柴油調(diào)和技術

柴油調(diào)合技術

柴油是用于壓燃式發(fā)動機的燃料，它由不同的碳氫化合物混合組成。它的主要成分是含10～24個碳原子的鏈烷、環(huán)烷或芳烴。外觀為淡黃色液體。通常由直餾柴油、催化裂化柴油、加氫柴油和焦化柴油等組分調(diào)合而成，并常加入適量的十六烷值改進劑和降凝劑等添加劑。主要用做轉(zhuǎn)速不低于960r/min的壓燃式高速柴油發(fā)動機的燃料。它的化學和物理特性位于汽油和重油之間，沸點在170℃至390℃間，比重為0.80～0.86kg/l。按凝點可以分為10#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#柴油。柴油燃料按標準分為普通柴油和車用柴油，它們主要是在硫含量、十六烷值、潤滑性、芳烴含量等指標上有一定區(qū)別，主要用作汽車等發(fā)動機燃料；做功過程：發(fā)火延遲期、急燃期、緩燃期和后燃期。第一節(jié)柴油簡述

為了保證發(fā)動機迅速啟動，正常運轉(zhuǎn)并延長使用壽命，對車用柴油的質(zhì)量主要有以下要求：1.良好的低溫流動性燃料應在各種使用溫度下具有良好的流動性，以保證發(fā)動機燃料的不斷供應，工作可靠。為此，柴油應具有適當?shù)偷哪c和濁點，在低溫下能順利流動，并霧化良好。2.良好的發(fā)火性燃料應具有良好的發(fā)火性能。為此，柴油應具有適當高的十六烷值和良好的蒸發(fā)性，噴入燃燒室后能迅速著火，燃燒完全而穩(wěn)定，不產(chǎn)生粗暴現(xiàn)象，且燃燒后不冒黑煙，使柴油機能發(fā)出最大的功率，同時耗油量又不至過大。車用柴油應性質(zhì)安定，在燃燒過程中不應在噴嘴上產(chǎn)生積碳，堵塞噴孔，影響供油。第二節(jié)發(fā)動機對柴油質(zhì)量的要求

3.無腐蝕性車用柴油本身及其燃燒后的產(chǎn)物不應腐蝕發(fā)動機零件或儲運設備。4.清潔性車用柴油應該清潔，不含機械雜質(zhì)和水分。因為雜質(zhì)或冰晶會堵塞油路或噴孔，妨礙供油；也會增大精密機械的磨損。5.合適的粘度粘度是反映柴油霧化性的主要指標，粘度過小，柴油從噴嘴噴出時霧化過細，射程小，柴油主要集中在噴油嘴周圍，容易造成局部混合氣過濃，對燃燒不利。同時，粘度過小還會導致油泵間隙漏油量增大，噴油量減小，油泵磨損曾大。反之，如果粘度過大，柴油霧化不良，燃燒不完全，容易產(chǎn)生積碳，油耗率增加。同時，粘度過大也會因噴油阻力增大而使噴油量減小。6.適當?shù)臐櫥砸蟛裼蛻摼哂幸欢ǖ臐櫥?，以保證高壓泵的潤滑需要。7.安全性車用柴油應具有較高的閃點，以保證儲運和使用中的安全。

一、柴油的燃燒性能1）十六烷值（可變壓縮比單缸試驗機，CFR柴油機）柴油燃料的十六烷值對柴油機工作的影響主要是對燃燒過程的影響。十六烷值越高，其自燃點越低，燃料的發(fā)火延遲期通常較短，發(fā)動機工作越平穩(wěn)。如果柴油的十六烷值太低，不符合發(fā)動機要求，就可引起柴油在發(fā)動機氣缸中延遲發(fā)火，以致燃燒不正常。同時，由于氣缸內(nèi)壓力劇烈增長使發(fā)動機工作不平穩(wěn)，而引起過早的磨損，以致毀壞曲軸的軸承。2）十六烷指數(shù)十六烷指數(shù)CI按下式計算：CI=431.29-1586.88ρ20+730.97（ρ20）2+12.392（ρ20）3+0.0515（ρ20）4-0.554B+97.803（lgB）2式中：ρ20—用GB1884和GB1885測定試樣在20℃時的密度，g/cm3；B—用GB6536測定試樣的中沸點，即50%回收溫度，℃。第三節(jié)柴油主要性質(zhì)指標

