柴油的低溫流動(dòng)性
1.質(zhì)量要求
油品的地低溫流動(dòng)性能是指油品在低溫下使用時(shí),維持正常流動(dòng),順利輸送的能力。例如,我國(guó)“三北”地區(qū)冬季氣候寒冷,室外發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器的啟動(dòng)溫度與環(huán)境溫度基本相同,流動(dòng)性差的柴油,往往造成不能可靠供油,嚴(yán)重時(shí)甚至使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法工作。
因此,輕柴油和車用柴油要求有良好的低溫流動(dòng)性能,以保證在使用條件下無(wú)結(jié)晶析出,不堵塞濾清器,容易泵送,供油正常,發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)。
2.評(píng)定指標(biāo)及意義
評(píng)定車用柴油低溫流動(dòng)性的指標(biāo)主要有凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)。
(1)凝點(diǎn) 石油產(chǎn)品是多種烴類的復(fù)雜混合物,在低溫下油品時(shí)逐漸失去流動(dòng)性的,沒(méi)有固定的凝固溫度。根據(jù)組成不同,油品失去流動(dòng)性的原因有兩種。其一是黏溫凝固,對(duì)含蠟很少或不含蠟的油品,溫度降低,黏度迅速增大,當(dāng)黏度增大到一定程度時(shí),就會(huì)變成無(wú)定形的粘稠玻璃狀物質(zhì)而失去流動(dòng)性,這種現(xiàn)象稱為黏溫凝固,影響?zhàn)啬痰氖怯推分械哪z狀物質(zhì)以及多環(huán)短側(cè)鏈的環(huán)狀烴;其二是構(gòu)造凝固,對(duì)含蠟較多的油品,溫度降低,蠟就會(huì)逐漸結(jié)晶出來(lái),當(dāng)析出的蠟形成網(wǎng)狀骨架時(shí),就會(huì)將液態(tài)的油包在其中而失去流動(dòng)性,這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造凝固,影響構(gòu)造凝固的是油品中高熔點(diǎn)的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴及帶長(zhǎng)烷基側(cè)鏈的環(huán)狀烴。黏溫凝固和構(gòu)造凝固,都是指油品剛剛失去流動(dòng)性的狀態(tài),事實(shí)上,油品并未凝成堅(jiān)硬的固體,仍是一種黏稠的膏狀物,所以“凝固”一詞并不十分確切。
由于油品的凝固過(guò)程是一個(gè)漸變過(guò)程,所以凝點(diǎn)的高低與測(cè)定條件有關(guān)。油品的凝點(diǎn)(或稱凝固點(diǎn))是指油品在規(guī)定的條件下,冷卻至液面不移動(dòng)時(shí)的zui高溫度,以℃表示。凝點(diǎn)是油品*失去流動(dòng)性的溫度,我國(guó)輕柴油和車用柴油按凝點(diǎn)劃分牌號(hào),如-10號(hào)車用柴油,其凝點(diǎn)不高于-10℃,余此類推。不同地區(qū)和氣溫下,選用不同牌號(hào)的油品。
油品凝點(diǎn)的高低與其化學(xué)組成密切相關(guān)。當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí),柴油以上餾分的各類烴中,通常正構(gòu)烷烴熔點(diǎn)zui高,帶長(zhǎng)側(cè)鏈的芳烴、環(huán)烷烴次之,異構(gòu)烷烴則較小,因此石蠟基原油直餾柴油的凝點(diǎn)會(huì)明顯增高。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、表面活性劑等能吸附在石蠟結(jié)晶中心的表面上,阻止石蠟結(jié)晶的生長(zhǎng),防止、延緩石蠟形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),致使油品的凝點(diǎn)下降,因此加入某些表面活性物質(zhì)(將凝添加劑),可以降低油品的凝點(diǎn),使油品的低溫流動(dòng)性能得到改善,這是降低柴油凝點(diǎn)zui為經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的措施,廣泛應(yīng)用于油品生產(chǎn)中。此外,凝點(diǎn)較高的柴油中摻入裂化柴油也可以明顯降低其凝點(diǎn),如凝點(diǎn)為-3℃的直餾柴油按1:1的比例摻入-6℃的催化裂化柴油,其調(diào)和凝點(diǎn)為-14℃。
