石油化工常用名词解释
柴油产品基本知识 及 柴油发动机对轻柴油的要求
柴油的正确选用-如何选用轻柴油的牌号
柴油理化性质
柴油添加剂的分类
柴油的微乳化研究概况
轻柴油
车用柴油
燃料成份和性质对柴油机排放的影响
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石油化工常用名词解释
1 ． 原油的组成与分类
原油主要由碳、氢两者种元素组成，主要化合物为烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类。非烃类化合物有含硫、氧、氮的化合物；少量金属的硫化物、氧化物、氮化物和少量金属有机化合物；少量硫、氧、氮和金属等组成的复合有机化合物等。 原油按化学组成，分为石蜡基（烷烃 >70% ）；环烷基（环烷 >60% ）；中间基（烷、环烷、芳烃含量接近）和沥青基（沥青质 >60% ）。 原油按硫含量分为低硫原油（ <0.5% ）；含硫原油（ 0.5~1 。 5% ）；高硫原油（ 1.5% ）。
2 ． 密度
密度是石油及其产品的最简单常用的物理指标。天然原油的密度（ 20 ℃ ）大约是 0.7~1 ㎏ /L 。含芳香烃、胶质、沥青质多的石油密度最大，含环烷烃多的石油密度居中，含烷烃（石蜡烃）多的石油密度最小。
3 ． 馏程
馏程是指在一定温度范围内该石油产品中可能蒸馏出来的数量和温度的标示。 馏程是保证柴油在发动机燃烧室里迅速蒸发气化和燃烧的重要指标。轻柴油全馏范围 160~ 365 ℃ ；重柴油用在低速柴油机上，有充足的雾化、蒸发时间，对馏程没严格要求，一般在 250~ 450 ℃ ，当前在中、低速大、中型柴油机上已开始使用混合型燃料油。
4 ． 粘度
粘度是流体粘滞性的一种量度，是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。粘度大表现内摩擦力大，分子量越大，碳氢结合越多，这种力量也越大。 粘度对各种润滑油、质量鉴别和确定用途，及各种燃料用油的燃烧性能及用度等有决定意义。在同样馏出温度下，以烷烃为主要组份的石油产品粘度低，而粘温性叫好，即粘度指数较高，也就是粘度随温度变化而改变的幅度较小；含环烷烃（或芳烃）组份较多的油品粘度较高，即粘温性较差；含胶质和芳烃较多油品粘度最高，粘温性最差，即粘度指数最低。 粘度常用运动粘度表示，单位 mm2/ ｓ。重质燃料油粘度大，经预热使运动粘度达到 18~ 20mm 2/ ｓ（ 40 ℃ ），有利于喷油嘴均匀喷油。
5 ． 倾点
倾点是石油产品在规定试验仪器和条件下，冷却到液体不流动后缓慢加温到开始流动的最低温度。 含蜡较多的石油产品倾点较高，胶质和沥青能降低其倾点。微量的水，会造成低倾点油品的倾点上升。 倾点比凝点高 1~ 3 ℃ 。
6 ． 闪点
闪点是在规定的开口杯或闭口杯中，用规定数量的试油加热到它蒸发的油气和空气的混合气中，在空气（大气压 101.3KPa ）中的分压达到 666.7Pa 左右的浓度，接触规定的火焰就能发生闪火时试油的最低温度。 闪点测定法分开口杯和闭口杯两种。一般轻质油多用闭口杯法。重质油多用开口杯法。开杯法比闭杯法测定结果高 10~ 30 ℃ 。 闪点是保证安全的指标，油品预热时温度不许达到闪点，一般不超过闪点的 2/3 。
7 ． 硫含量
硫含量关系到发动机积炭和腐蚀、磨损及环境污染。海上船舶用混残油型燃料油的硫含量允许到 2% ，但陆上使用控制在 1% 。 测硫含量的方法有燃灯法和管式炉法。燃料油用管式炉法。
8 ． 残炭法
残炭是在残炭测定装置的坩埚中，将试油按规定的条件，加热到试油蒸发分解而形成的焦黑色残留物。电炉法规定炉温保持 520± 5 ℃ 下蒸发分解后的残留物。一般柴油残炭规定把试油蒸馏到残余 10% 后，才蒸发分解。称 10% 蒸馏残余物残炭，这种 10% 蒸馏残炭物残炭值比全烧残炭结果大得多，重质燃料油规定做全残炭。 大型低速柴油机可使用含残炭 10% 的重质燃料油。残炭值影响燃烧室的结焦结炭。但对气缸和活塞的磨损则不仅取决于残炭的多少，还主要取决于炭质的软硬。含硫高的积炭坚而硬，磨损较大。
9 ． 机械杂质
机械杂质除堵塞滤油器和供油管线外，还严重磨损高压油泵和喷油嘴。
10 ． 灰分
灰分的组成和含量是根据原油的种类、性质和加工方法不同而异的。天然原油的灰份主要是由于少量的无机盐和金属有机化合物及一些混入的杂质造成的。灰份中的 V2O5 熔点较低，粘附在金属表面上发生高温腐蚀性磨损，尤其在钠存在下，生成低熔点的钒钠混合氧化物，增加腐蚀作用。因此，对钒较多的燃料油应加油溶性镁化物，以提高钒化物的熔点而防止腐蚀。
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柴油产品基本知识
柴油是应用于压燃式发动机（即柴油发动机）的专用燃料。柴油的外观为水白色、浅黄色或棕褐色的液体。柴油又分为轻柴油与重柴油二种。轻柴油是用于1000r/min以上的高速柴油机中的燃料，重柴油是用于1000r/min以下的中低速柴油机中的燃料。 一般加油站所销售的柴油均为轻柴油。轻柴油产品目前执行的标准为GB 252-2000 《轻柴油》标准，该标准中柴油的牌号分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号，柴油的牌号划分依据是柴油的凝固点。 2003年5月23日 发布了 GB/T 19147-2003车用柴油标准，该标准为推荐性标准并于 2003年10月1日 实施。
