《生物柴油普通调合燃料(B10)》地方标准编制说明

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《生物柴油普通调合燃料(B10)云南省地方标准》

送审稿及编制说明

昆明理工大学

云南省产品质量监督检验研究院 云南盈鼎生物能源股份有限公司

2011年12月

《生物柴油普通调合燃料(B10)云南省地方标准》

送审稿编制说明

(一)任务来源,起草单位,协作单位,主要起草人

1.1 任务来源

本项目名称为《B10和B20生物柴油地方标准的制定》,是云南省发展和改革委员会批准的2010年第三批省预算内投资计划项目。 1.2 起草单位

起草单位为昆明理工大学、云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司。 1.3 主要起草人

表1 主要起草人情况

项目或者 课题负责人 专 业 包桂蓉 热能与动力工程 主要起草人 分工 姓名 包桂蓉 王 华 张学忠 林 海 苏有勇 沈颖刚 王 宁 吕 勃 范少朋 年龄 42 46 52 43 42 45 47 56 40 职称 教授 教授 教授级高工 高工 副教授 教授 工程师 高工 工程师 专业 热能与动力工程 热能与动力工程 分析化工 食品工程 有机化工 汽车工程 轻化工 化工机械 化学工程 起草人 起草人 起草人 起草人 理化试验 起草人 起草人 台架试验 起草人 理化试验 起草人 起草人 理化试验 性别 女 年龄 教授 42 职务和职称

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(二)制(修)订标准的必要性和意义

⑴制定B10生物柴油地方标准可以促进云南省生物柴油产业的发展,缓解石化柴油的供需矛盾。

云南属无油地区,所使用的石油基燃料全部从外省调运,成本高,能源供给受到国内外各种因素的制约。由于云南特殊的地理环境,山高坡大,地形复杂,我省交通运输主要以公路为主,柴油的需求量远大于汽油的需求量,柴油/汽油比接近3:1,柴油供给量的需求和短缺矛盾对我省的工农业生产和经济发展具有重大影响。基于柴油供给量的需求和短缺矛盾突出的难题,云南省政府相关部门已启动生物柴油的产业发展规划及应用技术基础研究等工作,以充分利用我省地域与自然资源优势,是近年来决定发展的最大的农业新兴产业。

我国一直未能形成生物柴油的规模产业化的一个关键原因之一就是没有制定生物柴油统一加入量的强制标准。目前世界上使用生物柴油的方式主要是将生物柴油与石化柴油按照一定的比例调配而成的,其中生物柴油占调配后混合总体积的2%?20%不等。因此最终能够使生物柴油走进加油站还需要B5(5%生物柴油:95%石油基柴油) 、B10(10%生物柴油:90%石油基柴油)或B20(20%生物柴油:80%石油基柴油)标准的颁布实施。美国、欧盟、日本、韩国等国家和地区都颁布了含一定生物柴油的调和燃料的标准,大大促进了生物柴油的发展。我国2011年2月正式实施了首部生物柴油调合燃料产品标准《生物柴油调合燃料(B5)》(GB/T 25199-2010),就是由2%~5%的生物柴油与98%~95%的石油柴油配制而成的柴油机调合燃料,是将生物柴油真正引入能源市场的一次有益尝试。

云南作为国家重点发展生物柴油的三个省份之一,却没有相应的地方标准,产品无法进入加油站,生物柴油企业生产严重受阻,有些企业甚至到了破产的边缘。因此,通过本项目的实施,制定出适合云南省的生物柴油强制性地方标准,生物柴油加入量适当增加,考虑在10%和20%,以云南省目前的柴油使用量,将为生物柴油提供一个广阔的出路,促进我省生物柴油产业的发展,同时也能在一定程度上缓解柴油的供需矛盾。

⑵制定生物柴油地方标准可以促进云南省生物柴油技术和销售市场有序发

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展。

由于云南省没有生物柴油的地方标准,一方面在很大程度上限制了生物柴油的推广应用,另一方面也使得生物柴油产业鱼龙混杂,生产和使用混乱无序。不同的企业由于采用的原料和工艺不同,产品性能指标差异很大,对云南省生物柴油生产技术和市场的发展极为不利。因此,为促进我省生物柴油技术开发和应用的健康有序发展,制定生物柴油地方标准是非常重要和紧迫的。

⑶制定生物柴油地方标准有助于增加农民的收入。

欧盟的成功经验表明,发展生物柴油是\农产品一加工一工业品\的发展模式。地方标准的制定在促进了云南省生物柴油产业发展的同时,还可以创造大量就业机会,促进农业劳动力向第二和第三产业转移,带动农村及周边地区的经济发展。同时通过制定B10调合生物柴油的强制性地方标准,扩大了以小桐子油、橡胶籽油等植物油为原料生产的生物柴油的应用比例,增加了对生物柴油油料作物的需求,促进农民种植油料作物的积极性,增加农民收入。

⑷制定生物柴油地方标准有利于我省生态环境的保护,解决地沟油返回餐桌的问题。

生产生物柴油的能耗为柴油的1/4,可显著减少燃烧污染排放;生物柴油无毒,生物降解率高达98%,降解速率是石油柴油的两倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;生物柴油和石油柴油相比,可减少燃烧时的所有主要污染物排放,尾气排放指标满足严格的欧洲3号标准;生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中,可以减少温室气体排放。利用废食用油生产生物柴油,可以减少肮脏的、含有毒物质的废油排入环境或重新流入食用油系统;在适宜的地区种植油料作物,可保护生态,减少水土流失。因此通过本项目的进行,制定B10调合生物柴油的强制性地方标准,适当增加生物柴油的掺混比例,可在一定程度上减少燃用石化柴油对环境带来的污染问题,有利于保护我省的生态环境。

综上所述,为链接我省生物柴油的产业发展规划及应用推广,制定B10调合生物柴油地方标准,对推动云南经济建设和节能减排的可持续发展、生物柴油

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能源的有效利用、能源结构的调整、减少内燃机有害排放物具有实际意义和战略意义。

(三)主要起草过程

为促进我省生物柴油技术开发和应用的健康有序发展,2010年11月云南省发展和改革委员会云南省发改委批准由昆明理工大学作为承担单位,云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司作为参加单位,共同制定―B10和B20生物柴油调合燃料云南省地方标准‖。

从项目批准下来,课题组就开始准备相关的试验研究工作,调查国内外有关文献和标准方法,收集省内以地沟油、小桐子油和橡胶籽油为原料的生物柴油工业样品和0号普通柴油样品。云南盈鼎生物能源股份有限公司负责生物柴油样品制备和调合燃料的车辆实际使用试验,云南省产品质量监督检验研究院负责生物柴油样品部分理化指标的分析,部分指标委托国家石油石化产品质量监督检验中心进行分析,昆明理工大学负责调合燃料的发动机台架及汽车整车道路性能试验。

