汽油[燃料]

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汽油的英文名為Gasoline(美)/Petrol(英),外觀為透明液體,可燃,餾程為30℃至220℃,主要成分為C5~C12脂肪烴和環烷烴類,以及一定量芳香烴,汽油具有較高的辛烷值(抗爆震燃燒性能),並按辛烷值的高低分為90號、93號、95號、97號等牌號。汽油由石油煉製得到的直餾汽油組分、催化裂化汽油組分、催化重整汽油組分等不同汽油組分經精製後與高辛烷值組分經調和製得,主要用作汽車點燃式內燃機的燃料。 2017年10月27日,世界衛生組織國際癌症研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,發動機尾氣,汽油在2B類致癌物清單中。

基本信息

發展沿革

汽油 汽油

19世紀中,人們還沒有認識到汽油的重要性,當時大量使用的是點燈用煤油。那時的石油煉製依賴簡單的蒸餾過程,將石油中沸點不同的成分分離出來。煤油組分的沸點較高,點燈時使用安全,成為原油煉製的主要產品,而汽油和其他成分則往往被當作燃料燒掉。到了19世紀中後期,創製成功使用汽油的內燃機, 1886年汽油機作為汽車動力運行成功,由此,汽油的重要性與日俱增。但採用蒸餾法,僅能從原油中提煉出20%的汽油。1911年,美國標準石油公司解決了汽油收率低的問題,採用威廉姆·伯頓和羅伯特·哈姆福瑞斯發明的熱裂化工藝,將重質的瓦斯油加熱裂化為輕質的汽油等餾分,從而整體提高了汽油收率,熱裂化工藝在1913年獲得了美國專利授權。 隨後的催化裂化工藝比熱裂化工藝進一步提高了汽油收率,而且辛烷值更高。

物化性質

汽油在常溫下為無色至淡黃色的易流動液體,很難溶解於水,易燃,餾程為30℃至220℃,空氣中含量為74~123克/立方米時遇火爆炸。汽油的熱值約為44000kJ/kg(燃料的熱值是指1kg燃料完全燃燒後所產生的熱量)。 物化性質具體如下:

【化學式】五碳至十二碳烴類(碳氫化合物)混合物

【水溶性】不溶於水

【密度】0.70-0.78 g/cm^3

【外觀】透明

【氣味】芳香味

【安全性描述】易燃

【熱值】44000 kJ/kg

製備

汽油由原油分餾及重質餾分裂化製得。原油加工過程中,蒸餾、催化裂化、熱裂化、加氫裂化、催化重整、烷基化等單元都產出汽油組分,但辛烷值不同,如直餾汽油辛烷值低,不能單獨作為發動機燃料;此外,雜質硫含量也不同,因此硫含量高的汽油組分還需加以脫硫精製,之後,將上述汽油組分加以調合,必要時需加入高辛烷值組分,最終得到符合國家標準的汽油產品。

用途分類

汽油是用量最大的輕質石油產品之一,是引擎的一種重要燃料。

根據製造過程,汽油組分可分為直餾汽油、熱裂化汽油(焦化汽油)、催化裂化汽油、催化重整汽油、疊合汽油、加氫裂化汽油、烷基化汽油和合成汽油等。

汽油產品根據用途可分為航空汽油、車用汽油、溶劑汽油三大類。前兩者主要用作汽油機的燃料,廣泛用於汽車、機車、快艇、直升飛機、農林業用飛機等。溶劑汽油則用於合成橡膠、油漆、油脂、香料等生產;汽油組分還可以溶解油污等水無法溶解的物質,起到清潔油污的作用;汽油組分作為有機溶液,還可以作為萃取劑使用。

重要特性

汽油重要的特性為蒸發性、抗爆性、安定性、安全性和腐蝕性。

蒸發性

指汽油在汽化器中蒸發的難易程度。對發動機的起動、暖機、加速、氣阻、燃料耗量等有重要影響。汽油的蒸發性由餾程、蒸氣壓、氣液比3個指標綜合評定。

①餾程。指汽油餾分從初餾點到終餾點的溫度範圍。航空汽油的餾程範圍要比車用汽油的餾程範圍窄。

②蒸氣壓。指在標準儀器中測定的38℃蒸氣壓,是反映汽油在燃料系統中產生氣阻的傾向和發動機起機難易的指標。車用汽油要求有較高的蒸氣壓,航空汽油要求的蒸氣壓比車用汽油低。