一般說來，為使柴油發(fā)動機工作平穩(wěn)，都希望使用烷烴較多的柴油，但烷烴含量高的柴油凝點也隨之增高，且十六烷值高于65時柴油機會導致排氣冒黑煙，燃料消耗量反而增大，這主要有兩個原因：一是烷烴熱安定性較差，在燃燒初期會分解出大量的炭，碳粒來不及燃燒引起的，二是高十六烷值柴油自燃延遲期太短，發(fā)火后噴入的燃料不易遇到新鮮空氣，致使裂化分解，產(chǎn)生碳煙。兩者都會導致燃燒不完全，污染空氣并增大耗油量。

所以，柴油的十六烷值不是越高越好，超過實際需要的十六烷值不能改善發(fā)動機的性能，在保證最大燃料適應性的情況下，十六烷值應盡可能低，控制在45～55之間就足夠了，從而節(jié)省柴油資源。二．柴油蒸發(fā)性能的指標1）餾程是指以油品在規(guī)定條件下蒸餾所得到，從初餾點到終餾點表示蒸發(fā)特征的溫度范圍。①50%餾出溫度表示柴油中輕餾分的多少，此溫度越低，柴油機易于啟動。柴油50%餾出溫度與啟動性的關系柴油50%餾出溫度/℃200225250275285發(fā)動機啟動時間/s810276090②90%及95%餾出溫度表示柴油中重餾分的多少，此溫度過高，會導致油品燃燒不完全，冒黑煙，甚至稀釋潤滑油造成發(fā)動機磨損。

燃料的蒸發(fā)性能良好時，一般易于與空氣形成可燃混合氣，有利于在低溫下啟動發(fā)動機，在噴射時容易形成較細油滴，可以縮短發(fā)火延遲期，發(fā)動機工作平穩(wěn)，而且蒸發(fā)性能良好的燃料燃燒完全。

但是燃料餾分過輕時，在延遲期中蒸發(fā)的數(shù)量過大，當燃料發(fā)火時，幾乎所噴射的燃油全部參加燃燒過程，結果會導致壓力增長過速，發(fā)動機工作粗暴。三．柴油低溫流動性

1）濁點燃料開始結晶時的最高溫度稱為濁點。2）冷濾點冷濾點就是在規(guī)定實驗條件下，試油不能通過細目過濾器時的溫度，是石蠟析出的最高溫度。內(nèi)燃機長期使用和大量實驗證明，冷濾點能夠反映柴油低溫下實際使用性能，最接近柴油實際使用溫度。3）傾點油品在規(guī)定的冷卻過程中，能夠流動的最低溫度。4）凝點油品在規(guī)定的冷卻過程中，石蠟結晶析出、長大，互相連接成三維網(wǎng)狀結構，把油包在其中，使油失去流動性的最高溫度。用以表示柴油的牌號，我國柴油按凝點分為：10#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#。0#柴油加劑/%濁點冷濾點傾點凝點無劑加劑00.1+4+4+3-3+1-5-1-75）粘度粘度是柴油的重要質(zhì)量指標之一，它對柴油的輸送、泵的操作及噴霧狀況等都有關系。當油品在溫度降低時，粘度增大很快，當粘度增加到一定程度，低溫下不易流動，使供油量減少，就會影響發(fā)動機的性能。

