发展历史
在19世纪的大部分时间内,煤油是标准的点灯用燃料。当时的石油冶炼依赖简单的蒸馏过程,将石油中沸点不同的成分分离出来。煤油的沸点较高,很容易同沸点较低的汽油以及其他杂质分离开来。煤油成为原油炼制的主要产品,而汽油和其他成分则往往被白白烧掉。到20世纪前20年,研究人员发现,内燃机采用汽油这样的轻型燃料,反而运转得更好。但采用蒸馏法,仅能从原油中提炼出20%的汽油。尽管美国石油勘探人员在宾夕法尼亚州、印第安纳州、奥克拉荷马州及德克萨斯州打出很多油井,但冶炼汽油的低效率,极大地阻碍了汽车工业的发展。
美国“标准石油公司”的两名工程师,威廉姆·伯顿(公司副总裁)和罗伯特·哈姆福瑞斯(实验室主任)解决了提炼汽油的低效率问题。他们对蒸馏法进行了改进,在其标准加热过程中增大压力,将煤油“裂解”成汽油。这种“热裂解”工艺使汽油的冶炼效率增加了一倍,出油率达到40%。
1913年,伯顿获得了有关这一工艺的专利。美国生产的汽油从此赶上了汽车需求的步伐。随生产技术的发展,汽油品质获得提高。汽油具有良好的蒸发性和燃烧性,能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少;具有较好的安定性,在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质,对发动机部件及储油容器无腐蚀性;减少燃料消耗量。市场上所见到的97号、98号汽油产品执行的产品标准均为企业标准。与GB17930-1999标准所属产品相比,具有更高的辛烷值和优良的抗爆性,用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上,可提高发动机的功率。
汽油作为有机溶液,还可以作为萃取剂使用,作为萃取剂最广泛的应用为国内大豆油主流生产技术:浸出油技术。浸出油技术操作方法为将大豆在6号轻汽油中浸泡后再榨取油脂,然后经过一系列加工过后形成大豆食用油。
理化性质
汽油为油品的一大类,是四碳至十二碳复杂烃类的混合物,为无色至淡黄色的易流动液体,很难溶解于水,易燃,馏程为30℃至205℃,空气中含量为74~123克/立方米时遇火爆炸。乙醇汽油含10%乙醇,其余为汽油。汽油的密度因季节气候不同会有略微变化,平均如下:
90汽油的平均密度为0.72g/ml;
93汽油的密度为0.725g/ml;
97汽油的密度为0.737g/ml。
闪点:
闪点是表示汽油蒸发和安全性能的指标。闪点过低,则说明汽油中混有轻组分油,发动机工作粗暴,并将对汽油贮存、运输、使用以及发生交通事故后的安全性带来极大的安全隐患,因此国家标准严格规定的闪点值为≥55℃。
冷滤点:
冷滤点是衡量轻柴油低温性能的重要指标,具体来说,就是在规定条件下,柴油开始堵塞发动机滤网的最高温度。冷滤点能够反映柴油低温实际使用性能,最接近柴油的实际最低使用温度。用户在选用柴油牌号时,应同时兼顾当地气温和柴油牌号对应的冷滤点。5号轻柴油的冷滤点为8℃,0号轻柴油的冷滤点为4℃,-10号轻柴油的冷滤点为-5℃,-20号轻柴油的冷滤点为-14℃。
辛烷值:
辛烷值是表示汽油抗爆性的指标,它是汽油最重要的质量指标。中国车用汽油的标号采用研究法测定的数值,93号汽油表示它的辛烷值不低于93#,依此类推。发动机根据压缩比的不同应选用不同标号的汽油,这在每辆车的使用手册上都会标明。当加入的汽油标号过低时,会产生爆震、发动机功率下降、车子无力等现象。
分类
根据制造过程,汽油组分可分为直馏汽油、热裂化汽油(焦化汽油)、催化裂化汽油、催化重整汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、烷基化汽油和合成汽油等。
根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料,广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。
汽油还可以溶解油污等水无法溶解的物质。可以起到清洁油污的作用。
汽油作为有机溶液,还可以做为萃取剂使用。
重要性能
最重要的性能为蒸发性、抗爆性、安定性和腐蚀性。
蒸发性
汽油在发动机气缸内,必须要迅速气化并与空气形成均匀的可燃混合气,这主要是由汽油的本身蒸发性所决定。反映蒸发性的主要指标是馏程和饱和蒸气压。
①馏程能大体上表示汽油的沸点范围和蒸发性能,一般用馏程的10%、50%、90%点馏出温度和终馏点来反映不同工作条件下汽油的汽化性能。我国车用汽油质量标准要求10%馏出温度≯70℃、50%馏出温度≯120℃、90%馏出温度≯190℃,终馏点≯205℃。
