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车用汽油蒸汽压与馏程特性的关联
摘要
车用汽油的馆程以及饱和蒸汽压都受到轻组分的影响,而汽油初饰点、汽油2%馆出温度、汽油5%馆出温度、汽油10%係出温度和雷徳饱和蒸汽压变化最明显。
本课题通过测定97号汽油以及加入轻组分后汽油的係程和饱和蒸汽压,來找出係程与饱和蒸汽压间的关系。
通过实验发现,随着轻组分的加入,汽油初饰点、2%係出温度、5%馆出温度、汽油的10%係出温度都有所降低,降低到一定温度后降低幅度逐渐趋于平稳,而饱和蒸汽压增加明显,数值一直增加。
关键词:
係程饱和蒸汽压轻组分
Abstract
Distillateandsaturatedvapourpiessuieareaffectedbylightcomponentinpetroldistillation.Indeed,satiuatedvapouipiessuievariedsignificantlyatboilmgpoint,2%ofdistillate,5%ofdistillate,10%ofdistillate.TheprojectmeasuredthedistillateandvapouipiessuieofNo97petrolinordertofindouttherelationslupbetweenpetrolvapouipressureand10%petroldistillatetemperature.Thetestshowedthatwiththeadditionoflightcomponent,temperaturesatboilmgpoint,2%ofdistillate,5%ofdistillate,10percentofpetroldistillatereducedgraduallyandfiliallybecomestable,andsaniiatedvapourpiessuiehasadiamaticallvincrease・
Keywords:
DistillationRangeSatuiatedVapouiPiessuieLightComponent
摘要I
AbstractII
第一章前言1
1.1车用汽油及其蒸发性能1
1.1.1车用汽油质量标准2
1.1.2车用汽油蒸发性能的使用意义3
1.2课题研究意义4
1.3研究目标与内容4
第二章我国车用汽油的现状5
2.1我国车用汽油的质量标准发展现状5
2.2新标准规定的车用汽油质量指标5
2.3车用乙醇汽油性质及其在我国的应用6
2.3现代汽车对汽油蒸发性的要求8
第三章实验原料与实验方法9
3.1实验原料与实验仪器9
3.2实验方案9
第四章实验过程及实验结果10
4.1实验用儿种汽油的蒸发特性10
4.2初馆点与车用汽油蒸汽压的关系10
4.32%馆出温度与车用汽油蒸汽压的关系12
4.45%馆出温度与车用汽油蒸汽压的关系13
4.510%®出温度与车用汽油蒸汽压的关系15
4.6车用汽油蒸汽压与馆程特性的关联16
4.7小结19
结论20
致谢21
参考文献22
外文资料23
in
第一章前言
车用汽油的质量标准随着汽油发动机技术的发展不断的变化着,而车用汽油质量标准的水平对汽车的发展有重大的影响。
从现有情况來看,我国车用汽油的质量标准还差的很远。
如2级汽油规定的硫含量不大于0.02%,而我国现行标准的硫含量为不大于0.08-0.1%;烯烧含量规定不大于20%,而我国现行标准为不大于35%;金属含量(铁、镭、铅)规定检测不出來。
而我国目前还允许加镭抗爆剂;更重要的是在秋规格中增加了过去所没有的使用性能项目,这就要求车用汽油必须加清洁剂,否则就达不到规格要求。
可见我国车用汽油质量标准这些年來虽然有较大提高,但与国外相比差距还很大,需要炼油行业加速前进,跟上国内汽车行业迅猛发展的步伐。
1.1车用汽油及其蒸发性能
汽油的蒸发性是指汽油汽化的难易程度。
汽油进入发动机之前,必须先经过汽化并与空汽混合。
汽油的蒸发性越强,就越容易汽化,与空汽混合就越均匀。
汽油蒸发性的评价指标有係程、饱和蒸汽压、蒸发潜热和表面张力
车用汽油的馆程是指油品在规定条件下,蒸饰所得到的以初懈点和终馆点表示其蒸发特性的温度范围。
通常用初镉点、10%镉出温度、50%流出温度、90%®出温度、终馅点和残留量来表示⑴。
初係点表示汽油中是否含有在低温起动时所需的轻质饰分,是汽油的最低饰出温度,影响发动机低温起动性。