经过一年的研究工作,于2011年12月初,由昆明理工大学、云南省产品质量监督检验研究院和云南盈鼎生物能源股份有限公司共同起草完成了《生物柴油普通调合燃料(B10)》的云南省地方标准标准的征求意见稿以及编制说明。对标准的征求意见稿向省内11位相关领域的专家征求了意见,对意见的处理情况见《征求意见稿意见汇总处理表》。根据意见和建议的情况,对标准征求意见稿进行了修改,完成了标准的送审稿以及编制说明。

(四)制(修)订标准的原则和依据,与现行法律、法规、标准的关系

4.1 制订标准的原则

根据云南省发改委下达的任务,考虑到云南省制备生物柴油的主要原料,以及为地沟油找到一个合理的出路,收集了云南省已经实现工业生产的以小桐子油、橡胶籽油及地沟油为原料生产的生物柴油样品和在云南省内销售的0号石油柴油产品,对样品以及调合后的样品的各项性能进行分析,同时对调合燃料进行

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了发动机台架试验和机场道路试验。依据以上数据,再参考了国内外的生物柴油标准和我国现行的石油柴油国家标准而综合确定了云南省调合生物柴油强制性地方标准。标准的制定符合现行有关法律、法规的规定,符合《云南省地方标准管理办法》对制定地方标准的有关要求,能与现行有关国家标准、行业标准有机衔接。结合即将公布的《云南省人民政府关于做好地沟油制生物柴油工作的指导意见》,考虑到能源标准的基础性、普遍性、社会敏感性,建议将该标准设定为部分强制性地方标准。 4.2 制订标准的法规政策依据

制定本标准依据的法规政策有《可再生能源发展―十一五‖规划》(发改能源[2008]610号)、《云南省能源产业发展规划纲要》(2009~2015)、《云南省生物柴油产业发展规划》(2011~2020年)和《云南省―十二五‖地沟油生产生物柴油发展规划》。

(五)主要条款的说明,主要技术指标、参数、试验验证的论述

本标准制定过程中收集了省内各种不同的生物柴油和石油柴油样品,样品的情况见表2。

表2 生物柴油和石油柴油样品情况

生物柴油编号 1 2 3 样品情况 小桐子油生物柴油 地沟油生物柴油 橡胶籽油生物柴油 石油柴油编号 a b 样品情况 0号普通柴油1 0号普通柴油2 用10%体积的BD100生物柴油与90%体积的石油柴油调合为B10生物柴油调合燃料,样品情况见表3。

表3 生物柴油调合燃料B10样品情况

B10编号 B10-1b B10-2a B10-3a

样品情况

10%小桐子油生物柴油1,90% 0号普通柴油b 10%地沟油生物柴油2,90% 0号普通柴油a 10%橡胶籽油生物柴油3,90% 0号普通柴油a

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5.1 类别和牌号的划分

硫是增加柴油发动机排放物中CH、CO,特别是可吸入颗粒物(PM)的最有害元素,所以降低柴油中硫含量已经成为绝对的趋势。我国普通柴油标准GB 252-2011中规定2013年7月1日以后硫含量不超过0.035%,而车用柴油标准GB 19147-2009已降低到不超过0.035%。燃料硫含量降低在我国也是很明显的趋势。生物柴油特点之一就是硫含量低,GB/T20828-2007按照硫含量不同将生物柴油(BD100)分为两类以方便分别调合不同硫含量的柴油机燃料。而生物柴油调合燃料(B5)GB/T25199-2010中根据硫含量分为B5轻柴油和B5车用柴油。鉴于多年来云南省只有0号普通柴油销售,因此,含10%生物柴油的柴油机普通调合燃料只有一个类别,其硫质量分数的要求与普通柴油标准GB 252-2011一致。 5.2 色度

石油柴油中含有各种不饱和组分以及氮、硫的杂环化合物。这些物质在柴油的贮存过程中会发生氧化变质而产生沉渣,从而使柴油机过滤系统堵塞和喷嘴积炭。伴随着这一过程常常会有柴油颜色的变化。同时,生物柴油也因为原料和加工工艺的不同会使得产品的颜色不同,因此调合燃料的颜色也有可能变深。我国色度分析方法为GB/T 6540。我国普通柴油国家标准规定柴油的色度不大于3.5。考虑到颜色只是从表观上对油品质量,尤其是氧化安定性的一个粗略判断,而且目前还有大量的柴油以及生物柴油产品颜色比较深,但又不影响其正常使用,同时,国外同类型油品标准也没有色度要求,因此地方标准取消色度指标。 5.3 氧化安定性

氧化安定性是生物柴油质量的一个重要指标,氧化安定性差的生物柴油易生成一些老化产物不溶性聚合物(胶质和油泥)、可溶性聚合物、老化酸、过氧化物,这些都会对发动机元部件产生一定的损害。生物柴油的氧化安定性比石油柴油差,BD100的氧化安定性评价方法目前全球普遍认可的是欧盟方法EN 14112:2003——脂肪酸甲酯氧化安定性测定法(加速氧化法),一般规定生物柴油在110℃下的诱导期不低于6h。对于石油柴油普遍认可的是馏分燃料氧化安定性的测定(加速氧化法),我国的方法号是SH/T 0175,美国的方法号为ASTM D2274,测定原理是试样在加速氧化条件下氧化16h,测定氧化生成的不溶性聚合物量,结果用总不溶物量评价样品的氧化安定性。

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采用EN 14112:2003方法对样本中BD100生物柴油氧化安定性进行检测,发现所有样本在没有添加抗氧化剂的前提下,都很难达到6小时的标准,如果添加万分之三的抗氧剂,则可使氧化安定性增至6小时以上,结果见表4。

表4 生物柴油和调合燃料B10的氧化安定性

样品 BD100-1 BD100-2 BD100-3 BD100-1(添加3‰TBHQ) BD100-2(添加3‰TBHQ) BD100-3(添加3‰TBHQ) 氧化安定性(110℃)/ h 1.05 1.61 0.81 49.9 41.67 9.97 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 氧化安定性 (110℃)/ h 29.95 52.50 12.26 而对于生物柴油和石油柴油的调合燃料,由于柴油馏分一般在170?370℃,而且柴油的电导率小,增加也佷缓慢,为了更好地测定调合燃料的氧化安定性,欧洲标准化委员会(CEN)推出了EN 15751:2009——汽车燃料 脂肪酸甲酯(FAME)燃料和柴油调合燃料 利用加速氧化法测定氧化安定性标准方法,提高了样品加入量,延长反应管长度,测量池中蒸馏水的量也相应增加。美国B6?B10标准方法的最新版本中也采用了EN 15751:2009来分析调合燃料的氧化安定性。我们对未添加或添加抗氧剂的B10调合生物柴油样本依据EN 15751:2009进行了相应实验,结果表明,混配和添加抗氧剂能有效提高和改善生物柴油氧化安定性。

鉴于EN 15751:2009标准方法具有简便快捷、准确度和灵敏度高、再现性好以及可同时测量多个样品的特点,本标准采用该方法作为氧化安定性的分析方法。参照国际上对生物柴油调合燃料氧化安定性的规格要求以及我国柴油的现状,本标准规定B10调合燃料在添加适量抗氧化剂的情况下,氧化安定性不小于6小时。为了便于本标准的使用者,对EN 15751:2009的英文版进行了全文翻译,并作为规范性附录放在本标准中。 5.4 硫含量