②饱和蒸气压是衡量汽油在汽油机燃料供给系统中是否易于产生气阻的指标,同时还可相对地衡量汽油在储存运输中的损耗倾向。蒸气压越大,蒸发性越强,易于冷启动;同时产生气阻倾向增大,蒸发损失增大。
安定性
汽油在常温和液相条件下抵抗氧化的能力称为汽油的氧化安定性,简称安定性。评定汽油安定性的指标分为碘值、实际胶质、诱导期。
指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力。车用汽油的抗爆性用辛烷值表示。辛烷值越高,抗爆性越好。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。带支链的烷烃以及烯烃、芳烃通常具有优良的抗爆性。规定异辛烷的辛烷值为100,抗爆性好;正庚烷的辛烷值为0,抗爆性差。汽油辛烷值由辛烷值机测定。高辛烷值汽油可以满足高压缩比汽油机的需要。汽油机压缩比高,则热效率高,可以节省燃料。提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油组分,但也通过添加MTBE等抗爆剂来实现。汽油的牌号是按辛烷值划分的。
抗爆性
衡量燃料是否易于发生爆震的性质称为抗爆性,汽油抗爆性通过辛烷值(RON)表示。汽油的辛烷值越高,抗爆性就越好。对同族烃类,碳数小,抗爆性好,辛烷值高。碳数相同的各族烃,辛烷值由大到小的顺序为芳香烃>异构烷烃和异构烯烃>正构烯烃及环烷烃>正构烷烃。同一原油的不同直馏馏分,馏分越轻,辛烷值越高;不同原油沸程相同的馏分,化学组成不同,辛烷值不同。
腐蚀性
汽油腐蚀性与硫及含硫化合物、有机酸、水溶性酸或碱有关。
清洁性
汽油常常含有机械杂质和水分。机械杂质会造成油路堵塞,磨损加剧等严重后果。水分混入汽油中,会加速汽油的氧化,并与汽油中低水分子有机酸生成酸性水溶液而腐蚀金属,低温时易结冰形成冰粒堵塞油路。所以车用汽油中应严格控制机械杂质和水分混入。
制备方法
汽油生产配套装置为常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、柴油加氢改质、焦化汽油加氢精制、催化裂化汽油加氢脱硫、连续催化重整(简称重整)、苯抽提和MTBE等装置。
主要用途
汽油是用量最大的轻质石油产品之一,是引擎的一种重要燃料。
根据制造过程,汽油组分可分为直馏汽油、热裂化汽油(焦化汽油)、催化裂化汽油、催化重整汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、烷基化汽油和合成汽油等。
汽油主要用于交通运输工具的动力燃料。橡胶、油漆、染料、印刷、制药、粘合剂等工业用汽油作溶剂。机器部件和衣物的清洗去污以及电镀产品的前处理用汽油做去油剂。
汽油牌号
我国车用汽油有含铅和无铅两种。其牌号均是按照研究法辛烷值(RON)划分的,汽油牌号中的数字就是辛烷值。不论是有铅汽油还是无铅汽油,都以研究法辛烷值来划分油料牌号,只要油料牌号相同,其抗爆性是相同的。只不过有铅汽油采用四乙基铅为抗爆剂,而无铅汽油采用无铅抗爆剂,对环境污染小。随着新的汽车排放控制标准的实施,对汽车燃料的品质要求发生很大的变化。
我国国(IV)的汽油牌号有3个,分别为90号、93号、97号。国(V)分别为89号、92号、95号(附录中有98号)。选择汽油主要根据汽车使用说明书的要求,以正常条件下发动机不发生爆燃为前提,选择适当牌号的车用汽油。传统强调的按压缩比的高低选择汽油的关系已越来越模糊,因为影响发动机爆燃的因素除压缩比外,还有其他因素,且当今汽车发动机结构正在不断趋于完善,电控系统可自动调节点火提前角,使发动机的点火提前角工作在最佳值,消除了爆震。
环境影响
健康危害
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
- 汽油为麻醉性有毒物质,对中枢神经系统有麻醉作用。轻度中毒症状有共济失调、头晕、恶心呕吐等。重度中毒则为吸入高浓度汽油蒸气后,表现为中毒性脑病,少数可产生脑水肿,出现颈项强直、面色潮红、脉搏波动和呼吸浅快;吸入极高浓度汽油后可引起突然意识伤失,反射性呼吸停止而死亡。平时注意驾驶室底部密封以减少发动机的汽油向驾驶室扩散外,还应注意行车时多打开专车窗,通风换气,降低驾驶室内的汽油浓度。汽油对皮肤有去脂作用,司机在修理汽车时,经常接触汽油,很容易引起皮肤干燥皲裂、角化和慢性皮炎;用嘴吸汽油又容易引起急性肺炎。因此,司机在接触汽油后,应及时将接触部位清洗干净,以便减少汽油对皮肤的损害,更要杜属绝用嘴吸汽油的不良习惯。汽油具有强烈的挥发性,并且易溶于脂肪。在生产中常常以蒸气的形式经呼吸道吸入人体,通过血液循环到人的大脑,引起麻醉作用。并对中枢神经系统及末梢神经产生毒害作用,对骨髓造血机能产生不良影响。