一般车用汽油出係点约在35〜45°Co
10%1®出温度表示汽油中轻质饰分的含量,它对汽油机起动的难易程度和供油系产生“汽阻”倾向有很大影响。
10%馆出温度越低,发动机越易起动,并且起动时间短,燃油消耗量少;但是10%饰出温度过低会使供油系容易产生汽阻。
一般情况下,10%镉出温度不宜低于60〜65°C叭
50%馆出温度表示汽油的平均蒸发性。
该温度低可改善发动机的加速性,工作稳定性和起动后的暖车升温性能。
90%馆出温度和终啊点都是表示汽油中重质饰分的含量,该温度高,汽油蒸发性差,即在发动机燃烧室中处于未蒸发状态的汽油数量多。
这些未蒸发的汽油,一方面由于燃烧不完全,会造成油耗大,污染增加;另一方面将冲刷汽缸壁上的油膜,稀释润滑油,增加机械磨损。
一般來说,90%®出温度和终馆点低些好。
残留量表示汽油中重质懈分含量的多少。
汽油残留量过高会导致发动机燃烧室积碳增加,进汽门、化油器量孔和喷嘴、汽油喷射系统的喷油器结胶严重,从而影响发动机的正常工作⑶。
镭程的测定按GB/T6536-1997《石油产品懈程测定法》的详细规程进行⑷。
饱和蒸汽压。
油品在要求的实验一起中汽液两相达到平衡时,液面蒸汽所显示的最大压力,称饱和蒸汽压,用kPa表示。
在38°C测得的汽油与其蒸汽的体积比为1:
4时的汽油最大蒸汽压力,叫作雷徳饱和蒸汽压,缩写为RVP。
饱和蒸汽压对发动机的低温起动性、汽油供给系产生汽阻的倾向、储存中的蒸发损耗、汽油蒸汽的排放等有直接影响。
汽油的饱和蒸汽压越大,其蒸发性能越好,使发动机低温起动容易,但在高温条件下使用时汽油供给系易产生汽阻,储存使用中蒸发损失大,碳氢化合物排放浓度大。
汽油的饱和蒸汽压与汽温和大汽压强有关,汽温高、海拔高,汽油饱和蒸汽压也随之增大。
在国家标准中规定汽油蒸汽压春夏季不得大于74kPa,秋冬季不得大于88kPaL5]o
1.1.1车用汽油质量标准
表1-1
车用无铅汽油的质量标准”
项目质量试验方法
指标
续表1-1
车用无铅汽油的质量标准
项目
量标质指
试验方法
苯含量,%
不大于
2.5
2.5
2.5
ASTM
芳坯含量,%
不大于
40
40
40
GB/T11132
1.如加入有机含氧化合物,其含氧量不得人于2.7%,试验
35
35
35
GB/T11132
方法采用SH/T0663o
2.镭含量,其检出限量为不大于0.018g/L,试验方法采用附录B。
3.铁不得人为加入,考虑在炼油过程和运输、储存产品时铁的污染,其检出限量
为不大于0.01g/L,试验方法采用附录Co
4•从2000年7月1口起,在北京上、海和广州销售的车用无铅汽油中应加入有效的
汽油清净剂。
5.本标准规定了铅含量最人限值,但不允许故意加铅。
为了便于与加铅汽油区分,
车用无铅汽油不添加着色染料。
6.实际胶质允许用GB./T509方法测定,仲裁试验以
GB/T8019方法测定为准。
7.诱导期允许用GB/T256方法测定,仲裁试验以
GB/T8018方法测定为准。
8.硫含量允许用GB/T17010方法测定,仲裁试验以
GB/T380方法测定为准。
9•本标准规定从2000年7月1口起,在北京、上海和广州执行硫含量不大于0.08%;
从2003年1月1口起,在全国范围执行硫含量不大于
0.08%o
GB/T8019
表1-2
项
目
质量指标
试验方法
抗爆性:
研究法辛烷值(RON)
不小于
97
GB/T5487
其它指标与GB17930-1999“车用无铅汽油”国家标准一致。
企业标
准Q/SHGZ01-2000
1.1.2车用汽油蒸发性能的使用意义
汽油的蒸发性不好,则混合汽形成不良,低温时发动机启动困难,燃烧不完全,使发动机预热时间加长,油耗增加,HC排放增加。
同时未燃尽的油滴附在汽缸壁上,会破坏润滑油膜,共至窜入曲轴箱稀释润滑油,从而使发动机润滑不良,造成机械磨损增大。
但汽油蒸发性也不能过强。
蒸发性过强的汽油在汽温较高或汽压较低的环境下使用时,容易在燃油供给系中产生汽阻,严重时导致供油中断,导致发动机不能正常工作。
另外,在存储和运输过程中还会增加蒸发损失。
同时,蒸发性太好易使电控发动机中的炭罐过载,且由于油路中汽泡增多,影响喷油器流量的稳定,直接影响发动机的闭环控制,进而影响发动机排污的治理。
因此,车用汽油要有适当的蒸发性⑧。
1.2课题研究意义
饱和蒸汽压对发动机的低温起动性、汽油供给系产生汽阻的倾向、储存中的蒸发损耗、汽油蒸汽的排放等有直接影响。