柴油发动机对轻柴油的要求
由于柴油机与汽油机的工作过程有本质的区别，因此对燃料的质量要求也与汽油有所不同。柴油发动机对轻柴油的要求是：
1、良好的燃烧性；
2、良好的低温流动性；
3、适当的蒸发性；
4、良好的安定性；
5、合适的粘度；
6、良好的抗腐蚀性。 表征轻柴油内在质量的检验项目
表征轻柴油内在质量的主要检验项目有：十六烷值、氧化安定性、硫含量、色度、酸度、灰分、铜片腐蚀、凝点、冷滤点、闪点、馏程等。
返回 柴油的正确选用
柴油的燃烧性能主要是以十六烷值来表示的。十六烷值越高，柴油的燃烧性能越好，但是其凝点也较高。凝点表示柴油的低温流动性，是指油料遇冷开始凝固而失去流动性的最高温度，是柴油的重要指标之一。我们使用的柴油的标号所表示的就是它的凝点。凝点与柴油的低温使用性能没有直接的对应关系。因为在柴油凝固前，先析出石蜡晶体，不同原油和不同炼制方法获得的柴油，这些晶体的形状和大小也不同，它们往往会堵塞柴油机的滤网，造成供油中断。因此，使用柴油发动机的汽车要注意根据使用地的环境温度来选择适当标号的油品。
柴油在使用前应充分沉淀、过滤，以排除杂质，一般不应少于 48 小时。这是因为高速柴油机的高压油泵和喷油嘴都是十分精密的部件，稍有机械杂质进入，就会遭到严重磨损。另外，柴油在低温条件下使用时，应进行预热。不同标号的柴油，由于它的质量指标除凝点外基本相同，所以可以在适合季节用油的情况下混用。 如何选用轻柴油的牌号
根据GB 252-2000标准要求，选用轻柴油牌号应遵照以下原则：
1、10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机；
2、5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 8℃ 以上的地区使用；
3、0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 4℃ 以上的地区使用；
4、-10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 -5℃ 以上的地区使用；
5、-20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 -14℃ 以上的地区使用；
6、-35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 -29℃ 以上的地区使用；
7、-50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 -44℃ 以上的地区使用；
返回 柴油理化性质
柴油主要是由烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃、多环芳烃与少量硫 (2 ～ 60g /kg) 、氮 (< 1g /kg) 及添加剂组成的混合物。以燃料油为例 : 白色或淡黄色液体。相对密度 0.85 。熔点 -29.56 ℃ 。沸点 180 ～ 370 ℃ 。闪点 40 ℃ 。蒸气密度 4 。蒸气压 4.0kPa 。蒸气与空气混合物可燃限 0.7 ～ 5.0% 。不溶于水。遇热、火花、明火易燃 , 可蓄积静电 , 引起电火花。分解和燃烧产物为一氧化碳、二氧化碳和硫氧化物。避免接触氧化剂。
• 柴油及柴油添加剂调研综述一、柴油的主要性能
轻柴油是各种高速、中速柴油发动机（柴油机）的燃料。柴油发动机不是由火花塞点火燃烧，而是柴油经过喷嘴雾化，与空气混合，压缩自燃着火的，因此又称为压燃式发动机。柴油发动机由于具有热效率高、耗油低及燃料火灾危险性小等特点，广泛应用于汽车，舰艇，拖拉机，坦克等大型航运设备中。
通常，轻柴油的牌号时按其凝点的高低来区分的。例如，35号轻柴油表示其凝点不高于-35oC，0号轻柴油表示其凝点不高于0 oC，正20号农用柴油表示其凝点不高于+20 oC。
柴油的燃烧性能 柴油的燃烧性
柴油要发动机内的燃烧大体可分为下四个阶段：滞燃期（发火延迟期）、急燃期、缓燃期（主燃期）和后燃期。柴油的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。
十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中发火性能的指标。十六烷值高，表明该燃料在柴油发动机中的发火性能良好，滞燃期短。燃烧均匀且完全，发动机工作平稳。
不同转速的柴油机对柴油的十六烷值具有不同的要求：高速柴油机的燃料其十六烷值应介于 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。我国石油产品标准中规定轻柴油的十六烷值低于25的燃料，其燃烧也不会发生特殊的困难。我国石油产品标准中规定轻柴油的十六烷值一般不低于45，对于由中间基原油生产的或混有催化裂化组分的轻柴油，其十六烷值允许不低于40。 为保证柴油在柴油发动机中能正常燃烧，要求柴油具有较高的十六烷值和适宜的馏份组成，适宜的低温流动性和粘度，良好的蒸发性和氧化安定性。同时对机件不能有腐蚀。
