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柴油标准解析要点

归档日期:07-06       文本归类:供应标准      文章编辑:爱尚语录

  柴油标准解析要点。柴油指标解析 国三柴油指标: ? 氧化安定性,总不溶物,mg/100mL:不大于 2.5 安定性直接影响柴油机的工作,安定性差,形成沉淀就会使过滤 器堵塞,在燃烧室形成大量积碳,导致磨损加剧。 一般用

  柴油指标解析 国三柴油指标: ? 氧化安定性,总不溶物,mg/100mL:不大于 2.5 安定性直接影响柴油机的工作,安定性差,形成沉淀就会使过滤 器堵塞,在燃烧室形成大量积碳,导致磨损加剧。 一般用加速氧化法测定中间馏分燃料油固有安定性能的方法。 测 定方法概要:将已过滤的 350mL 试样装入氧化管中,通入氧气,速 率为 50ml/min,在 95℃下氧化 16h。然后将氧化后的试样冷却至室 温,过滤,得到可滤出不溶物。用三合剂把粘附性不溶物从氧化管壁 和通氧管壁上洗下来,把三合剂蒸发除去,得到粘附性不溶物。可滤 出不溶的量和粘附性不溶物的量之和为总不溶物的量,以 mg/100ml 表示。 意义和用途:本方法适用 90%回收温度低于 370℃的中间馏分燃 料粙储存安定性。 本方法不能够预测中间馏分燃料油在油罐储存一定 时间后生成总不溶物的量。 干扰因素: 铜和铬能够催化氧化反应, 使生成的不溶物的量增加。 配制的三合剂纯度不高,将会造成粘附性不溶物的量增加。试样暴露 在紫外光下,会造成不溶物的量增加。 影响因素: (1)油品是否易于氧化,首先与化学组成有关。烯烃 类安定性差,饱和烃安定性好。 (2)柴油中的非烃类化合物对安定性 影响极大。大多数硫参与成胶反应,尤其是硫醇、硫醇醚类对安定性 唱响最大。而噻吩比较稳定,对油品安定性没有明显影响;氮化物, 无论是中性氮化物还是碱性氮化物,都能使油品储存时生成大量沉 淀,并使颜色变暗。所以氮化物即影响柴油的氧化安定性,同时又影 响安定性;大多数酚类(氧化物)对柴油安定性影响不大,许多酚类 还有抗氧性,但有些氧化物也影响柴油安定性,如脂肪酸等。 (3)不 同的加工工艺所得到的柴油氧化安定性不同。直馏柴油安定性好,焦 化柴油安定性差。 (4)存放时间入储存方法对安定性有影响。存放时 间长,安定性差。 ? 硫含量(质量分数)/%:不大于 0.035 硫含量对排放影响很大,特别是对 NOX 和 PM 产生明显促进作 用,并可使汽车尾气催化转化器催化剂中毒。 对排放的影响 柴油中的硫 98%在燃烧过程中转化为 SO2,其余 2%作为硫酸盐 排放, SO2 通过排气催化剂会转化为硫酸盐, 最终成为 PM 的一部分。 因此降低柴油的硫含量就相应的降低了 PM 排放量, 也降低了排气烟 度。欧洲的汽车油料研究表明,柴油中硫的质量分数从 500ug/g 减少 到 30ug/g, 将使得轻型车 PM 排放降低 7%, 重型车 PM 排放降低 4%。 对 PDF 装置的影响 当油品硫含量为 3ppm 时,柴油颗粒过滤器使得 PM 排放下降率 为 95%,而当柴油中硫含量增至 30ppm 后,PM 排放下降率仅为 70% 左右。当柴油硫含量达到 150ppm 时,PM 排放下降率为 0,此时柴 油颗粒过滤器已失效。当燃油硫含量大于 150ppm 时,使用 DPF 装置 后 PM 排放甚至远大于发动机直接排放。 测定方法(紫外荧光法)概要: 将柴油试样直接注入裂解管或进样舟中, 由进样器试样送至高温 燃烧管,在富氧条件中,硫被氧化成二氧化硫(SO2);试样燃烧生成 的气体在除去水后被紫外光照射, 二氧化硫吸收紫外光的能量变为激 发态的二氧化硫(S02*) ,当激发态的二氧化硫返回到稳定态的二氧 化硫时发射荧光,并由光电倍管检测,由所得信号值计算出试样的硫 含量。 ? 10%蒸余物残碳(质量分数)/%:不大于 0.3 柴油残碳量高,柴油机燃烧产生过多的积碳,影响发动机的燃烧 效果,燃烧室温度过高,造成活塞、活塞环和缸套的早期损坏。 GB268 给出了一种分析残碳的方法——康氏法。 本方法用于测定 石油产品经蒸发和热解后留下的残碳量, 以提供石油产品相对生焦倾 向的指标。本方法一般用于常压蒸馏时易部分分解、相对地不易挥发 的石油产品。 方法概要:把已称重的试样置于坩埚内进行分解蒸馏。残余物经 强烈加热一定时间即进行裂化和生焦反应。在规定的加热时间结束 后,将盛有碳质余物的坩埚置于干燥器内冷却并称重,计算残碳值。 10%蒸余物残碳的制备方法有两种:GB6536《石油产品蒸馏测定 法》和 GB255《石油产品馏程测定法》 。制备时可采用两种方法的任 何 一 种 ,现 把其中 的 一 种方 法表述 如 下 。石 油产品 蒸 馏 测定 法 (GB6536) : 对要求测定 10%蒸余物残碳的试样, 用 GB6536 获得 10% 蒸余物。蒸馏时使用 250 毫升蒸馏烧瓶、200 毫升量筒和 50 毫升孔 径的石棉垫。将温度为 13~18℃的 200 毫升试样置于蒸馏烧瓶内。 冷凝槽温度维持在 0~4℃,对某些凝点较高的试样可能需要维持在 38~60℃,以防止蜡类物质在冷凝管中凝固。用量过试样的量筒(不 要洗)作为接受器,并置于冷凝器出口的下方,不要使出口的尖端与 量筒壁接触(为得到准确的 10%蒸余物,应设法使馏出物温度和装温 度一致。把蒸馏烧瓶匀速加速,使其在加热后 10~15 分钟内从冷凝 器中滴。第 1 滴落下后,移动量筒,使冷凝器出口尖端与筒壁接触。 然后按每分钟 8~10 毫升的均匀蒸馏速度调节加热量。 继续蒸馏至馏 出物收集到 178±1 毫升时,停止加热,使冷凝器中馏出物收集在量 筒中直到 180 毫升(蒸馏烧瓶装入量的 90%)为止。立即用小烧瓶代 替量筒接收冷凝器中最后馏出物, 趁热把留在蒸馏烧瓶内的残余物倒 入小烧瓶内,混合均匀。此即为由原试样得到的 10%蒸余物。 值得注意的是,若柴油中含有硝酸酯型十六烷值改进剂,10%蒸 余物残碳的测定,应用不加硝酸脂的基础燃料进行。 柴油中是否含有硝酸脂型十六烷值改进剂的检测方法 (GB19147-2009)概述如下:柴油试样在氢氧化钾-正丁醇混合物中 皂化, 用玻璃纤维滤纸过滤, 留在滤纸上的物质干燥后用二苯胺处理。 二苯胺被硝酸盐氧化成蓝色醌型化合物。 生成的蓝色或黑色斑点显示 有硝酸酯型十六烷值改进剂。 无颜色变化可确定没有硝酸酯型十六烷 值改进剂。 ? 灰分(质量分数)/%不大于 0.01 柴油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。 天然原油的灰分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。灰分中的 V205 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。 柴油灰分测定法(GB508-85) :1)先打开高温炉,使温度升至 775+-25℃。取一对 50ml 坩埚,放在高温炉中煅烧 10 分钟后,取出 在空气中冷却 3 分钟,然后在干燥器中(无干燥剂)冷却 30 分钟后 称量,称至 0.0001g。重复煅烧、冷却、称量,直至连续两次称量间 差数≤0.0005g 为止。2)在已恒重的两坩埚内分别称量 25g 柴油,用 两张定量滤纸分别对折两下, 卷成圆锥状, 把距尖端 5—10mm 剪去, 放入坩埚内,把圆锥状滤纸立插在坩埚内油中,将大部分试样表面盖 住,滤纸浸透试样后,点火燃烧。