生物柴油標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)指標(biāo)分析

生物柴油標(biāo)準(zhǔn)中要考慮很多指標(biāo)，有些指標(biāo)是與石油柴油共有的，包括密度、運(yùn)動(dòng)粘度、閃點(diǎn)、硫含量、10％蒸余物殘?zhí)肌⑹橹怠⒒曳帧⑺俊C(jī)械雜質(zhì)、銅片腐蝕、燃料安定性、低溫性等；還有一些指標(biāo)是生物柴油所*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(jià)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(biāo)包括餾程、燃燒熱值、潤(rùn)滑性、不皂化物含量等，是可以選擇的。 

　　閃點(diǎn)：為了儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩剂隙家W點(diǎn)的要求。生物柴油的閃點(diǎn)一般高于110℃，遠(yuǎn)超過(guò)石油柴油的70℃，所以生物柴油儲(chǔ)運(yùn)比石油柴油安全。甲醇的含量是影響生物柴油閃點(diǎn)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(diǎn)也會(huì)降低。除此之外，較多的甲醇也會(huì)對(duì)燃料泵、橡塑配件等有影響，并且會(huì)降低生物柴油的燃燒性能。美國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)要求閉口閃點(diǎn)不低于130℃，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求不低于120℃。

　　水分：游離水會(huì)導(dǎo)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(duì)金屬就有腐蝕。美國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)要求生物柴油水分和沉渣不超過(guò)0.05％，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求水含量不超過(guò)500 mg/kg。

　　機(jī)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(jī)械雜質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的磨損以及運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常都有嚴(yán)重影響。生物柴油中不允許有機(jī)械雜質(zhì)。歐洲生物柴油標(biāo)準(zhǔn)要求總雜質(zhì)含量不超過(guò)24 mg/kg。

　　運(yùn)動(dòng)粘度：運(yùn)動(dòng)粘度表示生物柴油在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為相同溫度下生物柴油的動(dòng)力粘度與密度之比。對(duì)于一些發(fā)動(dòng)機(jī)而言，為了防止噴射泵和噴射器泄漏而造成功率損失，可設(shè)定一個(gè)粘度最小值；另一方面，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)尺寸、噴油系統(tǒng)特性的考慮，限定了允許粘度的最大值。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(huì)增加，但也能滿足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)柴油運(yùn)動(dòng)粘度的要求。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求生物柴油40℃運(yùn)動(dòng)粘度為1.9～6.0 mm2/s，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求40℃運(yùn)動(dòng)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(dǎo)致噴射器、燃油泵、活塞和活塞環(huán)磨損以及發(fā)動(dòng)機(jī)沉積。可溶性金屬皂對(duì)磨損影響很小，但卻能導(dǎo)致濾網(wǎng)堵塞和發(fā)動(dòng)機(jī)沉積。美國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)都要求生物柴油硫酸鹽灰分不超過(guò)0.02％。

　　硫：硫含量對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)重要指標(biāo)就是低硫要求。生物柴油的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是硫含量低。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求生物柴油硫含量不超過(guò)0.05％，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求低于0.001％。

　　銅片腐蝕：是在規(guī)定條件下測(cè)試油品對(duì)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(yàn)可用來(lái)評(píng)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)，生物柴油的銅片腐蝕一般都能達(dá)到要求，但長(zhǎng)期與銅接觸，可能會(huì)導(dǎo)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求生物柴油銅片腐蝕不高于3級(jí)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)為1級(jí)。

　　十六烷值：是指在規(guī)定條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中，采用和被測(cè)定燃料具有相同發(fā)火滯后期的標(biāo)準(zhǔn)燃料中正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)。十六烷值可以評(píng)價(jià)燃料油的點(diǎn)火性能、白煙影響及燃燒強(qiáng)度。十六烷值規(guī)格要求取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)尺寸、轉(zhuǎn)速、負(fù)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(gè)優(yōu)點(diǎn)就是十六烷值較高。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求生物柴油十六烷值不低于47，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求超過(guò)51。