硫含量对于发动机磨损以及尾气污染物的排放都有很大影响。清洁燃料的一个重要指标就是低硫要求。美国目前柴油标准中对硫质量分数的要求分别为不大于0.005%和不大于0.0015%,而欧洲要求不大于0.0010%。硫含量的限值是根据我国对石化柴油燃料的硫含量规定制定的,今年修订的普通柴油国家标准(GB

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252-2011)中规定2013年6月30日以前硫含量不超过0.2%,2013年7月1日以后硫含量不超过0.035%。B10试验样品的硫含量结果如表5所示,由于生物柴油本身硫含量很低,调合燃料的硫含量主要取决于石油柴油组分的硫含量。样品调合时,石油柴油的硫含量高,则用该石油柴油调合的生物柴油B10的硫含量也高;反之石油柴油的硫含量低,则用该石油柴油调合的生物柴油B10的硫含量也低。因此B20普通调合燃料的硫质量分数取为与我国的普通柴油国家标准一致。

硫含量的分析方法很多,如GB/T 380(燃灯法)、SH/T 0689(紫外荧光法)、GB/T 11140(X射线光谱法)、GB/T 12700(Wickbold燃烧法)等。虽然GB/T 380方法仪器价格低,国内比较普遍,过去一直被用作轻柴油标准硫含量的指定仲裁方法,但对于测定低硫含量的样品误差大。在国家最新普通柴油标准GB 252-2011中将硫含量测定的仲裁法修改为SH/T 0689(紫外荧光法),以适应今后国家对硫含量日益严格的要求,因此本标准亦采用SH/T 0689(紫外荧光法)。

表5 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的硫含量

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 0号普通柴油a 0号普通柴油b 硫含量(质量分数)/% 0.00080 0.0044 0.0024 0.06 0.2 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 硫含量(质量分数)/% 0.15 0.054 0.055 5.5 酸值

生物柴油酸值是用来表示存在于生物柴油中的游离脂肪酸和处理酸的多少,表示为中和1g生物柴油所需的KOH质量,单位为mgKOH/g。高酸值的生物柴油能加剧燃料油系统的沉积并增加腐蚀的可能性,同时还会使喷油泵注塞副的磨损加剧,喷油器头部和燃烧室积炭增多,从而导致喷雾恶化以及柴油机功率降低和气缸活塞组件磨损增加。

BD100国家标准GB/T 20828中要求生物柴油的酸值不大于0.8mgKOH/g。我国普通柴油国家标准规定酸度不大于7mgKOH/100mL,测定方法GB/T258,换算成酸值单位约为0.08~0.09mgKOH/g。本课题按照GB/T 264方法对所有B10样品测得的酸值都不大于0.16 mgKOH/g(表6)。根据我国生物柴油BD100和普通柴油

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标准中所规定的酸值最大值进行计算,B10调合燃料的酸值最大值应该为0.16mgKOH/g,因此本标准将B10的酸值范围规定为不大于0.16mgKOH/g,该值低于美国ASTM D7467标准中所规定的B6?B20生物柴油调合燃料的酸值不大于0.3 mgKOH/g的限值。

至于分析方法,从准确性上考虑,由于GB/T 264方法不如GB/T 7304,因此以GB/T 7304方法作为仲裁方法,而GB/T 264方法由于在国内比较普遍,测试成本低,也可作为酸值的测定方法。

表6 调合燃料B10的酸值

项目

酸值(以KOH计)/(mg/g)

分析方法 GB/T 264

B20-1b 0.06

B20-2a 0.0749

B20-3a 0.123

5.6 10%蒸余物残炭

残炭量用来评测燃料油中炭沉积的趋势。残炭值越大,在柴油发动机喷嘴气缸内生成积炭的倾向越大。该值是生物柴油最重要的性能指标之一,因为它与很多其它指标相关联。BD100国家标准GB/T 20828和B5国家标准GB/T 25199均要求10%蒸余物残炭不大于0.3%,这与我国普通柴油国家标准以及车用柴油国家标准相一致。

本课题经测定一系列生物柴油调合燃料B10的10%残炭测定值都小于0.3%(见表7),因此本标准也将此指标定为与我国柴油标准相一致,检测方法采用GB/T 17144。出于增加B10调合燃料十六烷值的目的有可能会加入十六烷值改进剂,但由于硝酸酯型十六烷值改进剂加入后有可能使10%残炭指标超出标准要求值。因此,对于加入该型十六烷值改进剂的B10调合燃料,应测定其未加剂前的10%残炭,并按照GB 252附录B方法测定燃料是否加有该型添加剂。

表7 生物柴油和调合燃料B10的10%蒸余物残炭

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 10%蒸余物残炭 (质量分数)/% 0.06 0.26 1.24 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 10%蒸余物残炭 (质量分数)/% 0.05 0.02 0.04 5.7 灰分

灰分是指在规定条件下,油品被炭化后的残留物经煅烧后所得的无机物,以

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质量分数表示。油品的灰分随原油的种类、性质和加工方法不同而异。油品中的灰分是不能燃烧的矿物质,呈粒状,非常坚硬。柴油中的灰分能在摩擦副之间起着磨料的作用,并具有腐蚀金属的作用,是造成气缸壁与活塞环磨损的重要原因之一。产生灰分的物质在调合燃料中以固体磨料、可溶性金属皂、生物柴油中未除去的催化剂三种形式体现。固体磨料和未除去的催化剂能导致喷射器、燃油泵、活塞和活塞环磨损,以及发动机沉积。可溶性金属皂对磨损影响很小,但却能导致滤网堵塞和发动机沉积。B10的灰分检测以柴油的国标分析方法GB/T 508石油产品灰分测定法作为依据,按照此方法测得所有B10样品的灰分结果都小于0.004%(表8)。ASTM D7467中规定B6?B20调合燃料的灰分含量不大于0.01%,因此本标准规定B10调合燃料的灰分含量不大于0.01%。

表8 调合燃料B10的灰分

项目

灰分(质量分数)/%

分析方法 GB/T 508

B10-1b 0.002

B10-2a 0.001

B10-3a 0.004

5.8 铜片腐蚀

由于酸或含硫化合物的存在能使铜片褪色,此试验可用来评测燃料系统中燃料对紫铜、黄铜、青铜部件产生腐蚀的可能性。我国生物柴油标准和柴油标准都要求铜片腐蚀不大于1级,分析方法GB/T 5096。经采集的生物柴油样品、柴油样品以及B10调合燃料样品的铜片腐蚀皆为不大于1级,因此本标准也将生物柴油铜片腐蚀标准定为不大于1级。 5.9 水含量

水会导致生物柴油的氧化并与游离脂肪酸生成酸性水溶液从而对金属产生腐蚀;而且水会促进生物柴油中微生物如酵母菌、真菌和细菌的生长,这些有机体可形成淤泥并有可能堵塞滤网。在与石油柴油的调合燃料中,水的存在还会引起相分离现象。因此需在标准中对最大水含量进行限制。