柴油在柴油机中燃烧是否正常与很多因素有关，柴油的性质是非常重要的一个方面，其中十六烷值是其主要参数之一。
柴油的自然发火性好坏用十六烷值表示。十六烷值是指和柴油发火性相同的标准燃料中所含十六烷体积的百分数，是在规定的单缸柴油机（十六烷值机）中测定的。
标准燃料是用不同体积的正十六烷和α-甲基萘混合而成的。正十六烷的发火性很好，规定它的十六烷值为100；α-甲基萘的发火性很差，规定它的十六烷值为0。把正十六烷和α-甲基萘按不同体积配成不同的标准燃料，每种标准燃料中含正十六烷的体积百分数，即为标准燃料的十六烷值。例如，某一柴油的发火性恰好与含有45%的正十六烷和55%的α-甲基萘的标准燃料相同，则该柴油的十六烷值为45。
柴油的发火性好坏主要是看自燃点的高低。自然点是在没有其他火源作用下，燃料自行燃烧时的最低温度。烷烃自燃点最低，芳香烃最高，环烷烃居中。
芳香烃多的柴油因自燃点较高，喷入气缸后需要在较高的温度下才能自燃，十六烷值较低。含烷烃较多的柴油则相反。
十六烷值高的柴油，因燃点低，在气缸内温度较低的情况下也能发火自燃，所以启动性能较好。据实验，使用十六烷值为53的柴油，柴油机在3s内即可启动，而十六烷值为38的柴油却需要45s才能启动。
十六烷值也不可过高，当十六烷值高于60~70时，还会因喷入的柴油裂化较快，会形成大量的炭，如来不及烧尽，就会在排气时冒黑烟，从而增大耗油量，降低柴油机功率。
2．柴油的雾化
在柴油机中，柴油能在各种条件下，不间断的供油和雾化，才能提供正常燃烧的良好条件。与此性能有关的柴油性质主要有粘度。柴油的粘度影响到油品流动、润滑及喷雾情况。
柴油的雾化过程：柴油经过喷油嘴，高速喷入气缸，由于气缸内压缩空气阻力和柴油流经喷孔时本身的扰动分散而形成细小的的油滴颗粒而分散开来。柴油雾化好既能缩短着火时间，又能燃烧完全；反之，会使滞燃严重，甚至发生排气冒烟。
柴油粘度大，喷出的油滴直径大，射程较远，圆锥角小，油滴蒸发面积减少，蒸发速度减慢，混合气不均匀，燃烧不完全，燃料消耗增大。柴油粘度与雾化颗粒直径的关系见图一。
柴油粘度与雾化颗粒直径的关系
柴油粘度过小，喷出油流射程太近，圆锥角大，与燃烧室形状不适应，燃烧不良。总之，柴油粘度过大，过小都对喷雾不利。
3．柴油的其他性能
柴油硫含量表示油品中含硫化物的多少。硫化物燃烧后产生的SO2、SO3，会对排气系统造成气相腐蚀。遇水生成亚硫酸、硫酸，附着在排气管等部位上，对金属产生强烈的液相腐蚀。而且排气中的SO2、SO3有臭味，影响人身健康，污染环境。柴油中的硫含量不允许超过0.2%。
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柴油添加剂的分类
柴油的某些性能，可以通过加入燃料添加剂而得到改善。常用的柴油添加剂有：
清净剂
清净剂主要是聚乙二醇碱性氮化物，可以预防喷嘴沉淀，延长其寿命，并能除去已附着在气室、油路中的沉积物，同时还有一定的防蚀作用。
分散剂
主要是碱性含氮表面活性剂，有分散燃料氧化产物，增加滤清器寿命的作用。
金属钝化剂
金属钝化剂主要成分是螯合化物，主要作用是抑制燃料胶质的生成。
锈蚀和腐蚀抑制剂
主要是各种胺类和磷酸脂，可以防止燃料供给系统的锈蚀和腐蚀。
十六烷值改进剂
主要成分是硝酸脂，用于催化裂化柴油。催化裂化柴油由于芳烃含量高，十六烷值较直馏柴油低，单独使用多达不到柴油的十六烷值规格指标。加入硝酸脂类化合物，可以改善燃烧延迟期，增加柴油的十六烷值。
消烟剂
消烟剂主要是有机钡类化合物，可以减少柴油机的烟气排放，降低对环境的污染。
流动性改进剂
流动性改进剂主要成分是乙烯-醋酸乙烯聚合物，能够降低柴油的倾点和冷滤点，改善柴油的流动性。
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柴油的微乳化研究概况
一、水分散燃料的制备及其应用的理论基础
通常要形成较稳定的水分散体系，除需要机械搅拌外，还通常需要加适宜的表面活性剂，乳化剂分子具有两性基团，能在油/水界面上定向吸附，不断降低界面张力，提高了分散相的稳定性。
乳化油燃烧通常认为也有物理燃烧和化学燃烧两方面，水在燃烧中都起重要作用。
1． 物理燃烧
“微爆”理论以为乳化油在高温下，微小液滴迅速发生“微爆”的二次反应，使油滴二次雾化为更小的液滴，增大与空气接触的表面积，有助于在低空气量下完全燃烧。同时燃油雾滴中水颗粒产生数亿次的微型蒸汽爆炸，将对发动机燃烧室内表面引起细微的表面维护作用，使燃烧室内表面无沉淀生成，保证发动机一直工作在设计工作点上，并能有效清除原有沉淀物（积炭、胶质等）。因此乳化燃油被公认为清洁燃料。
2． 化学燃烧
水在燃烧反应中，也会变成自由基参与链反应。高温条件下，部分水分子与未完全燃烧的炽热炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体。
