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文檔簡介
2023/2/2儲運油料學回顧與思考題:1、潤滑的分類
?(1)流體動力潤滑(液體潤滑):一定厚度的油膜,屬于最理想的潤滑狀態;(2)邊界潤滑:只存在一層極薄(小于0.1μm)的邊界膜;(3)混合潤滑:流體動力潤滑和邊界潤滑兼而有之;(4)彈性流體動力潤滑(極壓潤滑):齒輪及滾動軸承。2、選擇潤滑油最重要的指標是什么?一般原則?
粘度和粘溫性能是選擇潤滑油的首要因素;
一般低速高負荷的機械選用高粘度潤滑油,而高速低負荷的機械選用低粘度潤滑油。2023/2/2儲運油料學3、潤滑油主要起作用
?
潤滑油主要起減少摩擦、磨損、防止燒結的作用,同時還對摩擦面起冷卻、清洗和緩和沖擊作用以及抗腐、防銹、密封等作用。4、內燃機潤滑油的主要特點有哪些?
(1)使用溫度高,溫差大;(2)潤滑油循環使用很容易氧化而生成酸性物質和膠質;
(3)摩擦表面的負荷很大,有些部位經常處于極壓潤滑狀態;
(4)內燃機潤滑油在氣缸中還起密封作用,同時還起到冷卻、清潔、防銹和抗腐蝕的作用。(5)機件運動速度快且多變;(6)內燃機潤滑油的使用周期較長。2023/2/2儲運油料學5、汽油機同時采用
潤滑和
潤滑兩種方式。
壓力潤滑和噴濺潤滑6、內燃機潤滑油必須具備哪些基本性能
?
①具有良好潤滑性能,粘度適當,粘溫性質好;②良好的抗氧化安定性,使用壽命長;③良好的清凈分散性能;④腐蝕性小,具有中和酸性物質的能力;⑤具有良好的低溫性能和抗泡沫性能。7、潤滑油的潤滑性能由
和
來評定。
粘度和粘溫性能2023/2/2儲運油料學8、如何評價內燃機潤滑油粘溫性能?采用粘度指數、運動粘度比ν50℃/ν100℃;國產汽油機油的粘度指數都要求高于75~80。9、潤滑油的理想組分?少環(最好是單環)長側鏈的烴類是潤滑油的理想組分10、內燃機油的牌號由字母及數字組成,〝S〞代表汽油機油,〝C〞代表柴油機油,第二個字母或第三個字母代表質量等級,數字代表粘度等級。我國將汽油機油分為SC、SD、SE、SF、SG、SH等8個質量等級,柴油機油分為CC、CD、CD—2、CE、CF—4等7個質量等級。序號靠后的質量越高。2023/2/2儲運油料學第十章油料的管理
2023/2/2儲運油料學石油和石油產品的品種繁多、使用范圍廣、影響面大、質量要求嚴格,具有容易蒸發、滲漏、易被污染而變質、極易著火、爆炸、有毒性等特點。原油從油田到煉油廠、石油產品從煉油廠到消費者手中,均需經過生產、運輸、儲存和銷售等環節,其中任何一個環節管理不善,都可能引起油料質量下降。不僅浪費寶貴的資源,還可能因使用變質油品而影響設備的正常工作,甚至引起惡性事故,危及人民生命財產安全。隨著新工藝、新技術和新設備的不斷發展以及環境保護的要求,對油品的質量要求也愈來愈高,因此儲運的各個環節中油料的質量和安全管理,是一項極為重要的、技術性很強的工作。2023/2/2儲運油料學油料的管理涉及油田、煉油廠、油庫和使用部門中的儲存、輸送、加注和使用等各個環節,都應根據不同油料的特點,進行科學管理,防止油料被污染而變質,預防油料氧化變質和蒸發損耗,以及防火防毒害等,確保油料的質和量。本章主要討論油料在儲運過程中的質量管理、油品的質量檢驗和性質調整、油料的安全儲存等內容。2023/2/2儲運油料學第一節油料的質量管理
一、油料在儲運中質量變化的原因
二、各類油品在儲運中的質量變化規律及注意事項
三、延緩油料質量變化的措施
2023/2/2儲運油料學油料的質量在儲運過程中是不斷變化的。通常在運輸和收發過程中,油料易出現蒸發損失、混油和被污染等問題,在油庫儲存過程中,則以油料蒸發損失和氧化變質為主要問題。油料的化學組成和餾分組成決定了其質量變化是必然會發生的,儲運中的溫度、濕度、設備和容器等外部條件和管理水平卻能延緩或加速質量變化的進程。油料質量管理的總任務:就是根據不同油料變化的內在規律,主動采取有效措施,積極創造條件,盡量預防和延緩油料的質量變化。2023/2/2儲運油料學一、油料在儲運中質量變化的原因
引起油料在儲運中發生質變的原因很多,主要有蒸發、氧化、混油、機械雜質和水分的污染等幾種。2023/2/2儲運油料學
1.蒸發蒸發是液體在任何溫度下都可能進行的表面汽化現象。儲存油料的油罐一般不能完全裝滿,油面上方有一定空間。油罐通常裝有呼吸閥,以控制油罐內的壓力不致于過大或過小。因此,油料在油罐中不可能像敞口容器一樣無限制地蒸發,也不會像密閉容器一樣,沒有油蒸氣逸出油罐。油罐內蒸氣壓如果大于呼吸閥的定壓時,呼吸閥就會自動開啟,“呼出”飽和油蒸氣;當罐內壓力過小時,就會“吸入”新鮮空氣,使罐內空間蒸氣處于不飽和狀態,油料就會繼續蒸發,直至蒸氣重新達到飽和。
