汽油分析基础知识
第一部分概述
1.石油及其组成
原油：一种黑褐色的流动或半流动粘稠液体，略轻于水，密度0.85—0.95，不同地方原油凝点（凝点 solidifying point ：在规定的条件下，油品试样冷却至停止流动时的最高温度。）差异很大。原油是一个十分复杂的混合物质。就其化学元素而言，碳83—87%，氢11—14% ，S 5%以下，N0.4%以下，氧和金属均在0.5%以下，原油中烃类96%—99%。
原油按烃的类型划分，石蜡基原油（即链烷烃含量占50%以上），环烷基原油（环烷烃和芳烃较多）和中间基原油。石蜡基原油特点是密度较小，蜡含量高，凝点高，硫和胶质含量较少，属于地质年代古老的原油。
环烷基原油特点是密度较大，蜡含量高，凝点低，硫和胶质含量较多，属于地质年代年轻的原油。
大庆原油属于低硫石蜡基原油，胜利油田孤岛原油属于含硫环烷—中间基原油，中东原油大部分是含硫和高硫中间基原油。
2油品及油品生产
原油经过石油炼制（一系列的加工过程）而得到的各种商品统称石油产品，有车用汽油，车用柴油，喷气燃料或煤油，润滑油，石蜡，沥青，石油焦及炼厂气（液化石油气）等。
成品油：汽油、柴油和燃料油等石油制品及以上石油制品为主要成分，经调合、混配而形成的其它燃料。
半成品油：也叫自用油，主要指用自用燃料油和一些深加工装置的原料油，如丙烯做聚丙烯装置的原料，石脑油做催化重整装置或制氢装置的原料以及残渣燃料油做加热炉的燃料等。
石油炼制分为一次加工和二次加工。
炼油厂将原油炼制成汽油煤油柴油等燃料油品，普遍的工艺流程是：常减压蒸馏—FCC—焦化。
一次加工是用蒸馏方法将原油分离成不同馏分的过程。包括原油预处理（脱盐脱水），常压蒸馏和减压蒸馏。其目的是将原油按沸点不同分离成直馏汽油、喷气燃料、煤油、轻柴油等轻质馏分油（沸点低于370℃的馏分油），重柴油、润滑油馏分等重质馏分油（沸点370―540℃的馏分油）和常压重油、减压渣油等；也可以按不同的生产方案分割出重整原料、催化裂化原料、加氢裂化原料等。
二次加工是将一次加工产品进行再加工的过程。主要目的是重质油轻质化、改善油品质量和生产化工原料。包括催化裂化（将重质馏分油转化为裂化气、汽油、柴油）、加氢裂化（渣油或重质馏分油在高氢气压力下，通过加热和催化剂使其转化为高质量汽油、柴油、喷气燃料）、减黏裂化（将减压渣油浅度裂化为较低黏度的燃料油）、焦化（将渣油深度裂化为气体、汽油、柴油、蜡油和焦炭）、催化重整（改变直馏汽油分子结构以提高辛烷值或者制取苯、甲苯、二甲苯等有机化工原料）和油品精制（将油品中某些杂质或者不理想组分除去，改善油品质量）等，它们都是以化学反应为主的加工过程。
二次加工采用的裂化工艺是将高分子烃化物（分子量300—500以上）在一定温度压力和有催化剂或氢气存在的环境下进行裂解，分解成分子量低的烃化物（汽油80—150℃，煤油150—250℃，轻柴油200—300℃）。同时，为了提高汽油辛烷值，将直馏汽油进行催化重整，获得高辛烷值汽油组分和苯类产品。
采用热裂化、FCC和加氢裂化等工艺将沸点高于400℃的减压重馏分油和渣油转化成汽油，煤油和柴油。在此转化过程中，大分子烃经过加氢和脱碳（H/C变大），转化为适宜的小分子烃并伴有脱杂质功能。为了生产更多高品质的汽油，还要对石脑油馏分进行催化重整，C5 C6 异构化，正丁烷和C4 C5单烯烃的烷基化以及烯烃的叠合。
几个概念：
裂化是大分子变小分子，沸点降低；叠合是小分子变大分子，沸点升高，但都是在汽油沸程范围内。加氢是H/C变大，脱氢是H/C变小。异构化是相对分子质量不变，但分子结构方发生了人们所希望的变化，最明显的就是辛烷值大幅度升高。
热裂化和FCC的主要区别在于：热裂解用高温使大分子裂解成小分子。FCC使用催化剂，大分子的裂解异构化芳构化反应 汽油辛烷值高，安定性也更好。