係出温度表示汽油中轻质馆分的含量,它对汽油机起动的难易程度和供油系产生“汽阻”倾向有很大影响。
既然饱和蒸汽压和饰出温度都对车用汽油的冷启动性能有影响,那么研究他们之间的关联将对车用汽油的选用有指导意义
1.3研究目标与内容
本课题主要通过实验测定汽油的饱和蒸汽压和2%饰出温度、5%饰出温度、10%馆出温度,探讨蒸汽压与馆出温度指标的关联。
论文的主要内容为:
(1)实验用几种汽油的蒸发特性
(2)初係点与车用汽油蒸汽压的关系
(3)2%係出温度与车用汽油蒸汽压的关系
(4)5%係出温度与车用汽油蒸汽压的关系
(5)10%®出温度与车用汽油蒸汽压的关系
第二章我国车用汽油的现状
2.1我国车用汽油的质量标准发展现状
为实施己经出台和将要出台的更为严格的机动车排放法规,国家质检总局对原GB17930-1999《车用无铅汽油》强制性国家标准进行了修订。
修订后的标准于2006年12月6日发布并实施。
GB17930-2006《车用汽油》为强制性国家标准,由中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院起草。
标准分“范围”、“规范性引用文件”、“术语和定义”、
“要求和试验方法”、“取样”、“标志、包装、运输和贮存”等6章,规定了由液体桂类和由液体桂类及改善使用
性能的添加剂组成的车用汽油的技术要求、试验方法与取样、标志、包装、运输和贮存,适用于做点燃式内燃机的燃料。
其中,车用汽油的技术要求与试验方法为强制性条款,其他为推荐性条款。
新标准实施后将代替GB17930-1999《车用无铅汽油》,考虑到车用汽油污染物质限值
实施的阶段性,新标准按车用汽油(II)和车用汽油(III)分别规定车用汽油的质量指标。
车用汽油(III)的质量指标严于车用汽油(II)o车用汽油(II)的质量指标能够满足GB18352.2《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(【【)》(相当于欧II排放标准)的要求。
车用汽油(III)的质量指标能够满足GB18352.3《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(III)》(相当于欧III排放标准)的要求⑼。
2.2新标准规定的车用汽油质量指标
表2-1新标准规定的车用汽油质量指标⑼
项目
车用汽油(
II)
车用汽汕(III)
90
93
97
90
93
97
抗爆性
研究法辛烷值(RON)
90
85
93
90
85
93
不小于
抗爆指数(RON+MON)
/2不小于
88
97
报告
88
97
报告
馆程
10%蒸发温度厂C不高
70
70
于
50%蒸发温度厂C不高
120
120
于
90%蒸发温度厂C不高
190
190
于
续表2-1
项目
铜片腐蚀(50°C,3h)/
级不大
90%蒸发温度厂C不高于
190
190
终馆点/°C不大于
205
205
残留量/%(体积分数)
不大于
2
2
硫醇(需要满足下列要求之一)
2.3车用乙醇汽油性质及其在我国的应用
近年來,我国汽车工业迅速发展,汽车保有量逐年增加。
目前汽车的燃料生产主要以石油为主,而世界石油资源日益减少,发动机燃料的供应将越來越紧张。
因此,使用替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。
另外,车用汽油、柴油造成的环境污染也日益严重。
使用清洁替代燃料是减少汽车排放污染的有效途径。
在众多清洁替代燃料中,乙醇燃料由于具有來源广泛、丰富,抗爆性好,与石油燃料的理化性能相近,因而受到重视。
但是在车用乙醇燃料的推广使用中,遇到一些问题,影响了乙醇燃料的发展,但通过釆取有效的措施,可以在一定程度上解决这一问题何。
汽车使用乙醇燃料的优点:
(1)资源丰富,我国生产乙醇的主要原料有含糖作物、含淀粉作物以及纤维类原料,这些都是可再生资源且來源丰富,因而使用乙醇燃料可减少车辆对石油资源的依赖,有利于我国的能源安全。
(2)排放性能好,车用乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明,使用车用乙醇汽油,在不进行发动机改造的前提下,动力性能基本不变,尾汽排放的CO和C、H化合物平均减少30%以上,有效的降低和减少了有害尾汽的排放。
(3)动力性能好,乙醇辛烷值高,可釆用高压缩比提高发动机的热效率和动力性。