表3-5 不同類型原油的直餾柴油餾分﹙200-300℃﹚的凝點(diǎn)比較
原油類型 | 大慶原油(石蠟基)柴油餾分 | 孤島原油(環(huán)烷基)柴油餾分 |
凝點(diǎn)/℃ | -21.5 | -48.0 |
(2)冷濾點(diǎn) 在規(guī)定條件下,柴油試樣在60s內(nèi)開(kāi)始不能通過(guò)過(guò)濾器20ml時(shí)的zui高溫度,稱為冷濾點(diǎn),以℃﹙按1℃的整數(shù)倍﹚表示。
對(duì)柴油而言,并不是在失去流動(dòng)性時(shí)才不能使用,大量的行車及冷啟動(dòng)試驗(yàn)表明,其zui低極限使用溫度是冷濾點(diǎn)。冷濾點(diǎn)測(cè)定儀是模擬車用柴油在低溫下通過(guò)濾清器的工作狀況而設(shè)計(jì)的,因此冷濾點(diǎn)比凝點(diǎn)更能反映車用柴油的低溫使用性能,它是保證車用柴油輸送和過(guò)濾性的指標(biāo),并且能正確判斷添加低溫流動(dòng)改進(jìn)劑(降凝劑)后的車用柴油質(zhì)量,一般冷濾點(diǎn)比凝點(diǎn)高2-6℃,而添加了降凝劑的柴油其冷濾點(diǎn)可比凝點(diǎn)高10-15℃,zui高者可達(dá)30℃。 為保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作,規(guī)定輕柴油和車用柴油要在高于其冷濾點(diǎn)5℃的環(huán)境溫度下使用。
3.測(cè)定方法
(1)凝點(diǎn) 柴油凝點(diǎn)的測(cè)定按GB/T510-83(91)《石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測(cè)定法》進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)方法適用于測(cè)定深色石油產(chǎn)品及潤(rùn)滑油的凝點(diǎn)。測(cè)定時(shí)將試樣裝入規(guī)定的試管中,按規(guī)定條件預(yù)熱到50℃±5℃,然后將試管放入裝好冷卻劑的容器中。當(dāng)試樣冷卻到預(yù)期的凝點(diǎn)時(shí),將浸在冷卻劑中的試管傾斜45°。保持1min,觀察液面是否移動(dòng)。然后,從套管中取出試管重新將試樣預(yù)熱到50℃±1℃,按液面有無(wú)移動(dòng)的情況,用比上次試驗(yàn)溫度低或高4℃的溫度重新測(cè)定,直至能使液面位置靜止不動(dòng)而提高2℃又能使液面移動(dòng)時(shí),則取液面不動(dòng)的溫度作為試樣的凝點(diǎn)。凝點(diǎn)的測(cè)定常用半導(dǎo)體制冷石油分析試驗(yàn)儀,這類儀器具有體積小 、重量輕、無(wú)污染、無(wú)噪聲、無(wú)磨損,可連續(xù)工作等特點(diǎn),是油品檢測(cè)的理想儀器。
(2)冷凝點(diǎn) 柴油冷濾點(diǎn)的測(cè)定按SH/T 0248-92 《餾分燃料冷濾點(diǎn)測(cè)定法》進(jìn)行,該標(biāo)準(zhǔn)參照采用IP 309/98 《餾分燃料的冷率堵塞點(diǎn)》。 測(cè)定冷濾點(diǎn)時(shí),先將45ml清潔的試樣注入試杯中,水浴加熱到30℃±5℃,再按規(guī)定條件冷卻,當(dāng)試樣冷卻到比預(yù)期冷濾點(diǎn)高5-6℃時(shí),以1.96kPa(200㎜H2O)壓力抽吸,使試樣通過(guò)規(guī)定的過(guò)濾器20ml時(shí)停止。同時(shí)停止秒表計(jì)時(shí),繼續(xù)以1℃是時(shí)間間隔降溫,再抽吸。如此反復(fù)操作,直至60s內(nèi)通過(guò)過(guò)濾器的試樣不足20ml為止,記錄此時(shí)的溫度,即為冷濾點(diǎn)。
4.影響測(cè)定的主要因素
預(yù)熱條件和冷卻速率時(shí)影響凝點(diǎn)、冷濾點(diǎn)測(cè)定的主要因素。不同預(yù)熱條件和冷卻速度下,石蠟在油品中的溶解程度、結(jié)晶溫度、晶體結(jié)構(gòu)及形成網(wǎng)狀骨架的能力均不相同,可致使測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)明顯誤差。因此,試驗(yàn)時(shí)只有嚴(yán)格遵守操作規(guī)程,才能得到正確的具有可比性的數(shù)據(jù)。
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