延迟焦化 delayed coking 是重质渣油加热后深度裂解和缩合反应转化为气体汽油柴油蜡油和焦炭的加工过程。
重质油FCC
FCC是炼油厂进行深加工的主要装置。Fluid calalytic cracking,FCC是在有催化剂存在的500度高温条件下，使重质油进行裂化反应，转化成气体、汽油、柴油等轻质油品；同时由催化剂将积炭带出反应器，再生后循环使用。它的原料主要是减压馏分油、焦化馏分油等重质馏分油以及掺入少量减压渣油。
FCC装置产品以汽油柴油为主，轻质油收率可达70%以上。所产汽油辛烷值高。
3 高质量汽油组分的生产技术:
3.1 催化重整
简称重整，是指对烃类分子结构进行重新排列，使之变为另外一类更有使用价值的分子结构烃类的加工过程。催化重整工艺就是在催化剂存在条件下，将正构烷基和环烷烃进行芳构化、异构化和脱氢反应，转化为芳香烃和异构烷烃，得到高辛烷值汽油和苯类产品。催化重整工艺主要是用来生产高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯等苯类产品；同时副产物氢气作为加氢精制和加氢裂化装置的原料。早期是热重整，产品质量差效率低，因此很快被催化重整取代。催化剂使用铼、锡、铱、铂。铂铼重整和多金属重整。
直馏汽油（石脑油）主要是正构烷烃和环烷烃，所以辛烷值低，需要采用催化重整工艺进行加工。
催化重整生产装置大体上由原料油预处理、重整反应、芳烃抽提等三个部分组成。
3.2异构化
C5和C6低碳正构烷烃的辛烷值相当低, 转化成相应的异构烷烃，则其辛烷值大幅度提高，成为重要的汽油高辛烷值调和组分。（RON：正戊烷62异戊烷93，正己烷30 2，2二甲基丁烷93 、2,3-二甲基丁烷104）C5正构烷烃异构化提高辛烷值约30个单位，C6正构烷烃异构化提高辛烷值60个单位以上。
C5/C6异构化汽油还有如下的优点：1 异构化油的产率高，体积收率可达100%；2 依靠异构烷烃而非芳烃提高汽油辛烷值，有利于环境保护；3 催化重整汽油主要改善80-180重馏分汽油的辛烷值，而异构化油则能调节汽油的前端辛烷值，两者合用有互补作用，能使汽油的馏程和辛烷值有合理的分布，从而改善汽油发动机的燃烧性能。
3.3 由炼厂气生产高质量汽油组分的烷基化和催化叠合工艺
炼厂气分两种：1、C1 甲烷和 C2 乙烷、乙烯，数量较少，一般作为燃料气烧掉；2 C3 丙烷、丙烯等和 C4 丁烷、丁烯等烃类，也就是石油液化气，它是炼厂气加工的主体。
烷基化反应是一个不饱和烃（烯烃、芳烃）分子与一个饱和烃（烷烃）分子在某种反应条件下结合成一个较大分子的烷烃。烷基化油是高辛烷值汽油的组分，烷基化汽油的组成主要是异辛烷，辛烷值高，有良好的挥发性和燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。
原料异丁烷和各种丁烯组分（异丁烯、1-丁烯、2-丁烯等）以及丙烯、丁烯，在酸性催化剂作用下，进行加成反应。硫酸法烷基化和氢氟酸法烷基化
烷基化油的性质：辛烷值高，敏感度小，蒸气压低，饱和烃（不含芳烃、硫和烯烃），是理想的高辛烷值清洁汽油组分。
烷基化油辛烷值和原料中的烯烃碳原子数有关，其中以丁烯为原料时辛烷值相对高些，RON 可以到97，MON94。
催化叠合是将丙烯、丁烯馏分叠合成高辛烷值汽油组分。在一定温度和压力下，磷酸做催化剂，反应如下：
丙烯C3H6+C3H6 C6H12 己烯 丁烯C4H8+ C4H8 C8H16 辛烯
3.4 醚化
以甲基叔丁基醚MTBE 为代表的醚类，是无硫无芳烃低烯烃的优质高辛烷值汽油组分。MTBE 可以以任何比例与汽油混溶而不发生相分离。
醚化主要指异丁烯与甲醇反应生成甲基叔丁基醚。反应如下：
生产MTBE 的原料是炼厂气中的异丁烯和外购的甲醇，催化剂为强酸性阳离子交换树脂。装置所得到的纯度在98%以上。
叔戊基甲醚 Tertiaryamyl methyl teher,TAME FCC汽油C5馏分中含量为20-25%的叔戊烯。
