占83%～87%，氫約占11%～

14%，氧、硫、氮約占0.5%～5%。此外,石油中還有極微量的氯、碘、磷、砷、硅、鈉、鉀、鈣、鐵、銅、鎂、鋁、鎳、釩等元素。

第一節(jié)石油的化學(xué)組成53

石油的烴類和非烴類組成。碳?xì)浠衔锍１环Q為烴。按照其結(jié)構(gòu)不同，烴主要分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和不飽和烴。一、烷烴烷烴是鏈狀飽和烴，分子通式是CnH2n+2。烷烴按其結(jié)構(gòu)又可分為正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴。凡是烷烴分子中的主碳鏈上沒有碳支鏈的稱為正構(gòu)烷烴，有支鏈結(jié)構(gòu)的稱為異構(gòu)烷烴。在常溫下，碳1到碳4是氣體，碳5到碳16是液體，碳16以上是固體。固態(tài)烷烴在燃油中呈溶液狀態(tài)存在。石油的烴類和非烴類組成。碳?xì)浠衔锍１?4

二、環(huán)烷烴環(huán)烷烴是一種環(huán)狀飽和烴，分子通式為CnH2n在燃油中，大都是單環(huán)的五碳環(huán)和六碳環(huán)。環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易氧化變質(zhì)，抗爆性比正構(gòu)烷烴高，與大部分異構(gòu)烷烴的抗爆性相當(dāng)。環(huán)烷烴的凝點(diǎn)低，潤滑性較好，是汽油和潤滑油的良好成分。三、芳香烴芳香烴是以苯環(huán)為基礎(chǔ)組成的化合物，有單苯環(huán)、雙苯環(huán)組成的芳香烴，還有三苯環(huán)、四苯環(huán)組成的芳香烴、帶側(cè)鏈的芳香烴、由環(huán)烷烴和芳香烴混合組成的芳香烴等。分子通式為CnH2n-6、二、環(huán)烷烴55

CnH2n-12和CnH2n-18等。芳香烴具有非常高的穩(wěn)定性，其自燃溫度高達(dá)600℃，具有良好的抗爆性。汽油中摻入少量的苯可以提高其抗爆性。四、烯烴烯烴的分子中碳原子與碳原子之間有雙鍵連接，為不飽和烴。有一個(gè)雙鍵的稱為烯烴，有兩個(gè)雙鍵的稱為二烯烴。烯烴的分子通式為CnH2n，二烯烴的分子通式為CnH2n-2。含烯烴較多的汽油或柴油，在長期儲(chǔ)存中容易氧化變質(zhì)，會(huì)形成膠質(zhì)和有機(jī)酸。五、石油中的非烴類化合物1.含硫化合物CnH2n-12和CnH2n-18等。芳香烴具有非常高的穩(wěn)56

含硫化合物包括硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、環(huán)硫醚等。2.含氧化合物包括酸性氧化物和中性氧化物。3.含氮化合物石油中的含氮化合物可分為堿性和非堿性兩類。4.膠質(zhì)和瀝青質(zhì)膠質(zhì)是樹脂狀黏稠物質(zhì)，呈深黃色至棕色。瀝青質(zhì)是非晶狀粉末，呈深褐色或黑色。六、烴類分布規(guī)律石油是混合物，沒有固定的沸點(diǎn)，采用蒸含硫化合物包括硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物57

餾方法制取油品。蒸餾分離出來的各種成分，叫做餾分。一般情況下，蒸發(fā)溫度為35～200

℃的餾分為汽油；蒸發(fā)溫度為200～350℃的餾分為煤、柴油；蒸發(fā)溫度為350～500℃的餾分為潤滑油。烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴中的碳原子個(gè)數(shù)少、分子量小和環(huán)數(shù)少的烴都分布在低沸點(diǎn)餾分中；反之則分布在高沸點(diǎn)餾分中。餾方法制取油品。蒸餾分離出來的各種成分，58

第二節(jié)石油產(chǎn)品提煉的基本方法

現(xiàn)代石油工業(yè)最早誕生于美國賓西法尼亞州的太特斯威爾村。1858年喬治.比爾斯請(qǐng)德雷克上校帶人打井，1859年8月27日在鉆井69英尺時(shí)，終于獲得了石油。從此，利用鉆井獲得石油、利用蒸餾法煉制燃油的技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，現(xiàn)代石油工業(yè)誕生了。石油的加工包括石油的預(yù)處理和石油的提煉

