国内外生物柴油的标准.doc

生物柴油标准中的各项指标分析生物柴油标准中要考虑很多指标，有些指标是与石油柴油共有的，包括密度、运动粘度、闪点、硫含量、10蒸余物残碳、十六烷值、灰分、水含量、机械杂质、铜片腐蚀、燃料安定性、低温性等；还有一些指标是生物柴油所特有的，包括总酯含量、游离甘油含量、甘油单酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘价及多元不饱和脂肪酸甲酯的含量、酸值、磷含量、碱及碱土金属含量等；另外，还有一些额外的指标包括馏程、燃烧热值、润滑性、不皂化物含量等，是可以选择的。闪点：为了储存和运输的安全，燃料都要最低闪点的要求。生物柴油的闪点一般高于110，远超过石油柴油的70，所以生物柴油储运比石油柴油安全。甲醇的含量是影响生物柴油闪点高低的重要因素。即使在生物柴油中含有少量的甲醇，其闪点也会降低。除此之外，较多的甲醇也会对燃料泵、橡塑配件等有影响，并且会降低生物柴油的燃烧性能。美国生物柴油标准要求闭口闪点不低于130，欧洲标准要求不低于120。水分：游离水会导致生物柴油氧化并与游离脂肪酸生成酸性水溶液，水本身对金属就有腐蚀。美国生物柴油标准要求生物柴油水分和沉渣不超过0.05，欧洲标准要求水含量不超过500 mg/kg。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。生物柴油中不允许有机械杂质。欧洲生物柴油标准要求总杂质含量不超过24 mg/kg。运动粘度：运动粘度表示生物柴油在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下生物柴油的动力粘度与密度之比。对于一些发动机而言，为了防止喷射泵和喷射器泄漏而造成功率损失，可设定一个粘度最小值；另一方面，通过对发动机的设计尺寸、喷油系统特性的考虑，限定了允许粘度的最大值。生物柴油的粘度高于石油柴油，调入220的生物柴油到石油柴油中后，柴油的粘度会增加，但也能满足标准对柴油运动粘度的要求。美国标准要求生物柴油40运动粘度为1.96.0 mm2/s，欧洲标准要求40运动粘度为3.55.0 mm2/s。硫酸盐灰分：在生物柴油中灰分以三种形式存在：固体磨料、可溶性金属皂及未除去的催化剂。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。美国和欧洲标准都要求生物柴油硫酸盐灰分不超过0.02。硫：硫含量对于发动机磨损和沉积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。生物柴油的一个主要优点就是硫含量低。美国标准要求生物柴油硫含量不超过0.05，欧洲标准要求低于0.001。铜片腐蚀：是在规定条件下测试油品对铜的腐蚀倾向。由于酸或含硫化合物的存在能使得铜片褪色，此试验可用来评测燃料系统中紫铜、黄铜、青铜部件产生腐蚀的可能性。按照目前的标准，生物柴油的铜片腐蚀一般都能达到要求，但长期与铜接触，可能会导致生物柴油发生降解，产生游离脂肪酸和固体物质。美国标准要求生物柴油铜片腐蚀不高于3级，欧洲标准为1级。十六烷值：是指在规定条件下的发动机试验中，采用和被测定燃料具有相同发火滞后期的标准燃料中正十六烷的体积百分数。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。与石油柴油相比，生物柴油的一个优点就是十六烷值较高。美国标准要求生物柴油十六烷值不低于47，欧洲标准要求超过51。氧化安定性：氧化安定性也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如下老化产物：不溶性聚合物（胶质和油泥），这会造成发动机滤网堵塞和喷射泵结焦，并导致排烟增加、启动困难；可溶性聚合物，其可在发动机中形成树脂状物质，可能会导致熄火和启动困难；老化酸，这会造成发动机金属部件腐蚀；过氧化物，这会造成橡胶部件的老化变脆而导致燃料泄漏等。由于生物柴油很难通过纤维素滤膜，用于评价柴油氧化安定性的方法不能评价生物柴油。目前已经发展了很多方法可评定生物柴油的氧化安定性，比较得到公认的标准方法使ISO 6886动植物油脂氧化安定性测定法（加速氧化法）和基于此的EN 14112:2004脂肪酸甲酯氧化安定性测定法（加速氧化法）。欧洲标准规定生物柴油在110下的诱导期不低于6小时，美国规准还没有规定这一指标。