柴油粘度與化學組成有關，一般含烷烴較多的石蠟柴油粘度較小，石蠟-環(huán)烷基柴油次之，而環(huán)烷-芳香基的粘度則較大。四.使用安全性指標1）閃點直接影響油品運輸、儲存以及使用安全性的指標。閃點是指在規(guī)定條件下，加熱油品所逸出的蒸氣和空氣組成的混合物與火焰接觸發(fā)生瞬間閃火時的最低溫度，以℃表示。閃點是控制油品安全使用的主要質(zhì)量指標。一般規(guī)律是：油品蒸氣分壓越高，餾程越輕，則閃點越低。相反，餾程越重的油品則有較高的閃點。2）自燃點是指油品在沒有火焰時，自發(fā)著火的溫度。油品在高溫下與空氣接觸，油品即可能因劇烈的氧化而產(chǎn)生火焰自行燃燒。自燃點與閃點不同，后者要引火，前者不要引火，因此影響自燃點的因素與閃點是相反的。餾程愈輕則自燃點愈高，烷烴含量愈高，自燃點越低，環(huán)烷烴、芳香烴越高，自燃點越高。五．柴油的腐蝕性能指標1）銅片腐蝕柴油燃料產(chǎn)生腐蝕的原因是由于燃料中含有非烴物質(zhì)，主要是元素硫和硫化物、水溶性酸或堿和有機酸等。各種含硫物質(zhì)中元素硫、硫化氫和硫醇的腐蝕作用最強，在常溫下能直接腐蝕金屬，稱為活性硫。其他硫化物在常溫下不能直接腐蝕金屬，稱為非活性硫。

由于銅對活性含硫物質(zhì)的腐蝕比較敏感，所以經(jīng)常使用銅片腐蝕實驗檢測汽油、煤油及柴油中的活性硫物質(zhì)。2）硫含量硫含量是直接與環(huán)境保護和腐蝕有關的項目。不論是活性或非活性的，在燃燒后都生成SO2和S03，從尾氣排放中造成環(huán)境污染，而且當汽缸溫度不高時，由于燃燒生成物—水蒸氣的存在，就會在汽缸內(nèi)壁上形成一層硫酸薄膜，腐蝕汽缸活塞組及其他機件。當含硫廢氣進入汽缸壁和曲軸箱時，促使?jié)櫥妥冑|(zhì)，燃氣中的SO2和S03還能促使汽缸中的沉積物的生成，這種沉積物同時兼有腐蝕和機械磨損雙重作用，它所引起的磨損比單純機械磨損要嚴重得多。所以，在國家標準中，對硫含量的規(guī)定越來越嚴格。3）酸度及其他柴油中的有機酸主要指從原油加工時帶來的環(huán)烷酸，環(huán)烷酸對鉛、鋅等有色金屬腐蝕性較大，生成不溶性的腐蝕產(chǎn)物，這些鹽類常粘附在容器及燃料系統(tǒng)的金屬表面，部分懸浮于燃料中，使用中將會堵塞濾油器、噴嘴或燃油導管，影響燃油的正常流通，嚴重時將破壞燃料系統(tǒng)的正常工作。柴油的酸度對發(fā)動機的工作狀態(tài)及壽命也有顯著影響。使用高酸度的柴油，不但會增加發(fā)動機高壓柱塞泵的腐蝕和磨損，而且使噴嘴積碳增多，汽缸中沉積物增多，從而使汽缸活塞組的磨損增大。此外水分和機械雜質(zhì)對柱塞泵和噴嘴的磨損有影響，高速柴油機燃料應不含有水和機械雜質(zhì)?；曳质侨剂先紵髿埩舻慕饘傺趸?，灰分進入積碳中使積碳變得更堅固，更具有磨損性。所以，柴油中灰分含量應越少越好。六、柴油的潤滑性指標1）磨痕直徑柴油的潤滑性是從20世紀90年代提出的，之前的柴油在生產(chǎn)過程中精制程度低，極性物質(zhì)含量較高，加之柴油的粘度較大，其潤滑性能夠滿足高壓泵潤滑需要，因此未對柴油潤滑性作特別要求。20世紀90年代以后，由于環(huán)保法規(guī)日益嚴格，規(guī)定柴油硫含量越來越低，柴油生產(chǎn)普遍采用加氫精制工藝。但是由于加氫精制脫除了大部分極性物質(zhì)，柴油的潤滑性明顯下降。導致噴射泵的磨損問題，使發(fā)動機發(fā)生不穩(wěn)定空轉(zhuǎn)，功率和加速性能下降。在歐洲，柴油出廠時，要求磨痕直徑控制在400μm左右不會發(fā)生磨損問題。我國車用柴油國家標準規(guī)定，要求磨痕直徑控制在460μm左右不會發(fā)生磨損問題。七．儲存安定性指標柴油的儲存安定性良好與否，主要取決于燃料的化學組成、儲存溫度、環(huán)境因素和水含量等因素。1）色度通常在測定條件下，把油品顏色最接近于某一標準色板的顏色時所測得的結果稱為色度。所以石油產(chǎn)品顏色又稱色度。石油產(chǎn)品的顏色與原油性質(zhì)、加工工藝、精制深度等因素有關。一般認為，油品顏色變深是質(zhì)量變壞的先兆。2）氧化安定性（直餾、催化裂化、熱化裂）國家標準里用總不溶物表示。安定性好的柴油，在儲存和運輸過程中能較好地保持其顏色不變深，實際膠質(zhì)變化不大，基本不生成沉淀，適于較長時期的儲存；氧化安定性不好，生成的沉渣會堵塞過濾器，在燃燒室形成大量積碳，使噴射系統(tǒng)形成漆膜并使活塞粘結加大磨損。性質(zhì)不安定的柴油，在長期儲存過程中，不僅生成過多的膠質(zhì)，還會產(chǎn)生不溶性沉淀或沉渣。如果加入郵箱，也會產(chǎn)生上述問題。使用性能問題可能與燃料有關的因素燃燒性差—冒黑煙密度大，十六烷值低，水分污染，芳烴含量高，餾分較重氣缸磨損嚴重燃料潤滑性差，硫含量過高或過低，塵埃（硅、鋁等）污染噴嘴堵塞/磨損可溶性金屬污染，重質(zhì)餾分多，帶入了預先形成的膠質(zhì)噴射泵失靈/粘住硫、氮等雜原子化合物含量高，重質(zhì)尾部餾分多，燃料黏度高，潤滑性差噴油泵磨損嚴重超低硫柴油硫含量過低，柴油潤滑性差表1-3柴油性質(zhì)對壓燃式發(fā)動機性能的影響一、按用途分類1．輕柴油（普通柴油、車用柴油）所謂輕柴油，通常是指200～350℃的石油餾分，主要是以直餾柴油和經(jīng)過精制的二次加工柴油餾分調(diào)合而成。適用于轉(zhuǎn)速高于1000r/min的高速壓燃式柴油機的燃料。2．重柴油所謂重柴油，通常指中、低速柴油機的專用燃料。由餾程較高的重質(zhì)餾分（如常三線、常四線油）精制而得。由于凝點較高，粘度較大，在使用時需用蒸汽或柴油機排出的廢熱進行預熱。按凝點分為10、20、30三牌號，現(xiàn)在已經(jīng)廢止。3.軍用柴油我國的軍用柴油主要用于坦克、裝甲車、汽車和潛艇等高速柴油機做燃料，是采用通過國家規(guī)定程序鑒定的原料及工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。十六烷值要求55～60，其他各方面的質(zhì)量要求都比較高。第四節(jié)

