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油品基础知识

油品基础知识

第一节　　石油简述

一、认识石油

石油是天然存在的，从地下开采出来的流动或半流动的粘稠液体。

石油是原油及其加工产品的总称。

原油是一种埋藏在地下的天然矿产物，在常温下，大都是呈流体或半流体的状态。

其颜色多为黑色或深棕色，少数为暗绿、赤褐或黄色，并具有特殊的气味。

它的比重绝大多数在0.8-0.98之间。

凝点的差异较大，有的高达30℃以上，也有的却低于—50℃。

原油，从化学组成成分来讲，是一种包含由各种元素组成的多种化合物的混合物。

它的化学组成十分繁杂，不同产地，甚至同一产地而不同油井在化学组成成分上也有一定的差异。

二、石油的组成。

组成原油的主要元素是碳和氢。

碳含量约83-87%，氢含量约11-14%，两者合计约96-99%。

碳和氢以不同数量和方式排列，构成了不同类型的碳氢化合物，简称“烃”。

其次还含有少量的硫、氧、氮（这3种元素合计含量约1-4%）以及极微量的钾、钠、钙、镁、铁、镍、钒、铜、铝、碘、磷、砷、硅、氯等10种元素。

上述种种元素在原油中都不是以单质的形式存在，而是相互结合为非烃类化合物的含硫、含氧、含氮等的化合物和胶质、沥青质等。

这些非烃化合物大都对原油加工和成品油质量有不利影响，所在炼制过程中都要尽可能将它们除去。

三、石油的炼制

原油经过常减压蒸馏和各种转化、精制等炼制工艺，加工成各种动力燃料、照明用油、溶解剂、绝缘剂、冷却剂、润滑剂和用途广泛、品种繁多的化工原材料，总称为“石油产品”。

成品油范围包括汽油、煤油、柴油、润滑油、润滑脂等五大类。

汽油、柴油是石油的主要产成品。

 　　石油的加工工艺：

 　　原油必须经过加工（炼制）才能得到各种燃料油、润滑油、石蜡、石油焦和沥青等产品，这些产品称为石油产品。

原油加工分为一次加工和二次加工。

一次加工过程是将原油用蒸馏的方法分离成轻重不同馏分的过程。

 　　 原油常减压蒸馏流程示意图

四、石油产品总分类GB498—87

燃料油

大部分石油产品均可用作燃料，但燃料油在不同的地区却有不同的解释。

欧洲对燃料油的概念一般是指原油经蒸馏而留下的黑色粘稠残余物，或它与较轻组分的惨合物，主要用作蒸汽炉及各种加热炉的燃料或作为大型慢速柴油燃料及作为各种工业燃料。

但在美国则指任何闪点不低于37.8°C的可燃烧的液态或可液化的石油产品，它既可以是残渣燃料油（ResidualFuel011,亦称HeavyFuel011）也可是馏分燃料油（Healing011）。

馏分燃料油不仅可直接由蒸馏原油得到（即直馏馏分），也可由其它加工过程如裂化等再经蒸馏得到。

   　燃料油的性质主要取决于原油本性以及加工方式，而决定燃料油品质的主要规格指标包括粘度（Viscosity），硫含量（SulfurContent）,倾点（PourPoint）等供发电厂等使用的燃料油还对钒（Vanadium）、钠（Sodium）含量作有规定.

1、燃料油的自然属性

燃料油是成品油的一种，广泛用于电厂发电、船舶锅炉燃料、加热炉燃料、冶金炉和其它工业炉燃料。

燃料油主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成的，其特点是粘度大，含非烃化合物、胶质、沥青质多。

（1）粘度

   粘度是燃料油最重要的性能指标，是划分燃料油等级的主要依据。

它是对流动性阻抗能力的度量，它的大小表示燃料油的易流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。

对于高粘度的燃料油，一般需经预热，使粘度降至一定水平，然后进入燃烧器以使在喷嘴处易于喷散雾化。

粘度的测定方法，表示方法很多。

在英国常用雷氏粘度（RedwoodViscosity），美国惯用赛氏粘度（SayboltViscosity），欧洲大陆则往往使用恩氏粘度（EnglerViscosity），但各国正逐步更广泛地采用运动粘度（KinemeticViscosity），因其测定的准确度较上述诸法均高，且样品用量少，测定迅速。