上述反应提高了火焰反应温度，改善了燃烧状况，从而提高了燃烧效率。实际应用中，表面活性剂为主要乳化剂。它除了能增加乳化液稳定性外，还有一定的催化和助催化作用。为避免阴、阳离子表面活性剂对环境的污染，实际中常以非离子表面活剂为主，并应用复配提高活性。为提高燃烧效率和热值，水分散燃料还常使用水裂催化剂，促进高温燃烧时水分解出H和O参加燃烧。
二、微乳燃油研究的理论基础
乳化油研究的不断深入，分散相颗粒半径不断减小，稳定性也不断提高。但热力学不稳定，长期放置会出现分层，严重制约了乳化油的推广和应用。特别是对于内燃机来说，燃油的稳定性十分重要，否则将出现严重后果。
微乳燃油可以说是彻底避免了乳化油的这一严重缺陷。从分散体系界面张力来分析，一般没有表面活性剂存在时水界面张力为30x10-3~50x10-3N/m，有表面活性剂存在时下降到4x10-3~10x10-3N/m。当表面活性剂和助剂形成微乳液时，界面张力将下降到不可测量的程度，这时，油水体系的界面张力可能暂时小于零而成为负值。正是这种负界面张力推动体系中分散相的分散度加大，扩大界面，最终形成均匀、稳定、透明的微乳油。
自从1943年，Schulman等人对微乳液体系进行了深入研究以来，微乳液作为不同于溶液和胶体的又一种热力学稳定的分散体系，得到了世界各国科学家的广泛研究。在相关的各个研究领域都取得了巨大成功。燃油微乳化一直是各国科学家研究的热点。微乳燃油在外观上与普通燃油没有差别，都是澄清、透明、稳定的液体，而在燃烧方面，微乳燃油则具有许多卓越的特殊性质。
三、金属离子的催化作用对柴油燃烧性能的影响
在石油燃料燃烧过程中往往产生CO、CO2、NO2、SO2、碳氢化合物，它们引起大气污染，破坏人类生存环境。对于NO、CO及碳氢化合物，常用催化燃烧技术，使有害气体或燃料在催化剂表面进行转化。当燃料在无触媒下均相氧化时，其活化能为100KJmol-1~200KJmol-1；若存在催化剂时，其活化能为40KJmol-1~80KJmol-1。故催化燃烧可在较低温度下进行反应，NOx的生成即可大幅度下降，燃烧效率可达99.9%，有害气体NOx分解为N2，CO及碳氢化合物转化为CO2 和水，所以催化燃烧对节能和环保都有重要意义。[6]
常用的催化剂有：
1． 金属氧化物
这些氧化物氧化CO的活性顺序为：
Co3O4> Cu2O> Fe3O3> MnO> Pt> NiO> Cr2O3
2． 贵金属催化剂
常用的有Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt。它们可以催化H2、O2、C--—H、O—H键。
3.钙钛矿型复合氧化物催化剂
金属氧化物比贵金属活性低，耐热性差，故实际中不单独用金属氧化物催化剂。以ABO3 为代表的钙钛型结构的复合氧化物具有很高的氧化活性，且又极高的稳定性。A为La等稀土元素，B为Co、Mn等过渡金属。
此外，还有PrCoO3 以及锰酸盐La0.7Pb0.3MnO3和A位为Pr、Nd、Ba、Sr的同系物，其性能与Pt催化剂接近。
返回 轻柴油 轻柴油是我国产量最大的石油产品之一， 2001 年达 7486 万 t ，是汽油的 1.82 倍。广泛用于汽车、农机、船舶、铁路机车、矿山等。 GB252-2000 《轻柴油》是强制性国家标准，于 2000 年 10 月 27 日 批准发布， 2002 年 1 月 1 日 开始实施。自实施之日起，代替 GB252-1994 。 该标准规定了由石油制取的、或加有添加剂的烃类液体燃料的技术指标、包装、标志、运输、贮存以及取样方法。适用于汽车、拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组等压燃式发动机用轻柴油。该标准于 1964 年首次发布，分别于 1977 年、 1981 年、 1987 年和 1994 年进行 4 次修订，本次为第 5 次修订。 产品分类
GB252-2000 按凝点将轻柴油分为 10 号、 5 号、 0 号、 -10 号、 -20 号、 -35 号、 -50 号共七个牌号。牌号的含义为凝点。例如： 10 号表示该种柴油的凝点不低于 10 ℃ 。其中， 10 号轻柴油适用于有预热设备的柴油机。其它牌号分别适用于风险率 10% 的最低气温 8 ℃ 、 4 ℃ 、 -5 ℃ 、 -14 ℃ 、 -29 ℃ 及 -44 ℃ 以下的地区使用。与原 GB252-1994 相比，增加了一个牌号。增加的牌号为 5 号。此牌号的轻柴油适用于风险率 10% 的最低气温 8 ℃ 以上的地区使用。其它牌号及适用使用地区未变。风险率是由我国气象台根据气温记录分析得出的。风险率 10% 的最低气温值表示该月中最低气温低于该值的概率为 0.1 ，或者说该月中最低气温高于该值的概率为 0.9 。
技术指标