低温流动性：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浊点、冷滤点、凝点/倾点等来衡量。在冷滤点方法出现之前，一般用浊点、凝点/倾点来评价油品的低温性能。美国使用浊点和倾点指标划分柴油的牌号。冷滤点与燃料实际使用温度有很好的对应关系，对柴油燃料的使用有实际指导意义，而浊点、凝点/倾点与实际情况有偏差。100%的生物柴油的低温流动性普遍较差，冷滤点高于石油柴油。石油柴油与生物柴油调和后，低温流动性与石油柴油的性质、生物柴油的性质、掺入量以及是否使用流动性改进剂等都有很大关系。美国和欧洲标准都未明确规定。残炭：残炭量用来评测燃料油中炭沉积的趋势。残炭值越大，在柴油发动机气缸内生成积炭的倾向越大，但由于与发动机没有直接的关联性，这项性能指标被认为是一个粗劣估计。美国生物柴油标准用100的样品来替代10蒸余物，并按照10蒸余物来计算，其值要求小于0.050。欧洲生物柴油标准是直接测试，要求100蒸余物残炭不大于0.3%.酸值：是指中和1克油品中的酸性物质所需要的氢氧化钾毫克数。生物柴油的酸值测定的对象是生产过程中残余的游离脂肪酸和储存过程中降解产生的脂肪酸。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，同时还会使喷油泵柱塞副的磨损加剧，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。美国生物柴油标准酸值不大于0.80 mg KOH/g，欧洲标准为不大于0.50 mg KOH/g。游离甘油：高含量的游离甘油可产生喷射器沉积，也会阻塞供油系统和腐蚀发动机以及黑烟的生成，同时还能导致储存和供油系统底部游离甘油的形成。美国和欧洲生物柴油标准都要求游离甘油的含量不超过0.02。总甘油、甘油单酯、二酯及三酯：总甘油方法是用来评测油品中甘油的含量，包括游离甘油和未反应或部分反应的油脂。较低的总甘油含量能够确保油脂在转变成脂肪酸甲酯的高转化率。甘油单酯和二酯是甘油三酯未转化完全的副产物，如果它们的浓度太高，可能导致喷射器发生沉积，并且影响低温操作性能，造成过滤器阻塞。美国标准只规定了总甘油含量不超过0.240，没规定甘油单酯、二酯和三酯的含量；欧洲标准规定甘油单酯、二酯和三酯含量分别为不超过0.80、0.20和0.20，总甘油含量不超过0.25。磷含量：磷能够破坏用于排放控制系统的催化转换器，一定要保持它的低含量。在国外，随着排放标准的曰益严格，催化转换器在柴油动力设备上的应用越来越普遍，因此低含磷量的重要性将逐渐升高。美国和欧洲生物柴油标准都要求磷含量不大于10 mg/kg。90回收温度：由于生成生物柴油的动植物油脂主要是有16到18碳的脂肪酸甘油酯组成，因此所生成的生物柴油的馏程范围一般为330到360。这一指标的作用是防止生物柴油中混入其它高沸点污染物。美国标准规定90回收温度不超过360，欧洲标准没有规定这一项目。金属含量：残留的金属可导致发动机沉积和磨损，并造成泵和注射器失效，使柴油车排烟增大，启动困难。酯交换反应的催化剂可向生物柴油中引入Na、K、Ca、Mg等金属，欧洲标准要求一价金属和二价金属的含量都不超过5 mg/kg，美国标准没作要求。生物柴油的质量标准：指标 单位 德国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总硫 %Max 0.01 Max 0.05十六烷值 - Min 49 Min 40闪点 摄氏度Min 110 Min 100对铜的腐蚀效能 度 1 No. 3b max运动黏度 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游离甘油 %Max 0.02 Max 0.02总甘油 %Max 0.25 Max 0.24冷滤点（CFPP） 夏季 (摄氏度) Max 0.0 -冬季 ( 摄氏度) Max -15 -世界上很多国家已经拟定了生物柴油标准，从而保证柴油的质量，保证使用者更加放心的使用生物柴油。本文将欧盟、美国、德国、法国、意大利等国家的生物柴油标准进行详细的列表对比，以期对国内从事该行业发展的业者有所借鉴。