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石油产品的分类与质量要求是什么?

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发表于 2019-9-28 09:19:34 |显示全部楼层
  通常,石油产品并不包括以石油为原料合成的各种石油化工产品。按GB/T 498-2014《石油产品及润滑剂分类方法和类别的确定》,我国现将石油产品分为6大类。
  (1)燃料:包括汽油、柴油、喷气燃料(航空煤油)、灯用煤油、燃料油等。我国的石油产品中燃料约占80%,而其中约60%用于各种发动机燃料。
  (2)润滑剂:包括润滑油和润滑脂,产量约占石油产品总量的2%,主要用于减少接触机件之间的摩擦和防止磨损,以降低能耗和延长设备寿命。
  (4)石油蜡:石油蜡是石油中的固态烃类,其产量约占石油产品总量的1%,作为轻工、化工和食品等工业部门的原料。
  (5)石油焦:其产量约为石油产品总量的2%,石油焦可用以制作炼铝和炼钢用的电极等。
  (6)溶剂和化工原料:大约有10%的石油产品用作石油化工原料和溶剂,其中包括制取乙烯的原料(轻油),以及石油芳烃和各种溶剂油。
  汽油可用作点燃式发动机(简称汽油机)的燃料。对汽油的主要使用要求有:具有足够的蒸发性以形成可燃混合气;燃烧平稳,不产生爆震现象;储存安定性好,生成胶质的倾向小;对发动机无腐蚀作用,排出的污染物少。
  当汽油具有良好的蒸发性时,在发动机气缸内,它就能迅速汽化并与空气形成均匀的可燃混合气,进入气缸后燃烧较完全,使发动机能正常运转。如果汽油的蒸发性太差,就不能在气缸中完全汽化,使发动机功率降低,还会造成启动和加速的困难。反之,如果汽油的蒸发性太强,则汽油在导油管中就已汽化而形成气阻现象,最终造成供油不足,气阻现象在夏季更容易发生。
  汽油在发动机中燃烧异常时,会出现机体强烈震动,并发出很响的金属敲击声,导致发动机功率下降,排气管冒黑烟,严重时导致机件的损坏,这种现象称为爆震。爆震对汽油机的危害较大。爆震现象产生的原因主要有两个:一是与燃料性质有关。如果燃料很容易氧化,形成的过氧化物不易分解,自燃点低,就很容易产生爆震。二是与发动机工作条件有关。如果发动机的压缩比过大,气缸壁温度过高,或操作不当,都易引起爆震现象。衡量燃料是否易于发生爆震的性质称为抗爆性。汽油抗爆性用辛烷值表示。辛烷值又分为研究法辛烷值(ROH)和马达法辛烷值(MON),通常使用研究法辛烷值。汽油的辛烷值越高,其抗爆性越好。汽油的辛烷值需在专门的仪器中测定。汽油的抗爆性取决于其化学组成。对于同族烃类,其辛烷值随相对分子质量的增大而降低。当相对分子质量相近时,各族烃类中,正构烷烃的辛烷值最低,环烷烃、烯烃较高,高度分支的异构烷烃和芳香烃(简称芳烃)的辛烷值最高。目前我国车用汽油的主要组分是催化裂化汽油,因其含有较多的芳烃、异构烷烃和烯烃,所以抗爆性较好。
  汽油的安定性是指汽油抗氧化的能力。安定性不好的汽油,在储存和输送过程中易发生氧化,生成胶质,使汽油的颜色变深,甚至会产生一些胶状物、沉淀物。汽油的安定性差会严重影响发动机的正常工作。例如,在油箱、滤网、汽化器中形成黏稠的胶状物,严重时会影响供油;沉积在进气、排气阀门上会结焦,导致阀门关闭不严等。
  影响汽油安全性的最根本原因是它的化学组成。汽油中的烷烃、环烷烃和芳烃在常温下都不易发生氧化反应,而其所含的各种不饱和烃则易发生氧化和叠合等反应,从而生成胶质。所以,汽油中所含有的不饱和烃是导致其安定性差的主要原因。
  除不饱和烃外,汽油中的硫酚和硫醇等含硫化合物、含氮化合物,也能促进胶质的生成,使汽油在与空气接触中颜色变深,甚至生成胶状物。
