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生物(wù)柴油标準中的各項指标分(fēn)析

2019-03-25

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   生物(wù)柴油标準中要考慮很(hěn)多(duō)指标,有些指标是與石油柴油共有的,包括密度、運動粘度、閃點、硫含量、10%蒸餘物(wù)殘碳、十六烷值、灰分(fēn)、水含量、機械雜質(zhì)、銅片腐蝕、燃料安(ān)定性、低溫性等;還有一些指标是生物(wù)柴油所特有的,包括總酯含量、遊離甘油含量、甘油單酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘價及多(duō)元不飽和脂肪酸甲酯的含量、酸值、磷含量、堿及堿土金屬含量等;另外,還有一些額外的指标包括餾程、燃燒熱值、潤滑性、不皂化物(wù)含量等,是可(kě)以選擇的。 

  閃點:為(wèi)了儲存和運輸的安(ān)全,燃料都要最低閃點的要求。生物(wù)柴油的閃點一般高于110℃,遠(yuǎn)超過石油柴油的70℃,所以生物(wù)柴油儲運比石油柴油安(ān)全。甲醇的含量是影響生物(wù)柴油閃點高低的重要因素。即使在生物(wù)柴油中含有少量的甲醇,其閃點也會降低。除此之外,較多(duō)的甲醇也會對燃料泵、橡塑配件等有影響,并且會降低生物(wù)柴油的燃燒性能(néng)。美國(guó)生物(wù)柴油标準要求閉口閃點不低于130℃,歐洲标準要求不低于120℃。

  水分(fēn):遊離水會導緻生物(wù)柴油氧化并與遊離脂肪酸生成酸性水溶液,水本身對金屬就有腐蝕。美國(guó)生物(wù)柴油标準要求生物(wù)柴油水分(fēn)和沉渣不超過0.05%,歐洲标準要求水含量不超過500 mg/kg。

  機械雜質(zhì):指存在于油品中所有不溶于規定溶劑的雜質(zhì)。機械雜質(zhì)對發動機零部件的磨損以及運轉是否正常都有嚴重影響。生物(wù)柴油中不允許有機械雜質(zhì)。歐洲生物(wù)柴油标準要求總雜質(zhì)含量不超過24 mg/kg。

  運動粘度:運動粘度表示生物(wù)柴油在重力作(zuò)用(yòng)下流動時内摩擦力的量度,其值為(wèi)相同溫度下生物(wù)柴油的動力粘度與密度之比。對于一些發動機而言,為(wèi)了防止噴射泵和噴射器洩漏而造成功率損失,可(kě)設定一個粘度最小(xiǎo)值;另一方面,通過對發動機的設計尺寸、噴油系統特性的考慮,限定了允許粘度的最大值。生物(wù)柴油的粘度高于石油柴油,調入2~20%的生物(wù)柴油到石油柴油中後,柴油的粘度會增加,但也能(néng)滿足标準對柴油運動粘度的要求。美國(guó)标準要求生物(wù)柴油40℃運動粘度為(wèi)1.9~6.0 mm2/s,歐洲标準要求40℃運動粘度為(wèi)3.5~5.0 mm2/s。

  硫酸鹽灰分(fēn):在生物(wù)柴油中灰分(fēn)以三種形式存在:固體(tǐ)磨料、可(kě)溶性金屬皂及未除去的催化劑。固體(tǐ)磨料和未除去的催化劑能(néng)導緻噴射器、燃油泵、活塞和活塞環磨損以及發動機沉積。可(kě)溶性金屬皂對磨損影響很(hěn)小(xiǎo),但卻能(néng)導緻濾網堵塞和發動機沉積。美國(guó)和歐洲标準都要求生物(wù)柴油硫酸鹽灰分(fēn)不超過0.02%。

  硫:硫含量對于發動機磨損和沉積以及尾氣污染物(wù)的排放都有很(hěn)大影響,清潔燃料的一個重要指标就是低硫要求。生物(wù)柴油的一個主要優點就是硫含量低。美國(guó)标準要求生物(wù)柴油硫含量不超過0.05%,歐洲标準要求低于0.001%。