③氣液比。指在標準儀器中,液體燃料在規定溫度和大氣壓下,蒸氣體積與液體體積之比。氣液比是溫度的函式,用它評定、預測汽油氣阻傾向,比用餾程、蒸氣壓更為可靠。

抗爆性

指汽油在各種使用條件下抗爆震燃燒的能力。車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與化學組成有關。帶支鏈的烷烴以及烯烴、芳烴通常具有優良的抗爆性。規定異辛烷的辛烷值為100,抗爆性好;正庚烷的辛烷值為0,抗爆性差。汽油辛烷值由辛烷值機測定。高辛烷值汽油可以滿足高壓縮比汽油機的需要。汽油機壓縮比高,則熱效率高,可以節省燃料。提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油組分,但也通過添加MTBE等抗爆劑來實現。汽油的牌號是按辛烷值劃分的。

安定性

指汽油在自然條件下,長時間放置的穩定性。用膠質和誘導期及碘價表征。膠質越低越好,誘導期越長越好,國家標準規定,每100毫升汽油實際膠質不得大於5毫克。碘價表示烯烴的含量。

腐蝕性

腐蝕性是指汽油在存儲、運輸、使用過程中對儲罐、管線、閥門、汽化器、氣缸等設備產生腐蝕的特性。用總硫、硫醇、銅片實驗和酸值表征。

安全性

汽油安全性能的指標主要是閃點,國家標準嚴格規定的閃點值為≥55℃。閃點過低,說明汽油中混有輕組分,會對汽油貯存、運輸、使用帶來安全隱患,還會導致汽車發動機無法正常工作。

汽油牌號

汽油按牌號來生產和銷售,牌號規格由國家汽油產品標準加以規定,並與不同標準有關。目前我國國(IV)的汽油牌號有3個,分別為90號、93號、97號。國(V)分別為89號、92號、95號(附錄中有98號)。汽油的牌號是按辛烷值劃分的。例如,97號汽油指與含97%的異辛烷、3%的正庚烷抗爆性能相當的汽油燃料。標號越大,抗爆性能越好。應根據發動機壓縮比的不同來選擇不同牌號的汽油,這在每輛車的使用手冊上都會標明。壓縮比在8.5-9.5之間的中檔轎車一般應使用90號(國IV)汽油,壓縮比大於9.5的轎車應使用93號(國IV)汽油。

高壓縮比的發動機如果選用低牌號汽油,會使汽缸溫度劇升,汽油燃燒不完全,機器強烈震動,從而使輸出功率下降,機件受損,耗油及行駛無力。如果低壓縮比的發動機用高標號油,就會出現“滯燃”現象,即壓縮比最高時還不到自燃點,一樣會出現燃燒不完全現象,對發動機也沒什麼好處。

汽油 汽油

此外,國家標準對汽油各種化學成分的含量如苯和烯烴也有嚴格的規定。烯烴的含量過高,使用過程中會產生膠狀物質,聚積在進氣歧管及氣門導管部位。在發動機處於正常工作溫度時,無異常現象;而當發動機熄火冷卻一段時間後,這些膠質會把氣門粘在氣門導管內。這時起動發動機,就 會發生頂氣門現象。有毒的苯含量規定不得超過1%。

目前市場上汽油有90、93、97等標號,這些數字代表汽油的辛烷值,也就是代表汽油的抗爆性,與汽油的清潔無關。所謂“高標號汽油更清潔”的純屬誤導。按照發動機的壓縮比或汽車使用說明書的要求加油,更科學、更經濟,並能充分發揮發動機的效率。
汽車發動機在設計階段,會根據壓縮比設定所用燃油的標號。壓縮比是發動機的一個非常重要的結構參數,它表示活塞在下止點壓縮開始時的氣體體積與活塞在上止點壓縮終了時的氣體體積之比。從動力性和經濟性方面來說,壓縮比應該越大越好。壓縮比高,動力性好、熱效率高,車輛加速性、最高車速等會相應提高。但是受汽缸材料性能以及汽油燃燒爆震的制約,汽油機的壓縮比又不能太大。簡單地說,高壓縮比車使用高標號的燃油。燃油標號越高,油的燃燒速度就越慢,燃燒爆震就越低,發動機需要較高的壓縮比;反之,低標號燃油的燃燒速度較快,燃燒爆震大,發動機壓縮比較低。

