通常,石油產品不包括所有由石油合成的石油化工產品。根據GB/T 498-2014《石油產品和潤滑劑的分類方法和分類測定》,我國現在將石油產品分為六類。
(1)燃料:包括汽油、柴油、噴氣燃料(航空煤油)、燈用煤油、燃料油等。燃料占中國石油產品的80%左右,其中60%左右用於各種發動機燃料。
(2)潤滑劑:包括潤滑油和潤滑脂,產量約占石油產品總量的2%,主要用於減少接觸部件之間的摩擦,防止磨損,以降低能耗,延長設備使用壽命。
(3)石油瀝青:用於道路、建築和防水,產量約占石油產品總量的3%。
(4)石油蠟:石油蠟是石油中的固體碳氫化合物,其產量約占石油產品總量的1%。它被用作輕工業、化學工業和食品等工業部門的原料。
(5)石油焦:其產量約占石油產品總量的2%,石油焦可用於制煉鋁和煉鋼的電極。
(6)溶劑和化工原料:石油產品中約65,438+00%用作石油化工原料和溶劑,包括制備乙烯(輕油)、石油芳烴和各種溶劑油的原料。
二、石油產品的質量要求
(1)汽油
汽油可以用作點燃式發動機的燃料。使用汽油的主要要求是:充分蒸發形成可燃混合物;燃燒穩定,無爆震現象;儲存穩定性好,不易結膠;對發動機無腐蝕作用,汙染物排放少。
1.汽油的蒸發
當汽油具有良好的蒸發性時,它能在發動機氣缸內迅速汽化並與空氣形成均勻的可燃混合氣,進入氣缸後完全燃燒,發動機才能正常運轉。如果汽油的蒸發性太差,在缸內不能完全汽化,會降低發動機功率,使啟動和加速困難。另壹方面,如果汽油的蒸發太強,汽油已經在導油管中蒸發形成氣阻,最終導致供油不足,夏天更容易出現氣阻。
2.汽油的抗爆性
當汽油在發動機內異常燃燒時,會出現發動機機體的強烈震動和巨大的金屬敲擊聲,導致發動機功率下降,排氣管冒黑煙,零件嚴重損壞。這種現象叫做爆震。爆震對汽油發動機有害。爆震現象的原因主要有兩個:壹個與燃料性質有關。如果燃油容易氧化,形成的過氧化物不易分解,自燃點低,就容易爆燃。第二個與發動機的工作條件有關。如果發動機壓縮比過高,缸壁溫度過高,或者操作不當,都容易引起爆震。衡量燃料是否易於爆震的特性稱為抗爆性。汽油的抗爆性能用辛烷值來表示。辛烷值分為研究法辛烷值(ROH)和發動機法辛烷值(MON),通常使用研究法辛烷值。汽油的辛烷值越高,其抗爆性能越好。汽油的辛烷值需要在專門的儀器中測定。汽油的抗爆性能取決於它的化學成分。對於同類碳氫化合物,辛烷值隨著相對分子量的增加而降低。相對分子量相近時,正構烷烴辛烷值最低,環烷烴和烯烴較高,高支化異構烷烴和芳烴(簡稱芳烴)辛烷值最高。目前我國車用汽油的主要成分是催化裂化汽油,含有較多的芳烴、異構烷烴和烯烴,因此抗爆性能較好。
3.汽油的穩定性
汽油的穩定性是指其抗氧化的能力。穩定性差的汽油在儲存和運輸過程中容易氧化,產生膠質,使汽油顏色變深,甚至產生壹些膠質和沈澱物。汽油的穩定性差會嚴重影響發動機的正常工作。比如油箱、濾網、化油器內形成厚膠,嚴重時會影響供油;進氣門和排氣門的沈積會導致結焦,導致氣門關閉不嚴。
影響汽油安全性的最根本原因是它的化學成分。汽油中的烷烴、環烷烴和芳烴在常溫下不易發生氧化反應,而汽油中所含的各種不飽和烴則容易發生氧化和疊加反應,形成膠質。因此,汽油中所含的不飽和烴是其穩定性差的主要原因。
除不飽和烴外,汽油中的硫酚、硫醇等含硫化合物和含氮化合物也能促進膠質的形成,使汽油與空氣接觸時顏色變深,甚至生成膠質。
直餾汽油餾分不含不飽和烴,穩定性好;而二次加工得到的汽油餾分(如FCC汽油)由於含有大量不飽和烴和其他非烴化合物,穩定性較差。