美国生物柴油标准将水分和沉积物含量合为一个标准,在纯生物柴油B100标准ASTM D6751和调合燃料B6-B20标准ASTM D7467中都规定水分和沉积物的体积分数不能超过0.05%。欧洲车用柴油标准EN 590:2004(含B5)要求水的质量分数不超过0.02%,生物柴油B100标准EN 14214要求1kg生物柴油中水的含量不超过500mg。我国国家标准中要求生物柴油BD100水质量分数不大于0.05%,B5调合

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燃料的水质量分数不大于0.035%,仲裁分析方法为SH/T 0246。用SH/T 0246方法分析了生物柴油和B10调合燃料的水含量,结果如表9所示。由表可见,生物柴油样品的水含量不大于0.05%,B10调合燃料的水含量不大于0.02%。根据我省气候特点,将水质量分数规定为不大于0.04%。

表9 生物柴油、调合燃料B10的水含量

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 水含量(质量分数)/% 0.048 0.05 0.04 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 水含量(质量分数)/% 0.017 0.01 0.01 5.10 机械杂质

机械杂质指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质。机械杂质对发动机零部件的磨损以及运转是否正常都有严重影响。生物柴油B10调合燃料中不允许有机械杂质。所采样品按方法GB/T 511分析有无机械杂质。 5.11 运动黏度

运动黏度为相同温度下油品的动力黏度与密度之比。对于一些发动机而言,为了防止喷射泵和喷射器泄露而造成功率损失,需设定一个黏度最小值;另一方面,由于对发动机的设计尺寸、喷油系统的特性的考虑,限定了允许黏度的最大值。我国用于测定柴油运动黏度分析方法为GB/T 265。生物柴油一般测定的是40℃的数值,而石油柴油我国习惯上测定20℃的数值。本课题对B10样品在20℃和40℃下的运动黏度进行了测定,结果如表10所示。美国生物柴油调合燃料B6-B20标准ASTM D7467中测定的是40℃时的运动黏度,规定范围为1.9?4.1 mm2/s。本标准参照美国标准对调合燃料B10的运动黏度也测定40℃下的数据,指标根据我国生物柴油标准设定为1.9?6.0 mm2/s。

由表可见,经实验表明,虽然生物柴油在40℃运动黏度大于石油柴油,但含10%生物柴油的调合燃料B10的运动黏度与石油柴油的相当。

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表10 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的运动黏度

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 0号普通柴油a 0号普通柴油b B10-1b B10-2a B10-3a 运动粘度(40℃)/(mm2/s) 4.378 4.2 4.2 - 3.057 3.152 3.1 3.1 样品 0号普通柴油a 0号普通柴油b B10-1b B10-2a B10-3a 运动粘度(20℃)/(mm2/s) 4.8 4.9 5.018 4.9 4.9 5.12 闪点

闪点对于调合燃料B10的贮存和运输安全有着重要意义。纯生物柴油(BD100)即脂肪酸甲酯,其闪点都很高,GB/T 20828-2007规定其闭口闪点为130℃以上,石油柴油的闪点远低于生物柴油。按照GB/T 261——闪点的测定 宾斯基-马丁闭口杯法测得调合燃料B10样品的闭口闪点如表11所示,由表可见,调合燃料B10的闭口闪点仅稍高于相应0号普通柴油的闪点。因此将调合燃料B10的闪点规定为与0号普通柴油一样,即不低于55℃。

表11 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的闪点

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 0号普通柴油a 0号普通柴油b 闭口闪点/(℃) 188 150 161 65 64 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 闭口闪点/(℃) 67 68 69 5.13 冷滤点、凝点

柴油在低温条件下的流动性能,不仅关系到柴油发动机燃料供给系统在低温下能否正常供油,而且与柴油在低温下的贮存、运输、装卸等作业能否进行都有密切关系。柴油的低温流动性能一般用冷滤点、浊点、凝点/倾点来衡量。美国使用浊点和倾点指标,其生物柴油标准也用浊点指标,但未规定具体值。冷滤点是

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规定条件下20mL试样开始不能通过过滤器时的最高温度,检测方法为SH/T 0248。0号普通柴油的冷滤点和凝点要求分别为不高于4℃和0℃。生物柴油的冷滤点和凝点差别较小,因此生物柴油BD100国家标准GB/T 20828-2007中对低温流动性以冷滤点来衡量。

鉴于冷滤点与燃料实际使用温度有很好的对应关系,对调合燃料的使用有实际指导意义,对生物柴油和调合燃料B10样品测试了冷滤点和凝点,结果如表12所示。不同冷滤点和凝点的生物柴油与0号普通柴油调配B10调合燃料后冷滤点≤4℃,凝点≤0℃,因此冷滤点和凝点的要求与0号普通柴油相同。

表12 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的冷滤点和凝点

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 0号普通柴油a 0号普通柴油b 冷滤点/℃ 3 4 2 -5 0 凝点/℃ - - - -15 -6 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 冷滤点/℃ 0 -6 -8 凝点/℃ -4 -12 -14 5.14 十六烷值

十六烷值可以评价燃料油的点火性能、白烟影响及燃烧强度。十六烷值规格要求取决于发动机的设计尺寸,转速、负载变化特性以及初始和大气条件。十六烷值高的燃料,自燃点低,整个燃烧过程发热均匀,可降低发动机机械负荷、防止工作粗暴的发生,同时也使油品起动性能好,发动机轴承负荷低。十六烷值的测试方法为GB/T 386,按照该方法测得生物柴油和调合燃料B10的十六烷值见表13。

生物柴油的十六烷值一般都高于石油柴油。美国标准ASTM D975中规定其石油柴油十六烷值不低于40,在标准ASTM D6751中规定生物柴油B100的十六烷值不低于47,而在ASTM D7467中规定生物柴油调合燃料B6?B20的十六烷值不低于40。我国普通柴油标准GB 252规定柴油的十六烷值不能低于45,调合燃料B10的十六烷值与石油柴油接近,故本标准规定的十六烷值与普通柴油一致,即不低于45。

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表13 生物柴油和调合燃料B10的十六烷值

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 十六烷值 57.7 53.9 49.0 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 十六烷值 54.1 45.2 45.4 5.15 馏程

馏程是评定液体燃料蒸发性的最重要的质量指标,它既能说明液体燃料的沸点范围,又能判断油品组成中轻重组分的大体含量,对生产、使用、贮存等各方面都有着重要的意义。对燃料蒸发性的要求取决于发动机设计、尺寸、行驶速度和负荷变化的特性以及启动和大气条件等。对于像公共汽车和卡车这样负荷和速度波动很大的车辆来说,易于挥发的燃料可以使发动机性能更好,特别是在黑烟和气味方面。但是燃油的重组分可以提供更好的燃料经济性。50%回收温度表示柴油中轻馏分的含量,它影响柴油的密度和黏度,此温度低,则馏分轻,蒸发和燃烧速度快,发动机易起动。90%回收温度和95%回收温度表示重质馏分的含量,此温度高,重馏分多,喷射雾化不良,蒸发慢,燃烧不完全,高温下发生热分解而生成积炭,使排气带黑烟,增加耗油量,同时使机械磨损增加。柴油馏程尾部越重会造成排放恶化,多生成烟炱、黑烟和颗粒物。馏程的分析方法为GB/T 6536,用该方法分析了0号普通柴油以及调合燃料B10的馏程,如表14所示。