乙醇汽油

按照我國汽車用乙醇汽油標準,乙醇汽油含有10%的乙醇。

環境影響

健康危害

侵入途徑:吸入、食入、經皮吸收。

急性中毒:對中樞神經系統有麻醉作用。輕度中毒症狀有頭暈、頭痛、噁心、嘔吐、步態不穩、共濟失調。高濃度吸入出現中毒性腦病。極高濃度吸入引起意識突然喪失、反射性呼吸停止。可伴有中毒性周圍神經病及化學性肺炎。部分患者出現中毒性精神病。液體吸入呼吸道可引起吸入性肺炎。濺入眼內可致角膜潰瘍、穿孔,甚至失明。皮膚接觸致急性接觸性皮炎,甚至灼傷。吞咽引起急性胃腸炎,重者出現類似急性吸入中毒症狀,並可引起肝、腎損害。

慢性中毒:神經衰弱綜合徵、植物神經功能症狀類似精神分裂症。皮膚損害。

毒理學資料及環境行為

毒性:屬低毒類。

急性毒性:LD5067000mg/kg(小鼠經口);LC50103000mg/m^3,2小時(小鼠吸入)

刺激性:人經眼:140ppm(8小時),輕度刺激。

亞急性和慢性毒性:大鼠吸入3g/m^3,12-24小時/天,78天(120號溶劑汽油),未見中毒症狀。大鼠吸入2500mg/m^3,130號催化裂解汽油,4小時/天,6天/周,8周,體力活動能力降低,神經系統發生機能性改變。

危險特性:極易燃燒。其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑能發生強烈反應。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇明火會引著回燃。

燃燒(分解)產物:一氧化碳、二氧化碳。

環境標準

中國(TJ36-79) 車間空氣中有害物質的最高容許濃度 350mg/m3[溶劑汽油]

中國(待頒布) 飲用水源中有害物質的最高容許濃度 0.3mg/L

前蘇聯(1975) 污水中有機物最大允許濃度 3mg/L

產品標準

汽油質量的主要控制指標包括:抗爆性(研究法辛烷值、馬達法辛烷值、抗爆指數)、硫含量、蒸汽壓、烯烴含量、芳烴含量、苯含量、腐蝕、餾程等。2014年1月起全國通用車用汽油國IV標準。國家質檢總局和國家標準委發布第V階段車用汽油強制性國家標準。計畫2016年底全國執行。硫含量是車用汽油中最關鍵的環保指標,為進一步減少汽車污染物排放,國V標準將硫含量指標限值由第四階段的50ppm降為10ppm,降低了80%。錳對人體健康具有潛在風險,對車輛排放控制系統也會產生不利影響。國V標準採取預防的原則,將錳含量指標限值由第四階段的8mg/L降低為2mg/L,規定不得人為加入。為了進一步降低汽油蒸發排放造成的光化學污染,減少汽車發動機進氣系統沉積物,國五標準將烯烴含量由第四階段的28%降低到24%。由於降硫、禁錳引起的辛烷值減少,第V階段車用汽油牌號由90號、93號、97號分別調整為89號、92號、95號;同時考慮汽車工業發展的趨勢,在標準的附錄中增加了98號車用汽油的指標要求。

第五階段車用汽油國家標準主要指標與歐洲現行標準水平相當,滿足了我國第五階段汽油車污染物排放標準的要求。根據發改委、財政部、環保部等七部門發布關於印發《加快成品油質量升級工作方案》通知, 擴大車用汽、柴油國五標準執行範圍。2016年1月1日起,我國東部地區全面供應符合國五標準的車用汽油(含E10乙醇汽油)。2017年1月1日起,全國全面供應符合國五標準的車用汽油(含E10乙醇汽油),同時停止國內銷售低於國五標準車用汽油。

應急處理

泄漏應急處理

迅速撤離泄漏污染區人員至安全區,並進行隔離,嚴格限制出入,切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿消防防護服。儘可能切斷泄漏源。防止進入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。或在保證安全的情況下,就地焚燒。大量泄漏:構築圍堤或挖坑收容;用泡沫覆蓋,降低蒸氣災害。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。

防護措施

呼吸系統防護:一般不需要特殊防護,高濃度接觸時可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。

眼睛防護:一般不需要特殊防護,高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。

身體防護:穿防靜電工作服。

手防護:戴防苯耐油手套。

其它:工作現場嚴禁吸菸。避免長期反覆接觸。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去被污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。就醫。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:給飲牛奶或用植物油洗胃和灌腸。就醫。

滅火方法:噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑:泡沫、乾粉、二氧化碳。用水滅火無效。

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