对于轻柴油技术指标的规定， GB252-2000 与 GB 252-1994 不同点在于： ① 新标准的质量水平只设一个档次。原 GB252-1994 按优等品、一等品和合格品三个级别分别规定各牌号轻柴油的各项指标。而 GB252-2000 对轻柴油未做分级，只给出一组合格指标。 ② 从项目上看，新标准删去了 “ 碘值 ”“ 实际胶质 ”“ 硫醇硫含量 ”“ 水溶性酸或碱 ” 等 4 项指标 。其它项目与旧标准相同。 ③ 从数值上看，总不溶物、硫含量、灰分及闪点等 4 项指标有改变。其中，用于表示氧化安定性的总不溶物指标，旧标准的合格品未规定总不溶物含量限值，而新标准则规定不大于 2.5 。硫含量，旧标准合格品为不大于 1.0% ，而新标准规定为不大于 0.2% ，相当于旧标准优等品的水平。灰分，旧标准对合格品规定为不大于 0.02% ，而新标准则改为不大于 0.01% ，相当于旧标准优等品和一等品的水平。可见， GB252-2000 标准加严了对柴油中主要限制性指标的要求。另外，新标准对闪点指标的规定， 只有 “-35 号 ” 和 “-50 号 ” 两个牌号未变，仍为 45 ℃ 。其余各牌号均为 55 ℃ ，较旧标准略有降低。
执行此标准时应注意点
① 对轻柴油总不溶物每月必须检测一次，以保证轻柴油的氧化安定性。在原油性质变化、加工工艺条件改变、调和比例变化及检修开工后等情况下应及时检验总不溶物含量。 ② 测定硫含量时，允许用 GB/T11131 、 GB/T11140 和 GB/T17040 规定的方法测定。结果有争议时，以本标准规定的 GB/T380 《石油产品硫含量测定方法（燃灯法）》方法为准。 ③ 若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂， 10% 蒸余物残炭的测定必须用不加硝酸酯的基础燃料进行。柴油中是否含有硝酸酯型十六烷值改进剂的检验方法按本标准附录 A 的规定。 10% 蒸余物残炭也可用 GB/T17144 规定的方法测定。结果有争议时，以 GB/T268 方法为准。 ④ 测定水分和机械杂质时，除了分别按 GB/T260 和 GB/T511 方法以外，还可用目测法。即将试样注入 100 mL 玻璃量筒中，在室温（ 20 ℃ ± 5 ℃ ）下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的水分及机械杂质。结果有争议时，分别按 GB/T260 和 GB/T511 测定。 ⑤ 十六烷值一般应不小于 45 ，按 GB/T386 测定。但由中间基或环烷基原油生产的各牌号轻柴油其十六烷值允许不小于 40 （有特殊要求者由供需双方确定），可用 GB/T11139 或 SH/T0694 方法计算。结果有争议时，以 GB/T386 方法为准。
包装、标志、运输、贮存及取样
新标准对轻柴油的包装、标志、运输、贮存及交货验收的规定与旧标准完全相同。均规定按 SH0164 《石油产品包装、贮运及交货验收规则》进行。应注意，该引用标准为强制性标准。关于轻柴油取样的规定，新标准仍规定按 GB/T4756 《石油液体手工取样法》进行取样，但对取样数量的规定有不同。旧标准规定，取 2L 值作为检验和留样用，而新标准将数值 “2L” 修改为 “4L” 。此外， GB252-2000 仍保留了 GB252-1994 中的两个附录，附录内容也未变。附录 A 为规范性附录，规定了柴油中硝酸酯型十六烷值改进剂的检验方法。附录 B 为资料性附录，给出了我国各地区每月份风险率为 10% 的最低气温值。为柴油机在低温操作时的正常设备防寒、燃油系统设计、柴油的生产、供销及使用提供可靠的参考数据。
返回 GB/T19147-2003 《车用柴油》
2003 年，在国家环保总局公布从 2003 年 9 月 1 日起 ，国内总质量 3.5 t 以上重型车率先实行欧 Ⅱ 排放标准的同时，国家质监局出台了我国第一个车用柴油标准 GB/T19147-2003 《车用柴油》。该标准于 2003 年 5 月 23 日 发布， 2003 年 10 月 1 日 开始实施。 GB/T19147-2003 规定了由石油制取的、或加有添加剂的车用柴油的产品分类，技术要求和试验方法，取样和标志、包装、运输、储存等。适用于压燃式柴油发动机汽车用柴油。该标准比一般轻柴油的质量要求更高，完全符合欧 Ⅱ 柴油机对柴油的质量要求，能保证柴油车 “ 吃细粮 “ 。
标准性质
首次发布的 GB/T19147-2003 《车用柴油》属于推荐性国家标准，而不是强制性标准。主要原因：一是我国已加入 WTO ，按 WTO 的有关规则，强制性标准需向 WTO 各成员国进行通报，否则，将被视为设置贸易技术壁垒；二是我国车用柴油只占国产轻柴油总量的 30% ，比例相对比较小，每年约 2000 多万 t 。而且各地经济发展不平衡，污染轻重程度也都不同。如果制定强制性标准，要求全国各地在某一时 “ 一刀切 ” ，全部使用一种车用柴油，也是不现实的。因此，车用柴油标准不可能短期内大面积强制执行。
采标情况
GB/T19147-2003 《车用柴油》修改采用欧盟标准 EN590-1998 《车用柴油》。与 EN590-1998 标准的主要差异是：
a ）规范性引用文件中均采用我国相应的国家标准和行业标准；
b ）根据我国气温的实际情况，按照低温流动性的凝点和冷滤点指标划分为 7 个牌号；
c ）将 20 ℃ 时的密度规定为 820kg /m3 ～ 860kg/m3 ；
d ）未设总污染物项目和浊点项目；
e ）水含量采用 GB/T260 《石油产品水分测定法》测定；