各种粘度间的换算通常可通过已预先制好的转换表查得近似值。

   燃料油牌号是以50℃时的运动粘度划分的，如180cst、380cst、500cst、1000cs等，含义是指该燃料油的运动粘度不超过牌号。

（2）含硫量

   燃料油中的硫含量过高会引起金属设备腐蚀的和环境污染。

根据含硫量的高低，燃料油可以划分为高硫、中硫、低硫燃料油。

在石油的组分中除碳、氢外，硫是第三个主要组分，虽然在含量上远低于前两者，但是其含量仍然是很重要的一个指标。

按含硫量的多少，燃料油一般又有低硫（LSFO）与高硫（HSFO）之分，前者含硫在1%以下，后者通常高达3.5%甚至4.5%或以上。

另外还有低蜡油（LowSulfurWaxyResidual缩写LSWR），含蜡量高有高倾点（如40至50°C）。

（3）密度

  为油品的质量（Mass）与具体积的比值。

常用单位——克/立方厘米、千克/立方米或公砘/立方米等。

由于体积随温度的变化而变化，故密度不能脱离温度而独立存在。

为便于比较，西方规定以15°C下之密度作为石油的标准密度。

（4）闪点

   是油品安全性的指标。

油品在特定的标准条件下加热至某一温度，令由其表面逸出的蒸气刚够与周围的空气形成一可燃性混合物，当以一标准测试火源与该混合物接触时即会引致瞬时的闪火，此时油品的温度即定义为其闪点。

其特点是火焰一闪即灭，达到闪点温度的油品尚未能提供足够的可燃蒸气以维持持续的燃烧，仅当其再行受热而达到另一更高的温度时，一旦与火源相遇方构成持续燃烧，此时的温度称燃点或着火点（FirePoint或IgnitionPoint）。

虽然如此，但闪点已足以表征一油品着火燃烧的危险程度，习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级。

显然闪点愈低愈危险，愈高愈安全。

（5）水分

   水分的存在会影响燃料油的凝点，随着含水量的增加，燃料油的凝点逐渐上升。

此外，水分还会影响燃料机械的燃烧性能，可能会造成炉膛熄火、停炉等事故。

（6）灰分

   灰分是燃烧后剩余不能燃烧的部分，特别是催化裂化循环油和油浆渗入燃料油后，硅铝催化剂粉末会使泵、阀磨损加速。

另外，灰分还会覆盖在锅炉受热面上，使传热性变坏。

（7）机械杂质

   机械杂质会堵塞过滤网，造成抽油泵磨损和喷油嘴堵塞，影响正常燃烧。

2、燃料油的分类

   燃料油作为炼油工艺过程中的最后一种产品，产品质量控制有着较强的特殊性，最终燃料油产品形成受到原油品种、加工工艺、加工深度等许多因素的制约。

根据不同的标准，燃料油可以进行以下分类：

（1）根据出厂时是否形成商品，燃料油可以分为商品燃料油和自用燃料油。

商品燃料油指在出厂环节形成商品的燃料油；自用燃料油指用于炼厂生产的原料或燃料而未在出厂环节形成商品的燃料油。

（2）根据加工工艺流程，燃料油可以分为常压重油、减压重油、催化重油和混合重油。

常压重油指炼厂催化、裂化装置分馏出的重油（俗称油浆）；混合重油一般指减压重油和催化重油的混合。

（3）根据用途，燃料油分为船用内燃机燃料油和炉用燃料油两大类。

前者是由直馏重油和一定比例的柴油混合而成，用于大型低速船用柴油机（转速小于150转/分）。

后者又称为重油，主要是减压渣油、或裂化残油或二者的混合物，或调入适量裂化轻油制成的重质石油燃料油，供各种工业炉或锅炉作为燃料。

   　船用内燃机燃料油是大型低速柴油机的燃料油，其主要使用性能是要求燃料能够喷油雾化良好，以便燃烧完全，降低耗油量，减少积炭和发动机的磨损，因而要求燃料油具有一定的黏度，以保证在预热温度下能达到高压油泵和喷油嘴所需要的黏度（约为21-27厘斯），通常使用较多的是38°C。