  直馏汽油馏分不含不饱和烃,所以它的安定性很好;而二次加工得到的汽油馏分(如催化裂化汽油等)由于含有大量不饱和烃以及其他非烃类化合物,导致其安定性较差。
  汽油的变质除与其化学组成有关外,还和许多外界条件有关,例如温度、金属表面的作用、与空气接触面积的大小等。温度升高,汽油的氧化速度加快,生成胶质的倾向增大;汽油在金属表面的作用下,不仅颜色易变深,而且生成胶质的速度也加快;燃料与空气的接触面积越大,氧化的倾向自然也越大。
  鉴于温度、光照以及与空气的接触状况均对汽油的安定性有明显的影响,因此在储存汽油时应采取避光、降温及减小与空气的接触面积等措施。
  汽油中会对金属产生腐蚀的物质主要有硫及含硫化合物、有机酸和水溶性酸或碱等。为此汽油在使用和储运过程中,要控制汽油及其燃烧产物对接触金属的腐蚀性。
  我国汽油现按组成和用途不同分为车用汽油、车用乙醇汽油和航空汽油三种,各种汽油均按辛烷值划分牌号。
  车用汽油(国Ⅲ)和车用汽油(国Ⅳ)按研究法辛烷值分为90号、93号和97号三个牌号,车用汽油(国Ⅴ)按研究法辛烷值分为89号、92号、95号和98号四个牌号。车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号和97号三个牌号。航空汽油按马达法辛烷值分为75号、95号和100号三个牌号。
  柴油可用作压燃式发动机(简称柴油机)的燃料。我国的柴油产品分为轻柴油和重柴油。轻柴油适用于高速柴油机,重柴油适用于中、低速柴油机。本节主要介绍轻柴油,其使用要求主要有:具有良好的雾化性、蒸发性和燃烧性;良好的流动性,保证燃料供给系统在低温下能正常供油;良好的储存安定性和热安定性;对机件无腐蚀和磨损作用,不含机械杂质。
  柴油的燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成均匀的可燃混合气之后,能在较短的时间内发火自燃并正常地完全燃烧。柴油在柴油机工作中也会发生类似汽油机的爆震现象,但产生爆震的原因与汽油机不同。汽油机的爆震是由于燃料太容易氧化,自燃点太低;而柴油机的爆震是由于燃料不易氧化,自燃点太高。因此,汽油机要求自燃点高的燃料,而柴油机要求自燃点低的燃料。柴油的抗爆性用十六烷值表示。我国相关标准中规定普通柴油的十六烷值一般不低于45。
  柴油在柴油机气缸中发火和燃烧都是在气态下进行的,因此必须先汽化并与空气形成可燃混合气后,柴油机才能启动和正常工作。所以柴油的滞燃期不单是取决于其十六烷值,同时还受其蒸发性的影响。柴油蒸发速度的快慢,由燃烧室内空气温度的高低和柴油馏分的组成所决定。温度越高,轻馏分越多,则蒸发速度越快。柴油机的转速越快,它的每一工作循环的时间越短,要求柴油的蒸发速度越快,所用的馏分也就应越轻。如柴油的馏分过重,则蒸发速度太慢,从而使燃烧不完全,导致功率下降、油耗增大以及润滑油被稀释而加重磨损。若柴油的馏分过轻,则由于蒸发速度太快而使发动机气缸压力急剧上升,从而导致柴油机的工作波动很大。
  柴油的黏度过小时,易从高压油泵的柱塞和泵筒之间的间隙中漏出,因而会使喷入气缸的燃料减少,造成发动机功率下降。同时,柴油的黏度越小,雾化后液滴直径就越小,喷出的油流的射程也越短,不能与气缸中全部空气均匀混合,因而会造成燃烧不完全。柴油的黏度过大,易造成供油困难,同时,喷出的油滴的直径过大,油流的射程过长,使油滴的有效蒸发面积减小,蒸发速度减慢,这样也会使混合气组成不均匀、燃烧不完全。
  柴油的低温流动性不仅关系到柴油机燃料供给系统在低温下能否正常供油,而且与柴油在低温下的储存、运输等作业能否正常进行有密切的联系。柴油的低温流动性与其化学组成有关,其中正构烷烃的含量越高,则低温流动性越差。我国评定柴油低温流动性能的指标为凝点(或倾点)和冷滤点。