2023/2/2儲運油料學油料的蒸發在儲運的各個環節中隨時都在發生。蒸發造成油料大量損耗,據統計,國外從油田井場到油品銷售的過程中,原油和油品的損耗高達3%,其中約70%的損失發生在原油罐、調合罐和成品油罐中。蒸發散失到大氣中的油蒸氣既污染了大氣,又增加了著火危險性。由于蒸發的都是油料中的最輕組分,油品蒸發還會嚴重影響油品質量,甚至使合格油品變為不合格。汽油因蒸發損失,造成起動性變差,抗爆性下降。當航空汽油的蒸發損失量達到1.2%時,其初餾點升高3℃,蒸氣壓下降20%,辛烷值減少0.5個單位。2023/2/2儲運油料學2023/2/2儲運油料學引起蒸發的內因是油料的餾分組成。餾分組成愈輕,沸點愈低,蒸氣壓愈大,蒸發愈嚴重,蒸發損失愈大,對油料質量影響愈嚴重。在儲存中,溶劑油、航空汽油、車用汽油和原油,容易造成蒸發損失;煤油的蒸發損失稍小;柴油的蒸發損失較小;而潤滑油的蒸發損失很小,可以忽略不計。促使蒸發的外部因素主要有溫度、油罐上方空間大小,油罐的大、小呼吸等。2023/2/2儲運油料學(1)
溫度:儲存溫度愈高,油料蒸發愈嚴重。例如,我國南方地區一個容積10000m3的地面鋼油罐,在夏季儲存汽油時,每天汽油的蒸發損失可達500~1000kg。(2)
油罐中油品上部空間越大,蒸發損失越大。例如在相同溫度和密封條件下儲存同一種汽油,裝油量為油罐容積20%時的蒸發損失比裝油量為油罐容積95%時大8倍。(3)
油罐呼吸引起蒸發損失增大。油罐的呼吸分為“大呼吸”和“小呼吸”兩種。2023/2/2儲運油料學所謂“大呼吸”是指油罐收發油時的呼吸。油罐進油時,由于油面逐漸升高,氣體空間逐漸減小,罐內壓力增大,當壓力超過呼吸閥控制壓力時,一定濃度的油蒸氣開始從呼吸閥中“呼出”,直到油罐停止收油。所“呼出”的油蒸氣造成了油品的蒸發損失。當油罐向外發油時,因油面不斷降低,罐內壓力減小,當壓力小于呼吸閥控制的真空度時,油罐開始“吸入”新鮮空氣。由于油面上方油氣沒有飽和,促使油品蒸發速度加快,使其重新達到飽和,罐內壓力再次上升,可能有部分油氣因壓力過大,從呼吸閥逸出,造成“回逆呼出”,大部分飽和油蒸汽將在下一次收油操作中被呼出。2023/2/2儲運油料學每次收、發油操作中的一次“吸入”和“呼出”稱為一次大呼吸。大呼吸次數愈多,油料蒸發損耗愈大,尤其是對輕質油品和原油的影響更為顯著。例如,在氣溫為6~8℃,原油溫度為40℃,油罐內部空間溫度為30℃的條件下,當油罐以1000×103kg/h流率進油時,油蒸氣損耗達500kg/h,占進油的0.05%。據統計,在東北輸油管線上的17個中間泵站中,因大呼吸每天損失原油蒸氣達l2×103kg,每年達4300×103kg。2023/2/2儲運油料學(4)
油料在儲罐中因晝夜氣溫變化造成小呼吸引起蒸發損失:油品在靜止儲存中,因氣溫晝高、夜低,引起罐內油品蒸氣壓差別,導至呼吸閥啟閉而形成小呼吸。前述1萬立方米大油罐儲存汽油時,夏天每天損耗約1000kg就是小呼吸造成的。(5)油罐的密封程度對蒸發損耗影響很大。一個5000m3油罐,因孔蓋不嚴密引起自然通風,一個月內可損失汽油53×103kg,損失原油28×103kg,可見其危害之嚴重。2023/2/2儲運油料學2.氧化
油料在儲存中難免不與空氣中的氧接觸,特別是溫度較高和有金屬的催化作用下,會起氧化反應,引起油料氧化變質,使油品很多性質發生變化。汽油、噴氣燃料、煤油和柴油在儲存中會生成膠質和沉淀,使油的顏色變深,實際膠質和酸度(值)增大;潤滑油的酸值增大;潤滑脂的游離堿含量減少,出現游離酸等等。2023/2/2儲運油料學引起油品氧化的內因是它的化學組成。當油品含有易氧化的不安定組分,如不飽和烴、特別是二烯烴以及各種含硫、含氮和含氧等非烴化合物時,很易氧化生成酸性物質和膠質,并進一步縮合成沉淀;促使氧化的外界因素主要是溫度、日光、與金屬接觸及與氧接觸面的大小等。2023/2/2儲運油料學溫度升高,大大加速氧化反應的進行;日光照射會引發氧化的鏈反應;金屬對油品氧化有催化加速作用,有的氧化產物本身也有催化作用;油品與氧接觸面越大,氧化反應越嚴重。關于促使氧化的外部條件,可參閱第五章汽油一節有關內容。2023/2/2儲運油料學3.吸水
油品中的水分來自外界混入的雨雪或其它方面,由于組成油品的各種烴類,對水都有一定的溶解度,因此烴類會自動從大氣中吸收得到的。對航空燃料如航空汽油和噴氣燃料的影響最為嚴重,使其結晶點或冰點升高,低溫性能變差;汽油、煤油和柴油含水,油中的低分子酸等會溶于水中,引起設備嚴重腐蝕;電氣用油中如混入微量水分,會使其絕緣性能大幅度下降,以致無法使用;水分還會溶解油品中某些添加劑,如汽油中的抗氧劑、鉛水中的溴乙烷導出劑等,從而大大降低了它們的作用;2023/2/2儲運油料學鈉基潤滑脂吸水后會乳化變稀,失去潤滑脂的結構形態而報廢。不同烴類對水的溶解度不同,芳香烴最強、烷烴最弱。影響吸水性的外界因素是溫度和空氣濕度:
