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油品蒸发性能的测定:馏程

发布时间:2022-07-29      点击次数:113

油品蒸发性能的测定:馏程

    液体由液态变成气态的特性称为蒸发性。绝大部分石油产品是作为液体燃料使用的。汽油、航煤、柴油都是重要的内然机燃料。蒸发性能是液体燃料的重要特性之一,它对于油品的储存、输送和使用均有重要影响。同时,也是生产、科研和设计中常用的主要物性参数。油品的蒸发特性通常在其性能方面,特别是燃料和溶剂油,有重要的影响。蒸发性是决定油品中烃类产生潜在的爆炸蒸气趋势的主要决定因素。油品的蒸发性能可以通过馏程、蒸气压和气液比等指标体现出来。

    一、基本概念

    1.纯化合物的沸点

    在一定外压下,当纯化合物加热到某一温度时,其饱和蒸气压等于外界压力。此时,在气液界面和液体内部同时出现气化现象,这一温度即称为沸点。纯物质的沸点是压力的单值函数,与测定方法无关。在外压一定时,纯化合物的沸点是一个恒定值。

    2.石油产品的沸点

    石油产品都是复杂的混合物,它与纯化合物不同,没有一个恒定的沸点。由于油品的蒸气压随汽化率不同而变化,所以在外压一定时,油品沸点随汽化率增加而不断升高。当温度达到某一数值使组成油品的各个纯烃的蒸气分压之和恰与外压相等,油品即开始沸腾。随着汽化过程的继续,油中的低沸点烃类由于具有较大的蒸气压,相对汽化较快。由于沸腾温度的不断升高,使残留液相的组成不断变重,到快要蒸发完时,液相中高沸点烃类相对浓集,沸腾温度已变得接近油中重组分的沸点。因此,含有多种烃类混合物的油品就没有固定的沸点,而只有一个沸点范围。

    3.石油产品的馏程

    油品的沸点是以某一温度范围来表示的,这一温度范围称为沸程或馏程。具体检测仪器可以选用上海羽通仪器仪表厂生产的YT-255系列馏程仪或者是YT-6536系列蒸馏测定仪。馏程即馏分组成,它表示油品在特定仪器中蒸馏时,体积汽化率与对应汽化温度的关系。油品的馏程因所用蒸馏设备不同,测定的数值也有差别。在石油产品质量控制和工艺计算中,通常使用简单的恩氏蒸馏设备来测定油品的沸点范围。而重质石油产品(如蜡油、润滑油等)和在常压蒸馏时分解的石油产品(如重柴油、蜡油等重质馏分)的馏程,则使用减压蒸馏装置在减压下进行测定。

    二、测定油品馏程的意义

    1.馏出物的馏程

    测定石油炼制过程中馏出物的馏程,通过这些数据可以调控装置的生产操作条件(如温度、压力、塔内液面、侧线拔出量、蒸汽用量等)。例如通过航煤馏程的数据来确定生产航煤时的塔顶温度。若生产出的航煤终馏点高于指标,说明塔顶温度高、压力低,顶回流或原料带水多,吹汽多。一般采用加大塔顶回流量,降低塔顶温度,加强回流和原料的脱水,减少吹汽量等来使炼得的航煤变轻,终馏点降低,但航煤产量相应减少。若得航煤终馏点比指标低,则又需减少回流量,以升高塔顶温度,则航煤变重,油量也会增加。所以,定期作馏程控制分析,准确及时与否对产品的质量和产量至关重要。

