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硫 含 量
硫含量是汽油质量的重要参数之一,对发动机的腐蚀和排放会产生重要影响。
汽油中硫含量过高,会导致汽车尾气催化转化器的催化剂转化效率降低和氧传感器灵敏度的下降,不利于对车辆尾气排放的有效控制。
常用的检测方法有GB/T 17040石油产品硫含量测定法(能量色散X射线荧光光谱法)、 GB/T 11140石油产品硫含量测定法(X射线光谱法) 、 SH/T 0689轻质烃及发动机燃料和其它油品的总硫含量测定法(紫外荧光法)、SH/T0253轻质石油产品中总硫含量测定法(电量法)。
博士试验和硫醇硫
博士试验和硫醇硫是表征汽油腐蚀性的指标,主要目的是为了控制汽油中的硫醇含量。
硫醇硫会引起储罐和发动机的腐蚀,尤其是4个碳以下的硫醇酸性较强,易造成金属的腐蚀。
博士试验为硫醇硫的定性试验方法,方法号为SH/T 0174。该方法规定了用博士试剂定性检测轻质石油产品如汽油中的硫醇硫,也可定性检测硫化氢。
硫醇硫含量可用GB/T 1792电位滴定法定量检测。
有些油品的硫醇硫含量很低(小于0.0004%),博士试验也有可能不通过。这是因为博士试验对不同碳数的硫醇硫的灵敏度不同造成的。正在修订的GB/T 17930-2010标准规定以GB/T 1792法为仲裁法。
水溶性酸或碱 是一项定性试验,按GB/T 259方法测试。主要用于鉴别油品在生产和储运过程中是否受到无机酸或碱的污染。正常生产出的汽油本不应该含有水溶性酸或碱,但是,如果生产中控制不严,或在储存运输过程中容器不清洁,均有可能混入少量水溶性酸或碱。
水溶性酸对钢铁有强烈腐蚀作用,水溶性碱则对铝及铝合金有强烈的腐蚀。因此,汽油的质量指标中规定不允许含有水溶性酸或碱。
铜片腐蚀
乙醇汽油
早在20世纪20年代,巴西就开始了乙醇汽油的使用。由于巴西石油资源缺乏,但盛产甘蔗,于是形成了用甘蔗生产蔗糖、乙醇的成套技术。目前,巴西是世界上最多使用乙醇汽油的国家,乙醇汽油中乙醇含量已达到20%。
我国车用乙醇汽油执行标准:GB18351-2004。
车用乙醇汽油标准GB18351-2004和车用汽油标准GB17930-2006的技术要求相比,有以下特点:(1)增加了乙醇含量。要求乙醇含量在8.0%~12.0%(V/V)范围,不得人为加入其它含氧化合物。(2)将原车用汽油中“机械杂质及水分”为“无” 定为“水分不大于0.20%(m/m)”。
车用甲醇汽油
山西是国内最早开展甲醇汽油产业研究和推广的省份。作为煤炭大省,山西有着煤制甲醇的优势,“十一五”末全省煤制甲醇计划产能达到700万吨,同时也有着寻求更多甲醇应用途径的动力。目前山西已经出台的标准包括《M5、M15车用甲醇汽油》、《变性燃料甲醇》、《M85、M100车用甲醇燃料》、《车用甲醇汽油组分油》等。
甲醇汽油的掺混分为高比例和低比例两种,M85标准是高比例掺混标准、需要改造汽车发动机,M15标准是低比例掺混标准、无需改造汽车发动机。国家标准委已经公布了《车用燃料甲醇》GB/T 23510-2009、《车用甲醇汽油(M85)》 GB/T 23799-2009国家标准,分别于2009年11月1日、12月1日起实施。 《 M15车用甲醇汽油》国家标准正在制定中,计划今年完成。
2006年,我国的柴油消费量1.15亿吨。 2007年,我国的柴油消费量1.21亿吨。
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2008年,我国的柴油消费量1.32亿吨。
长期以来,我国柴油执行国家标准GB 252《轻柴油》。