f ）增加机械杂质项目及相应的试验方法；
g ）馏程、闪点和粘度与 GB252 《轻柴油》保持一致。
要点内容
GB/T19147-2003 《车用柴油》标准是从轻柴油的质量标准中分离出来的，以适应即将实施的欧 Ⅱ 排放标准。该标准对车用柴油的分类、牌号及其标记方法、 取样、标志、包装、运输、贮存及交货验收等规定与 GB252-2000 《轻柴油》完全相同。本标准中的两个附录也与 GB252 无差异。两个标准的差异主要在技术指标的规定上。
GB/T19147 对车用柴油牌号的划分与轻柴油标准完全相同，均按凝点指标划分为 7 个牌号。从技术指标规定上看， GB/T19147-2003 《车用柴油》比 GB252-2000 增加了测量磨痕直径项目，用以检验柴油润滑性能。没有 “ 色度 ” 和 “ 酸度 ” 的规定。 GB/T19147-2003 对硫含量的规定大大严于 GB252-2000 。车用柴油硫的质量分数规定值仅为轻柴油的 1/4 。对十六烷值的规定除 -35 号和 -50 号与轻柴油的规定相同外，其余牌号均比 GB252-2000 的规定有所提高。同时， GB/T19147-2003 给出了柴油的密度值（ 820kg /m3 -860kg /m3 ），而 GB252 未给出该数值，只规定应实测密度。此外， GB/T19147-2003 规定可以用十六烷值或十六烷指数来测定柴油的着火性，而 GB252-2000 只规定测定十六烷值。对其它技术指标，两个标准的规定相同。
执行技术指标应注意的问题
a ）总不溶物为出厂保证项目，应每月检测一次。在原油性质变化、加工工艺改变、调和比例变化及检修开工后等情况下应及时检验。对特殊用户，按双方合同要求进行检验。
b ）对硫含量，虽然标准规定用 GB/T380 方法检验，但允许用 GB/T11131 、 GB/T11140 、 GB/T12700 、 GB/T17040 和 SH/T0689 方法测定。结果有争议时，以 GB/T380 方法仲裁。
c ）对 10% 蒸余物残炭可用 GB/T17144 方法测定。结果有争议时，以 GB/T268 方法为准。若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂及其它性能添加剂时， 10% 蒸余物残炭的测定，必须用不加硝酸酯和其它性能添加剂的基础燃料进行。柴油中是否含有硝酸酯型十六烷值改进剂的检验方法本标准附录 A 中有具体规定。
d ）水分和机械杂质可用目测法。即将试样注入 100 mL 玻璃量筒中在室温（ 20 ℃ ± 5 ℃ ）下观察，应当透明，没有悬浮和沉降的水分及机械杂质。结果有争议时，按 GB/T260 或 GB/T511 测定。
e ）柴油的润滑性用磨痕直径表示。磨痕直径指标为出厂保证项目，对特殊要求用户，按双方合同要求进行检验。
综上所述，执行 GB/T19147 时应注意 " 总不溶物 ” 和 " 磨痕直径 ” 两项指标为车用柴油出厂必保项目。执行 GB/T19147 标准的其它注意点与前述的执行 GB252-2000 标准的注意点基本相同。
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燃料成份和性质对柴油机排放的影响
摘要 基于大量燃料试验资料，文中综合分析了燃料性质和成份对柴油机排放的影响，并阐述了其影响规律，为燃料优化、调配与应用引出了思路。
关键词 燃料成份 燃料性质 柴油机排放 影响规律
1 前言
控制废气排放是当前柴油机研究中的重要课题。影响柴油机排放的因素很多，分为发动机结构、工作条件和燃料诸方面。发动机结构和工作条件对排放的影响与燃料的影响相比，前两者处于主导地位，所以以往柴油机排放控制技术的研究突出了改进发动机结构设计和调整发动机工作参数。但是燃料的影响不容低估， 80年代初以来，大量研究证明燃料性质和成份对柴油机排放也产生直接影响，这样一个结论已促使了发达国家对燃料成份实施立法。随着现代柴油机工业的迅猛发展，柴油机排放标准将日趋严格，为了达到未来严格的排放要求，改善燃料品质具有重要意义。
近年来，发达国家开始了燃料性质的优化和成份的调配，国内对此也给予了重视。本文基于大量试验资料，研究了燃料性质和成份对柴油机排放的影响，阐述了其影响规律，为燃料的优化、调配以及应用引出了思路和方法。
2 燃料性质对排放的影响
2.1 十六烷值(CN)
早期研究表明，CN值愈高碳烟生成愈多，其原因是早期柴油由原油直接分馏而得，含正构烷烃很多。正构烷烃热安定性较差，在 400℃ ～ 450℃ 就发生热裂解，生成的不饱和烃小分子易发生环化缩聚，生成碳烟前体，所以 CN愈高，即正构烷烃愈多，碳烟生成也愈多。此外，CN愈高，使雾化油粒燃烧前蒸发时间越短，致使扩散燃烧时间越长，也引起更多碳烟生成。近十几年来，石油炼制工艺得到了较大发展，柴油中芳烃含量有较大提高，正构烷烃含量大幅度下降，为弥补芳烃CN低的不足，在一些柴油产品中还添加了CN改进剂，因此使CN对排放的影响规律发生了变化。