溫度愈高,烴類對水溶解度愈大。空氣濕度愈大,油品吸收水分速度愈快。在我國南方潮濕地區儲存油品時,夜間氣溫下降,油罐內空氣中的水氣會在罐壁凝結成水滴,落入油中,使油中水分增多,甚至出現游離水層。2023/2/2儲運油料學4.污染
油品在儲運過程中,可能出現兩類污染問題,一是機械雜質、水分污染;二是混油污染。均屬于管理不善人為造成的油品變質。機械雜質和水分污染,主要是運輸、收發過程中,油品所接觸的設備、管線洗刷不凈或保護不妥所造成的。例如雨雪天在沒有防雨雪措施下發放油品,或儲油容器封裝不嚴都會使雨雪或風砂進入油品。由于機械雜質和水分污染造成的危害很大,油料儲運工作者必須特別重視。2023/2/2儲運油料學混油污染主要是管理不好或操作不當所引起的。例如在收發油過程中開錯閥門、容器中存油未清理干凈、用同一管線和油泵輸送不同油品以及油庫區內閥門不嚴,造成一個油罐內油品流入另一個油罐,引起大量油品相混等。混油后,使油品質量下降,甚至不合格。當潤滑油或柴油中混入少量汽油或溶劑油時,使閃點大大下降,嚴重時還會影響粘度;溶劑油中如混入汽油,使餾程變重、變寬,并增加毒害性;2023/2/2儲運油料學二、各類油品在儲運中的質量變化規律及注意事項
不同油料在儲存中其質量變化規律不完全相同,在質量管理中的重點也有差別。
汽油在儲存中最容易發生變化的質量指標是實際膠質、酸度、餾程和蒸氣壓和辛烷值等。表10-1列出某車用汽油在露天帶呼吸閥金屬油罐中儲存中的質量變化情況。1.汽油
2023/2/2儲運油料學表10-1汽油儲存中的質量變化
汽油儲存11個月以后,其實際膠質從0.4增加到80.6mg/100ml,增加了200倍,酸度增大近20倍,餾程的10%餾出溫度升高10℃。儲存條件儲存時間,月10%餾出溫度,℃實際膠質mg/100ml酸度mgKOH/100ml溫度:7~48℃有呼吸閥的金屬油罐
質量標準出廠36811≯7065.573747475≯50.40.410.474.080.6≯30.280.310.352.805.442023/2/2儲運油料學這些變化是由于汽油儲存在有呼吸閥的金屬罐中,溫度變化大(高溫時可達48℃)。油罐的小呼吸使油罐內部空間的氧濃度經常處于較高的水平,加上有時溫度較高以及金屬催化作用,使汽油很易氧化,生成酸性物質,進一步氧化縮合,生成膠質,結果使油品的酸度和實際膠質大大提高。在儲存開始的前三個月,由于氧化反應處于氧化鏈反應的引發和過氧化物積累階段,酸度稍有增加,實際膠質沒有變化。隨著儲存時間的增長,氧化反應速度越來越快,酸度和實際膠質也迅速增多。2023/2/2儲運油料學汽油餾程的10%餾出溫度隨儲存時間的變化與氧化變質有所不同。它是由于溫度高、溫差大、油罐小呼吸造成汽油中輕組分蒸發損失所引起的。汽油的蒸發主要發生在儲存的初期。表中數據表明,前三個月汽油的10%餾出溫度升高了7.5℃,繼續儲存三個月,僅再升高1℃。汽油中輕組分的減少,使汽油蒸氣壓和辛烷值都會有所降低。不同加工過程生產的汽油,因化學組成不同,其儲存安定性差別很大。以直餾汽油、加氫汽油、航空汽油的安定性最好,催化裂化汽油次之,熱裂化和焦化汽油最差。不同原油用相同加工方法生產的汽油,安定性也不一樣,低硫原油生產的汽油,其安定性優于含硫原油的產品。2023/2/2儲運油料學常用車用汽油是由催化裂化汽油同重整汽油、直餾汽油、高辛烷值汽油組分或焦化汽油等調合而成,加有焦化汽油組分的汽油安定性差,容易氧化變質。航空汽油由直餾汽油、催化裂化汽油加高辛烷值組分(工業異辛烷、工業異丙苯等)組成,或由催化裂化汽油加氫后再加高辛烷值組分組成的,所以安定性好。引起它變質的主要原因是輕組分的蒸發,使航空汽油的10%餾出溫度升高和辛烷值降低。2023/2/2儲運油料學2.噴氣燃料
噴氣燃料是經過嚴格精制的直餾產品或加氫產品,質量要求很高,其儲存安定性通常都很好。實踐表明,國產噴氣燃料,經數年精心儲存,質量變化不明顯。儲存噴氣燃料特別注意的問題是防水和防機械雜質的混入。在氣溫高、濕度大的地區必須采取相應措施以免因含水而使噴氣燃料的冰點或結晶點升高。機械雜質會堵塞過濾網和磨損精密的高壓抽油泵等,故必須防止混入機械雜質。2023/2/2儲運油料學3.煤油和柴油
煤油和部分輕柴油是經精制的直餾油,儲存中不易氧化變質。含有各種裂化或焦化柴油組分的柴油,則儲存安定性較差,易生成大量酸性物質和膠質,出現深色沉淀。煤油和柴油的餾分較重,儲存中蒸發損失少,對質量沒有明顯影響。煤、柴油在儲存、保管中均應防止水分和機械雜質的混入。2023/2/2儲運油料學4.潤滑油