3)燃烧完成后,把盛有残渣的坩 埚移入 775+-25℃高温炉中,一般 在此炉中煅烧 1.5—2 小时,然后 将坩埚取出放空气中冷却 3 分钟,在移入干燥器内冷却 30 分钟后称 量,称至 0.0001g。再移入高温炉中煅烧 20 分钟,重复煅烧、冷却及 称量,直至连续两次称量间差数≤0.0005g 为止。 计算:灰分 X(%)=100*G1/G G1---灰分的重量,g G---试样的重量,g 注意事项:1.取样前瓶中试样应剧烈摇动均匀。2.干燥器内不装 干燥剂。3.燃烧时火焰高度维持在 10 厘米左右。 ? 铜片腐蚀(50℃,3h)/级:不大于 1 铜片腐蚀是判定油品腐蚀性大小的质量指标, 是对油品精制深度 和洁净程度的反映。柴油中的酸性物质具有一定的腐蚀性,腐蚀性的 强弱一般用铜片腐蚀等级表示。 GB/T5096 方法概要:把一块已磨光好的铜片浸没在一定量的试 样中,并按产品要求加热到指定的温度,保持一定的时间。待试验周 期结束时,取出铜片,经洗涤后与腐蚀标准色板进行比较,确定腐蚀 级别。 引起铜片腐蚀的原因: 分析操作是否规范:分析操作过程中所用试管、量具、容器不洁 净,采样时没有排放干净、油品静置时间不足、过滤不好,以及铜片 制作过程不规范等,都会造成铜片腐蚀不合格。解决的方法是规范分 析过程的操作。 是否含有腐蚀性杂质: 腐蚀性杂质一般是指样品在精制过程中夹 带的水、碱或其它极性溶剂。这类腐蚀一般是由于精制工艺段乳化或 沉降罐沉降时间不足造成的。一般表现为:馏出口腐蚀不合格,而成 品罐采样时腐蚀减轻或变好。解决的方法是改善反应条件以减轻乳 化,或增加沉降分离时间。 是否原料组成发生变化而没有及时调整操作, 柴油中含有水是铜 片腐蚀不合格的主要原因,因为硫化氢极易溶于水,查找柴油含水的 原因:是低分带来的(处理:加强低分脱水) ,还是汽提塔带来的(处 理:提高过热蒸汽温度及汽提塔入口温度和分馏塔底温度) 。 解决柴油罐铜片腐蚀不合格方法:通氮气搅拌。 ? 水分(体积分数)/% 不大于痕迹(0.03%) 可以用目测法,即将试样注入 100ml 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。有 争议时,按 GB/T260 测定。 GB/T260 方法概述: 将一定量的试样与无水溶剂混合,进行蒸馏测定其水分含量,并 以百分数表示。 水在燃料油和润滑油中存在的状态: 游离状:析出的微小水粒聚集成较大颗粒从油品中沉降下来,呈 油水分离状态存在。 悬浮状:水分以水滴形态悬浮于油中,多发生于粘度较大的重 油。 乳化悬浮状:水分以极细小的水粒状态均匀分散在油中,这种分 散很细的乳浊液,由于水滴微粒极小,比悬浮状的水分更难除去。 溶解状:以水分子状态存在于油品烃类分子空隙间,与烃类呈均 相。其能溶解在油品中的溶解量决定于石油产品的化学成分和温度。 通常,烷烃、环烷烃及烯烃溶解水的能力较弱;芳香烃能溶解较多的 水分。温度越高,水能溶解于油品的数量也越多。 测定意义 (1)测定液体石油产品中含有的水分, 在油品计量时作为计算的依 据。 容器中的油品检查后, 减去水量, 可计算出容器中油的实际数量。 (2)测出油品中的水分,可根据其含量的多少,确定脱水的方法, 防止造成以下危害: ①石油产品中水分蒸发时要吸收热量,会使油品发热量降低; ②轻质石油产品中的水分会使燃烧过程恶化, 并能将溶解于水中 的盐带人汽缸内,生成积炭,增加汽缸的磨损。 ③在低温情况下,发动机燃料中的水分会结冰,堵塞发动机燃料 导管和滤清器,妨碍发动机燃料系统的正常供油; ④石油产品中含有水分时,会加速油品的氧化和生胶; ⑤油品含水时,能引起容器和机械的腐蚀。水分对金属的腐蚀表 现在两个方面,一方面是水分能直接引起金属的腐蚀;另一方面是某 些含硫及酸性腐蚀性物质能溶解到水中,加速对金属的腐蚀作用。