Ullman研究了加入CN改进剂时，CN对DDC系列60重负荷柴油机排放的影响。表1是其1998年在样机上的试验结果。可见加入2-乙基己基硝酸酯(EHN)提高CN后，冷起动、热起动、复合瞬态的HC、CO、NO X 和PM排放均显著减少，其影响规律是HC、CO和PM随ln(CN-40)的升高线性下降，而NO X 随CN的升高线性下降，而其它类型的发动机研究结果亦得出了一致结论。Soldowske加入了CN改进剂后使CN升高，发现Navistar DTA-466 ES210重负荷柴油机排放的EPA限制物质也不断减少。
表 1 加入EHN添加剂后在不同CN情况下瞬态排放试验结果(g/kW . h)
注：瞬态排放试验按 EPA瞬态FTP程序进行。a为冷起动，b为热起动，c为复合瞬态。
加入CN改进剂提高CN后可使各项排放指标降低，其原因在于重要组份芳烃具有较高的热安定性，因芳烃只有在 550℃ 以上才发生芳环缩聚。在柴油机燃烧中 CN提高后雾化油粒较早自燃，其表面及内部则较早受热作用，使芳烃并不象正构烃那样发生裂解和缩聚生成碳烟前体，而是加快气化形成可燃混合气以充分燃烧，其结果使碳烟颗粒和CO排放减少。此外，CN改进剂实质是氧化性助燃物质，它能够促进燃料燃烧，提高放热率，故能进一步减少碳烟颗粒和CO的排放，同时也能氧化HC使之排放降低。开始燃烧时燃烧室内燃料较少，着火延迟期变短，压力升高速率较低，温升峰值也低，使NO X 生成速率减小，因而NO X 排放降低。
Kagami在车用直喷式柴油机上研究了不含CN改进剂时CN对排放的影响，其结果是随着CN升高而HC、CO、NO X 和烟度均不断下降。McMillan在小型AVL单缸直喷式柴油机上对不含CN改进剂的燃料研究也发现，随CN的升高则HC、CO、NO X 和PM排放均不断降低。在Navistar DTA-466重负荷柴油机上，Spreen研究了安装催化转化器时CN对排放的影响，结果是各排放值均随ln(CN-40)升高而线性下降，这说明不论采用催化转化器还是添加CN改进剂，各排放指标均随CN升高而下降，此具有普遍规律性。
2.2 表面张力与粘度
经试验研究表明雾化质量对碳烟排放会产生很大影响。在1.01MPa理论混合气条件下，油粒直径由110μm降至30μm时，Rink发现碳烟颗粒生成量下降约75%。表面张力对雾化质量影响较大，在柴油机中表面张力即使下降较小，也会引起喷射雾化油粒直径大大变小，所以对馏分较重和粘度较大的柴油降低表面张力对排放十分有利。Kagami的研究表明对于直喷式柴油机，当粘度( 30℃ 时 )在(3～9)×10 -6 m 2 /s范围内升高时，对HC和NO X 的排放不会产生明显影响，而CO和烟度排放则显著增加，所以降低粘度有利于直喷式柴油机的排放。不过粘度不可过小，过小虽能进一步降低雾化油粒直径，但由此会使喷射油束与燃烧室在形状上不相匹配，难以充分形成良好可燃混合气进行燃烧，进而对排放产生不利影响。对于非直喷式柴油机，粘度( 30℃ 时 )在(1.5～7.5)×10 -6 m 2 /s范围内升高时，对HC、CO和NO X 的排放不会产生显著影响。
2.3 馏程与密度
馏程的高低表征了燃料的蒸发性。McMillan在试验中发现降低90%馏出温度，PM、HC和CO的排放将随之降低。Weidmann的试验证实了90%馏出温度和终馏点升高时，NO X 、PM和PAH(多环芳烃)排放增加。此外还发现初馏点降低也会引起PM和PAH的排放降低较大。Cunningham发现PM排放随90%馏出温度升高线性增加。Hare的试验表明10%馏出温度变化对排放影响微弱。所以降低初馏点、终馏点和90%馏出温度有利于排放。
密度对排放也产生较大影响。Betts认为密度是影响PM的关键因素，他的这一观点得到Cowley等人的支持。在重负荷柴油机上的试验表明，密度( 15℃ 时 )由 0.84kg /L降至 0.80kg /L时，PM平均下降 0.05g /(kW . h)。Lange在DDC系列60重负荷柴油机上研究了密度对PM排放的影响，其结果二者存在线性关系。当S含量为0.2%，密度由 0.845kg /L降至 0.820kg /L时，总PM减少约8%
。进一步研究发现其线性关系有很大局限性，Betts在重负荷柴油机行车试验中发现，当密度超过 0.86kg /L时，PM的排放随密度升高急剧增高，远远偏离了线性。Den Ouden提出无催化装置的轻负荷非直喷式柴油机经过试验得出如下关系：PM=A V +B V /(0.9～d 15 )，式中A V 、B V 是与发动机、试验循环和起动条件有关的常数，当密度接近 0.9kg /L时，PM随密度增大急剧增高。导致PM～d 15 偏离线性关系而剧增的原因为燃料过供给。柴油机在设计上都采用定体积供油方式，这样当燃料密度增大时，喷入燃烧室内的燃料质量就增加。燃料质量过供给虽对高空燃比状态下排放影响不大，但当柴油机处于低空燃比条件下工作时，燃料过供给就直接转化为发动机过量排放，所以PM排放急剧增加。
3 燃料组份对排放的影响
3.1 燃料硫
燃料硫对PM排放影响较大，其原因除了燃烧过程中能生成硫酸盐的固体颗粒以外，还因燃烧产物氧化硫能促使碳烟的生成。Baranescu研究表明含硫量每提高0.1%，PM排放就增加 0.034g /(kW . h)。Lange在DDC系列60重负荷柴油机上研究了硫含量对总PM排放的影响，结果硫含量由0.2%降至0.05%时，总PM排放减少10%，且总PM排放与硫含量呈线性关系。此外，McCarthy研究表明，生成的硫酸盐固体颗粒对SOF(可溶有机物)有较强吸附能力，因而使SOF排放亦增加。由于硫对废气催化转化器中催化剂还有中毒危害，故国外对燃料硫限制比较严格，美国限制燃料硫在0.05%以下。