  柴油的安定性一般是用总不溶物和10%蒸余物残炭来评定的。安定性差的柴油在储存中颜色易变深,甚至产生沉淀,严重时会造成喷油嘴和滤清器堵塞等,并导致气缸中沉积物增加、磨损加重。柴油的安定性取决于其化学组成。二烯烃、多环芳烃和含硫、含氮化合物都是不安定组分,能使发动机中沉积物显著增加。因此,必须通过各种精制方法除去这些有害化合物。
  柴油中含硫化合物对发动机的工作寿命影响很大,其中活性含硫化合物(如硫醇等)对金属有腐蚀作用。含硫化合物在气缸内燃烧后生成的SO2和SO3,不仅会严重腐蚀高温区的零部件,而且还会与气缸壁上的润滑油起反应,加速形成漆膜和积炭。同时,柴油机排出尾气中的氧化硫还会污染环境。因此,为了保护环境及降低发动机腐蚀,GB 252-2011《普通柴油》中规定柴油的含硫量不大于0.035%。随着环保要求的提高,柴油的含硫量指标还会进一步降低。
  为防止腐蚀,在技术要求中还要求柴油中不含有水溶性酸或碱,并对其酸度进行限定。
  精制柴油在储存、运输等过程中有可能混入水分和机械杂质。柴油中如有较多的水分,在燃烧时会降低柴油的发热值,在低温下会结冰,使柴油机的燃料供给系统堵塞。而机械杂质的存在除了会引起油路堵塞外,还可能加剧喷油泵和喷油器中精密零件的磨损。因此,在轻柴油的质量标准中规定水分含量不大于痕迹(0.03%),并不允许存在机械杂质。
  我国普通柴油按凝点可划分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号七个牌号;车用柴油按凝点可划分为5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号六个牌号。如-10号表示该牌号柴油凝点不高于-10℃。
  用于机械设备的润滑材料很多,但应用较广的是从石油中得到的润滑油和润滑脂,其中以润滑油用量最大。
  润滑油的主要作用是:减少机械设备在运转时的摩擦阻力;带走摩擦时产生的热量,冲洗设备磨损的金属碎屑;隔绝腐蚀性的物质,保护设备金属表面。
  润滑油对不同机械设备有不同的质量要求,其品种多种多样,如汽油机油、柴油机油、压缩机油、冷冻机油、气缸油、齿轮油、液压油、机械油、电器用油等。用户根据实际需要选择合适的润滑油。
  (1)合适的黏度,良好的黏温性质。黏温性质是指油黏度随温度变化的性质。黏度随温度变化越小,黏温性质越好。例如汽油机油,低温时油品若变得太稠,发动机难以启动;高温时油品若太稀,则不能形成油膜,难以起到润滑与密封作用。因此,要求润滑油在低温时不变稠,高温时不变稀。
  (2)高的抗氧化安定性。润滑油若使用时间过长,各种金属的催化作用会加速润滑油氧化,产生酸性物质和沉积物,从而加速机件或轴承的腐蚀,使发动机的活塞环黏结,堵塞滤清器或油管。绝缘油氧化后,导电性增加。
  (3)低的凝点和残炭。凝点高的润滑油,在低温下会有结晶析出,影响油品的流动性。残炭是指一定量润滑油在隔绝空气的情况下,加热到高温进行蒸发和分解,生成焦炭的质量百分比。残炭与油品中的胶质、沥青质含量有关。残炭值高,表明润滑油在高温下使用易生成胶膜或炭渣,造成设备磨损,密封性变差。
  润滑油的性质与其组成有关。少环、长侧链烃类化合物组成的润滑油,具有较高的黏度和良好的黏温性质,同时,还有较高的抗氧化性。反之,多环、短侧链组分润滑油,黏温性差。润滑油中含蜡量高时,凝点就高,低温流动性差;胶质、沥青质高时,残炭值高;含硫化物和酸性组分时,腐蚀性强。在润滑油生产时,应去除掉这些有害组分。
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