2.2 普通柴油车用柴油及生物柴油

第二章石油燃料第二节车用柴油与普通柴油三、车用柴油的技术要求1．我国车用柴油的规格（GB19147-2009,国Ⅲ车用柴油）柴油是我国产量最大的石油产品之一，2010年柴油消费量1.5729亿吨,其中车用柴油消费量7915万吨，而车用汽油的消费量为7118万吨。车用柴油占柴油量比例已达50%。车用柴油用于压燃式柴油发动机汽车。（不适用于GB19755中规定的三轮汽车和低速货车）车用柴油标准的背景根据国家对治理汽车尾气排放的时间表，2000年全国实现达到欧洲Ⅰ号的排放标准，而从2004年7月1日开始，国家对汽车尾气按照欧洲Ⅱ、Ⅲ号标准进行限制。为了满足这个要求，将车用柴油从通用柴油中分离出来，制定单独的标准，该标准与欧洲Ⅱ、Ⅲ号排放标准相适应。目前我国车用柴油执行“GB19147-2009,国Ⅲ车用柴油”标准。4车用柴油GB19147-2003标准参照欧洲EN590—1998《车用柴油标准》制定，要求柴油车的排放达到欧洲Ⅱ号标准。GB19147-2009要求柴油车的排放达到欧洲Ⅲ标准。这个标准主要规定了车用柴油的硫含量不大于0.035%、十六烷值不低于49，对氧化安定性也作了具体规定。为防止硫含量下降带来柴油润滑性能的下降，车用柴油又增加了柴油抗磨性能的指标，要求60℃的磨痕直径不大于460μm。GB19147-2009车用柴油的主要技术指标车用柴油的主要技术指标要求有十六烷值、密度和粘度、馏程、硫含量、芳烃含量、氧化安定性(总不溶物)等。(1)适宜的十六烷值(十六烷指数)十六烷值用来测定燃油的压燃性，它影响冷起动性、排放和燃烧噪声。增加十六烷值将减少发动机达到给定转速的起动时间，十六烷增加还会使HC排放物下降30%～40%，增加十六烷还可降低燃烧噪声。我国车用柴油CN要求不小于49。或十六烷指数不小于46.思考：为啥车用柴油对CN要求高一些？(2)密度和粘度柴油喷射是按容积控制或电磁阀定时控制的。燃油密度和粘度变化会导致发动机功率变化，结果导致发动机排放和燃油消耗也发生变化。燃油粘度对喷油系统性能的影响很大，供油量和喷油定时也取决于燃油粘度。高粘度能降低燃油的流动速率，导致供油不足；而低粘度容易增加泵压元件间的泄漏。密度一般为0.82~0.86（我国要求为0.81～0.85及0.79～0.84）。思考：密度与烃组成关系？8(3)硫含量柴油中的硫明显地增加颗粒物(PM)的排放，导致发动机系统腐蚀和磨损。硫含量增加还会使某些排气处理系统效率降低，而且由于硫中毒，其它一些排气处理系统会长期失效。我国车用柴油硫含量要求小于0.035%。国外无硫车用柴油或超低硫车用柴油(S小于50ppm)(4)芳烃柴油中芳烃含量将影响火焰温度及燃烧过程中NOX排放。燃油中多环芳烃影响柴油机颗粒物的形成及多环芳烃(PAH)排放。车用柴油标准中尚未对芳烃含量作出规定。国外对芳烃(小于15%)及多环芳烃(小于2%)有要求。我国要求多环芳烃小于11%。思考：催化裂化柴油芳烃含量有多高？10(5)氧化安定性(总不溶物)氧化安定性(总不溶物)是反映柴油储存及使用过程中抵抗氧化变质能力的指标，总不溶物含量高的柴油，会影响柴油喷油嘴的柴油喷射量，影响柴油在发动机中的燃烧。我国要求不大于2.5mg/100ml脂肪酸甲酯：我国要求不大于0.5%。润滑性（磨斑直径不大于460μm）2．国外车用柴油的规格项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类硫含量，%(m/m)≯0.500.030.003无十六烷值≮48535555芳烃含量，%(m/m)≯—251515多环芳烃，%(m/m)≯—52295%馏出温度，℃≯370355340340颗粒物，mg/L≯—242421喷嘴清净度(空气流量损失),%≯—858383表2-16“世界燃料规范”车用柴油规格（部分技术要求）P41表2-17欧盟现行车用柴油标准EN590-1998(第一部分)返回首页12国Ⅲ车用柴油(GB19147-2009)与国Ⅱ比较牌号减少1个：7个改为6个：5#、0#、-10#、-20#、-35#、-50#（去掉了10号）硫含量：0.050%降低到0.035%(质)(350ppm)十六烷值:5#、0#、-10#CN不小于49(原45)增加了多环芳烃含量：要求不高于11%(质)。密度要求：5#、0#、-10#密度要求810~850(原820~860)增加了脂肪酸甲酯含量要求：不高于0.5%(体)13普通柴油【GB252-2011与GB252-2003比较】名称改变：由轻柴油改为普通柴油。硫含量要求更低：2013年7月1日后由现在的0.2%降低到0.035%适用范围变小：适用于拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组的压燃式发动机和GB19755规定的三轮汽车或低速货车。低速货车：时速小于70km/h的具有四个轮子的货车。三轮汽车：指最高设计车速小于或等于50km/h的，具有三个车轮的货车。思考题为什么不能将柴油掺入到入汽油中作车用汽油使用？同时也不能将汽油掺入到轻柴油中使用？控制车用柴油密度、多环芳烃含量目的何在？车用柴油的CN为啥要求较高？车用柴油及普通柴油的质量指标中，没有初馏点及10%馏出温度的控制要求，请说明原因。讨论目前我国每年柴油生产及消费量超过1.5亿吨，其中柴油汽车消费量约占50%。