　　氧化安定性：氧化安定性也是生物柴油質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，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(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)濾網(wǎng)堵塞和噴射泵結(jié)焦，并導(dǎo)致排煙增加、啟動(dòng)困難；可溶性聚合物，其可在發(fā)動(dòng)機(jī)中形成樹(shù)脂狀物質(zhì)，可能會(huì)導(dǎo)致熄火和啟動(dòng)困難；老化酸，這會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)金屬部件腐蝕；過(guò)氧化物，這會(huì)造成橡膠部件的老化變脆而導(dǎo)致燃料泄漏等。由于生物柴油很難通過(guò)纖維素濾膜，用于評(píng)價(jià)柴油氧化安定性的方法不能評(píng)價(jià)生物柴油。目前已經(jīng)發(fā)展了很多方法可評(píng)定生物柴油的氧化安定性，比較得到*的標(biāo)準(zhǔn)方法使ISO 6886——?jiǎng)又参镉椭趸捕ㄐ詼y(cè)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(cè)定法（加速氧化法）。歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定生物柴油在110℃下的誘導(dǎo)期不低于6小時(shí)，美國(guó)規(guī)準(zhǔn)還沒(méi)有規(guī)定這一指標(biāo)。

　　低溫流動(dòng)性：柴油在低溫條件下的流動(dòng)性能不僅關(guān)系到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)輸、裝卸等作業(yè)能否進(jìn)行都有密切關(guān)系。柴油的低溫流動(dòng)性能一般用濁點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、凝點(diǎn)/傾點(diǎn)等來(lái)衡量。在冷濾點(diǎn)方法出現(xiàn)之前，一般用濁點(diǎn)、凝點(diǎn)/傾點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)油品的低溫性能。美國(guó)使用濁點(diǎn)和傾點(diǎn)指標(biāo)劃分柴油的牌號(hào)。冷濾點(diǎn)與燃料實(shí)際使用溫度有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)柴油燃料的使用有實(shí)際指導(dǎo)意義，而濁點(diǎn)、凝點(diǎn)/傾點(diǎn)與實(shí)際情況有偏差。100%的生物柴油的低溫流動(dòng)性普遍較差，冷濾點(diǎn)高于石油柴油。石油柴油與生物柴油調(diào)和后，低溫流動(dòng)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(dòng)性改進(jìn)劑等都有很大關(guān)系。美國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)都未明確規(guī)定。 殘?zhí)浚簹執(zhí)苛坑脕?lái)評(píng)測(cè)燃料油中炭沉積的趨勢(shì)。殘?zhí)恐翟酱螅诓裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)生成積炭的傾向越大，但由于與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián)性，這項(xiàng)性能指標(biāo)被認(rèn)為是一個(gè)粗劣估計(jì)。美國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)用100％的樣品來(lái)替代10％蒸余物，并按照10％蒸余物來(lái)計(jì)算，其值要求小于0.050％。歐洲生物柴油標(biāo)準(zhǔn)是直接測(cè)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(cè)定的對(duì)象是生產(chǎn)過(guò)程中殘余的游離脂肪酸和儲(chǔ)存過(guò)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(shí)還會(huì)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(dǎo)致噴霧惡化以及柴油機(jī)功率降低和氣缸活塞組件磨損增加。美國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)酸值不大于0.80 mg KOH/g，歐洲標(biāo)準(zhǔn)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(huì)阻塞供油系統(tǒng)和腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)以及黑煙的生成，同時(shí)還能導(dǎo)致儲(chǔ)存和供油系統(tǒng)底部游離甘油的形成。美國(guó)和歐洲生物柴油標(biāo)準(zhǔn)都要求游離甘油的含量不超過(guò)0.02％。

　　總甘油、甘油單酯、二酯及三酯：總甘油方法是用來(lái)評(píng)測(cè)油品中甘油的含量，包括游離甘油和未反應(yīng)或部分反應(yīng)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*的副產(chǎn)物，如果它們的濃度太高，可能導(dǎo)致噴射器發(fā)生沉積，并且影響低溫操作性能，造成過(guò)濾器阻塞。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了總甘油含量不超過(guò)0.240％，沒(méi)規(guī)定甘油單酯、二酯和三酯的含量；歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甘油單酯、二酯和三酯含量分別為不超過(guò)0.80％、0.20％和0.20％，總甘油含量不超過(guò)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(guó)外，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的曰益嚴(yán)格，催化轉(zhuǎn)換器在柴油動(dòng)力設(shè)備上的應(yīng)用越來(lái)越普遍，因此低含磷量的重要性將逐漸升高。美國(guó)和歐洲生物柴油標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(biāo)的作用是防止生物柴油中混入其它高沸點(diǎn)污染物。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定90％回收溫度不超過(guò)360℃，歐洲標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定這一項(xiàng)目。 金屬含量：殘留的金屬可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)困難。酯交換反應(yīng)的催化劑可向生物柴油中引入Na、K、Ca、Mg等金屬，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求一價(jià)金屬和二價(jià)金屬的含量都不超過(guò)5 mg/kg，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)作要求。