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生物柴油標準中的各項指標分析
發(fā)布日期:2015-6-27   點擊次數(shù):6000

 

    生物柴油標準中要考慮很多指標,有些指標是與石油柴油共有的,包括密度、運動粘度、閃點、硫含量、10%蒸余物殘?zhí)肌⑹橹怠⒒曳帧⑺俊C械雜質(zhì)、銅片腐蝕、燃料安定性、低溫性等;還有一些指標是生物柴油所特有的,包括總酯含量、游離甘油含量、甘油單酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘價及多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,還有一些額外的指標包括餾程、燃燒熱值、潤滑性、不皂化物含量等,是可以選擇的。

   閃點:為了儲存和運輸?shù)陌踩剂隙家?低閃點的要求。生物柴油的閃點一般高于110℃,遠超過石油柴油的70℃,所以生物柴油儲運比石油柴油安全。甲醇的含量是影響生物柴油閃點高低的重要因素。即使在生物柴油中含有少量的甲醇,其閃點也會降低。除此之外,較多的甲醇也會對燃料泵、橡塑配件等有影響,并且會降低生物柴油的燃燒性能。美國生物柴油標準要求閉口閃點不低于130℃,歐洲標準要求不低于120℃。

   水分:游離水會導致生物柴油氧化并與游離脂肪酸生成酸性水溶液,水本身對金屬就有腐蝕。美國生物柴油標準要求生物柴油水分和沉渣不超過0.05%,歐洲標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(guī)定溶劑的雜質(zhì)。機械雜質(zhì)對發(fā)動機零部件的磨損以及運轉(zhuǎn)是否正常都有嚴重影響。生物柴油中不允許有機械雜質(zhì)。歐洲生物柴油標準要求總雜質(zhì)含量不超過24 mg/kg。

   運動粘度:運動粘度表示生物柴油在重力作用下流動時內(nèi)摩擦力的量度,其值為相同溫度下生物柴油的動力粘度與密度之比。對于一些發(fā)動機而言,為了防止噴射泵和噴射器泄漏而造成功率損失,可設定一個粘度*小值;另一方面,通過對發(fā)動機的設計尺寸、噴油系統(tǒng)特性的考慮,限定了允許粘度的*大值。生物柴油的粘度高于石油柴油,調(diào)入2~20%的生物柴油到石油柴油中后,柴油的粘度會增加,但也能滿足標準對柴油運動粘度的要求。美國標準要求生物柴油40℃運動粘度為1.9~6.0 mm2/s,歐洲標準要求40℃運動粘度為3.5~5.0 mm2/s。

   硫酸鹽灰分:在生物柴油中灰分以三種形式存在:固體磨料、可溶性金屬皂及未除去的催化劑。固體磨料和未除去的催化劑能導致噴射器、燃油泵、活塞和活塞環(huán)磨損以及發(fā)動機沉積。可溶性金屬皂對磨損影響很小,但卻能導致濾網(wǎng)堵塞和發(fā)動機沉積。美國和歐洲標準都要求生物柴油硫酸鹽灰分不超過0.02%。

   硫:硫含量對于發(fā)動機磨損和沉積以及尾氣污染物的排放都有很大影響,清潔燃料的一個重要指標就是低硫要求。生物柴油的一個主要優(yōu)點就是硫含量低。美國標準要求生物柴油硫含量不超過0.05%,歐洲標準要求低于0.001%。

   銅片腐蝕:是在規(guī)定條件下測試油品對銅的腐蝕傾向。由于酸或含硫化合物的存在能使得銅片褪色,此試驗可用來評測燃料系統(tǒng)中紫銅、黃銅、青銅部件產(chǎn)生腐蝕的可能性。按照目前的標準,生物柴油的銅片腐蝕一般都能達到要求,但長期與銅接觸,可能會導致生物柴油發(fā)生降解,產(chǎn)生游離脂肪酸和固體物質(zhì)。美國標準要求生物柴油銅片腐蝕不高于3級,歐洲標準為1級。

   十六烷值:是指在規(guī)定條件下的發(fā)動機試驗中,采用和被測定燃料具有相同發(fā)火滯后期的標準燃料中正十六烷的體積百分數(shù)。十六烷值可以評價燃料油的點火性能、白煙影響及燃燒強度。十六烷值規(guī)格要求取決于發(fā)動機的設計尺寸、轉(zhuǎn)速、負載變化特性以及初始和大氣條件。與石油柴油相比,生物柴油的一個優(yōu)點就是十六烷值較高。美國標準要求生物柴油十六烷值不低于47,歐洲標準要求超過51。

   氧化安定性:氧化安定性也是生物柴油質(zhì)量的一個重要指標,氧化安定性差的生物柴油易生成如下老化產(chǎn)物:不溶性聚合物(膠質(zhì)和油泥),這會造成發(fā)動機濾網(wǎng)堵塞和噴射泵結(jié)焦,并導致排煙增加、啟動困難;可溶性聚合物,其可在發(fā)動機中形成樹脂狀物質(zhì),可能會導致熄火和啟動困難;老化酸,這會造成發(fā)動機金屬部件腐蝕;過氧化物,這會造成橡膠部件的老化變脆而導致燃料泄漏等。由于生物柴油很難通過纖維素濾膜,用于評價柴油氧化安定性的方法不能評價生物柴油。目前已經(jīng)發(fā)展了很多方法可評定生物柴油的氧化安定性,比較得到公認的標準方法使ISO 6886——動植物油脂氧化安定性測定法(加速氧化法)和基于此的EN 14112:2004——脂肪酸甲酯氧化安定性測定法(加速氧化法)。歐洲標準規(guī)定生物柴油在110℃下的誘導期不低于6小時,美國規(guī)準還沒有規(guī)定這一指標。