毒理学资料及环境行为
毒性:属低毒类。
急性毒性:LD5067000mg/kg(小鼠经口);LC50103000mg/m3,2小时(小鼠吸入)
刺激性:人经眼:140ppm(8小时),轻度刺激。
亚急性和慢性毒性:大鼠吸入3g/m3,12-24小时/天,78天(120号溶剂汽油),未见中毒症状。大鼠吸入2500mg/m3,130号催化裂解汽油,4小时/天,6天/周,8周,体力活动能力降低,神经系统发生机能性改变。
危险特性:极易燃烧。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。
环境标准
中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度350mg/m3[溶剂汽油]
中国(待颁布)饮用水源中有害物质的最高容许浓度0.3mg/L
前苏联(1975)污水中有机物最大允许浓度3mg/L
产品标准
汽油质量的主要控制指标包括:抗爆性(研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗爆指数)、硫含量、蒸汽压、烯烃含量、芳烃含量、苯含量、腐蚀、馏程等。
中国炼油工业在14年间完成了车用汽油、车用柴油从国Ⅱ到国Ⅵ的升级,实现了车用汽油超低硫、低烯烃、低芳烃、低苯的要求。
2019年起全国通用车用汽油国VIA标准。烯烃含量是车用汽油中的环保指标之一,为进一步减少汽车污染物排放,国VIA标准将烯烃含量指标限值18v%降为15v%,降低了3v%。苯对人体健康具有潜在风险,对车辆排放控制系统也会产生不利影响。国VIA标准苯含量指标限值1v%降低为0.8v%。
预计2023年将实施车用汽油国VIB标准。
应急处理
泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。或在保证安全的情况下,就地焚烧。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
防护措施
呼吸系统防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。
身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴防苯耐油手套。
其它:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。
急救措施
皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。就医。
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:给饮牛奶或用植物油洗胃和灌肠。就医。
灭火方法:喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:泡沫、干粉、二氧化碳。用水灭火无效。
乙醇汽油
汽车用乙醇汽油标准和GB17930-1999车用无铅汽油标准的技术要求相比,有以下特点:
(1)增加了乙醇含量。要求乙醇含量在9.0%~10.5%(V/V)范围,不得人为加入其它含物,但允许加入作为助溶剂的高级醇。(2)将原车用无铅汽油中机械杂质及水分项目中0.15%(m/m)。
早在20世纪20年代,巴西就开始了乙醇汽油的使用。由于巴西石油资源缺乏,但盛产甘蔗,于是形成了用甘蔗生产蔗糖、醇的成套技术。巴西这个国家是世界上最早用乙醇汽油中乙醇含量已达到20%。
美国是世界上另一个燃料乙醇的消费大国。20世纪30年代在内布拉斯加州地区乙醇汽油就首次面市。1978年含10%乙醇汽油(E10汽油)在内布拉斯加州大规模使用,此后,美国联邦政府对E10汽油实行减免税,燃料乙醇产量从1979年的3万吨迅速增加到1990年的269万吨。2000年美国燃料乙醇产量达到500万吨。随着MTBE在美国使用量的减少和最终的禁用,燃料乙醇将成为MTBE最佳含氧化合物的替代产品。预计,到2004年全美国燃料乙醇需求将达到1000万吨。



