1.石油的預(yù)處理的目的是脫鹽脫水，這個(gè)過程一般是在兩級(jí)脫鹽罐中進(jìn)行的。第二節(jié)石油產(chǎn)品提煉的基本方法59

2.石油的提煉是在煉油廠蒸餾塔中進(jìn)行的煉油廠包括三種類型：燃料油，燃料—潤滑油，燃料—化工。

3.石油經(jīng)過加工提煉，可以得到的產(chǎn)品大致可分為四大類：①石油燃料；②潤滑油和潤滑脂；③蠟、瀝青和石油焦；④溶劑和石油化

工產(chǎn)品。2.石油的提煉是在煉油廠蒸餾塔中進(jìn)行的60石油分餾生產(chǎn)過程示意圖石油分餾生產(chǎn)過程示意圖61

石油提煉的基本方法:一、蒸餾法

蒸餾法分為常壓蒸餾和減壓蒸餾

1.常壓蒸餾是根據(jù)組成石油的各類烴分子的沸點(diǎn)不同，利用加熱、蒸發(fā)、分餾、冷凝等步驟對(duì)石油進(jìn)行的直接分餾。常壓蒸餾可以直接從石油中得到汽油、煤油和柴油。其蒸餾流程是：首先用油泵將石油打入管式加熱爐中加熱到350℃～360℃，使之變成油蒸氣，然后送入常壓蒸餾塔中。塔頂上獲得的石油氣體，是良好的化工原料。蒸餾塔的不同位置上安裝著隔板，這些隔板稱為塔盤，油蒸氣在塔盤中冷凝結(jié)成液體。在蒸餾塔的上層塔盤中可以獲得汽油餾分，在中石油提煉的基本方法:62

層塔盤中可獲得煤油餾分，在下部盤中可獲得柴油餾分。塔底部殘留的不能蒸發(fā)的殘油（重油餾分），稱為塔底油，由塔底部流出后進(jìn)入減壓蒸餾系統(tǒng)。

層塔盤中可獲得煤油餾分，在下部盤中可獲得柴油餾63

2.減壓蒸餾是指在減低蒸餾塔內(nèi)壓力的條件下對(duì)常壓蒸餾時(shí)得到的重油進(jìn)行蒸餾。如果將重油采用常壓蒸餾，必須要提高加熱溫度，這樣將導(dǎo)致重油分子發(fā)生裂解，影響制取潤滑油的餾分組成，因此，必須適當(dāng)采用減壓降沸的蒸餾方法。方法是：將塔底油在管式爐中加熱到400℃以上，送入減壓蒸餾塔中，塔內(nèi)保持1.33kPa的壓力，使重油蒸發(fā)成氣體，并在上中下高度不同的各層塔盤中冷凝，即可分別獲得輕質(zhì)潤滑油餾分、中質(zhì)潤滑油餾分和重質(zhì)潤滑油餾分，這些油統(tǒng)稱為餾分油。最后，從減壓蒸餾塔底部流出的是減壓渣油。2.減壓蒸餾是指在減低蒸餾塔內(nèi)壓力的條64

在煉油廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝流程中，往往把常壓蒸餾和減壓蒸餾組合進(jìn)行，稱為常減壓蒸餾。常減壓蒸餾是煉油廠的第一道工序，通過它可以直接從原油中提取石腦油、汽油、煤油、輕柴油及燃料油。在煉油廠的實(shí)際生產(chǎn)工藝流程中，往往把65

常減壓蒸餾的流程如圖所示

常減壓蒸餾的流程圖常減壓蒸餾的流程如圖所示66

常減壓蒸餾塔的實(shí)物照片如圖所示

常減壓蒸餾塔常減壓蒸餾塔的實(shí)物照片如圖所示67

利用蒸餾法獲得的汽油、柴油的生產(chǎn)率較小，一般在25%～35%之間，這遠(yuǎn)不能滿足燃料日益增長的需求。因此，必須對(duì)重質(zhì)油品進(jìn)行二次加工從而獲得更多更好的燃油。二次加工法有熱裂化、催化裂化、加氫裂化、催化重整、