潤滑油是直餾油(或合成油)經各種精制后得到的,并加有多種添加劑。因而在常溫下精心儲運管理,其質量可經數年而無明顯的變化。可能的變化僅僅是輕微氧化引起酸值稍有增加。由于潤滑油的餾分重,所以不存在蒸發損失問題。儲存潤滑油的質量管理重點應該著眼于防止混油和防止混入水分、機械雜質。由于潤滑油種類繁多,同一品種油又有多種牌號,質量要求嚴格,成本和價格比燃料高數倍,因而儲運中要特別注意不要出現混油及發錯油料等事故,以免影響使用和造成浪費。2023/2/2儲運油料學5.潤滑脂
潤滑脂在儲存中易變化的質量標準有滴點、針入度、游離堿、游離酸、水分等。這些主要是由于氧化和吸水造成的,變質嚴重時會引起析油現象,鈉基潤滑脂吸水后乳化、變稀,以致失去潤滑脂的作用。潤滑脂是軟膏狀物質,如混入機械雜質后極難除去,因而要蓋緊容器或密封儲存。儲存潤滑脂的容器不能過大,以免因潤滑脂自身重量使底部的潤滑脂受壓太大而出現油皂分離現象。2023/2/2儲運油料學6.原油
原油儲運中質量管理的重點是防止輕油蒸發和混入大量水分。在油田中未經脫氣、穩定的原油,儲運過程中蒸發損失極為嚴重,蒸發出來的油蒸氣還會污染環境。因而,應盡可能在油田先經脫氣和穩定處理,這樣,既減少原油蒸發損失,又可回收有價值的天然氣和氣體汽油。穩定后原油在儲運過程中仍需采用減少蒸發損失的措施。2023/2/2儲運油料學三、延緩油料質量變化的措施
針對油料變化的原因,改進油品組成、加工工藝和精制深度,提高油品質量是防止油品質量變化的根本方法。對于已生產出來的油品,則應采取有效措施,加強油料管理,延緩油料變質速度,以延長其儲存時間。常用措施有:2023/2/2儲運油料學
1.降低儲油溫度,減少溫差
儲油溫度高會加速油品蒸發和氧化變質,因而必須采取降溫和減小溫差的措施,例如:(1)合理選擇儲存地點,避免日光曝曬。易蒸發和易氧化的油料,應存放在溫度低、溫差小的地下、半地下油庫、洞庫或庫房中。露天存儲的油桶等小容器,應放在背光、隱蔽之處或放在地下坑道內。存放汽油等易蒸發油品的露天油罐,油罐外壁應涂銀白色反光漆,以防罐內油溫上升。2023/2/2儲運油料學(2)采用罐裝,避免或減少桶裝。油罐容積大,儲油多,油溫受氣溫影響比桶裝小。單位容積油料與金屬接觸表面積也比桶裝小,減弱了金屬催化作用,有利于延緩油料變質。(3)
夏季淋水降溫。炎夏季節,對存放易蒸發油品的露天金屬油罐,采用罐頂淋灑冷水降溫;桶裝油料上蓋蓬布后淋水降溫。油罐淋水降溫必須連續進行,以免因溫度變化頻繁,反而增加了油罐小呼吸。2023/2/2儲運油料學2.油罐應盡量裝到安全容量,減少上方氣體空間
油罐內氣體空間大,增大蒸發損失和加速氧化變質,曾試驗用2000m3油罐裝200m3汽油,每晝夜損失汽油達1000kg,當裝滿到安全容積后,損失量降至60kg。因此油罐應盡量裝到安全容積;并適時地合并裝油不滿的油罐;在零星發油時,應發完一罐后再發另一罐,以減少罐內氣體空間。2023/2/2儲運油料學倒裝油料時,由于大呼吸增加了蒸發損失和油品與新鮮空氣的接觸,加速氧化變質。因此,應盡量避免不必要的倒裝操作。
3.減少倒罐、倒桶次數2023/2/2儲運油料學4.采用適當的密封儲存,減少與空氣接觸
采用密封方式長期儲存油料,可以減少蒸發損失,延緩油料氧化變質,避免水分和機械雜質混入以及油罐銹蝕。這對于柴油、潤滑油、潤滑脂等較為合適。對于蒸發性強的汽油,應根據儲油容器具體情況,采取密封或相對密封措施。試驗表明,1000m3油罐密封儲存航空汽油,每年可減少蒸發損失約1000kg;儲存噴氣燃料,每年可減少損失約150kg同時大大減輕了油罐的銹蝕程度。但應注意在采用密封儲存措施前,必須仔細檢查儲油設備,并核算其耐壓強度等,采用相應安全措施,以免引起不必要的生產事故。2023/2/2儲運油料學常用的密封儲存方法有油罐正壓密封法、油罐內浮頂密封法和泡沫塑料覆蓋油面密封法。油罐正壓密封法是利用油罐承受壓力的潛力,調整油罐呼吸閥壓力,使油罐處于較高正壓狀態而進行相對密封。曾把油罐正壓由原來的0.02l×105Pa提高到0.11×105Pa,負壓由0.003×105Pa提高到0.05×105Pa,進行儲存試驗,結果取得良好效果,大大延長了儲存期限。2023/2/2儲運油料學油罐內浮頂密封法是油罐內有一內浮盤緊貼在油面上,使油面上方沒有蒸發空間,從而減少了蒸發損失,隔斷了油品與氧的接觸。用內浮頂油罐儲存汽油,經試驗表明,比固定頂油罐可以減少85%的蒸發損失。我國已推廣使用。泡沫塑料復蓋油面密封法是在固定頂蓋油罐內用一種聚酚胺塑料圓盤,漂浮在油面上,這些圓盤能形成等邊三角形排列,使油面復蓋率達92%,以達到減少蒸發損失和氧化變質的目的。2023/2/2儲運油料學5.減少油料與金屬接觸,防止金屬催化作用金屬特別是銅能大大加速油料氧化變質,銅能使汽油膠質生成量增大六倍,因而儲油設備不應采用銅制部件。為防止油料與金屬接觸,可在油罐、油桶或汽車油箱內壁涂防銹層,以減緩油品氧化速度和防止金屬腐蝕(酸度和實際膠質增大)。效果明顯,見表10-4。2023/2/2儲運油料學6.嚴防水分、機械雜質混入