柴油的種類及標準

二、按質(zhì)量分類1.清潔柴油泛指在發(fā)動機中燃燒后有害物質(zhì)排放較少的柴油。它是在地球環(huán)境污染日趨嚴重的大背景下提出的一個概念。特性如下：1）多環(huán)芳烴進一步降低（不大于11%）2）盡可能提高十六烷值（不低于51）3）盡可能低的硫含量（不大于0.035%）4）限制密度范圍，終餾點較低并且添加柴油清凈劑。這樣的要求，類似于“世界燃油規(guī)范”Ⅱ類標準。2.新配方柴油“新配方柴油”與傳統(tǒng)柴油的不同之處是在組成成分上有了明確的規(guī)定，主要規(guī)格指標為：十六烷值≥5595%餾出溫度≤340℃多環(huán)芳烴≤1%硫含量≤30ppm（超低硫柴油）項

目10號0號-10號-20號-35號-50號試驗方法色度，號

不大于3.5GB/T6540氧化安定性總不溶物a，mg/100mL不大于

2.5SH/T0175硫含量（質(zhì)量分數(shù)）b，%不大于

0.2（2013年6月30日以前）0.035（2013年7月1日開始）GB/T38010%蒸余物殘?zhí)浚ㄙ|(zhì)量分數(shù)）c，%不大于0.3GB/T268灰分（質(zhì)量分數(shù)），%不大于0.01GB/T508銅片腐蝕（50℃，3h），級