    2.发动机燃料的馏程

    测定发动机燃料的馏程可鉴别发动机燃料的蒸发性,从而判断油品的使用性能。汽油、喷气燃料和轻柴油对馏程有严格的要求,原因是它们都在内燃机中燃烧作功。虽然汽油机、喷气机和柴油机的工作原理不完全一样,但均要求在燃烧前能充分汽化,和空气形成均匀的混合可燃气,为燃烧创造良好的条件。以汽油机为例,性能良好的车用汽油在发动机内使用时,应产生功率大、油耗低、在各种工况下均能顺利运转而不损坏机件的良好效果。通过汽油的初馏点可判断汽油中有无保证发动机在低温下易于启动的轻馏分。汽油10馏出温度能反映汽油含轻组分的多少,10馏出温度不能过高,否则汽车启动就会发生闲难,而且容易形成气阻。汽油50馏出温度可判断汽油中含影响气化式发动机加温速度的较轻馏分数量的多少,反映了汽油影响发动机暖车、加速性和燃料分配均匀性的平均蒸发度。50馏出温度也不能过高,否则汽油来不及完全气化就进入汽缸内,因油气比小而燃烧不完全,甚至燃烧不起来,会使发动机无法加速,甚至熄火,且油耗增加,降低了发动机功率,反映出汽油的加速性能不好。我国规定车用汽油的50馏出温度不高于120, 90馏出温度能反映影响汽油充分蒸发和燃烧的重组分数量的多少,也与汽油的加速性能有关,并与终馏点一起反映汽油能否完全燃烧和发动机的磨损情况。90馏出温度和终馏点过高,会使汽油在汽缸内燃烧不完全,降低发动机功率,耗油增加,并且在汽缸内形成积炭。同时,没有燃烧的汽油还会使润滑油粘度降低,影响润滑效果,产生润滑不良的故障,使机件磨损增加。97-98馏出温度和90馏出温度有相同的意义,并可进一步判断在汽油中有了多少该牌号汽油中不应有的重质的、有时是胶质的馏分。终馏点和90馏出温度同样可判断汽油对润滑油稀释的影响。终馏点越接近90馏出温度和终馏点、90馏出温度越低,则汽油中不易蒸发的馏分越少,因而其稀释作用越小。试验证明,使用终馏点为225℃的汽油,发动机的磨损比使用终馏点为200℃的汽油大1倍、耗油量增加7。为此,我国规定车用汽油的90馏出温度不高于190,终馏点不高于205℃。

    3.灯用煤油的馏程

    测定灯用煤油的馏程可控制270℃馏出量不小于70,终馏点不高于310℃。以限制灯油中的轻重组分含量适当,确保灯油在使用中达到照明度大、火焰均匀、灯芯结灯花(结焦)少、耗油量省的要求。煤油中轻馏分过多,因挥发性大,耗油量也大。重馏分过多,使用时会使灯芯毛细孔堵塞,造成灯芯吸油困难,影响照明光亮度,且灯芯易结灯花。

    4.柴油的馏程

    测定柴油的馏程可判断柴油在发动机燃烧室内能否迅速蒸发气化和燃烧性能的好坏。为保证柴油良好的低温启动性能,要有一定的轻质馏分,使其蒸发速度加快,有利于形成可燃混合气,使燃烧速度加快。例如在2000r/min的柴油机中,要在0.002 -0. 003s的时间里形成均匀分布的混合气,并保证有不太长的滞燃期,否则会发生突然爆震,或者有部分燃烧不完全的柴油在高温下受热分解,生成部分气体和难以燃烧的炭渣,使积炭增加,降低发动机的使用寿命,同时耗油量增加。因此,我国轻柴油指标规定,50馏出温度不高于300,90馏出温度不离于355, 95的馏出温度不高于360365

    5.重质油品的馏程

    测定重质油品及馏分的蒸馏特性,用约一个理论塔板的减压装置蒸馏试样获得的沸点范围,可用于设计蒸馏装置,为工业生产准备适当的混合物料。为精制过程进料确定合适的产品,为其他目的进行工程计算。而且获得的沸点范围直接与粘度、蒸气压、热值、平均相对分子质量和许多其他的化学、物理和机械性质有关,这些性质对产品的使用起决定因素。依据重油馏程的测定方法还建立了很多与工程设计有关的方法,这些相关的方法广泛地用在现代工程操作中。

 

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