雷氏1号黏度为1000和1500秒的两种。

由于燃料油在使用时必须预热以降低黏度，为了确保使用安全预热温度必须比燃料油的闪点低约20°C，燃料油的闪点一般在70-150°C之间。

全球航运市场和船舶制造业的蓬勃发展，船用燃料油产业亦随之不断壮大，因为海运成本是最低的，国际各大航运公司为了降低燃油成本，现在大型油轮、集装箱班轮、散杂货等船舶主机都改用可燃100、180、380、500、700、1000cst的燃料油，因为燃料油的成本比柴油低很多。

   重油主要作为各种锅炉和工业用炉的燃料油。

各种工业炉燃料系统的工作过程大体相同，即抽油泵把重油从储油罐中抽出，经粗、细分离器除去机械杂质，再经预热器预热到70-120°C，预热后的重油黏度降低，再经过调节阀在8-20天大气压下，由喷油嘴喷入炉膛，雾状的重油与空气混合后燃烧，燃烧废气通过烟囱排入大气。

  五、石油成品油的特性

一、易燃性：

   石油成品油具有容易燃烧的特点，因而也就潜在着很大的火灾危险性。

一般地说，基本物质的火灾危险性的大小是以该物质闪点的高低来评定的。

闪点愈高，火灾危险性愈小，闪点愈低，火灾危险性则愈大。

成品油的闪点是指在规定的试验条件下，油品蒸气与空气混合物接近火焰闪出火花并立即熄灭时的最低温度。

成品油中汽油的闪点最低，一般在（-50℃）-（-30℃）之间，在任何大气温度下均能使其挥出大量的油蒸气，只要遇到极小点燃能量的火花就能点燃。

因此，汽油的火灾危险性性最大。

其它轻柴油和重柴油的闪点在60℃-120℃之间，在正常情况下，环境温度不可能达到，但如果油品被加热或者在附近出现有足够温度的火源时，也存在被点燃而发生火灾的危险。

二、易爆性：

   石油蒸气与空气混合，当达到一定混合比范围时，遇到火即发生爆炸。

上述混合比范围，称为爆炸极限。

爆炸最低的混合比，称为爆炸下限（低限）；爆炸最高的混合比，称为爆炸上限（或高限）。

比如某汽油蒸气爆炸下限为1.7%，上限7.2%。

即当汽油蒸气在空气中的含量达到上述范围，遇火将引起爆炸。

低于下限时，遇火不会爆炸，也不会燃烧，高于爆炸上限时，遇火则会燃烧。

但在石油火灾过程中，随着石油蒸气浓度的增减变化，爆炸和燃烧也是交替出现的。

某些油品，除了按石油蒸气浓度测定爆炸极限外，还有一个按温度（℃）来测定爆炸极限，也同样区分为下限和上限。

几种油品的爆炸极限表

油品名称

闪点

自然点

浓度爆炸极限，%

温度爆炸极限，℃

上限

上限

下限

上限

车用汽油

-50∽-30

415∽530

1.58∽1.70

6.48∽7.00

-38.0

-8.0

灯用煤油

40

380∽425

0.60∽1.40

7.50∽8.00

+40.0

+86.0

柴油

40∽65

-

0.6

6.5

-

-

三、易蒸发：

   液体表面的汽化现象叫蒸发。

由于构成物质的分子总是不停地作无规则运动的原因，处在液体表面运动着的分子就会克服分子间的吸引力，逸出液面，变为气体状态。

这种蒸发现象尤其是轻质油品更为显著。

   蒸发速度与下列因素有关：

1、   温度

      温度越高，蒸发速度越快；温度越低，蒸发速度越慢；

2、   液体表面空气流动速度

      流动速度快，蒸发快；流动速度慢，蒸发慢。

3、   蒸发面积

      蒸发面积越大，蒸发速度越快；蒸发面积小，蒸发速度则慢。

4、   液体表面承受的压力

     压力大蒸发慢，压力小蒸发快。

5、   密度

     密度大蒸发慢，密度小蒸发快。

   由于石油蒸发出来的气体比重较大，一般在1.59∽4之间，它们常常飘散在空气不大流通的低部位或积聚在作业场所低洼处。

一有火花即会酿成爆炸或燃烧火灾事故，甚至造成惨重损失。

蒸发造成成量的损失，称为蒸发损耗。

损耗率的大小，是衡量企业经营管理水平的一项主要指标。

应采取一切有效的技术措施，减少蒸发的损失。

四、易产生静电

   石油是导电率极低的绝缘非极性物质，当它沿管道流动与管壁磨擦和在运输过程中与船上罐、舱壁冲撞以及油流的喷射、冲击、都会