精心洗滌儲油容器,避免在風沙、雨雪氣候里,在無防護措施的情況下裝卸油料,防止露天堆放桶裝油品等等,以免混入水分和機械雜質。2023/2/2儲運油料學在運輸、儲存、收發油料過程中,應嚴格遵守有關質量管理制度。定期檢查各種油品的易變質量指標,掌握所儲油料質量變化的情況;堅持“先進先出”、“存新發舊”、“優質后用”的原則,合理發放油料;針對油庫地區自然條件變化規律和油庫具體條件,采用有效措施,進行科學管理。7.加強質量檢查,嚴守規章制度2023/2/2儲運油料學儲運中油料質量的變化是個漸變過程。在一定儲存條件下,質量變化程度隨儲存時間增加而增大,在油料儲存初期,變化不大,仍能滿足質量標準。表10-1中的某車用汽油,在儲存的最初三個月,仍是合格產品。隨著儲存時間增長,在六個月時,汽油已成為不合格了。因此要求儲運工作者在認識油料變化規律的基礎上,定期抽樣檢驗,及時掌握所存油料質量變化的程度和趨勢,合理安排油料儲存期限,必須在油料合格的情況下,及時發出使用。油料質量的檢驗是作好油料質量管理的前提。第二節油料的質量檢驗和性質調整2023/2/2儲運油料學油品在換裝、運輸和儲存過程中,質量不可避免地發生一定變化。當質量變化到已不符合質量標準要求時,需采取措施,對油品質量進行調整,使其合格,才能發出使用。通常采用調合方法,選用相同牌號、相應性質指標比質量標準優越得多的油品,按一定比例與不合格油品混合均勻,使混合后油品性質符合質量標準。2023/2/2儲運油料學在缺少某種牌號的油品時,也可以采用調合方法。根據所需油品的主要性質,選用兩種或多種油品調合配制,使混合油品達到規定標準。例如現在遠洋船舶發動機種類極多,對燃料油的要求各異,各國港口的供應單位,通常都是按船主提出的燃料油要求,臨時開泵,把數種不同粘度的組分調配后供應。為了改善油品的某些性質,在油庫中可用調合的方法加入相應的添加劑。2023/2/2儲運油料學煉油廠也是采用調合方法把不同加工方法得到的各種燃料和潤滑油的半成品以及添加劑,按不同比例加以調合,得到符合各種質量標準的燃料和潤滑油。油料的質量檢驗和性質調整是油庫儲運工作者一項經常性工作。為了維護油品質量,加強質量管理,各級石油儲運部門都應根據需要建立和健全相應的質量檢驗機構和化驗室,負責對所管油料的質量檢驗把關,指導質量管理。油料質量的一切檢驗工作,必須遵循國家標準(GB)或中國石化集團公司、部標準(SY)或專業標準(ZBE)。確保檢驗結果準確可靠。2023/2/2儲運油料學質量檢驗包括外觀檢查和定期檢驗。
1.外觀檢查外觀檢查具有簡單、易行、快速等特點。外觀檢查周期短,一旦發現異常情況,即應采樣化驗。各類油品外觀檢查項目大致如表10-5所示,供參考。2023/2/2儲運油料學表10-5各類油料外觀檢查參考項目
油料類別檢查項目汽油、燈用煤油、柴油、溶劑油透明度、水分和機械雜質、色度各種潤滑油水分、透明度、乳化情況、機械雜質、色度、氣味各種滑潤脂色度、光澤、纖維情況、軟硬程度、氣味、雜質、析油、乳化情況2023/2/2儲運油料學2.定期檢驗
為及時掌握油料質量變化情況,各種油品進入油庫時應進行驗收,驗收化驗的質量參考項目列于表10-6中;儲存中的油品必須定期取樣檢驗。不同油品的檢驗周期和檢驗項目,分別列于表10-7和表10-8中。2023/2/2儲運油料學表10-6各種油料進庫驗收化驗項目
油
料名稱化
驗項目原
油水分、密度車
用汽油餾程、實際膠質、酸度航空煤油餾程、閃點、色度、煙點輕
柴油餾程、凝點農
用柴油餾程、凝點溶
劑油餾程、油漬試驗、外觀機
械油粘度、腐蝕軋鋼機油、壓縮機油、汽缸油粘度、閃點氣
輪機油粘度、破乳化時間變壓器油及其它潤滑油粘度潤滑脂滴點、針入度、腐蝕2023/2/2儲運油料學表10-7儲存中各種油料檢驗周期
儲存條件檢驗周期一般油品質量要求嚴格的油品桶裝室內6個月3~6個月露天3~6個月—罐裝土油池3~6個月—鋼罐6~12個月3~6個月地下鋼罐≥1年≥6個月2023/2/2儲運油料學表10-8各種油料儲存中的重點檢查項目
油
料類別檢
驗項目原
油水分、密度汽
油餾程、實際膠質、腐蝕、酸度、水溶性酸或堿燈
用煤油色度、煙點、水溶性酸或堿輕
柴油實際膠質、腐蝕、酸度、水溶性酸或堿、凝點溶
劑油餾程、油漬試驗、外觀、腐蝕、酸度、水溶性酸或堿氣
輪機油粘度、破乳化性各種潤滑油粘度、酸值、水溶性酸或堿、腐蝕電
氣用油電氣性能、水溶性酸或堿、凝點、閃點潤
滑脂滴點、針入度、腐蝕2023/2/2儲運油料學
一、調合工藝二、調合比例的確定