随着机动车数量的增加,机动车排放物已经逐渐成为大中城市中心地带空气污染物的主要来源。为了有效控制机动车的污染排放,国家环保局相继出台了GB 18352.2-2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅱ)》等一系列相关的排放控制法规。
一些高性能的新型柴油发动机也对柴油的质量提出了更高的要求。2009年,国家出台了车用柴油标准 GB 19147-2009 《车用柴油》。 GB 252-2000《轻柴油》
DB 44/346-2006《车用柴油》 DB 44/695-2009《车用柴油》
国家标准GB 19147-2009 《车用柴油》已正式发布, 2010年1月1日执行,过渡期到2011年6月30日。 地方标准DB 44/695-2009《车用柴油》从2010年6月1日生效,实施日期由政府根据实际情况确定。
检测项目:色度、氧化安定性、十六烷值或十六烷指数、硫含量、10%蒸余物残炭、酸度、馏程、闪点、凝点、铜片腐蚀、灰分、密度、水分、机械杂质、运动粘度、润滑性、多环芳烃、脂肪酸甲酯含量。
轻 柴 油
轻柴油是三轮汽车、低速货车、拖拉机和非车用压燃式发动机等柴油发动机燃料。执行标准:GB 252-2000。 同车用汽油一样,轻柴油也有不同的牌号。划分轻柴油的依据是凝固点,凝点采用GB/T 510石油产品凝点测定法进行测定。
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目前国内应用的轻柴油按凝固点分为7个牌号:10 柴油、5 柴油、0 柴油、-10 柴油、-20 柴油、-35 柴油和-50#柴油。
选用轻柴油的依据是使用时的温度。柴油汽车主要选用后5个牌号的柴油,温度在4℃以上时选用0#柴油;
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温度在4 ℃ ~-5 ℃ 时选用-10柴油;温度在-5 ℃ ~ -14 ℃时选用-20 柴油;温度在-14 ℃ ~ -29 ℃
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时选用-35 柴油;温度在-29 ℃ ~ -44 ℃时选用-50 柴油。
选用柴油的牌号如果低于上述温度,发动机中的燃油系统就可能结蜡,堵塞油路,影响发动机的正常工作。
车用柴油
适用于压燃式发动机汽车,可满足国家第Ⅲ阶段机动车排放物的要求。执行标准:GB 19147-2009。
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按凝固点分为6个牌号:5 柴油、0 柴油、-10 柴油、-20 柴油、-35 柴油和-50#柴油。 GB 19147-2009《车用柴油》, 于2010年1月1日实施,过渡期到2011年6月30日。规定硫含量不大于0.035%(m/m); 增加了多环芳烃含量不大于11% (v/v),生物柴油(脂肪酸甲酯)含量不大于0.5 % (v/v) ;
广东地标车用柴油
适用于压燃式发动机汽车,可满足国家第Ⅲ阶段机动车排放物的要求。执行标准:DB 44/346 -2006,与标准GB 19147-2009相当。
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按凝固点分为4个牌号:5 柴油、0 柴油、-10 柴油、-20 柴油。
柴油机燃料的使用要求
柴油是可用作压燃式发动机燃料的石油轻质馏分,其使用要求主要有: ①具有良好的雾化性能、蒸发性能和燃烧性能 ②具有良好的燃料供给性能 ③对机件没有腐蚀和磨损作用 ④良好的储存安定性和热安定性