由表18可见,调合燃料B10的馏程温度与石油柴油的类似。我国柴油标准和生物柴油调合燃料(B5)标准中对馏程的要求均是50%回收温度不高于300℃,90%回收温度不高于355℃,95%回收温度不高于365℃。经过检测调合燃料B10样品也满足此要求,因此将调合燃料B10的馏程要求定为与柴油标准相同。

表14 普通柴油和调合燃料B10的馏程

样品 0号普通柴油a 0号普通柴油b B10-1b B10-2a B10-3a

50%回收温度/℃

272 278 288 279 278

90%回收温度/℃

340 340 341 337 338

95%回收温度/℃

356 352 352 347 348

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5.16 密度

我国柴油密度一般报告20℃时数据,而世界大多数标准的密度皆为15℃时的数据,其换算公式为??15????T??0.723?T?15?,其中20℃≤T≤60℃。生物柴油

的密度一般在860 ~900 kg/m3之间。石油柴油密度一般在800 ~860 kg/m3之间。本课题分析了部分生物柴油、石油柴油以及B10调合燃料的密度,生物柴油样品的密度在870 ~890 kg/m3之间,石油柴油样品密度在840 ~860 kg/m3之间,调合燃料B10的密度接近于相应的石油柴油,在840 ~860 kg/m3之间(见表15)。国家普通柴油和B5轻柴油标准中对密度的具体限值无要求,故本标准也只要求给出密度的报告值。密度的测定方法很多,用GB/T 1884、GB/T 1885、GB/T 2540等均可,本标准建议采用GB/T1884测定。

表15 生物柴油、普通柴油和调合燃料B10的密度

样品 生物柴油1 生物柴油2 生物柴油3 0号普通柴油a 0号普通柴油b 密度(20℃)/(kg/m3) 877.0 882.2 880.4 852.5 844.0 样品 B10-1b B10-2a B10-3a 密度(20℃)/(kg/m3) 846.9 852.0 856.2 5.17 润滑性

国标用来评价柴油润滑性的方法为SH/T 0765,测定的是校正平均磨痕直径WS1.4。目前全球普遍认可以60℃时WS1.4不超过460μm作为柴油润滑性合格的标准。一般通过加入柴油润滑性添加剂的方法来改善低硫柴油的润滑性。但生物柴油具有改善柴油润滑性的作用,因此含有生物柴油的调合燃料的润滑性很好,无需再加改善其润滑性的添加剂。

实验表明,加入5%生物柴油到石油柴油中可大大改善其润滑性,一般都能达到低硫燃料对润滑性的要求,B10普通调合燃料由于硫含量比较高,柴油部分本身润滑性就比较好,因此对润滑性不作要求。 5.18 生物柴油(脂肪酸甲酯,FAME)含量

由于生物柴油的主要组分是脂肪酸甲酯(FAME),且用于调合满足本标准

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要求的纯生物柴油(BD100)必须满足标准GB/T 20828要求,同时,通过红外方法来定量测定的也主要是甲酯的含量,因此,本指标设定的名称为―生物柴油(脂肪酸甲酯)含量‖。该指标的设定是为了规范生物柴油的调合以及调配的比例。生物柴油调合燃料中脂肪酸甲酯含量的测定方法目前全球普遍认可的是欧盟方法EN 14078:2003。我国根据国情对EN 14078:2003进行了适当修改,制定了GB/T 23801-2009中间馏分油中脂肪酸甲酯含量测定——红外光谱法,该方法测定FAME体积含量的范围约为1.7%~22.7%。按照此方法测定了调合燃料B10的脂肪酸甲酯含量,如表16所示。由表可见加入体积含量为10%的生物柴油后,调合燃料B10中脂肪酸甲酯的体积百分数测定值在9.90%~10.16%之间,说明该方法能很好地分析脂肪酸甲酯含量,故本标准规定采用该方法进行生物柴油(脂肪酸甲酯)含量的测定。

为了涵盖体积调配量为5%以上、10%以下的调合燃料,规定生物柴油(脂肪酸甲酯)的体积含量为6?10%。

表16 调合燃料B10的生物柴油含量

样品 B10-1b B10-2a B10-3a

生物柴油(脂肪酸甲酯)含量(体积分数)/%

10.03 10.16 9.90

(六)生物柴油调合燃料B10台架、整车道路试验和车辆长期运行情况

为了考察我省生物柴油与0号普通柴油调配的调合燃料B10对发动机的影响情况,2011年10月至12月,昆明理工大学用调合燃料B10以昆明云内动力股份有限公司生产的D19TCI高压共轨电控增压柴油机(该机型为目前我国最先进的车用柴油机)为研究机型进行了柴油发动机台架试验,考察了调合燃料的动力性、经济性和排放特性。同时还以搭载D19TCI高压共轨电控增压柴油机的东风轻卡为研究车型在云南祥云机场按国家相关标准进行了整车道路性能试验。试验用生物柴油是由云南盈鼎生物能源股份有限公司以地沟油和橡胶籽油为原料生产的生物柴油,以及昆明熵诺斯科技有限公司生产的以小桐子油为原料的生物柴油,试验用柴油是0号柴油。以此调配的调合燃料B10满足本标准要求。此外云南盈鼎生物能源股份有限公司购置长城哈弗GW2.8TC和GW2.5TC各一辆用于进行生物柴油

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调合燃料B10的实际使用试验,并和昆明公交集团合作,在43辆公交车上进行了为期3个月的调合燃料B10使用试验。 6.1 生物柴油调合燃料B10台架试验

按照GB 17691-2005 《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法》以及GB/T18297-2001 《汽车发动机性能试验方法》,在D19TCI高压共轨电控增压柴油机上进行燃用生物柴油调合燃料B10的总功率试验和排气污染物试验。

6.1.1 标定转速(4000r/min)时的试验结果

D19TCI柴油机在标定转速(4000r/min)下燃用不同调合燃料B10与石油柴油的试验结果对比如表17所示。

表17 标定转速(4000r/min)外特性点下燃用调合燃料B10与石油柴油的性能参数对比

参数 油品 0号石油柴油 B10-1a (小桐子油生物柴油/0号柴油) 功率 kW 74.88 75.33 +0.6% 75.24 +0.48% 74.68 –0.27% 比油耗 g/(kW·h) 260.35 260.19 –0.06% 265.2 +1.9% 274.5 +5.43% 烟度 FSN 2.622 2.207 –15.83% 2.519 –3.9% 2.358 –10.07% NOx ppm 425 410 –3.66% 380 –10.6% 400 –5.9% 十三工况NOx 总排放量g/(kW·h) 2.201 2.236 +1.6% 1.94 –11.9% — — 绝对值 相对值 绝对值 相对值 绝对值 相对值 B10-2a (地沟油生物柴油/0号柴油) B10-3a (橡胶籽油生物柴油/0号柴油) 注:相对值指的是调合燃料B20参数相对于0号柴油参数增加或减少的百分数,以下同。