表格 美国、德国和欧洲的生物柴油标准指标及衡量单位描述欧盟德国美国石油柴油EN 14214:2005DIN V 51606ASTM 6751-03 EN 590:1999适用于FAME FAMEFAAEDiesel15C时的密度 g/cm³0.86-0.900.875-0.90 0.82-0.84540C 时的动力粘度mm²/s3.5-5.03.5-5.01.9-6.02.0-4.5蒸馏点% C 90%360C85%350C - 95%360C闪点C120 min 110 min 130 min 55 min冷滤点（CFPP）C不同国家不同标准春天: 0夏秋: -10冬天: -20 不同国家不同标准浊点C * report硫含量mg/kg10 max 10 max 15 max 350 maxCCR 100% %质量分数 0.05 max 0.05 max残炭(10%dist.residue)%质量分数0.3 max 0.3 max 0.3 max硫酸灰分%质量分数0.02 max 0.03 max 0.02 max氧化物灰分 %质量分数 0.1 max水分mg/kg500 max 300 max 500 max 200 max总杂质mg/kg24 max 20 max 24 max对铜的腐蚀效能3h/50C1131氧化稳定性，诱导期hrs;110C6 hours min N/A (25 g/m3)十六烷值 51 min 49 min 47 min 51 min酸度值mgKOH /g 0.5 max 0.5 max 0.8 max甲醇含量（质量分数）%质量分数0.20 max 0.3 max酯含量%质量分数96.5 min甘油一酯%质量分数0.8 max 0.8 max甘油二酯%质量分数0.2 max 0.4 max甘油三酯%质量分数0.2 max 0.4 max甘油 %质量分数0.02 max 0.02 max 0.02 max甘油总量 %质量分数0.25 max 0.25 max 0.24 max碘值 120 max 115 max亚麻酸甲酯%质量分数12 maxC(x:4) 和更大分子量的不饱和酯%质量分数1 max磷含量mg/kg10 max 10 max 10 max碱度mg/kg 5 maxGp I metals (NaK)mg/kg5 maxGpII metals (CaMg)mg/kg5 max多环芳烃（PAHs）%质量分数 11 max润滑性/磨损Lubricity / wearµm at 60C 460 max资料来源：Biofuel Systems Group Ltd表格 其他典型国家的生物柴油标准指标及衡量单位描述奥地利捷克法国德国意大利瑞典美国LOW S 2号柴油ON C1191 CSN65 6507JournalOfficiel DIN V51606UNI10635 SS155436 ASTM6751-02 (for comparason)实行日期(年.月.日)1997.7.11998.91997.9.141997.91997.4.211996.11.271999.7适用于FAME RME VOMEFAMEVOMEVOMEFAMAE*ULSD Diesel#2密度15C g/cm³0.85-0.890.87-0.890.87-0.900.875-0.900.86-0.900.87-0.900.87-0.89黏度 40C mm²/s3.5-5.03.5-5.03.5-5.03.5-5.03.5-5.03.5-5.01.9-6.01.9-4.1蒸馏点% C 95%360C 95%360C 90%360C90%338C闪点C100 min 110 min 100 min 110 min 100 min 100 min 100 min 52 minCFPPC夏天 0冬天 -15-5 夏天: 0春秋: -10冬天: -20 -5倾点C -10 max 夏天: 0 max冬天:-15 max硫含量%质量分数0.02 max 0.02 max 0.01 max 0.01 max 0.001 max 0.0015 max 0.05 maxCCR 100% %质量分数0.05 max 0.05 max 0.05 max 0.05 max兰氏 10% 蒸馏残余%质量分数 0.3 max 0.3 max 0.5 max 0.1 max 0.35 max硫酸灰分%质量分数0.02 max 0.02 max 0.03 max 0.02 max氧化物灰分 %质量分数 0.01 max 0.01 max 0.1 max水分mg/kg 500 max200 max 300 max 700 max 300 max 500 max 500 max总杂质 mg/kg 2