油 品中如存在游离水,则对金属的危害很大; ⑥润滑油中含水时,能促使润滑油乳化,破坏润滑油油膜,使润 滑油的性能变化。还会使润滑油中加入的添加剂发生降解而失去效 用; ⑦润滑脂中如有游离水,不仅会因水的存在腐蚀金属,而且有些 润滑脂(如钠基脂)会因为游离水过多而乳化,引起油皂分离、滴点 降低等。 ? 机械杂质 无(质量分数小于等于 0.005%) 机械杂质是指石油或石油产品中不溶于油和规定溶剂的沉淀或 悬浮物,如泥砂、尘土、铁屑、纤维和某些不溶性盐类。机械杂质可 用沉淀或过滤等方法除去。对轻油来说,机械杂质会堵塞油路,促使 生胶或腐蚀;对锅炉燃料,会堵塞喷嘴,降低燃烧效率,增加燃料消 耗;对润滑油,则会破坏油膜,增加磨损,堵塞油过滤器,促进生成 积炭等。 可以用目测法,即将试样注入 100ml 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。有 争议时,按 GB/T511 测定。 GB/T511 方法概述: 称取一定的试样溶于所用的溶剂中, 用已经恒重的滤纸或微孔玻 璃过滤器过滤,被留在滤纸或微孔过滤器上的杂质即为机械杂质。 ? 润滑性 磨痕直径(60℃)/um 不大于 460 全世界对环保的呼声越来越高, 世界各国纷纷立法对车辆排放提 出越来越严格的要求,要求柴油中硫含量不断降低,硫含量的降低意 味着精制深度的提高,导致柴油中天然润滑剂的减少,润滑性降低, 进而导致柴油泵磨损或损坏。 研究表明, 当柴油中硫含量低于 500μg/g 时泵会出现磨损。例如 1989 年当瑞典引入硫含量为 500μg/g 的柴油 时, 直列分配式柴油泵出现大面积磨损, 有的柴油泵甚至在行驶 5000 公里就完全损坏了。因此各国制订了柴油润滑性控制指标,欧洲在欧 Ⅱ排放标准的柴油规格中规定柴油的润滑性指标—HFRR 磨痕直径不 大于 460μm,我国的 GB/T19147-2003 车用柴油标准也做出了同样的 规定。当柴油中天然润滑剂含量低导致润滑性差时,需要加入润滑性 改进剂来改善。 柴油润滑性改进剂的研究很迅猛,脂肪胺、叔基酰胺、烷基酯、 醇、脂肪酸等都被作为改进剂受到广泛考察。目前广泛采用的柴油润 滑性改进剂主要为有机酸型和酯型两种。 有机酸型改进剂为各种饱和 与不饱和酸的混合物, 当饱和酸含量高或链长较长时, 则其凝固点高。 但在低温时有机酸型改进剂会因在柴油中溶解度差而析出, 使柴油变 浑浊,影响低温储存安定性。有的有机酸型改进剂会影响柴油的冷滤 点,使本来已经合格的冷滤点变得不合格。另外需要注意的是有机酸 型改进剂与发动机润滑油配伍性问题,日本的 OEM 大多要求使用酯 型改进剂正是基于这种考虑。 酯型柴油润滑性改进剂的低温性能和润 滑性能好,在储存、运输及使用中均无需加热设备,可用于所有标号 的柴油中,此外从其在超低硫柴油中的表现看,酯型柴油润滑性改进 剂的效果要优于有机酸型。 方法概述: 试样样品放在给定温度下的油槽内, 固定在垂直夹具中的钢球对 水平安装的钢片进行加载,钢球以设定的频率和冲程往复运动,球与 片的接触界面应完全浸在样品中。球和片的材质、试验温度、载荷、 频率和冲程都确定的。根据试验环境(温度和湿度)把钢球的磨斑直 径校正到标准状况下的数值, 试样样品的润滑性用校正后的磨斑直径 表示。 ? 多环芳烃含量(质量分数)/% 不大于 11 方法概要:把试样分离成饱和烃和芳烃,分别进行质谱测定。本 标准是根据各类烃的特征离子峰组强度和浓度相关性, 以各类烃的特 征离子峰组强度加和为常数项,由质谱数据计算出烃类的平均碳数, 按各类烃类的平均碳数选择断裂模型和灵敏度系数, 分别建立饱和烃 的五元一次方程组和芳烃的十元一次方程组, 求得各类烃的相对含量 并归一化,再乘以色层分离得到的饱和芳烃的质量百分含量,计算出 各类烃的质量百分含量。 