4 主要燃料油品种类 (石油产品按GB/T 498—1987分6大类：Fuels solvents lubricants waxes bitumen coke)
4.1 汽油(gasoline) 由石油装置所得到的沸点30—205℃的石油馏分。
汽油按来源分，有直馏汽油、热裂化汽油、焦化汽油、FCC汽油、加氢裂化汽油、催化重整汽油、烷基化汽油等。
按用途分，车用汽油、航空汽油、工业汽油或溶剂汽油等。其中车用汽油占汽油总消费量的90%以上。
（1） 车用汽油（motor gasoline）主要用于汽车摩托车和拖拉机的点燃式发动机。车用汽油的牌号用其研究法辛烷值（research octane number,RON）表示，RON90、 93、 95 、97 。
（2） 航空汽油（aviation gasoline ）主要用于活塞式航空发动机，通常由基础油、高辛烷值组分、异戊烷和添加剂调和而成。基础油一般是经过精制的直溜汽油、FCC汽油或重整汽油，是航空汽油的基本组分，要求有较高的抗爆性和安定性。高辛烷值组分是用来提高抗爆性，异戊烷则用来调整汽油的蒸汽压和汽化性能。
（3） 工业汽油（ industrial gasoline ）也叫溶剂汽油。是馏程45—190℃的直馏馏分精制而成，作为工农业生产中的溶剂使用。组成不含裂化馏分，其沸程因用途而不同。溶剂油其性质因用途而异。洗衣挥发油、油漆溶剂油、油脂抽提溶剂油、橡胶溶剂油等。
4.2 煤油 kerosene 相对密度20℃ 0.790~0.850，馏程为150~310℃的石油馏分，主要由C12 ~C16的烃类组成。通常分为喷气燃料和普通煤油，喷气燃料的用量远大于普通煤油。
（1） 航空煤油aviatiion krosine 也叫喷气燃料 jet fuel ，主要用于航空燃气涡轮发动机，馏程为60~280℃，要求烯烃和芳烃含量少，稳定性好，结晶点和冰点低，高空飞行时，在-40~-60℃低温下不得析出冰和蜡。
（2） 普通煤油包括 灯用煤油，馏程为170~280℃；溶剂用煤油，印刷油墨、油漆，与工业溶剂油相比，主要是馏程范围窄。用于医药工业和油漆工业，不允许含有过多的胶质、烯烃和芳烃，一般由馏程180~310℃的直溜馏分精制而成。
4.3 柴油diesel fuel 相对密度20℃ 0.830~0.880，馏程为200~400℃的石油馏分，主要由C16 ~C20的烃类组成,颜色为淡黄色或者淡褐色。根据十六烷值的要求，烷烃含量越多，柴油的质量越好，但是往往在达到倾点之前，柴油就析出烷烃组分—蜡，使燃料过滤发生堵塞。
（1） 车用柴油主要用于装有压燃式发动机（简称柴油机）的汽车、拖拉机、铁路机车、船舶舰艇和矿山机械等。车用柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油主要用作1000r/min以上的高速柴油机，轻柴油的牌号是按凝点来划分，如0号柴油的凝点不高于0℃。重柴油主要用作中速或低速柴油机(<1000r/min)的燃料。 柴油最重要的特性是其燃烧性能（用十六烷值表示）及低温流动性。
（2） 特种柴油，也叫海军柴油，主要由精制的直馏轻柴油馏分组成，是海军快艇特种柴油机的燃料。按凝点分为-10号，-35号，-50号三个牌号。
4.4 燃料油 fuel oil 燃料油是用于炉内燃烧以产生热量或者用于发动机以产生动力的液体石油产品的统称。它包括了汽油、煤油、柴油和重质燃料油等。但在我国，通常泛指重质燃料油，一般指重柴油以后的油料（不包括重柴油）。燃料油又称重油。
直馏重油是原油蒸馏时，馏出汽油、煤油和柴油等轻质油后剩余的残油；裂化重油是裂化（如FCC、热裂化等）后的分馏过程所生成的重油。重油的颜色为褐色或者深褐色。相对密度为0.90~1.00，热值为41800~46000KJ/Kg.