汽油的變質不僅與其化學成分有關,還與很多外界條件有關,如溫度、金屬表面的作用、與空氣接觸面積的大小等等。隨著溫度的升高,汽油的氧化速度加快,膠質生成的傾向增大;汽油在金屬表面的作用下,不僅容易變黑,還會加速膠質的形成。燃料和空氣的接觸面積越大,氧化的趨勢就越大。
鑒於溫度、光照、與空氣的接觸對汽油的穩定性有明顯影響,儲存汽油時應采取避光、降溫、減少與空氣接觸面積等措施。
4.汽油的腐蝕性
汽油中會腐蝕金屬的主要物質是硫和含硫化合物、有機酸和水溶性酸或堿。因此,在汽油的使用、儲存和運輸過程中,應控制汽油及其燃燒產物對接觸金屬的腐蝕性。
5.汽油的品種和品牌
我國汽油按成分和用途分為三種:車用汽油、車用乙醇汽油和航空汽油,各類汽油按辛烷值分類。
車用汽油(國ⅲ)和車用汽油(國ⅳ)按研究法辛烷值分為90、93、97三個等級,車用汽油(國ⅴ)按研究法辛烷值分為89、92、95、98四個等級。根據研究辛烷值,車用乙醇汽油分為90、93、97三個等級。航空汽油按發動機辛烷值分為三個等級:75、95、100。
(2)柴油
柴油可以用作壓燃式發動機的燃料。中國的柴油產品分為輕柴油和重柴油。輕柴油適用於高速柴油機,重柴油適用於中低速柴油機。本節主要介紹輕柴油,其應用要求主要包括:良好的霧化性、蒸發性和燃燒性;良好的流動性保證了供油系統在低溫下能正常供油;良好的儲存穩定性和熱穩定性;它對零件沒有腐蝕和磨損,不含機械雜質。
1.柴油的燃燒和蒸發
柴油的可燃性好,是指柴油噴入燃燒室後能自燃,並在短時間內完全燃燒,與高溫空氣形成均勻的可燃混合物。柴油在柴油發動機中也會爆震,與汽油機相似,但爆震的原因與汽油機不同。汽油機爆震是因為燃油太容易氧化,自燃點太低;柴油機爆震是因為燃油不易氧化,自燃點過高。因此,汽油發動機需要具有高自燃點的燃料,而柴油發動機需要具有低自燃點的燃料。柴油的抗爆性能用十六烷值來表示。根據我國相關標準,普通柴油的十六烷值壹般不低於45。
柴油在柴油機氣缸內的點火和燃燒是在氣態下進行的,所以柴油機只有汽化並與空氣形成可燃混合物後才能正常啟動和工作。因此,柴油的著火延遲不僅取決於它的十六烷值,還取決於它的蒸發量。柴油蒸發的速度取決於燃燒室中的空氣溫度和柴油餾分的成分。溫度越高,輕餾分越多,蒸發速度越快。柴油機轉速越快,每個工作循環的時間越短,要求柴油蒸發速度越快,使用的餾分越輕。如果柴油餾分過重,蒸發速度過慢,導致燃燒不完全,動力下降,油耗增加,潤滑油稀釋,加重磨損。如果柴油的餾分太輕,由於蒸發速度很快,發動機的氣缸壓力會急劇上升,導致柴油機波動很大。
2.柴油的流動性
當柴油粘度過小時,容易從高壓油泵柱塞與泵筒之間的縫隙中泄漏,會減少噴入氣缸的燃油,造成發動機功率下降。同時,柴油的粘度越小,霧化後的霧滴直徑越小,噴出的油流範圍越短,不能與缸內所有的空氣均勻混合,從而造成燃燒不完全。柴油粘度太高,供油困難。同時,噴出的油滴直徑過大,油流範圍過長,減少了油滴的有效蒸發面積,減緩了蒸發速度,也會使混合氣成分不均勻,燃燒不完全。
柴油的低溫流動性不僅關系到柴油供油系統在低溫下能否正常供油,還與柴油在低溫下能否正常儲運密切相關。柴油的低溫流動性與其化學組成有關,正構烷烴含量越高,低溫流動性越差。我國評價柴油低溫流動性的指標是凝固點(或傾點)和冷濾點。
3.柴油的穩定性、腐蝕性和清潔度