干扰:含硫含氮非烃化合物不包括在本标准的矩阵计算中。如果 这些非烃类化合物含量较高[如硫含量>0.25%(m/m)],将干扰用于 烃类计算的谱峰。 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)是指两个以 上苯环以稠环形式相连的化合物,是目前环境中普遍存在的污染物 质。此类化合物对生物及人类的毒害主要是参与机体的代谢作用,具 有致癌、致畸、致突变和生物难降解的特性。PAHs 在环境中的存在 虽然是微量的, 但其不断地生成、 迁移、 转化和降解, 并通过呼吸道、 皮肤、消化道进入人体,极大地威胁着人类的健康。多数 PAHs 均具 致癌性,目前已知的 500 种致癌性化合物种,有 200 多种为 PAHs 衍 生物。 ? 运动粘度(20℃)/(mm2/s) 3.0~8.0(5 号&0 号); 2.5~8.0 (-10 号&-20 号) ; 1.8~7.0(-35 号&-50 号) 柴油运动粘度越大,流动性越差,雾化效果越差,燃烧越不好。 国标 GB/T 265 明确了运动粘度的测定方法,方法概要如下: 在一定的温度下, 测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好 的玻璃毛细管粘度计的时间,粘度计的毛细管常数与流动时间的乘 积,即为该温度下测定液体的粘度。 ? 凝点/℃ 不高于 5(5 号) ;0(0 号) ;-10(-10 号) ;-20(20 号) ; -35(35 号) ;-50(50 号) 方法(GB/T 510)概要:将试样装在规定的试样中,并冷却到预期 的温度时,将试样倾斜 45 度经过 1 分钟,观察液面是否移动。 凝点高表示没较重,轻组分少。 ? 冷滤点/℃ 不高于 8(5 号) ;4(0 号) ;-5(-10 号) ;-14(-20 号) ;-29(-35 号) ;-44(-50 号) 方法(SH/T 0248)概要:试样在规定条件下冷却,通过可控的真 空装置,使试样经标准滤网过滤器吸入吸量管。试样每低于前次温度 1℃,重复此步骤,直至试样中蜡状结晶析出量足够使流动停止或流 速降低, 记录试样充满吸量管的时间超过 60S 或不能完全返回到试样 杯时的温度作为试样的冷滤点。 凝点和冷滤点是表征柴油低温使用性能的重要指标。凝点(SP) 是表明柴油在低温环境中失去流动性的最高温度;冷滤点(CFPP)则 可表明柴油通过柴油发动机供油系统时能造成滤网堵塞的最高温度。 对轻柴油而言,冷滤点比凝点指标在实际使用中显得更加重要。这是 因为冷滤点与柴油的低温使用性能直接相关, 而凝点主要是与柴油的 贮存、运输有关。在柴油中加入很低浓度(1‰以下)的降凝剂就可 大大改善柴油的低温流动性,加剂方法灵活、简便。由于加入量少, 不会改变柴油的其它性能指标,同时,使柴油的单位生产成本远远低 于其它降凝、降滤方法或途径所投入的成本。 柴油在较低温度下之所以凝固,是由于柴油中含有一定量的蜡 (即正构烷烃) ,当温度降低时,这些蜡会逐渐析出,并形成蜡晶。 最终把油包在其中,使油失去流动性而呈现凝固状态。 柴油中加入降凝剂后,当温度降低,蜡晶刚一形成时,降凝剂就 会吸附在蜡晶表面上,阻止了蜡晶间的相互粘接,防止生成连续的结 晶网,使蜡晶颗粒更加细微,能很好地通过滤网。降凝剂这种破坏或 改变蜡结晶的功能,就可降低柴油的冷滤点和凝点。 轻柴油按照凝点分为不同的牌号, 每种牌号都有对应的凝点和冷 滤点指标。0 号轻柴油就是指这一牌号的柴油凝点不高于 0℃,其对 应的冷滤点指标为不高于+4℃。因此人们常常会认为,0 号柴油就表 明它在 0℃时还能正常使用,这实际是一种误解。