从表17中可以看出:

(1)与燃用0号柴油相比,D19TCI柴油机在标定转速(4000r/min)外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变;

(2)与燃用0号柴油相比,D19TCI柴油机在标定转速(4000r/min)外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后经济性下降,比油耗上升了1.9%到5.43%不等,这是由于生物柴油热值相对较低所致;

(3)与燃用0号柴油相比,D19TCI柴油机在标定转速(4000r/min)外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后烟度排放下降幅度较大,其中以小桐子油生物柴油调配的B10下降了15.83%;按国家排放法规(十三工况法)测试的NOx排

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放总量均有所增加,但幅度不大,这主要是由于生物柴油含氧所致;

(4)按国家标准进行了噪声测试,对比结果基本没有变化;

(5)进行了不同转速下的负荷特性及外特性对比试验,大量的试验数据表明,与燃用0号柴油相比,动力性基本没有影响、经济性略有下降、烟度排放下降幅度明显。

6.1.2最大转矩转速(2200r/min)时的试验结果

最大转矩转速(2200r/min)外特性点下燃用不同调合燃料B10的试验结果对比如表18所示。

表18 最大转矩转速(2200r/min)外特性点下燃用调合燃料B10与石油柴油的性能参数对比

参数 油品 0号石油柴油 B10-1a (小桐子油生物柴油/0号柴油) 功率 kW 50.75 50.88 –0.26% 50.45 –0.59% 50.77 +0.04% 比油耗 g/(kW·h) 235.3 224.06 –4.78% 232.71 –1.1% 226.7 –3.65% 烟度 FSN 2.125 1.911 –10.07% 1.469 –30.87% 0.751 –64.66% NOx ppm 329 368 +11.85% 304 –7.6% 382 +16.1% 绝对值 相对值 绝对值 相对值 绝对值 相对值 B10-2a (地沟油生物柴油/0号柴油) B10-3a (橡胶籽油生物柴油/0号柴油) 从表18中可以看出,与燃用0号柴油相比,D19TCI柴油机在最大转矩转速(2200r/min)外特性点下燃用生物柴油调合燃料B10后动力性、经济性变化同在标定转速外特性点下基本一致,但烟度排放大幅度下降。 6.2 生物柴油调合燃料B10汽车整车道路性能对比试验

在云南省祥云机场按国家相关标准对东风轻卡燃用不同生物柴油调合燃料B10进行了整车道路性能对比试验,动力性对比和等速百公里燃油消耗量对比试验结果分别见表19和表20。

若定义直接档加速时间对比系数Kt为燃用生物柴油调合燃料B20加速时间与燃用0号柴油加速时间之比,则由表19所示的样车道路动力性对比试验可以看出:

1、对于小桐子油生物柴油调合燃料B10,其Kt=0.96,表明样车使用小桐子油生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变,最高车速、直接档加速性能均有所

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改善,起步加速性能有所降低;

2、对于地沟油生物柴油调合燃料B10,其Kt=1.00,表明样车使用地沟油生物柴油调合燃料B10后动力性有所降低,动力性最高车速均有所下降,直接档加速性能及起步加速性能有所波动;

3、对于橡胶籽油生物柴油调合燃料B10,其Kt=0.93,表明样车使用橡胶籽油生物柴油调合燃料B10后动力性基本不变,直接档加速性能明显改善。

4、与燃用0号柴油相比,样车燃用生物柴油调合燃料后加速行驶车外噪声基本不变。

表19 样车燃用调合燃料B10与石油柴油动力性对比试验结果 试 验 项 目 试 验 结 果 0号石油柴油 B10-1a (小桐子油生物柴油/0号柴油) 动力性 直接档全油门25-70km/h0-70km/h全油门 加速性能试验 起步加速性能试验 最高车速,km/h 加速时间, 加速距离, 加速时间,加速距离, s m s m 98.31 99.36 97.77 97.82 22.63 21.69 22.69 21.13

277.46 270.18 283.16 261.94 24.00 24.58 23.88 23.72 565.20 577.12 562.08 561.46 B10-2a (地沟油生物柴油/0号柴油) B10-3a (橡胶籽油生物柴油/0号柴油) 表20 样车燃用调合燃料B10与石油柴油经济性对比试验结果

试 验 项 目 试 验 结 果 0号石油柴油 B10-1a (小桐子油生物柴油/0号柴油) 经济性(等速百公里油耗,kg/100km) 30km/h 4.85 4.95 — — 40 km/h 6.00 5.90 — — 50 km/h 6.80 6.85 6.85 6.80 60 km/h 7.90 7.70 — — 70 km/h 8.80 8.80 — — B10-2a (地沟油生物柴油/0号柴油) B10-3a (橡胶籽油生物柴油/0号柴油) 进行等速百公里油耗试验时,根据小桐子生物柴油调合燃料的情况,地沟油

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生物柴油、橡胶籽生物柴油调合燃料均按等速50 km/h进行百公里油耗试验对比。由表20的样车燃用调合燃料B10与石油柴油经济性对比试验结果可以看出:样车使用小桐子生物柴油、地沟油生物柴油调合燃料B10时,与燃用0号柴油相比其等速百公里燃油消耗量有所增加,但增加量很小;而燃用橡胶籽油生物柴油调合燃料B10时,与燃用0号柴油相比其等速百公里燃油消耗量一样。 6.3 生物柴油调合燃料B10车辆长期运行试验

为了检验生物柴油的使用性能,云南盈鼎生物能源股份有限公司于2008年购置长城哈弗GW2.8TC一辆用于进行生物柴油的实际使用试验,试验在高速、市内及等级公路上按车辆正常行驶进行。

从2008年7月开始试验纯生物柴油(BD100),试验时间四个月,里程16000多公里,百公里油耗7.85升,略高于石化柴油(百公里油耗7.8升)。在爬坡时需要将转速提高;在气温10°C以下时,点火较难;每8000?10000公里时会出现供油不足,需要更换油水分离器。

在BD100试验结束后,利用长城哈弗GW2.8TC进行了B10调合燃料的路用试验,至2011年12月行驶10.34万公里,发动机没有出现问题。根据驾驶员的记录,使用调合燃料B10百公里油耗为7.5升(使用石油柴油为7.8升)。启动时加速平稳顺畅,动力充沛,推背感明显;低速1800rpm时,动力充沛,换挡顺畅;中高速转速到2500rpm以上时,动力强劲,换挡后转速回落到1800rpm时,再踩油门动力与车速提升流畅;如果转速降到1500rpm以下,提速较缓慢。