一般黏度高的主要用于锅炉或炼油厂加热炉燃料；黏度低的主要用于大型低速柴油机，多在远洋轮船和建筑工地上使用。
4.5 气体燃料
（1） 液化天然气 liquefied natural gas, LNG 被液化的天然气，一般含甲烷80—100%。
（2） 液化石油气 liquefied petroleumgas,LPG 液化石油气是从湿天然气、油田井口气、稳定塔气体及FCC、催化重整、加氢裂化等炼制过程产生的气体中分离制的，是常温下加压即很容易液化的低沸点烃。 液液化石油气是以分子中含3—4个碳原子的烃类混合物，包括丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等。主要两种：一种以丙烷为主要组分，另一种以丁烷为主要组分。
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第二部分汽油分析
一、蒸发性
二、抗爆性
三、安定性
四、腐蚀性
五、其它指标
一、蒸发性
汽油的蒸发性（汽化性）：一定温度压力下，汽油由液态转化为气态的能力。
1 质量要求：保证能够充分燃烧，并使点燃式发动机在冬季易于启动，输油管在夏季不形成气阻。
2 评定指标的分析检验：馏程和饱和蒸气压
馏程：在规定条件下蒸馏，从初馏点到终馏点的温度范围。
初馏点：蒸馏时，冷凝管较低的一端滴下第一滴冷凝液时的温度计读数。
当溜出物体积分数为装入式样的10%、50%、90%时，蒸馏瓶内温度计的对应读数分别叫10%、50%、90% 馏出温度。蒸馏过程中，温度计最高读数叫终馏点。蒸馏瓶最后一滴液体汽化瞬间所观察到的温度计读数称为干点。
GB/T 6536—1997 《石油产品蒸馏测定法》等效于 ASTM D86-1995.
汽油的馏程用10%蒸发温度，50%蒸发温度，90%蒸发温度，终馏点和残留量等表示。
石油产品是由多种烃类和烃类衍生物组成的复杂混合物。没有沸点，或者说沸点是由低到高的温度范围。
10%蒸发温度：回收量+损失量=10%时，蒸馏温度计的读数。
10%馏出温度：回收（馏出）量10%时，蒸馏温度计的读数。
馏出温度大于蒸发温度
10%蒸发温度：表示汽油中含低组分（轻组分）的多少，它决定汽油低温启动性和形成气阻的倾向。
10%蒸发温度过高，表明缺乏足够的轻组分，其蒸发性差，则冬季或冷车不易启动。因此规定10%蒸发温度，不高于70℃。10%蒸发温度越低，发动机低温启动性越好。但不能过低，否则轻组分过多，在炎热的夏天或低大气压下工作时，容易在输油管内汽化形成气阻，中断燃料供应，影响发动机正常工作。
上限70度，下限实际上有蒸气压控制。一般认为10%蒸发温度不宜低于60度。
50%蒸发温度，不高于120℃。
50%蒸发温度：表示汽油的平均蒸发性，它直接影响发动机的加速性和工作平稳性。若50%蒸发温度低，汽油在正常温度下能迅速蒸发，可燃气体混合均匀，发动机加速灵敏，运转平稳；反之，50%蒸发温度过高，当发动机加大油门提速时，随供油量的急剧增加，部分汽油将来不及充分汽化，引起燃烧不完全，致使发动机功率降低，甚至突然熄火。为此严格规定50%蒸发温度，不高于120℃
90%蒸发温度，不高于190℃。
90%蒸发温度和终馏点，表示汽油中高沸点（重组分）的多少，决定其在汽油缸中的蒸发完全程度。这两个温度过高，表明重组分过多，不易保证汽油在使用条件下完全蒸发及燃烧，导致气缸内积碳增多，排气冒黑烟。不仅增大油耗，降低发动机功率，使其工作不稳定，而且没有完全汽化的重组分还会冲掉汽缸壁的润滑油，进而流进曲轴箱，稀释润滑油，降低其黏度，使其润滑性能变差，加剧机械磨损。因此规定：90%蒸发温度，不高于190℃。终馏点，不高于205℃。
残留量：反映车用汽油贮存过程中，氧化生成胶质物质的含量。随着残留量的增大，气门、化油器喷管及电喷喷嘴被堵塞的机会增多，汽缸内结焦量增多。因此限制车用汽油残留量不大于2%。
技术要求，馏程：
10%蒸发温度，不高于70℃
50%蒸发温度，不高于120℃
90%蒸发温度，不高
应助达人
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