准确地讲,凝点为 0℃的 0 号柴油只能在高于其冷滤点+4℃的温度时才能正常使用,而 在冷滤点及其以下的温度时,该柴油已经不能通过滤网(或滤清器) ; 当温度降到 0℃时,该油会失去流动性而呈现凝固状态。 降凝剂的使用效果,不仅取决于降凝剂本身的性能,而且与所加 入的油品组成密切相关。一种降凝剂加入组成不同的柴油中,降低冷 滤点的幅度(即感受性)有较大的差异,因此首先要根据各种降凝剂 对该油品的感受性选择最佳的降凝剂。其次,要根据所加入油品的组 成和性质,经过实验室内的小试,以确定最佳的添加量。 ? 闪点(闭口)/℃ 不低于 55(5 号&0 号&-10 号) ;50(-20 号) ;45(-35 号&-50 号) 在规定条试验条件下,试验火焰引起试样蒸气着火,并使火焰蔓 延至液体表面的最低温度,修正到 101.3kPa 大气压下。 方法(GB/T261)概要:将样品倒入试杯中,在规定的速率下连 续搅拌,并以恒定的速率加热样品。以规定的温度间隔,在中断搅拌 的情况下,将火源引入试验杯开口处,使样品蒸气发生瞬间闪火,且 蔓延至液体表面的最低温度,此温度为环境大气压下的闪点,再用公 式修正到标准大气压下的闪点。 闪点低可造成,柴油提前燃烧,动力不足,爆燃,噪声大。 ? 着火性(需满足下列条件之一): 十六烷值不小于: 49 (5 号&0 号&-10 号) ; 45 (-20 号) ; 45 (-35 号&-50 号) 十六烷指数不小于: 46 (5 号&0 号&-10 号) ; 46 (-20 号) ; 43 (-35 号&-50 号) 方法(GB/T386)概要:在试验发动机的标准操作条件下,将着 火性质与已知十六烷值的标准燃料混合物的着火性质进行比较来测 定的。测定采用内插法的手轮法。对于试样和两个将试样包括在中间 的标准燃料(要求两种标准燃料十六烷值相差不大于 5.5 个单位)中 的每一个,均改变发动机的压缩比(手轮读数) ,以得到特定的着火 滞后,然后根据手轮读数用内插法计算十六浣值。 干扰因素:这些燃料即使短期暴露在波长小于 550nm 的紫外线 下,都会影响十六烷值的测定结果。 十六烷值高的柴油容易启动,燃烧均匀,输出功率大;十六烷值 低,则是火慢,工作不稳定,容易发生爆震。加添加剂可提高柴油的 十六烷值,常用的添加剂有硝酸戊酯或已酯。 十六烷指数:表示柴油在发动机中发火性能的一个计算值。该值 从柴油的标准密度和 50%馏出温度计算而得。 一般是在没有十六烷值 机或试样少到不能进行标准发动机试验时采用。 柴油的燃烧性能及其评价指标 : (l) 柴油机的工作粗暴与柴油的发火性 为使大家对柴油的发火 性能有一个更为全面的理解,在此先介绍一下柴油在柴油机气缸内燃 烧的情况。 柴油机在压缩终了时,缸内温度可达 500℃一 600℃,压力达 3~4MPa。这时柴油以高压呈细雾状喷入燃烧室内,由于燃烧室的温度 已超过柴油和自燃点,故从理论上而言,柴油--喷入燃烧室,便具备了着 火燃烧的基本条件。但从柴油喷入至自燃,往往还有一定的时间间隔, 这是因为在这一时间间隔内,柴油需完成与空气的充分混合、先期氧 化及形成局部着火点等物理化学的进一步准备 ,我们将从喷油开始到 柴油开始燃烧的时间间隔称之为着火延迟期。如果着火延迟期长 ,则 喷入燃烧室的柴油量增多 , 着火前形成的混合气数量就多 ,一旦着火 , 就有过量的柴油着火燃烧,这会造成缸内压力剧增,气缸内便将产生强 烈的震击作用,通常把这种震击作用称为柴油机工作粗暴。柴油机工 作粗暴的后果与汽油机爆震一样,会使发动机曲柄连杆机构承受过大 的冲击力作用,产生强烈的金属敲击声,加速零件的磨损并且使柴油机 起动困难,造成柴油机功率下降,油耗增大。影响着火延迟期的因素较 多,其中柴油的发火性是主要因素之一。柴油的发火性是指柴油自燃 的能力, 发火性好的柴油 ,着火延迟期短 , 着火燃烧后缸内压力上升平 缓,柴油机工作柔和。