  銅片腐蝕:是在規定條件下測試油品對銅的腐蝕傾向。由于酸或含硫化合物(wù)的存在能(néng)使得銅片褪色,此試驗可(kě)用(yòng)來評測燃料系統中紫銅、黃銅、青銅部件産生腐蝕的可(kě)能(néng)性。按照目前的标準,生物(wù)柴油的銅片腐蝕一般都能(néng)達到要求,但長(cháng)期與銅接觸,可(kě)能(néng)會導緻生物(wù)柴油發生降解,産生遊離脂肪酸和固體(tǐ)物(wù)質(zhì)。美國(guó)标準要求生物(wù)柴油銅片腐蝕不高于3級,歐洲标準為(wèi)1級。

  十六烷值:是指在規定條件下的發動機試驗中,采用(yòng)和被測定燃料具有相同發火滞後期的标準燃料中正十六烷的體(tǐ)積百分(fēn)數。十六烷值可(kě)以評價燃料油的點火性能(néng)、白煙影響及燃燒強度。十六烷值規格要求取決于發動機的設計尺寸、轉速、負載變化特性以及初始和大氣條件。與石油柴油相比,生物(wù)柴油的一個優點就是十六烷值較高。美國(guó)标準要求生物(wù)柴油十六烷值不低于47,歐洲标準要求超過51。

  氧化安(ān)定性:氧化安(ān)定性也是生物(wù)柴油質(zhì)量的一個重要指标,氧化安(ān)定性差的生物(wù)柴油易生成如下老化産物(wù):不溶性聚合物(wù)(膠質(zhì)和油泥),這會造成發動機濾網堵塞和噴射泵結焦,并導緻排煙增加、啓動困難;可(kě)溶性聚合物(wù),其可(kě)在發動機中形成樹脂狀物(wù)質(zhì),可(kě)能(néng)會導緻熄火和啓動困難;老化酸,這會造成發動機金屬部件腐蝕;過氧化物(wù),這會造成橡膠部件的老化變脆而導緻燃料洩漏等。由于生物(wù)柴油很(hěn)難通過纖維素濾膜,用(yòng)于評價柴油氧化安(ān)定性的方法不能(néng)評價生物(wù)柴油。目前已經發展了很(hěn)多(duō)方法可(kě)評定生物(wù)柴油的氧化安(ān)定性,比較得到公認的标準方法使ISO 6886——動植物(wù)油脂氧化安(ān)定性測定法(加速氧化法)和基于此的EN 14112:2004——脂肪酸甲酯氧化安(ān)定性測定法(加速氧化法)。歐洲标準規定生物(wù)柴油在110℃下的誘導期不低于6小(xiǎo)時,美國(guó)規準還沒有規定這一指标。

  低溫流動性:柴油在低溫條件下的流動性能(néng)不僅關系到柴油發動機燃料供給系統在低溫下能(néng)否正常供油,而且與柴油在低溫下的貯存、運輸、裝(zhuāng)卸等作(zuò)業能(néng)否進行都有密切關系。柴油的低溫流動性能(néng)一般用(yòng)濁點、冷濾點、凝點/傾點等來衡量。在冷濾點方法出現之前,一般用(yòng)濁點、凝點/傾點來評價油品的低溫性能(néng)。美國(guó)使用(yòng)濁點和傾點指标劃分(fēn)柴油的牌号。冷濾點與燃料實際使用(yòng)溫度有很(hěn)好的對應關系,對柴油燃料的使用(yòng)有實際指導意義,而濁點、凝點/傾點與實際情況有偏差。100%的生物(wù)柴油的低溫流動性普遍較差,冷濾點高于石油柴油。石油柴油與生物(wù)柴油調和後,低溫流動性與石油柴油的性質(zhì)、生物(wù)柴油的性質(zhì)、摻入量以及是否使用(yòng)流動性改進劑等都有很(hěn)大關系。美國(guó)和歐洲标準都未明确規定。 殘炭:殘炭量用(yòng)來評測燃料油中炭沉積的趨勢。殘炭值越大,在柴油發動機氣缸内生成積炭的傾向越大,但由于與發動機沒有直接的關聯性,這項性能(néng)指标被認為(wèi)是一個粗劣估計。美國(guó)生物(wù)柴油标準用(yòng)100%的樣品來替代10%蒸餘物(wù),并按照10%蒸餘物(wù)來計算,其值要求小(xiǎo)于0.050%。歐洲生物(wù)柴油标準是直接測試,要求100%蒸餘物(wù)殘炭不大于0.3%.