柴油使用中常见问题
敲缸、尾气带黑烟:十六烷值过低 熄火:供油不畅或油品含有大量水分
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燃烧室结焦积炭:馏分重、多环芳烃、残炭、灰分和硫含量高 金属部件腐蚀:活性硫含量高、酸性物质多 气阻:轻组分多
生成油泥、颜色变深:烯烃等不饱和烃及非烃类物质等不稳定组分多,氧化安定性差。 喷油泵磨损、寿命减短:润滑性不够
我国多数原油的轻质油含量少,直馏柴油收率低,因而催化裂化柴油在成品柴油中占相当大的比重,还有部分热加工生产的柴油。
由石蜡基原油和含蜡较多的中间基原油通过常减压蒸馏、采用不同的馏分切割方案,可直接生产﹣10号、0号和10号轻柴油以及各牌号重柴油。﹣35号和﹣50号轻柴油可由含蜡比较少的中间基原油和环烷基原油直接来生产,也可用临氢降凝和加氢裂化等方法生产。
催化裂化柴油中含芳烃和烯烃较多,一般十六烷值较低、安定性也较差,需与直馏柴油调合或经适当的精制后才能合格。热加工柴油的安定性更差,一般均需通过加氢精制。
柴油的燃烧性
燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成均匀的可燃混合气之后,能在较短的时间内发火自燃并正常地完全燃烧。
柴油在柴油机中的燃烧与汽油在汽油机中的燃烧是有原则区别的,柴油是靠自燃发火,汽油是靠点火燃烧。也就是说从燃烧角度看,对柴油的要求是自燃点低,容易自燃,而对汽油则要求其自燃点高,难于自燃。 柴油的自燃点过高时,会造成滞燃期过长,着火前气缸中积累燃料太多,急燃期压力升高太猛,因而使燃烧粗暴,导致敲缸,这种情况发生在燃烧阶段的初期。
十 六 烷 值
十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中燃烧性能的指标,是柴油的重要质量指标。
十六烷值高,表明该燃料在柴油机中发火性能好,滞燃期短,燃烧均匀且完全,发动机工作平稳, 但十六烷值过高,也将会由于局部不完全燃烧,而产生少量黑色排烟,热功率下降,油耗增加。 十六烷值低则表明燃料发火困难,滞燃期长,发动机工作状态粗暴。 不同转速的柴油机对柴油的十六烷值有不同的要求。
高速柴油机的燃料其十六烷值应在40~60,一般使用40~45的燃料;中速柴油机可使用十六烷值30~35的燃料。对于低速柴油机,即使用十六烷值低于25的燃料,其燃烧也不会发生特殊的困难。
在没有条件直接测定燃料的十六烷值的情况下,可按GB/T 11139《馏分燃料十六烷指数计算法》或SH/T 0694 《中间馏分燃料十六烷指数计算法(四变量公式法)》,利用试样的密度和馏出温度按公式计算得到,用CI表示。
在不可能用发动机测定十六烷值的情况下,计算十六烷指数是估计十六烷值的有效方法,适合于直馏馏分、催化裂化馏分及二者的混合燃料。 适合于计算在30-70之间的十六烷值。 十六烷指数计算法不适用以下情况: 1)加有十六烷值改进剂的燃料
2)纯烃、合成燃料、烷基化物、焦化产品以及从页岩油和油砂中衍生出的馏分燃料。 3)渣油或终馏点在260℃以下的挥发性产品。 有争议时,以实测十六烷值为准。
柴油的蒸发性
柴油的蒸发性对柴油机工作的影响
柴油在柴油机气缸中发火和燃烧都是在气态下进行的,因而必须先行汽化并与空气形成可燃混合气后,才能使柴油机起动和正常工作。所以柴油的滞燃期不单是取决于其十六烷值,同时还受其蒸发性的影响。