另外需要指出的一点是柴油机的工作粗暴与汽 油机的爆震在本质上是有很大区别的。 汽油机的爆震是由于点火燃着 的火焰前沿还没传播到的那部分混合气生成过氧化物,自行燃烧而致, 一般发生在燃烧末期;而柴油机工作粗暴却是由于柴油的发火性差使 得着火延迟期过长而致、一般发生在燃烧的初期。因此 ,各种影响汽 油机爆震与柴油机工作粗暴的因素也完全不同。 如汽油机若提高压缩 比或增高气缸温度会促发爆震,而柴油帆若提高压缩比或增高气缸温 度却能减轻其工作粗暴的倾向。 汽油中的正构烷烃易使汽油机发生爆 震,而对于柴油而言,所含的正构烷烃却能减轻柴油机工作粗暴。由此, 我们可了解汽油机爆震与柴油机工作粗暴的根本区别。可见 ,柴油的 发火性,是评价柴油燃烧性能的一个重要指标。 (2)柴油的十六烷值 十六烷值是代表柴油在柴油发动机中发火性能的一个约定量值。 它是在规定条件下的标准发动机试验中,通过和标准燃料进行比较来 测定,采用和被测定燃料具有相同着火延迟期的标准燃料中十六烷的 体积百分数来表示。 供参比用的标准燃料是用两种发火性相差破为悬 殊的烃作为基准物对比得出的数渣。一种烃是正十六烷 ,它在高温条 件下可迅速形成过氧化物.着火延迟期最短,即自燃点低,发火性好,规 定它的十六烷值为 100。另一种烃是 a-甲基茶,属于芳烃.它的着火延 迟期长.自燃点高,友火性差.规定它的十六烷值为 0,将此二种烃按不同 的体积比例混合,就可以得到十六烷值从 O 一 100 供参比用的标准燃 料。 柴油十六烷值可按 GB/T386 的规定进行测定。 主要的测试设备 为一台可调压缩比(7-23)的供试验用的标准单缸柴油机。试验时调节 柴油机压缩比,确定被试燃料的闪火时问。如果被试燃料和某一参比 燃料在同样条件下同期闪火,所选用的压缩比又相同,则它们的十六烷 值相同,标准燃料中十六烷的体积百分比合量即为被测燃料的十六烷 值。除通过上述办法测定柴油的十六烷值外 ,还可以通过测取柴油的 某些较易获得的物理参数,而后通过简单计算得出柴油的近,拟十六烷 值。①柴油指数 表示柴油在柴油机中发火性能的一个计算值。该值 通过柴油的相对密度与苯胺点计算而得 ,且不因使用发火促进剂而改 变其计算值。柴油的苯胺点是按 GB/T262 一 88 的规定进行测定的。 方法概要:将规定体积的苯胺和试样置于试管(或 U 形管)中,并用机械 搅拌使其混合。混合物以控制速度加热至两相完全混合。然后将混合 物在控制速度下冷却当两相分离时,记录的温度即为苯胺点。可按下 述 经 验 公 式 计 算 柴 袖 指 数 : 柴 油 指 数 =(1.8T 十 32)X(141.5 一 131.5p)/100p 式中 :T-柴油的苯胺点,C; 度,g/cm3。 p 一柴油在 15.6℃时的密 根据计算的柴油指数,可按下列公式计算十六烷值在 20 十六烷值 =(2/3)X 柴油指数十 14 一 60 之间的柴油十六烷值 , 即 : ②十六烷指数 通过测定柴油的 50%馏出温度和密度并利用经验公式, 也可以直接计算出十六烷值来,所得的计算值称为十六烷指数,以便与 实测的十六烷值相区别。计算公式如下:十六烷指数 = 一 418.51+ (162.42)lgt50/p20 式中:t50---柴油试样 50%馏出温度, ℃; p20---柴 油试样 20℃时的密度,g/cm3。 (3)十六烷值与柴油使用的关系 柴油机的额定转速越高,就要求柴油的发火性好,以确保在短时问 内燃烧完全,对柴油十六烷值的要求就高。一般情况下,额定转速在 1 000r/min 以下的柴油机,可使用十六烷值为 35 一 40 的柴油;转速在 1 000~1 500r/min 的柴油机,可使用十六烷值为 40-45 的柴油;转速在 1 500r/min 以上的柴油机,可使用十六烷值为 45 一 60 的柴油。