冷车启动时,特别是在气温较低时,需要预热启动,通常基本能一次启动成功。热车发动机点火良好。

从2011年1月开始,云南盈鼎生物能源股份有限公司和昆明公交集团合作,在大洋浦建立生物柴油公交加油站,为118路、140路共43辆公交车提供生物柴油调合燃料B10。经过3个月的运营,情况良好,不仅节油,而且尾气排放黑烟少,减排效果明显,云南卫视专门对此做了报道,具体的使用情况报告公交公司正在完成,可为下一步推广使用生物柴油调合燃料提供参考数据。

(七)重大意见分歧的处理依据和结果

无重大意见分歧。

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(八)国内外情况

8.1 国内外生物柴油(BD100)标准发展简况

生物柴油可以单独直接用于柴油发动机,但目前主要是作为组分以2%~20%的体积比与矿物柴油调合使用。作为发动机燃料或调合组分,生物柴油必须满足一定的要求。二十世纪90年代,欧洲各国先后制定了生物柴油国家标准,其中奥地利标准ON C1190是世界上第一个生物柴油国家标准(1991年颁布),随后,捷克共和国、德国、法国、意大利、瑞典等国家也相继颁布生物柴油国家标准,而欧洲标准是在欧洲各国标准的基础上制定的。2003年7月欧洲生物柴油标准EN14213:2003(加热油用)和EN14214:2003(车用)实施。美国主要以大豆为原料生产生物柴油,美国试验与材料协会于1999年发布了生物柴油临时标准ASTM PS121-99,并于2002年推出正式标准ASTM D 6751-02,目前有效的版本是ASTM D 6751-11。世界其它国家或地区的生物柴油标准基本上都参照欧洲或美国标准制定,例如,澳大利亚生物柴油标准、巴西生物柴油标准同时参照了欧洲标准和美国标准。国外现行生物柴油标准如表21所示。

表21 国外B100生物柴油标准情况

国家和地区 标准编号 实施日期 密度(15℃)/(kg/m3) 运动粘度(40℃)/(mm2/s) 90%馏程温度/℃ 闪点(闭口)/℃ CFPP/℃ 浊点/℃ 硫含量/% 100%康氏残炭/% 10%康氏残炭/% 硫酸盐灰分/% 水含量/(mg/kg) 总污染物/( mg/kg) 水分和沉积物体积分数/% 铜片腐蚀(50℃,3h)/级 十六烷值 酸值/(mgKOH/g) 氧化安定性(110℃)/h 美国 D6751-11b 2011-07 - 1.9~6.0 ≤360 ≥93 - 报告 ≤0.05/0.0015 ≤0.05 - ≤0.020 - - ≤0.05 ≤3 ≥47 ≤0.5 >3 欧洲(加热油用) EN14213 2003-07 860~900 3.5~5.0 - ≥120 - - ≤0.0010 - ≤0.3 ≤0.02 ≤500 ≤24 - ≤1 ≥51 ≤0.5 ≥4.0 欧洲(车用) EN14214 2009-09 860~900 3.5~5.0 - ≥101 各国自定 - ≤0.0010 - ≤0.3 ≤0.02 ≤500 ≤24 - ≤1 ≥51 ≤0.5 ≥8.0 巴西 ANP255 Sep-2003 同柴油 同柴油 ≤360;95% ≥100 - 同柴油 ≤0.001 ≤0.05 ≤0.02 - - ≤0.02 ≤1 ≥45 ≤0.8 ≥6 印尼 FBI-S01-03 2003 850~900 2.3~6.0 ≤360 ≥100 - ≤18 ≤0.01 ≤0.05 ≤0.3 ≤0.02 - - ≤0.02 ≤3 ≥51 ≤0.8 - 21

甲醇含量/% 酯含量/% 单甘酯/% 二甘酯/% 三甘酯/% 游离甘油/% 总甘油/% 碘值/(gI2/100g) 亚麻酸甲酯/% 多不饱和(双键≥4)酸甲酯/% 磷含量/(mg/kg) 一价金属(Na+K)含量/(mg/kg) 二价金属(Ca+Mg)含量/(mg/kg) ≤0.2 - - - - ≤0.020 ≤0.240 - - - ≤10 ≤5 ≤5 - ≥96.5 ≤0.8 - ≤0.2 ≤0.02 - ≤130 - 1 ≤10 - - ≤0.2 ≥96.5 ≤0.8 ≤0.2 ≤0.2 ≤0.02 ≤0.25 ≤120 ≤12.0 1 ≤4 ≤5 ≤5 ≤0.5 - ≤1.0 - ≤0.25 ≤0.02 ≤0.38 报告 - - ≤10 ≤10 - - ≥96.5 - ≤0.25 - ≤0.02 ≤0.24 115 - - ≤10 - - 我国已于2007年实施了首个生物柴油国家标准GB/T 20828-2007《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》。标准的技术要求和试验方法见表22。

表22 柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)技术要求和试验方法

质量指标 项目 S500 密度(20℃)/(kg/m3) 运动粘度(40℃)/(mm2/s) 820~900 1.9~6.0 S50 GB/T 2540 GB/T 265 GB/T 261 SH/T 0248 0.005 SH/T 0689 GB/T 17144 GB/T 2433 SH/T 0246 GB/T 511 GB/T 5096 GB/T 386 EN 14112 GB/T 264 ASTM D 6584 ASTM D 6584 GB/T 6536 试验方法 闪点(闭口)/℃ 不低于 130 冷滤点/℃ 报告 硫含量(质量分数)/% 不大于 0.05 10%蒸余物残炭(质量分数)/% 不大于 0.3 硫酸盐灰分(质量分数)/% 不大于 0.020 水含量(质量分数)/% 不大于 0.05 机械杂质 无 铜片腐蚀(50℃,3h)/级 不大于 1 十六烷值 不小于 49 氧化安定性(110℃)/h 不小于 6 酸值 / (mgKOH/g) 不大于 0.80 游离甘油含量(质量分数)/% 不大于 0.020 总甘油含量(质量分数)/% 不大于 0.24 90%回收温度/℃ 不高于 360 22

GB/T 20828-2007规定的柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)的技术要求按照硫含量分为S500和S50两个牌号,前者指硫含量(质量分数)不大于0.05 %(500mg/kg),后者指硫含量(质量分数)不大于0.005 %(50mg/kg),其余指标和要求都相同。满足该标准的生物柴油与矿物柴油调合后才能作为替代柴油用的柴油机燃料。

8.2 国内外生物柴油调合燃料的标准简况

国外研究结果表明,低比例生物柴油(≤5%)掺入到矿物柴油中在技术上是可行的,B5调合燃料完全能满足柴油规格要求,并对贮存运输无特殊要求,柴油发动机的金属和橡胶部件也无需更换。B5调合燃料已经得到世界绝大多数油泵制造商、发动机制造商和汽车制造商的认可,完全与柴油兼容,但前提是生物柴油(BD100)必须满足一定的标准。