    低溫流動性:柴油在低溫條件下的流動性能不僅關系到柴油發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)在低溫下能否正常供油,而且與柴油在低溫下的貯存、運輸、裝卸等作業(yè)能否進行都有密切關系。柴油的低溫流動性能一般用濁點、冷濾點、凝點/傾點等來衡量。在冷濾點方法出現(xiàn)之前,一般用濁點、凝點/傾點來評價油品的低溫性能。美國使用濁點和傾點指標劃分柴油的牌號。冷濾點與燃料實際使用溫度有很好的對應關系,對柴油燃料的使用有實際指導意義,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。石油柴油與生物柴油調(diào)和后,低溫流動性與石油柴油的性質(zhì)、生物柴油的性質(zhì)、摻入量以及是否使用流動性改進劑等都有很大關系。美國和歐洲標準都未明確規(guī)定。

  殘?zhí)浚簹執(zhí)苛坑脕碓u測燃料油中炭沉積的趨勢。殘?zhí)恐翟酱螅诓裼桶l(fā)動機氣缸內(nèi)生成積炭的傾向越大,但由于與發(fā)動機沒有直接的關聯(lián)性,這項性能指標被認為是一個粗劣估計。美國生物柴油標準用100%的樣品來替代10%蒸余物,并按照10%蒸余物來計算,其值要求小于0.050%。歐洲生物柴油標準是直接測試,要求100%蒸余物殘?zhí)坎淮笥?.3%.

  酸值:是指中和1克油品中的酸性物質(zhì)所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)。生物柴油的酸值測定的對象是生產(chǎn)過程中殘余的游離脂肪酸和儲存過程中降解產(chǎn)生的脂肪酸。高酸值的生物柴油能加劇燃料油系統(tǒng)的沉積并增加腐蝕的可能性,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,從而導致噴霧惡化以及柴油機功率降低和氣缸活塞組件磨損增加。美國生物柴油標準酸值不大于0.80 mg KOH/g,歐洲標準為不大于0.50 mg KOH/g。   

  游離甘油:高含量的游離甘油可產(chǎn)生噴射器沉積,也會阻塞供油系統(tǒng)和腐蝕發(fā)動機以及黑煙的生成,同時還能導致儲存和供油系統(tǒng)底部游離甘油的形成。美國和歐洲生物柴油標準都要求游離甘油的含量不超過0.02%。 

   總甘油、甘油單酯、二酯及三酯:總甘油方法是用來評測油品中甘油的含量,包括游離甘油和未反應或部分反應的油脂。較低的總甘油含量能夠確保油脂在轉(zhuǎn)變成脂肪酸甲酯的高轉(zhuǎn)化率。甘油單酯和二酯是甘油三酯未轉(zhuǎn)化完全的副產(chǎn)物,如果它們的濃度太高,可能導致噴射器發(fā)生沉積,并且影響低溫操作性能,造成過濾器阻塞。美國標準只規(guī)定了總甘油含量不超過0.240%,沒規(guī)定甘油單酯、二酯和三酯的含量;歐洲標準規(guī)定甘油單酯、二酯和三酯含量分別為不超過0.80%、0.20%和0.20%,總甘油含量不超過0.25%。

   磷含量:磷能夠破壞用于排放控制系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)換器,一定要保持它的低含量。在國外,隨著排放標準的曰益嚴格,催化轉(zhuǎn)換器在柴油動力設備上的應用越來越普遍,

因此低含磷量的重要性將逐漸升高。美國和歐洲生物柴油標準都要求磷含量不大于10 mg/kg。  

  90%回收溫度:由于生成生物柴油的動植物油脂主要是有16到18碳的脂肪酸甘油酯組成,因此所生成的生物柴油的餾程范圍一般為330℃到360℃。這一指標的作用是防止生物柴油中混入其它高沸點污染物。美國標準規(guī)定90%回收溫度不超過360℃,歐洲標準沒有規(guī)定這一項目。

  金屬含量:殘留的金屬可導致發(fā)動機沉積和磨損,并造成泵和注射器失效,使柴油車排煙增大,啟動困難。酯交換反應的催化劑可向生物柴油中引入Na、K、Ca、Mg等金屬,歐洲標準要求一價金屬和二價金屬的含量都不超過5 mg/kg,美國標準沒作要求。

生物柴油的質(zhì)量標準:

 指標單位德國DIN 51606 (1997)美ASTM6751 (2001)

 密度g/cm 3 0.875-0.90 --

 焦化值CCR (100%) %Max 0.05 Max 0.050

 灰份%Max 0.02 Max 0.020

 總硫%Max 0.01 Max 0.05

 十六烷值-- Min 49 Min 40

 閃點攝氏度Min 110 Min 100

 對銅的腐蝕效能度1 No. 3b max

 運動黏度40 0 C mm 2 /s (cSt) 3.5-5.0 1.9-6.0

 中和值mgKOH/g Max 0.5 Max 0.8

 游離甘油%Max 0.02 Max 0.02

 總甘油%Max 0.25 Max 0.24

 冷濾點(CFPP)  夏季(攝氏度) Max 0.0--  冬季(攝氏度) Max -15 --

  生物柴油標準,從而保證柴油的質(zhì)量,保證使用者更加放心的使用生物柴油。

 本文將歐盟、美國、德國、法國、意大利等國家的生物柴油標準進行詳細的列表對比,以期對國內(nèi)從事該行業(yè)發(fā)展的業(yè)者有所借鑒。

 

 

 

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