  酸值:是指中和1克油品中的酸性物(wù)質(zhì)所需要的氫氧化鉀毫克數。生物(wù)柴油的酸值測定的對象是生産過程中殘餘的遊離脂肪酸和儲存過程中降解産生的脂肪酸。高酸值的生物(wù)柴油能(néng)加劇燃料油系統的沉積并增加腐蝕的可(kě)能(néng)性,同時還會使噴油泵柱塞副的磨損加劇,噴油器頭部和燃燒室積炭增多(duō),從而導緻噴霧惡化以及柴油機功率降低和氣缸活塞組件磨損增加。美國(guó)生物(wù)柴油标準酸值不大于0.80 mg KOH/g,歐洲标準為(wèi)不大于0.50 mg KOH/g。

  遊離甘油:高含量的遊離甘油可(kě)産生噴射器沉積,也會阻塞供油系統和腐蝕發動機以及黑煙的生成,同時還能(néng)導緻儲存和供油系統底部遊離甘油的形成。美國(guó)和歐洲生物(wù)柴油标準都要求遊離甘油的含量不超過0.02%。

  總甘油、甘油單酯、二酯及三酯:總甘油方法是用(yòng)來評測油品中甘油的含量,包括遊離甘油和未反應或部分(fēn)反應的油脂。較低的總甘油含量能(néng)夠确保油脂在轉變成脂肪酸甲酯的高轉化率。甘油單酯和二酯是甘油三酯未轉化完全的副産物(wù),如果它們的濃度太高,可(kě)能(néng)導緻噴射器發生沉積,并且影響低溫操作(zuò)性能(néng),造成過濾器阻塞。美國(guó)标準隻規定了總甘油含量不超過0.240%,沒規定甘油單酯、二酯和三酯的含量;歐洲标準規定甘油單酯、二酯和三酯含量分(fēn)别為(wèi)不超過0.80%、0.20%和0.20%,總甘油含量不超過0.25%。 

  磷含量:磷能(néng)夠破壞用(yòng)于排放控制系統的催化轉換器,一定要保持它的低含量。在國(guó)外,随着排放标準的曰益嚴格,催化轉換器在柴油動力設備上的應用(yòng)越來越普遍,因此低含磷量的重要性将逐漸升高。美國(guó)和歐洲生物(wù)柴油标準都要求磷含量不大于10 mg/kg。 90%回收溫度:由于生成生物(wù)柴油的動植物(wù)油脂主要是有16到18碳的脂肪酸甘油酯組成,因此所生成的生物(wù)柴油的餾程範圍一般為(wèi)330℃到360℃。這一指标的作(zuò)用(yòng)是防止生物(wù)柴油中混入其它高沸點污染物(wù)。美國(guó)标準規定90%回收溫度不超過360℃,歐洲标準沒有規定這一項目。 金屬含量:殘留的金屬可(kě)導緻發動機沉積和磨損,并造成泵和注射器失效,使柴油車(chē)排煙增大,啓動困難。酯交換反應的催化劑可(kě)向生物(wù)柴油中引入Na、K、Ca、Mg等金屬,歐洲标準要求一價金屬和二價金屬的含量都不超過5 mg/kg,美國(guó)标準沒作(zuò)要求。