美国2008年最新修订的柴油标准ASTM D975-08a中增加B5标准,同时颁布了B6~B20生物柴油调合燃料的新标准ASTM D7467-08。ASTM D7467经过三次修订目前最新的版本是2010年10月颁布的ASTM D7467-10(见表23),主要变动是将原来分析调合燃料氧化安定性指标的方法EN 14112修改为EN 15751-2009。

表23 美国B6~B20生物柴油调合燃料技术要求和试验方法 质量指标 项目 S15 酸值 / (mgKOH/g) 不大于 运动粘度(40℃)/(mm2/s) 闪点(闭口)/℃ 不低于 浊点/℃或冷滤点/℃ 不高于 硫含量/(μg/g) 质量含量% 不大于 质量含量% 不大于 馏程:90%回收温度/℃ 不高于 10%蒸余物残炭(质量分数)/% 不大于 十六烷值 不小于 满足下面条件之一: 十六烷指数 不小于 多环芳烃(体积分数)% 不大于 23

试验方法 S500 0.3 1.9~4.1 52 15 0.50 S5000 D 664 D 445 D 93 D 2500 D 4539 D 6371 D 5453 D 2622 D 129 D 86 D 524 D 613 D 976-80 D 1319-03 0.05 343℃ 0.35 40 40 35 灰分(质量分数)/% 不大于 水分和沉积物体积分数/% 不大于 铜片腐蚀(50℃,3h)/级 不大于 生物柴油(脂肪酸甲酯)含量(体积分数)/% 氧化安定性/h 不大于 润滑性(HFRR),磨痕直径(60℃)/μm 不大于 0.01 0.05 3 6~20 6 520 D 482 D 2709 D 130 D 7371 EN 15751 D 6079 1992年起法国在全部柴油中加入5%生物柴油销售,而政府部门车辆柴油中需加入30%生物柴油。欧盟发出指令明确规定生物柴油在汽车燃料中应达到的比例。1992年美国能源部将生物柴油核定为清洁替代燃料,1994年1月15日美国参议院通过将柴油中掺入20%生物柴油的混合燃料纳入美国能源政策法案(EPACT)中。

欧盟车用柴油标准EN 590:2004中规定只要满足欧盟标准EN 14214要求的生物柴油就可在车用柴油中加入,但生物柴油的体积含量不能超过5%。但是随着生物柴油应用的逐步普及以及产量的逐年增加,提高车用柴油中生物柴油调合比例越来越得到各方的认可。

加拿大CAN/CGBS标准规定的是生物柴油调合燃料B1~B5的技术指标和要求,其中生物柴油也要满足EN 14214或美国生物柴油标准ASTM D6751。该B1~B5标准与该国柴油标准CAN/CGSB-3.520的差别只是增加了酸值指标和脂肪酸甲酯含量测定指标。

日本2007年3月实施的日本生物柴油调合燃料B5规格作为法律出现在日本《品质确保法》中且必须严格执行。日本经济产业省制定调合燃料B5规格相对于柴油标准增加的指标如表24所示。

表24 日本品质确保法对B5调合燃料的要求

项目

脂肪酸甲酯含量(质量分数)/% 甘油三酸酯含量(质量分数)/% 甲醇含量(质量分数)/% 酸值/ (mgKOH/g)

甲酸、乙酸、丙酸含量(质量分数)/% 氧化安定性(酸值增加量)/ (mgKOH/g)

不大于 不大于 不大于 不大于 不大于 不大于

质量指标

5 0.01 0.01 0.13 0.0030 0.12

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我国于2011年2月1日颁布实施了国家标准GB/T 25199-2010《生物柴油调合燃料(B5)》,根据硫含量分为B5轻柴油和B5车用柴油两类,B5轻柴油技术指标见表25。该标准的实施表明生物柴油调合燃料相关质量标准将得以统一,生物柴油取得了正式进场资格和正当身份,对生物柴油行业的发展起到规范作用,对生物柴油的推广和整个行业的健康发展将产生积极影响。

表25 B5轻柴油技术要求和试验方法 质量指标 项目 10号 5号 0号 -10号 试验方法 2.5 0.15 0.09 0.3 0.01 1 0.035 无 3.0~8.0 55 12 10 8 5 45 报告 300 355 365 2~5 4 0 -5 -10 SH/T 0175 GB/T380 GB/T 7304 GB/T 17144 GB/T 508 GB/T 5096 SH/T 0246 GB/T 511 GB/T 265 GB/T 261 SH/T 0248 GB/T 510 GB/T 386 GB/T 1884 GB/T 1885 氧化安定性,总不溶物/(mg/100mL)不大于 硫含量(质量分数)/% 不大于 酸值 / (mgKOH/g) 不大于 10%蒸余物残炭(质量分数)/% 不大于 灰分(质量分数)/% 不大于 铜片腐蚀(50℃,3h)/级 不大于 水含量(质量分数)/% 不大于 机械杂质 运动粘度(40℃)/(mm2/s) 闪点(闭口)/℃ 不低于 冷滤点/℃ 不高于 凝点/℃ 不高于 十六烷值 不小于 密度(20℃)/(kg/m3) 馏程: 50%回收温度/℃ 不高于 90%回收温度/℃ 不高于 95%回收温度/℃ 不高于 生物柴油(脂肪酸甲酯,FAME)含量(体积分数)/% GB/T 6535 GB/T 23801

(九)作为推荐性标准或者强制性标准的建议及其理由

鉴于下列原因,本地方标准的第5章、第7章、第8章建议为强制性的:

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1、云南省在十二五规划中有明确的生物柴油产业发展思路,确定了把云南打造成为全国生物柴油基地的战略目标,制定云南省调合生物柴油强制性地方标准有利于推动生物柴油产业的发展,为战略目标的实现奠定基础。

2、制定云南省调合生物柴油强制性地方标准是云南省发改委根据发展的需要,下达给起草单位的指令性任务。

3、在制定标准时参考了国内外有关生物柴油调合燃料的标准,基本都是强制性要求,比如海南的《含5%生物柴油的调和燃料》、安徽的《生物柴油(BD(10)》都是全文强制。

4、生物柴油调合燃料主要组分是普通柴油,而且在制定标准时一些指标采用或优于普通柴油(GB252-2011)的标准要求,而GB252-2011是强制性标准,因此,调合生物柴油作为强制性标准。

5、生物柴油调合燃料是由纯生物柴油和石油柴油按比例调合而成的,如果不制定强制性标准,对于调合燃料的质量无法保证,调合比例无法控制,影响产品质量的统一、价格的确定、生产秩序的稳定。

6、纯生物柴油的国家标准GB/T 20828-2007和生物柴油调合燃料(B5)国家标准GB/T 25199是推荐标准,是为了对全国范围内的生物柴油发展起到指导作用。但是由于原料的限制,生物柴油在我国不可能大规模生产,而且其使用有地域特性,在制定地方标准时应符合各地的实际情况。

(十)贯彻标准的措施建议

标准经批准、发布实施后,拟请能源行业管理部门尽快在全省有关单位推广贯彻实施。

参考文献

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/xo4.html

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