烷基化和延遲焦化等方法。利用蒸餾法獲得的汽油、柴油的生產(chǎn)率較68

二、熱裂化法

熱裂化法是利用重質(zhì)烴類在高溫、高壓下可發(fā)生裂解的性質(zhì)，將一些大分子烴類分裂成為一些小分子烴類，從而獲得更多汽油、柴油的一種加工方法。熱裂化產(chǎn)品有裂化氣、汽油、柴油和渣油等。裂化氣的產(chǎn)率約為10％，汽油的產(chǎn)率為30％～50％，柴油的產(chǎn)率約為30％，渣油的產(chǎn)率約為30％。對(duì)這些熱裂化產(chǎn)品，由于含有較多不飽和烴，使得性質(zhì)不穩(wěn)定，易發(fā)生變質(zhì)，所以熱裂化方法已逐漸被淘汰。二、熱裂化法69

三、催化裂化法催化裂化是在催化劑作用下、反應(yīng)溫度為450℃～590℃，壓力為0.1～0.2Mpa的條件下，對(duì)原料油進(jìn)行裂化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、氫轉(zhuǎn)移等反應(yīng)，使沸點(diǎn)較高的大分子烴裂化為小分子烴的加工工藝。重質(zhì)烴類的裂解是在催化劑的作用下進(jìn)行的，由于催化劑（硅酸鋁或泡沸石）的作用，除大分子烴變成小分子烴外，還改變其分子結(jié)構(gòu)，使不飽和烴大為減少，異構(gòu)烷烴和芳香烴的含量增高。因?yàn)椴伙柡蜔N含量大大減少，所以催化裂化產(chǎn)品比熱裂化產(chǎn)品安定性好，不易發(fā)生變質(zhì)。催化裂化產(chǎn)品主要有石油氣、汽油和輕柴油。三、催化裂化法70

催化裂化是目前普遍采用的煉制方法，其工藝流程如圖：催化裂化是目前普遍采用的煉制方法，其工藝流程如圖：71

四、加氫裂化法

加氫裂化法是在高溫（370～430℃）和高壓（10

～15Mpa），在鎢、鉬、鎳等催化劑作用下,加入氫氣，

對(duì)原料進(jìn)行加氫、裂化和異構(gòu)化，從而使重質(zhì)油轉(zhuǎn)變成飽和的輕質(zhì)油的一種煉制方法。加氫裂化同催化裂化相似，除了大分子烴轉(zhuǎn)變成小分子烴外，也發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的改變，從而使裂化產(chǎn)品中的不飽和烴大為減少，而異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的含量大大增加。另外,加氫裂化還可以將原料油中的硫、氧、氮等非烴類化合物轉(zhuǎn)化為易于脫除的水、氨、硫化氫等，所以加氫裂化產(chǎn)品含異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴較多，含四、加氫裂化法72

硫、氧、氮等非烴類化合物和烯烴很少，因而產(chǎn)品性質(zhì)比較安定。加氫裂化的產(chǎn)品有汽油、柴油、潤滑油等。加氫裂化的汽油抗爆性好，腐蝕性低；加氫裂化的柴油發(fā)火性能好，凝點(diǎn)也低；加氫裂化的潤滑油粘溫性能好。加氫裂化裝置的實(shí)物照片如下圖所示。加氫裂化不如催化裂化方法應(yīng)用普遍。

73

大慶煉油廠年處理能力300kt加氫裂化裝置大慶煉油廠年處理能力3074

五、催化重整法是指對(duì)直溜汽油的餾分，在催化劑作用下，使其烴分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行重排形成新分子結(jié)構(gòu)，從而獲得高辛烷值和安定性好的汽油組分的工藝。催化重整按所用催化劑種類的不同，分為鉑重整、鉑錸重整、鉑錫重整以及多金屬重整等。

催化重整裝置的實(shí)物照片如圖五、催化重整法75

六、烷基化法在催化劑作用下，烷烴與烯烴的化學(xué)加成反應(yīng)叫做烷基化。

異辛烷是車用汽油的理想調(diào)和組分，可使調(diào)和汽油的研