柴油的安定性壹般用10%蒸汽殘渣的總不溶物和殘炭來評價。穩定性差的柴油在儲存過程中顏色容易變深,甚至會產生沈澱,嚴重時會導致噴油嘴和濾清器堵塞,導致氣缸內沈積物增加,磨損加重。柴油的穩定性取決於其化學成分。二烯烴、多環芳烴和含硫、含氮化合物是不穩定成分,會顯著增加發動機內的沈積物。因此,必須通過各種凈化方法除去這些有害化合物。
柴油中的含硫化合物對發動機的工作壽命影響很大,其中活性含硫化合物(如硫醇)對金屬有腐蝕作用。含硫化合物在氣缸內燃燒產生的SO2和SO3不僅會嚴重腐蝕高溫區的零件,還會與氣缸壁上的潤滑油發生反應,加速漆膜和積碳的形成。同時,柴油機廢氣中的硫氧化物也會汙染環境。因此,為了保護環境,減少發動機腐蝕,GB 252-2011《普通柴油》規定柴油的硫含量不大於0.035%。隨著環保要求的提高,柴油的含硫指標將進壹步降低。
為了防止腐蝕,在技術要求中還要求柴油不含水溶性酸或堿,且酸度有限。
在儲存和運輸過程中,精制柴油可能會混入水分和機械雜質。如果柴油中的水分較多,會降低柴油燃燒時的熱值,在低溫下結冰,堵塞柴油機的供油系統。機械雜質的存在不僅會造成機油堵塞,還會加劇噴油泵和噴油器中精密零件的磨損。所以輕柴油質量標準中規定水含量不大於微量(0.03%),不允許有機械雜質。
4.柴油品牌
根據凝固點,我國普通柴油可分為10、5、0、-10、-20、-35和-50七個等級。車用柴油按其凝固點可分為6個等級:5號、0號、-10、-20、-35和-50。比如-10表示該品牌柴油的凝固點不高於-10℃。
根據100℃的運動粘度,渣油柴油分為F-RMA10、F-RMB10、F-RMC10、F-RMD15、F-RME25、F-RMF25和F-RMG30。例如F-RMA10表示油品在100℃時的運動粘度不大於10.0mm2/s。
(3)潤滑油
機械設備中使用的潤滑材料很多,但廣泛使用的是從石油中獲取的潤滑油和潤滑脂,其中潤滑油的用量最大。
潤滑油的主要作用是降低機械設備運行時的摩擦阻力;帶走摩擦產生的熱量,洗去設備磨損的金屬屑;隔離腐蝕性物質,保護設備的金屬表面。
潤滑油對不同的機械設備有不同的質量要求,品種繁多,有汽油機油、柴油機油、壓縮機機油、冷凍機油、汽缸油、齒輪油、液壓油、機械油、電氣油等。用戶根據實際需要選擇合適的潤滑油。
盡管各種潤滑油的性能要求因使用條件而異,但它們有* * *相似之處:
(1)合適的粘度,良好的粘溫性能。粘溫特性是指油品粘度隨溫度變化的特性。粘度隨溫度的變化越小,粘溫特性越好。比如汽油機油,低溫時如果機油變得太稠,發動機很難啟動;高溫時如果油太稀,就不會形成油膜,很難起到潤滑和密封的作用。所以要求潤滑油低溫不稠化,高溫不稀釋。
(2)高氧化穩定性。如果長期使用潤滑油,各種金屬的催化作用會加速潤滑油的氧化,產生酸性物質和沈積物,從而加速零件或軸承的腐蝕,使發動機的活塞環粘在壹起,堵塞濾清器或油管。絕緣油氧化後,電導率增加。
(3)冰點和殘炭低。凝固點高的潤滑油在低溫下會結晶析出,影響油品的流動性。殘炭是指壹定量的潤滑油在隔絕空氣的條件下,加熱到高溫蒸發分解時產生的焦炭的質量百分比。殘炭與油中膠質和瀝青質的含量有關。殘炭值高說明潤滑油在高溫下使用易產生薄膜或殘炭,造成設備磨損和密封性能差。
潤滑油的性質與其組成有關。由少環長側鏈烴類組成的潤滑油粘度高,粘溫性能好,抗氧化性高。相反,多環和短側鏈組分潤滑劑的粘溫性能較差。潤滑油中含蠟量高時,凝固點高,低溫流動性差;膠質和瀝青質高時,殘炭值高;當它含有硫化物和酸性成分時,它具有很強的腐蝕性。生產潤滑油時,應除去這些有害成分。