第三節油料的調合2023/2/2儲運油料學(1)使油品全面達到產品質量標準的要求,并保持產品質量的穩定性;(2)改善油品使用性能,提高產品質量等級,增加經濟效益;(3)合理使用各種組分,提高產品收率和產量;(4)
加入必需的添加劑。
煉油廠中很難從某些加工過程中直接得到完全符合質量標準的石油產品,因此大多數燃料和潤滑油等石油產品都是由不同組分調合而成的調制品。油品調合的目的是:2023/2/2儲運油料學油品調合可以分為兩類,一是將各種油品基礎組分,按一定比例調合成基礎油或合格的成品油;另一類是基礎油與添加劑的調合。油品調合是煉油廠生產各種石油產品的最后一道生產工序。2023/2/2儲運油料學一、調合工藝
各種油品的調合,除了個別添加劑外,大部分都是液-液互溶體系,可以用任何比例進行調合。調合油的性質與調合組分的性質和比例有關,與調合過程的順序無關。2023/2/2儲運油料學調合后油品的不同特性與調合組分間存在著線性或非線性關系。某一特性等于其中每個組分特性按其濃度比例疊加的稱為線性調合,亦即有加和性;反之稱為非線性調合,即沒有加和性。調合后的數值高于線性估算值的為正偏差,低于線性估算值的為負偏差。出現這些偏差原因是與油品化學組成和該物性間關系不同有很大關系。2023/2/2儲運油料學例如車用汽油,當用幾種組分調合后,其燃燒的中間產物既可能使其自燃點降低,也可能使自燃點升高,結果車用汽油的調合辛烷值不再和所含組分的辛烷值成線性關系;一般烷烴和環烷烴的辛烷值基本上是線性調合,而烯烴和芳香烴表現為非線性調合。因此直餾汽油、催化裂化汽油、烷基化汽油和重整汽油之間調合比例或組分改變時,調合辛烷值也隨之改變。2023/2/2儲運油料學又例如油品的閃點與油品中所含最輕部分組成有關,當閃點較高的重組分中調入很少量(如0.5%m)的低沸組分時,調合油的閃點就會大大下降到接近純低沸組分的閃點而遠遠偏離線性調合,呈嚴重的負偏差。2023/2/2儲運油料學(一)調合步驟
油品調合的大致步驟為:1.根據成品油的質量要求,選擇合適的調合組分,并計算調合組分的比例和用量;2.在實驗室調制小樣,經檢驗小樣質量合格;3.準備各種調合組分,如配制添加劑等;4.按調合比例將各調合組分混合均勻;5.檢驗調合油的均勻程度及質量標準。
應特別注意的是必須經小樣調合試驗,經檢驗調合油的各項指標必須全部合格后,才能進行大量調合,以免出現調合后雖改善了某些性能,而使其它個別性能不合格的問題。2023/2/2儲運油料學(二)調合方法
煉油廠和油庫通常采用油罐調合和管道調合的方法。以方便各調合組分混合均勻。1.油罐調合對于調合比例變化大、批量較大的中、低粘度油品,采用泵循環油罐噴嘴調合,即將調合組分和添加劑用泵送入油罐中,不斷用泵抽出部分油品,通過裝在罐內的一個或多個噴嘴射流噴散,達到混合均勻的目的。這個方法設備簡單、操作方便,效率較高。2023/2/2儲運油料學對于批量不大的成品油調合,特別是潤滑油的調合,可在裝有攪拌器的油罐內,用機械攪拌的方式進行調合。攪拌器有兩類:(1)罐側壁伸入式,一個或數個攪拌器從油罐側壁伸入罐內,攪拌器葉輪是船用推進式螺旋槳型;(2)罐頂中央伸入式,只適用于油罐容積小于20m3的立式調合罐,用于小批量但質量、配比等要求嚴格的特種油品調合,如為便于小包裝的灌桶作業的特種潤滑油或稀釋添加劑的基礎液等。攪拌器葉輪有槳式和推進式兩種。2023/2/2儲運油料學2.管道調合
管道調合適用于大批量調合,它是將備調合組分和添加劑按預定比例同時送入管道混合器,進行均勻調合的方法。管道混合器常用管式靜態混合器,管道調合具有以下優點:(1)
成品油隨用隨調。可取消調合油罐,減少基礎油和成品油的非生產性儲存,減少油罐數量和容積;(2)
可提高一次調合合格率;2023/2/2儲運油料學(3)減少中間取樣分析、取消多次油泵轉送和混合攪拌,從而節省了人力、時間、降低了能耗;
(4)全部過程密閉操作,減少油品蒸發、氧化,減少損耗。(5)可實現自動化操作。既可在計算機控制下進行自動化調合;也可使用常規自控儀表,人工給定調合比例。實行手動調合操作;或用微機監測、監控的半自動調合系統。2023/2/2儲運油料學圖10-1(P227)給出閉環質量控制,三組分和兩種添加劑共五個管道的潤滑油調合系統的流程與控制示意圖。調合控制系統主要由微處理機、在線粘度和凝點分析儀、混合器及其它常規設備與儀表組成,進行輕、中、重三種基礎油、復合添加劑、降凝劑共五種管道來料的自動調合。微處理機根據輸入的程序自動完成調合比例計算、純滯后補償、流量調節與凝點數值控制等。添加劑按比例自動跟蹤加入閉環質量控制系統中。2023/2/2儲運油料學圖中A、B、C表示三種基礎油管道,均分別裝有流量計和在線粘度分析儀各一臺,三種基礎油可同時進入混合器。混合器前有總流量計,混合器后設粘度和凝點在線分析儀各一臺。
D表示復合添加劑管道,實行總流量跟蹤控制。