不大于1GB/T5096水分（體積分數(shù)）d，%不大于

痕跡GB/T260機械雜質(zhì)d無GB/T511酸度，mgKOH/100mL不大于7GB/T258運動粘度（20℃），mm2/s不大于3.0～8.02.5～8.01.8～7.0GB/T265表1-4普通柴油技術要求凝點，℃

不高于100-10-20-35-50GB/T510冷濾點，℃

不高于124-5-14-29-44SH/T0248閃點（閉口杯法），℃

不低于5545GB/T261著火性d（需滿足下列要求之一）十六烷值

不小于十六烷指數(shù)

不小于4543GB/T386餾程50%回收溫度℃，

不高于

90%回收溫度℃，

不高于

95%回收溫度℃，

不高于300355365GB/T6536密度（20℃），Kg/m3報告GB/T1884GB/T1885a為出廠保證項目，每月必須檢測一次，在原油性質(zhì)變化，加工工藝條件改變，調(diào)合比例變化及檢修開工后等情況下應及時檢驗。b可用GB/T11131、GB/T11140、

GB/T17040方法測定。結果有爭議時，以GB/T380方法為準。c可用GB/T17144方法測定。結果又爭議時，以GB/T286方法為準。若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改進劑及其它性能添加劑時，10%蒸余物殘?zhí)康臏y定，必須不加硝酸酯的基礎燃料進行，柴油中是否含有硝酸型十六烷值改進劑的檢測方法見附錄A。d可用目測法，即將試樣注入100mL玻璃量筒中，在室溫（20℃±5℃）下觀察，應當透明，沒有懸浮和沉降的水分及機械雜質(zhì)。結果有爭議時，按GB/T260或GB/T511測定。e由中間基或環(huán)烷基原油生產(chǎn)的各號輕柴油十六烷值允許不小于40（沒有特殊要求者由供需雙方確定），可用GB/T11139或SH/T0694方法計算。結果有爭議時，以GB/T386方法為準。續(xù)表GB19147-2009車用柴油技術要求和試驗方法

項目5號0號-10號-20號-35號-50號試驗方法氧化安定性（總不溶物），mg/100mL不大于

2.5SH/T0175硫含量a（質(zhì)量分數(shù)），%不大于0.035SH/T068910%蒸余物殘?zhí)縝（質(zhì)量分數(shù)），%不大于0.3GB/T268灰分（質(zhì)量分數(shù)），%不大于0.01GB/T508銅片腐蝕（50℃，3h），級不大于1GB/T5096水分C（體積分數(shù)），%不大于痕跡GB/T260機械雜質(zhì)C無GB/T511潤滑性磨痕直徑（60℃），um不大于460SH/T0765多環(huán)芳烴含量d（質(zhì)量分數(shù)），%不大于11SH/T0606運動黏度（20℃），mm2/s3.0～8.02.5～8.01.8～7.0GB/T265凝點，℃不高于50-10-20-35-50GB/T510冷濾點，℃不高于84-5-14-29-44SH/T0248閃點（閉口），℃不低于555045GB/T261著火性e（需滿足下列要求之一）十六烷值不小于十六烷指數(shù)不小于494646464543GB/T386SH/T0694餾程：50%回收溫度，℃不高于90%回收溫度，℃不高于95%回收溫度，℃不高于300355365GB/T6536密度f（20℃），kg/m3810～850790～840GB/T1884GB/T1885脂肪酸甲酯g（體積分數(shù)），%不大于0.5GB/T23801a也可采用GB/T380、GB/T11140和GB/T17040進行測定，結果有爭議時，以SH/T0689方法為準。b也可采用GB/T17144進行測定，結果有爭議時，以GB/T268方法為準。若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改進劑，10%蒸余物殘?zhí)康臏y定，應用不加硝酸酯的基礎燃料進行。c可用目測法，即將試樣注入100mL玻璃量筒中，在室溫（20℃±5℃）下觀察，應當透明，沒有懸浮和沉降的水分及機械雜質(zhì)。結果有爭議時，按GB/T260或GB/T511測定。d也可采用SH/T0806，結果有爭議時，以SH/T0606方法為準。e十六烷指數(shù)的測定也可采用GB/T11139。結果有異議時，仲裁以GB/T386方法為準。f也可采用SH/T0604，結果有爭議時，以GB/T1884方法為準。g不得人為加入。項目第一類第二類第三類第四類十六烷值不小于48.053.05555十六烷指數(shù)不小于45.050.05252密度（15℃），㎏/m820~860820~850820~840820~840運動粘度（40℃），mm/s2.0~4.52.0~4.02.0~4.02.0~4.0硫含量，mg/kg*不大于300030030無硫總芳烴含量，m%不大于—251515多環(huán)芳烴，m%不大于—52.02.0T90（90%餾出溫度），℃不高于—340320320T95（95%餾出溫度），℃不高于370355340340終餾點，℃不高于—365350350閃點，℃不低于55555555殘?zhí)浚琺%不大于0.300.300.200.20