加上其蒸发潜热大,可提高发动机的进汽量,从而提高发动机的动力性。
(4)积炭减少,因车用乙醇汽油的燃烧特性能有效的消除火花塞、燃烧室、汽门、排汽管消声器部位积炭的形成,避免了因积炭形成而引起的故障,延长部件使用寿命。
(5)使用方便,乙醇常温下为液体,操作容易,储运使用方便。
与传统的发动机技术有继承性,特别是使用乙醇汽油混合燃料时,发动机结构变化不大。
汽车使用乙醇燃料的缺点:
(1)经济性差,燃料乙醇生产企业需要降低成本,当汽油价格高于乙醇价格时,车用乙醇汽油的销售困难不大,但是,如果乙醇价格高于汽油价格,推广就很困难。
国内乙醇的价格长期高于汽油,现在是靠国家扶持、政府补贴,才使车用乙醇汽油的价格维持不变。
因此,乙醇燃料生产企业提高副产品的综合利用水平,降低生产成本,是其健康发展的关键。
(2)蒸发潜热大,乙醇的蒸发潜热是汽油的2借多,蒸发潜热大会使乙醇燃料低温启动和低温运行性能恶化,如果发动机不加装进汽预热系统,
燃烧全醇燃料时汽车难以启动。
但在汽油中混合低比例的醇,由燃烧室壁供给液体醇以蒸发热,蒸发潜热大这一特点可成为提高发动机热效率和冷却发动机的有利因素。
(3)热值低,乙醇的热值只有汽油的61%,要行驶同样里程,所需燃料容积要大。
乙醇尽管热值较汽油小得多,但由于含氧量较高,其理论混合汽热值与汽油接近。
因此,乙醇可以作为汽油机燃料使用,而且其动力性可以接近使用其的发动机。
(4)易产生汽阻,乙醇的沸点只有78°C,在发动机正常工作温度下,很容易产生汽阻,使燃料供给量降低其至中断供油。
(5)腐蚀金属,乙醇在燃烧过程中,会产生乙酸,对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。
有关试验表明,在汽油中乙醇含量在10%以下时,对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,则必须添加有效的腐蚀抑制剂。
(6)对材料的适应性差,乙醇是一种优良的溶剂,易对汽车密封橡胶及其他合成非金属材料产生一定的轻微腐蚀、溶胀、软化或龟裂作用。
(7)易分层,乙醇燃料易于吸水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离,影响使用。
车用乙醇汽油的储运周期只有4~5d,因此必须改造、建设专供车用乙醇汽油的储罐、槽车、调和与加油设施a。
我国是世界上第二大石油消费国。
1993年,我国开始成为石油净进口国。
2001年我国耗原油2亿吨,进口原油6500万吨,进口油占国内耗油的32.5%,己超过国际安全警戒线的30%。
预计到2010年进口原油占国内耗油比例将达到56%。
我国目前各个大中城市大汽污染严重,其中60%的污染物來自于机动车所排放的尾汽。
我国政府己经充分认识到了发展乙醇燃料的重要性,于2001年颁布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两个国家标准,并在河南、吉林、黑龙江、安徽等省开展使用车用乙醇汽油试点,燃用在汽油中添加10%无水乙醇的混合燃料,生产乙醇使用的原料主要为玉米。
截至2005年4月1日,我国的东三省、河南和安徽己经实现了封闭推广乙醇汽油,禁止销售普通汽油。
山东7个地市、江苏5个地市、河北6个地市成为局部试点城市问。
2.3现代汽车对汽油蒸发性的要求
根据汽车使用环境温度,选择蒸发性合适的汽油。
蒸发性好的汽油,冷车起动容易,发动机可平衡升温;但是,如果蒸发性过高,将极容易在燃油管路中产生汽阻,使汽油泵不能正常泵油,发动机出现窒没现象。
所以要求车用汽油10%蒸发温度不高于70°C,50%蒸发温度不高于120°C,11月1日至4月30日蒸汽压不大于88kPa,5月1日至10月31日蒸汽压不大于74kPaCl3\
第三章实验原料与实验方法
3.1实验原料与实验仪器
原料:
市售97#汽油;市售30-60石油醯(分析纯)
仪器:
石油产品饰程测定仪;燃料油饱和蒸汽压测定仪;实沸点蒸馆装置。
3.2实验方案
汽油饱和蒸汽压主要与汽油的轻组分含量有关;汽油的轻组分含量多少乂可以从汽油的IBP、5%、10%饰出温度高低上反映出來。
因此不同蒸汽压、不同镭程网汽油的调配,主要就是调配出不同轻组分含量的汽油。
不同轻组分含量的汽油的调配,主要是往97号汽油中添加不同含量的小于60°C的饰分或30-60的石油醍。