E表示降凝劑管道,實行凝點閉環控制。
圖10-1管道自動調合流程示意圖A、B、C、D、E一組分油或添加劑。F一分路流量計;Fo一總流量計;V一各路粘度計,Vo一總粘度計;SP一凝點在線分析儀,H一混合器,R一目標調合比2023/2/2儲運油料學二、調合比例的確定
不同油品的各項質量指標,根據其調合后特性與調合組分性質間的關系分為線性和非線性加和兩類,即具有加和性和無加和性兩類。屬于第一類,具有質量加和性的油品性質有硫含量、酸值、殘炭、灰分等;具有體積加和性的油品性質有餾程(初餾點和干點無加和性)、密度、酸度、實際膠質等。屬于第二類無加和性的質量指標包括辛烷值、粘度、閃點、蒸氣壓、傾點、凝點和十六烷值等。2023/2/2儲運油料學這些指標的調合值或調合比例計算方法各不相同,沒有嚴格的普遍化的數學關系可以遵循,主要依靠經驗或半經驗計算式或經驗圖表,求取調合比或調合后成品油性質的近似值,準確性有限。因此大批量調合前,必須在實驗室進行小樣調合試驗,以小樣的實測性質數據和調合比為準,如不合格,則需進行必要的調整,直到調合油完全符合質量標準要求。有關調合比和調合油性質計算方法和圖表較多,可參考有關資料。2023/2/2儲運油料學(一)可加性質量指標的計算
具有可加性的質量指標按下式計算:(10-1)
式中A——調合油的質量指標;
Ai——調合組分i的質量指標;
Pi——調合組分i的體積或重量百分比。式10-1中的Pi,對于硫含量、酸值、殘炭、灰分應為質量分數;對于餾程、密度、實際膠質、酸度等則為體積分數。
2023/2/2儲運油料學[例10-1]按規定某油的殘炭不能大于0.35%,現有庫存A種油的殘炭為0.40%,不符合質量標準要求,而另有B種同牌號油的殘炭為0.15%,質量潛力較大,如用A、B兩油調合成合格產品,使其殘炭成為0.30%,試確定其調合比。解得
PA=60%;PB=(1-60%)=40%解:設A油的質量百分數為PA,B油為(100-PA),代入式(10-1)2023/2/2儲運油料學如果已知A、B兩種調合組分油的質量指標和調合油的指標,現場常采用更為簡便的交叉計算法。此法只適用于兩組分調合。用于多組分調合時,可分步計算。交叉計算方法見圖10-2。2023/2/2儲運油料學圖10-2交叉計算法示意圖
甲組分指標,A(0.40)
甲組分調和比(0.15)
調和油指標,M(0.30)
乙組分指標,B(0.15)乙組分調和比(0.10)BM之差的絕對值等于
AM之差的絕對值等于
甲組分:乙組分=0.15:0.10=3:22023/2/2儲運油料學
【例10一2】現有A批93號車用汽油,因蒸發損失使其餾程的10%餾出溫度為78℃,GB17930規定該指標必須低于70℃,現擬用B批10%餾出溫度為62℃的93號車用汽油來調整,使其達到合格標準,試求其調合比。
解:因而餾程調合前,先實測或根據汽油的餾程曲線求得70℃時的餾出量,A油為7%、B油為26%,然后按可加性計算。按交叉計算法:餾程調合的特點是餾出溫度沒有可加性,但某溫度下的餾出量卻有可加性。2023/2/2儲運油料學
得A批汽油與B批汽油之調合體積比為16:3,換算為體積百分數,即為84.2%和15.8%。
甲組分指標,7%
甲組分調和比,16
M調和油指標,10%乙組分指標,26%
乙組分調和比,3
BM之差等于
AM之差等于
2023/2/2儲運油料學如按式(10-1)計算,將10、7、26分別代入式(10一1)中A、A1、A2得:解得P1=84.2%,P2=15.8%除了初餾點和干點外,餾程的其它點都可按同樣方法進行質量調整。
2023/2/2儲運油料學(二)非可加性質量指標的計算
非可加性質量指標的計算方法各不相同,沒有嚴格的數學關系可以遵循,主要依靠經驗或半經驗公式或經驗圖表求取近似值,做為參考。因準確性有限,不能代替實測,因此,調合時必須以小樣調合試驗的實測數據為準。有關這方面的公式、圖表較多,現介紹幾種最常用的方法。2023/2/2儲運油料學1、蒸氣壓的調整
雪夫蘭(Chevron)法是采用較廣的方法,用來計算由正丁烷與C5~193℃汽油調合成所需汽油的蒸氣壓,計算式為:
RVP=∑Vi(VPBI)i
(10-2)式中RVP——調合汽油的蒸氣壓調合指數;
Vi——調合組分i的體積分率;
VPBI——調合組分i的蒸氣壓調合指數。蒸氣壓調合指數表及計算示例可參閱“石油產品應用技術”一書。2023/2/2儲運油料學2、凝點、傾點的調整
石油產品的凝點和傾點與含蠟量有密切關系,調合油的凝點和傾點比按加成法計算的結果要高。當兩個調合組分油的凝點和傾點相差不大時,可按加成方法估算。通常需根據各組分油凝點或傾點,餾程的50%餾出溫度和各調合組分油的重量百分數計算調合油的凝點或傾點。2023/2/2儲運油料學現以凝點的調整為例,說明其計算步驟:(1)