3.2 芳烃
芳烃对排放也会产生较大的影响。Lange在重负荷柴油机上的试验表明，芳烃含量由10%提高到25%～35%时，PM排放量提高8.1%～12.9%。McCarthy的试验结果表明芳烃每下降10%，PM排放下降 0.005g /(kW . h)。Ullman在三种重负荷柴油机上试验发现芳烃含量增高时，HC、CO和NO X 的排放均上升。Rink研究表明C/H相近的两种燃料由于芳烃含量不同，碳烟生成量有很大差异。由于芳烃对碳烟排放影响较大，美国加州1993年以后限制大小炼油厂生产的柴油其芳烃的含量不得超过10%和20%。
芳烃增加碳烟排放是因芳烃在较高温度下不易发生环破裂和被氧化，相反更易直接发生缩聚生成多环芳烃的碳烟前体，由此造成更多的碳烟生成。Tosaka的研究对此予以了证实，他设计了脂肪烃和芳香烃热分解试验，发现脂肪烃在 450℃ 左右时开始发生分解，生成的小分子不饱和烃随温度的升高部分发生缩聚，在 650℃ 以上开始加速生成单环和多环芳香烃。芳香烃不同于脂肪烃，它几乎从不发生芳环破裂生成小分子不饱和烃，而是从 550℃ 起直接发生苯环缩聚，生成联苯或并苯物质，并随温度升高进一步脱氢、缩聚生成稠环芳烃碳烟前体，所以芳烃易生成碳烟，对碳烟排放影响较大。
柴油机芳烃组份包括单环、双环及少量的三环芳香烃。Mitchell研究发现PM中PAH与燃料中芳烃总含量没有直接联系，而是与燃料中PAH含量存在一定线性关系。他的结论被Abbass的试验所证实，Abbass的研究表明PM中PAH总体上来源于燃料中的PAH，但同时指出这二者不具有单个相似性，说明燃料中PAH是经历了结构重组后生成了排放中的PAH。燃料中单环芳烃发生脱氢、缩聚生成的PAH活性高，发生这种重组的机率较小，而是继续深度脱氢缩聚生成碳烟母体物。
3.3 含氧组份
醇、醚和酯等含氧物质能大幅度减少排放，特别是减少碳烟。Liotta在DDC系列60柴油机上研究了聚醚多元醇、甲基豆油酸酯、二乙二醇二甲基醚等物质对排放的影响，结果表明除NO X 略有增加外，HC、CO和PM均有较大下降，加入二乙二醇二甲基醚使燃料含氧量为2.05%(m/m)时，HC、CO和PM的排放分别下降27%、16%和16%。Murayama对二甲基碳酸酯(DMC)作了探讨，发现DMC含量提高，碳烟线性减少，当含量为10%时，碳烟可减少30%～50%，HC和CO也显著下降。同时还发现若DMC和EGR结合使用，可使碳烟和NO X 大幅度降低。甲醇用作柴油组份也能大大减少NO X 和PM的排放。二甲基醚(DME)是另一种排放性能优越的含氧组份，试验表明直喷式柴油机燃用DME时，NO X 下降约75%，碳烟排放几乎降为零。Theo Fleisch研究认为DME用作柴油燃料具有超低排放性能，是一种清洁型柴油机新技术。
3.4 助燃消烟添加剂
助燃消烟剂能显著减少碳烟及PM排放。Kittelson在中负荷直喷式柴油机上的试验表明，加入某种无灰助燃消烟剂可减少PM40%，Filowitz研制了一种有机过氧化物也使PM下降30%以上。Golothan在单缸直喷式柴油机上的试验表明，加入含量为0.05%的钡消烟剂后，烟度可下降40%～50%，Caton在单缸直喷式柴油机上对油溶性铂作了考察，结果在1900r/min时，CO下降61%，HC下降38%。有灰剂主要是电离能低、易失电子的金属有机物具有强催化作用，所以Ba、Ca、Mg、K、Fe、Mn、Cu、Ni、Co、Pt金属的有机物效果较高，新近发现稀土金属具有出色消烟性能。有机金属当复合使用时可取得更高的消烟效果，经研究发现金属元素复合使用的规律是：易释放电子的碱金属、碱土金属与催化作用较强的过渡金属复合或是变价的过渡金属与催化作用较强的过渡金属复合，过渡金属与稀土金属复合作用都能起到消烟的作用。
4 结论
燃料组成和性质对柴油机排放都能产生较大影响。芳烃和燃料硫对排放是不利的，它能加剧 PM和碳烟的生成，故对这两种成份含量应加以限制。二环、三环芳烃是生成PM中PAH的主要组份，应严格限制。含氧组份的醇、醚和酯能改善排放，特别是DME降污性能十分优越，所以柴油中引入含氧组份十分有利。助燃消烟剂能大幅度减少碳烟和PM的排放，因此使用助燃消烟剂也是减少排放的有效方法。一般有灰型添加剂效果较高，不过也伴有燃烧产物(金属氧化物)，因此会导致二次污染和加剧发动机机件磨损的隐患。燃料的CN值、表面张力、粘度、馏程和密度对排放都有较大影响，且呈一定规律。提高CN值和选择适当粘度范围，降低燃料初馏点、终馏点、90%馏出温度、表面张力以及控制密度超限对改善排放都有利。
大量试验表明，燃料成份和性质对排放影响程度还与发动机结构类型和工作条件有密切关系，在某些工作条件下影响较大，而在另一些工作条件下则影响较小。
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