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柴油机内可燃混合气形成的速度主要由柴油的蒸发速度决定,而柴油蒸发速度的快慢,又由燃烧室内空气温度的高低和柴油馏分的轻重所决定。温度越高,轻馏分越多,则蒸发速度越快。柴油机的转速越快,它的每一工作循环的时间越短,要求柴油的蒸发速度越快,所用的馏分也就应该越轻。
如柴油的馏分过重,则蒸发速度太慢,从而使燃烧不完全,导致功率下降、油耗增大以及润滑油被稀释而磨损加重。若柴油的馏分过轻,则由于蒸发速度太快而使发动机气缸压力急剧上升,从而导致柴油机的工作不稳定。
n由于柴油机可燃混合气的形成与气缸内的空气运动有关,所以,不同类型燃烧室的柴油机对柴油蒸发性能的要求也有所差异。
我国轻柴油的馏程一般控制在180~365℃范围内。 采用馏程评定柴油蒸发性的指标,柴油的馏程按GB/T6536规定的方法测定,主要项目是50%和90%馏出温度。 ①50%馏出温度
50%馏出温度越低,说明柴油中的轻馏分越多,柴油机易于起动。我国国家标准规定轻柴油的50%馏出温度不高于300℃, 90%馏出温度不高于355℃, 95%馏出温度不高于365℃。研究表明,柴油中小于300℃馏分的含量对耗油量的影响很大,小于300℃馏分含量越高,则耗油量越小。 柴油中<300℃馏分含量与耗油量的关系
柴油的流动性 1.粘度
粘度对柴油机供油量的大小以及雾化的好坏有着密切的关系。柴油的粘度过小时,容易从高压油泵的柱塞和泵筒之间的间隙中漏出,会使喷入气缸的燃料减少,造成发动机功率下降。柴油的粘度越小,雾化后液滴直径就越小,喷出的油流射程也越短,因而不能与气缸中全部空气均匀混合,会造成燃烧不完全。同时,柴油机的油泵是靠柴油来润滑的,粘度过小时,不能起到润滑作用。柴油的粘度过大会造成供油困难,同时,喷出的油滴的直径过大,油流的射程过长,使油滴的有效蒸发面积减小,蒸发速度减慢,这样也会使混合气组成不均匀、燃烧不完全、燃料的消耗量增大。因此,柴油需要合适的粘度范围。
柴油的粘度大小与柴油的化学组成有关。一般含烷烃较多的石蜡基原油的柴油粘度较小,而环烷基原油的柴油粘度较大。
2.低温流动性
柴油在低温下的流动性能,不仅关系到柴油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储存、运输等作业能否正常进行有着密切的关系。
柴油的低温流动性与其化学组成有关,其中正构烷烃的含量越高,则低温流动性越差。 我国评定柴油低温流动性能的指标为凝点和冷滤点。
(1) 凝点
我国的轻柴油质量标准中规定了按GB/T510测定的凝点。凝点是在规定的实验条件下,试样开始失去流动性的温度。因为柴油在凝固之前先已出现石蜡晶体,所以严格说来凝点并不能确切表明柴油实际使用的最低温度。柴油中的芳烃含量高则凝固点低,但十六烷值也低; 烷烃含量高则十六烷值高,加裂柴油十六烷值最高,但凝固点也高。 (2) 冷滤点
冷滤点是指按照SH/T0248规定的测定条件,当试油通过过渡器的流量每分钟不足20mL时的最高温度。由于冷滤点测定的条件近似于使用条件,所以可以用来粗略地判断柴油可能使用的最低温度。冷滤点高低与柴油的低温粘度和含蜡量有关。低温下的粘度大或出现的蜡结晶多,都会使柴油的冷滤点较高。
柴油的安定性、腐蚀性和洁净度 1.柴油的安定性
柴油的安定性一般是用加速氧化后的总不溶物(SH/T 0175)和10%蒸余物残炭(GB/T 268)来评定。安定性差的柴油在储存中颜色容易变深,甚至产生沉淀。柴油质量标准中规定总不溶物不能大于2.5mg/100mL. 。 9欢迎下载
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10%蒸余物残炭可在一定程度上大致反映柴油在喷油嘴和气缸零件上形成积炭的倾向。柴油质量标准中规定10%蒸余物残炭不大于0.3%。