最大值應等于或低于最低的環(huán)境溫度預期值水分，mg/kg不大于500200200200氧化安定性，g/m不大于25252525泡沫體積，mL不大于——100100泡沫消失時間，min不大于——1515生物增長

—“0”含量“0”含量“0”含量植物衍生脂m%*————脂肪酸甲酯含量(FAME)，v%*不大于5%55不可檢出乙醇/甲醇含量，v%*不可檢出不可檢出不可檢出不可檢出總酸值，mgKOH/g不大于—0.080.080.08銅片腐蝕，級不大于1級1級1級1級腐蝕性能

—輕銹或微量輕銹或微量輕銹或微量灰分，m%不大于0.010.010.010.01顆粒物，mg/L*不大于10101010噴嘴清潔度Ⅰ,%空氣流量損失不大于—858585噴嘴清潔度Ⅱ平均滲入沉積物比率*流量損失百分比%*

—

—

—

—

—

—

—

—潤滑性(HFRR磨斑直徑＠60℃),μm不大于40040040040027我國柴油質(zhì)量

與世界燃油規(guī)范之對比我國普通及車用柴油硫含量：≤

2000ppm（13年6月30日前）≤

350ppm（13年7月1日后） 世界通用燃油規(guī)范硫含量:I級:≤3000ppmII級:≤300ppmIII級：≤30ppmIV級：028我國柴油芳烴含量

與世界燃油規(guī)范之對比我國普通柴油：無芳烴含量指標要求世界燃油規(guī)范：總芳烴含量：II級：≤

25%III、IV級：≤

15%（二芳烴+三芳烴）含量：II級：≤

5%III、IV級：≤

2%29我國柴油潤滑性

與世界燃油規(guī)范之對比我國普通柴油：至今無潤滑性要求2003年開始車用柴油：磨痕直徑≤460um世界燃油規(guī)范：磨痕直徑：I-IV級：≤400um30我國柴油十六烷值及其指數(shù)

與世界燃油規(guī)范之對比我國普通柴油：≥45（43） 車用柴油：5、0、-10#：≥49（46） -20#：46（46）-35、-50#：≥45（43） 世界通用燃油規(guī)范:I級:≥48（45）II級:≥53（50）III、IV級：≥55（52）31我國柴油清凈性能

與世界燃油規(guī)范之對比我國柴油對清凈性無任何要求。世界燃油規(guī)范： 空氣流量損失：I級：無要求II-IV級：≤85%32我國柴油質(zhì)量

與世界燃油規(guī)范之對比-續(xù)其它區(qū)別：顆粒物：我國無指標WWFC：≤10ppm碳沉積物：我國無指標WWFC：≤0.2-0.3%33我國柴油質(zhì)量較低所帶來的后果柴油轎車少之又少柴油卡車被限制進城34國內(nèi)外汽柴油標準之發(fā)展趨勢隨著世界各國對柴油車尾氣排放要求的逐年嚴格，對柴油質(zhì)量的要求也愈來愈