小于60°C汽油係分的获取:
利用实沸点蒸係装置从40-200°C的汽油憾分中切取。
将切取的小于60°C汽油憾分或30-60的石油醛按体积分数2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%、17.5%这样递增的方法加入97号汽油中,将配好的油品装入250ml的容量瓶中,并摇匀。
摇匀后取100ml到烧瓶中测定馆程,记录相应数据;另外的150ml油品先装瓶并冷冻在0°C的冰水混合物中,冷却一段时间后,用来测定油品在37.8±0.2°C时的饱和蒸汽压丽。
第四章实验过程及实验结果
4.1实验用几种汽油的蒸发特性
表4-1两种97#汽油的锚程与饱和蒸汽压
试样编号
97#(1号)
97#(2号)
IBP
48.0
47.0
2%
55.5
55.0
5%
60.0
58.0
10%
64.0
61.5
20%
72.5
69.0
30%
81.0
77.0
40%
92.0
88.0
50%
106.0
100.0
窗程60%
120.5
118.0
70%
135.5
134.8
80%
146.0
151.0
90%
168.5
170.5
95%
187.0
190.0
FBP
192.0
193.5
残余量/ml
0.40
0.80
损失/ml
3.20
3.30
总回收/ml
96.4
95.9
饱和蒸汽压/MPa
0.0500
0.0520
温度/°c
备注
人汽压/KPa
26.0
29.0
100.1
100.2
4.2初f留点与车用汽油蒸汽压的关系
表4-2加入小于60°C的轻组分时汽油的初懈点与饱和蒸汽压
试样编号
2.5%+97#(
1号)
5%+97#(1号)
7.5%+97#(
1号)
10%+97#(
1号)
12.5%+97#
(1号)
15%+97#(1号)
17.5%+97#
(1号)
ibp/#c
45.8
46.8
47.0
44.8
44.2
45.0
43.5
饱和蒸汽
压/MPa
0.0484
0.0512
0.0501
0.0519
0.0536
0.0541
0.0543
续表4-2
试样编号
2.5%+97#(
1号)
5%+97#(1
号)
7.5%+97#(
1号)
10%+97#(
1号)
12.5%+97#
(1号)
15%+97#(1号)
17.5%+97#
(1号)
温度/°c
28.5
27.9
28.0
27.5
23.8
23.5
24.5
大汽压/KPa
100.4
100.5
100.6
100.5
101.4
101.1
100.6
图1
由表4-2可以看出,加入小于60°C的轻组分到97号汽油时,初镉点温度逐渐降低,饱和蒸汽压逐渐升高。
表4-3加入30-60石油瞇时汽油的初馆点与饱和蒸汽压
试样编号
2.5%-97#(2号)
5.0%*97#(2号)
7.5%*9
7#(2号)
10%+97
#(2号)
12.5%+97#(2号)
15%+97
#(2号)
17.5%+
97#(2号)
20%+97
#(2号)
22.5%+97#(2号)
IBP/°C
44.5
45.5
45.0
44.8
44.5
46.0
43.0
43.0
44.0
饱和蒸汽压/MPa
0.0111
0.0462
0.0487
0.0507
0.053
0.052
0.055
0.057
0.061
温度
rc
26.5
27.0
27.5
28.0
28.0
27.5
27.5
27.0
27.0
大汽压/KPa
100.8
100.7
100.6
100.6
100.4
100.5
100.5
100.6
100.8
车用汽油小干6(rc轻组分含量对IBP的彩响
4443
48
5
点
4验
4实
车用汽抽加入30-60的石抽醸对IBP的影响
012345678910
实验点
图2
由表4-3可以看出,加入30-60石油醴到97号汽油时,初懈点温度逐渐降低,饱和蒸汽压逐渐升高。
4.32%f留出温度与车用汽油蒸汽压的关系
表4-4加入小于60°C的轻组分时汽油的2%馆出温度与饱和蒸汽压
试样编号
2.5%+97#(
1号)
5%+97#(1
号)
7.5%+97#(
1号)
10%+97#(
1号)
12.5%+97#
(1号)
15%+97#(1号)
17.5%+97#
(1号)
2%馅出温度/°c
51.0
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