根據各調合組分油的凝點和餾程的50%餾出溫度,由圖10-3查得各組分油的凝點調合指數Ni;(2)
將各調合組分油的調合指數Ni同相應調合重量百分數Wi相乘,將各乘積相加,得到調合油的調合指數N:
N=∑NiWi
(3)將各調合組分油的50%餾出溫度ti
乘以相應的調合重量百分數Wi,將各乘積相加,得到調合油的50%餾出溫度t;(4)
根據調合油的N和t,由圖10一3查得調合油的凝點。2023/2/2儲運油料學3、閃點的調整
調合油的閃點比按可加性計算結果低。試驗表明,重質油品如潤滑油中混入極少量的輕組分后,其閃點就會下降到接近純輕組分的閃點。測定閉口杯法閃點時,這個現象更為明顯。因而計算由閃點相差懸殊的兩種油品所組成調合油的閃點是沒有實際意義的,其結果與實際相差很大。2023/2/2儲運油料學(1)柴油閃點調合
①多組分閃點可按下式計算,此式適用于閃點在30~150℃范圍,所得計算值與實測值的絕對偏差不大于2℃,準確性較好。
0.929t=0.929t1V1十0.929t2V2……十0.929tnVn
(10-3)式中t——調合油閃點,℃;
t1、t2……tn——組分1、2……n的閃點,℃;
V1、V2……Vn——組分1、2……n的體積百分數。2023/2/2儲運油料學②當兩個調合組分餾程相近時,柴油閃點也可以用下式近似計算:(10-4)
式中t、t1、t2——同式(10-3),t1>t2;
V1、V2——同式(10-3);
f——系數查表(表10-10)。
2023/2/2儲運油料學③當閃點在35~150℃范圍內的兩個組分調合時,可用圖10-4油品閃點調合圖。已知甲、乙兩種油的閃點及調合比,就可在圖上求得混合油的閃點。此圖計算值與實測值的絕對偏差小于2℃,是相當準確的。圖10-4油品閃點調合圖
調和油的閃點2023/2/2儲運油料學(2)
潤滑油閃點的調合計算
①雙組分調合可采用潤滑油閃點調合圖進行計算,見圖10-5。
此圖用法是先將各調合組分的閃點及調合比例(V%)標在相應座標上,調合比的垂線與調合組分閃點連線的交點,即為調合后產品的閃點。
調和油的閃點2023/2/2儲運油料學②對于多組分調合,可采用閃點指數計算法
I=I1V1+I2V2+……+InVn
(10-5)
式中I——調合油的閃點指數;
I1,I2…In——調合組分的閃點指數;
V1,V2…Vn——調合組分的體積分率。閃點指數用下式計算或可查表。
LogI=一6.1188十4345.2/(T+383)
(10-6)式中T——閃點,℉。調合前先將調合組分的閃點用上式計算其閃點指數Ii,按Ii體積可加性計算得到調合油的閃點指數I,再計算其閃點T,注意計算中閃點是用華氏溫度。上述閃點計算方法適用于開口杯閃點或閉口杯閃點,但不能用開口杯閃點計算調合油的閉口杯閃點,反之亦然。2023/2/2儲運油料學調合油閃點比按可加性計算的結果低,由于調合油閃點主要受輕組分閃點的影響,因此計算閃點相差懸殊的幾種油品所組成調合油的閃點是沒有實際意義的,其結果與實際相差很大。上述方法適用于閃點相差不大的油品間調合計算。2023/2/2儲運油料學4、粘度調整
調合油的粘度小于按可加性計算的結果。粘度調合主要用于潤滑油調合,常用的有圖表型和經驗式法。國際通用的粘度調合計算法是按粘度對數值與體積呈線性關系進行計算的,在國內應用中,用質量分率代替體積分率,也能得到滿意結果,調合油的粘度計算值與實測值間偏差為±0.lmm2/s。2023/2/2儲運油料學
另一經驗方法是粘度系數法,即粘度系數C與體積呈線性關系,即:
C=V1C1十V2C2十……VnCn
(10-7)
式中C——調合油的粘度系數;
C1、C2…Cn——調合組分的粘度系數;
V1、V2…——調合組分的體積分率。粘度系數可按下式計算或查有關數據表
C=1000loglog(ν+0.8)
(10-8)
式中ν——油品運動粘度,mm2/s。2023/2/2儲運油料學調合油粘度的近似計算可用查圖法進行
在實際粘度調整工作中,最簡便的方法是采用混合粘度計算圖(圖10-6)。
圖10-6的縱座標為粘度座標,分別標有運動粘度和相應的恩氏粘度、賽氏、雷氏粘度值。上方橫座標刻有上、下兩個標值,分別表示高粘度和低粘度組分油的體積百分數。下方橫座標為溫度,分別標出攝氏和華氏溫標。2023/2/2儲運油料學應用此圖可以解決以下幾類問題:第一類是利用圖中左方的四條縱座標,進行同一溫度下不同粘度間的單位換算。第二類問題是利用圖中縱座標和下方溫度橫座標,在已知兩個溫度下油品粘度時,可計算其它溫度下的粘度。注意粘溫曲線不能作過多的外延,否則,將引起很大誤差。第三類問題是應用圖10
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