柴油的安定性取决于其化学组成。柴油中含有的多环芳香烃和环烷芳烃、二烯烃、烯烃、硫化物、氮化物等易氧化的物质都是不安定组分,它们易产生胶质和不溶性沉渣,使油品颜色变深,酸值增高,严重时会造成喷油嘴和滤清器堵塞等,并导致气缸中沉积物增加、磨损加剧。 必须通过各种精制方法减少这些化合物的含量。
柴油的腐蚀性
柴油中含硫化合物对发动机的工作寿命影响很大。所有的含硫化合物在气缸内燃烧后都生成SO2和SO3,这些氧化硫不仅会严重腐蚀高温区的零部件,而且还会与气缸壁上的润滑油起反应,加速漆膜和积炭的形成。同时,柴油机排出尾气中的氧化硫还会污染环境。因此,为了保护环境及避免发动机腐蚀,轻柴油的质量标准中规定了硫含量不大于0.2%,车用柴油的含硫量不大于0.035%。从发展来看,随着对环境保护的要求日益严格,柴油的含硫量指标将会进一步降低。 为防止酸腐蚀,在质量标准中还要求轻柴油的酸度不大于7mg(KOH)/100mL。与柴油腐蚀性相关的指标还有铜片腐蚀,标准要求不大于1级。 硫含量、铜片腐蚀的测定方法同汽油。
酸 度 n酸度:表明油品中含有酸性物质的指标,是保证油品储运容器和用油设备不受腐蚀的指标之一。采用GB/T 258汽油、煤油、柴油酸度测定法进行检测,以中和100ml试油中的酸性物质所需的KOH毫克数(mg KOH /100mL)表示。
n油品的酸性物质并不是单体化合物,而是酸性物质组成的混合物,所以不能根据反应的当量关系直接求出某一被测物质的量,而是以中和100mL或1g 试油中的酸性物质所需消耗的KOH毫克数表示。 n柴油中有机酸的含量用酸度来表示,在轻柴油质量指标中规定其酸度不大于7mg(KOH)/100mL。
柴油的洁净度
影响柴油洁净度的物质主要是水分和机械杂质。精制良好的柴油一般不含水分和机械杂质,但在储存、运输和加注过程中都有可能混入。柴油中如有较多的水分,在燃烧时将降低柴油的发热值,在低温下会结冰,从而使柴油机的燃料供给系统堵塞。而机械杂质的存在除了会引起油路堵塞外,还可能加剧喷油泵和喷油器中精密零件的磨损。
在柴油的质量标准中规定水分含量不大于痕迹,并不允许有机械杂质。一般情况下采用目测法,仲裁时,水分采用GB/T 260石油产品水分测定法,机械杂质采用GB/T 511石油产品和添加剂机械杂质测定法测定。
闪 点
柴油的闪点是保证安全性的指标,也是表征柴油轻组分蒸发性的指标。
油品在特定的标准条件下加热至某一温度,令由其表面逸出的蒸气刚够与周围的空气形成一可燃性混合物,当以一标准测试火源与该混合物接触时即会引致瞬时的闪火,此时油品的温度即定义为其闪点。其特点是火焰一闪即灭,达到闪点温度的油品尚未能提供足够的可燃蒸气以维持持续的燃烧,仅当其再行受热而达到另一更高的温度时,一旦与火源相遇方构成持续燃烧,此时的温度称燃点或着火点(Fire Point或Ignition Point)。虽然如此,但闪点已足以表征一油品着火燃烧的危险程度,习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级。显然闪点愈低愈危险,愈高愈安全。
灰 分
n灰分是试油在规定条件下,经燃烧后,再将其固体残渣高温煅烧所剩下的不燃物质。主要是试油中少量的有机酸盐、有机金属化合物和无机盐经燃烧和高温灼烧后形成的金属氧化物。 n灰分采用GB/T508《石油产品灰分测定法》进行测定,以质量百分数表示。
n柴油灰分如果超标,则燃烧后,灰分进入积炭将增加积炭的坚硬性,使气缸套和活塞环的磨损增大。
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