柴油的 十六烷值对柴油机在不同气温下的启动性能也有影响 ,十六烷值高的 柴油,即使在较低气温条件也易于启动。但柴油的蒸发性对发动机启 动性的影响比十六烷值重要-,而十六烷值高的柴油,蒸发性就差些。所 以,评定柴油的启动性应将十六烷值与柴油的蒸发性结合起来综合评 定。柴油的十六烷值高,其燃烧性能就好,但柴油的十六烷值过高了也 不适宜。因为当柴油的十六烷值高于 50 后再继续提高,对着火延迟期 的缩短作用不大。另外,十六烷值过肩的柴油其分子量均较大,使柴油 的低温流动性、雾化与蒸发均受影响,会使燃烧不完全,导致发动机功 率下降、油耗升高及排气冒黑烟。因此 ,在选用柴油时不应单纯地追 求高十六烷值,通常要求柴油的十六烷恒在 40 一 60 之间,基本上已能 满足高速柴油机的工作要求。GB252 一 87 规定轻柴油的十六烷值应 不小于 45。(4)提高柴油十六烷值的方法 提高柴油十六烷值的方法, 一种是用硫酸或选择溶剂除去柴油中的芳香烃。这种方法柴油产率 低、凝点提高且消耗大量硫酸或溶剂。另一种简便的方法是用石蜡基 原油直按蒸馏制取柴油,这种直馏柴油其十六烷值可达 50 一 60,甚至 更高一些。但直馏柴油产量受限,故可在直馏柴油中调人 热裂化和催 化裂化柴油馏分以增加产量。 裂化柴油的十六烷值虽然只有 30 一 40, 但与直馏柴油调合后,可保证成品柴油的十六烷值达 50 左右。还有一 种方法是通过向柴油中添加能提高十六烷值的添加剂 , 添加剂应无 毒、能很好地溶解于柴油中、没有爆炸的危险、性能稳定、无腐蚀性 且成本低。能满足上述要求的添加剂主要有丙酮过氧化物、烷基硝酸 酯、四氢蔡过氧化物等。加入量一般根据添加剂的不同控制在 0. 25%~3 儿之间,可提高十六烷值 16 一 24 个单位,加注过量时,对提高十 六烷值作用并不明显。这种方法的优点是:无成品损失也不改变柴油 的凝点。 采用添加剂的办法提高柴油的十六烷值必须考虑柴油本身的 化学安定性。柴油本身的批学安定性好 ,添加剂加入后能在较长时间 内发挥效用,否则,在柴油储存期间,其十六烷值就将降低。 ? 馏程: 50%回收温度/℃ 90%回收温度/℃ 95%回收温度/℃ 不高于 300 不高于 355 不高于 365 50%馏出温度:表示柴油中轻馏分的含量,此温度低,则馏分轻, 蒸发和燃烧速度快,发动机易起动。 柴油馏分过轻对燃烧也是不利的。 因为馏分过轻的柴油十六烷值 低,滞燃期长,易于蒸发,在发火时易产生爆震。 90%馏出温度:表示重质馏分的含量,此温度高,重馏分多,喷 射雾化不良,蒸发慢,燃烧不完全,高温下发生热分解而生成积炭, 使排气带黑烟,增加耗油量,同时使机械磨损增加。 定期测定馏程可以了解燃料的蒸发损失及是否混有其它种油 品。油品在贮存过程中,轻质成分极易蒸发损失,从而使初馏点和 10%馏出温度升高,如果混有其它种类油品,馏程就会发生急剧变。 ? 密度 (20℃) /(kg/m3) 840(-20 号&-35 号&-50 号) 柴油密度过小,会使发动机产生爆震,耗油量增大;密度过大, 则柴油不能充分燃烧,并在汽缸内和喷嘴上产生积炭,造成汽缸的磨 损和堵塞油路,使耗油量增大。 ? 脂肪酸甲酯(体积分数)/% 不大于 0.5(不得人为加入) 方法(GB/T23801)概要:将试样用环乙烷稀释到合适浓度,记 录所测定的中红外吸收谱图。测量其在约 1 745cm-1±5cm-1 处的典 型酯类吸收带的最大峰值吸收。并通过由已知 FAME 浓度的标准溶液 得到的校准公式计算出 FAME 含量。 810~850(5 号&0 号&-10 号); 790~

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