在GB/19147-2009车用柴油中，要求其硫含量不高于0.035%，而在GB252-2011普通柴油中，仅仅要求其硫含量不大于0.2%（2013年6月30日前）谈谈你的看法.16生物柴油一生物柴油的定义二生物柴油的意义三生物柴油的特点四生物柴油的来源及生产简介17一生物柴油的定义最初的生物柴油是指用作发动机燃料的纯植物油、植物油或动物油脂中的甲酯、纯植物油或其甲酯与普通柴油的混合物。在ASTM标准中，生物柴油被定义为“用于压燃式发动机的，来自于可再生的脂类如植物油和动物脂肪的长链脂肪酸单酯。”我国定义“由动植物油脂与醇（例如甲醇与乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯，以BD100表示）。18二生物柴油的意义(1)增强国家石油安全发展生物柴油可以部分缓解我国柴油供应紧张的状况并有助于部分替代进口产品，节约外汇。我国2005年消费柴油约一亿吨，按B20中加入生物柴油中20%计算，年添加量为2000万吨,价值约800亿人民币。19（2）发展生物柴油有益于保护生态环境生物柴油是清洁运输燃料，具有无毒、可生物降解、基本无硫和芳烃、可以任意比例与石油柴油混兑等优越性。美国的研究证明，混入一种20％生物柴油的车用柴油可降低颗粒物排放14％、降低总碳氧化物排放13％、降低硫化物排放70％以上，因此会减少空气污染。使用生物柴油还有利于减少二氧化碳引起的温室效应。20（3）促进国家和农村经济发展我国通过结构调整可以将退耕还林和发展木本油料植物结合起来，同时建立生物柴油原料基地，开发种植特色高产工业油料作物。这既增加了农民收入，又带动了农村及周边地区的经济发展。21三生物柴油的特点①具有优良的环保特性②生物柴油的生物降解性高③燃烧排放的CO2较低④具有可再生性⑤具有较好的低温发动机启动性能⑥具有较好的润滑性能⑦具有较好的安全性能⑧具有良好的燃料性能22①具有优良的环保特性。生物柴油硫含量低,可使SO2和硫化物的排放量减少约30%。生物柴油不含对环境造成污染的芳香族烷烃,其废气对人体的损害低于石化柴油。生物柴油无毒，生物降解率高达98%，降解速率是石油柴油的两倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;23②生物柴油的生物降解性高生物柴油没有怪味，排放气体无含硫和铅的有毒物质，不会毒害人们的身体健康。24③燃烧排放的CO2较低③生物柴油燃烧所排放的CO2远低于植物生长过程中所吸收的CO2,能降低CO2的排放和温室气体积累。生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中，因此，可以减少温室气体排放;25④具有可再生性。与石化柴油不同,生物柴油作为一种可再生能源,其资源不会枯竭。“野火烧不尽，春风吹又生”26⑤具有较好的低温发动机启动性能低温发动机启动性能好，能适应各地区的汽车和船只使用,可达到国家环保标准。27⑥具有较好的润滑性能润滑性能好，可降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率，延长使用寿命。28⑦具有较好的安全性能生物柴油由于闪点高，不属于危险品。生物柴油不易挥发，生物降解率高达98%，降解速率是石化柴油的2倍。29⑧具有良好的燃料性能燃烧性好于普通柴油，燃烧残留物呈微酸性，可延长发动机的使用寿命。30总结生物柴油是由含植物油或动物油的原料所制得的可再生资源，是优质的石化柴油代用品。生物柴油是资源永续的可再生能源，而石油资源是可耗尽的。生物柴油和传统的柴油相比，具有润滑性能好，储存、运输、使用安全，抗爆性好，燃烧充分等优良性能。31四生物柴油的来源及生产简介（1）生物柴油原料的来源（2）生产简介324.1生物柴油原料的来源食用植物油脂（油菜籽油等）餐饮业废油脂(“地沟油”，“潲水油”）动物油脂其他植物油脂：（光皮树，绿玉树，麻风树等。）33光皮树绿玉树麻风树344.2生产简介首先将预热后的酸化油、甲醇以及反应中的催化剂在反应器中混合反应。为保证酯交换完全的反应，初次酯交换的反应产物在第二反应器中再次反应。反应结束后分离生物柴油和甘油相。甘油相继打入储罐，然后进入甘油精制车间。而完全反应的酯交换混合物在反应器中水洗，以除去残留的催化剂、溶解皂和甘油，并在随后的分离工序中将其加以分离。35油相再次以稀酸洗涤，以使残留的皂从生物柴油中分离出来，并在随后的分离工序中作为酸水分出。经上述步骤纯化后的生物柴油通过蒸发将其中所含的甲醇和溶解水蒸发、回收，并重新导回工艺过程中。36反应式37流程38德国生物柴油39脂肪酸甲酯40我国生物柴油主要指标（柴油机燃料调合用生物柴油BD100）GB/T20828-2007）：由动植物油脂与醇（例如甲醇与乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯，以BD100表示）。密度820～900；CN不小于49；黏度1.6～6.0；闪点不小于130℃。90%回收温度不高于360℃。石油柴油：由石油制取，或加有添加剂的用于压燃式发动机的烃类燃料。41生物柴油调合燃料（B5）【GB/T25199-2010】B5轻柴油、B5车用柴油。B5轻柴油（车用柴油）：由2%～5%生物柴油（BD100）与95%～98%石油柴油的调合燃料。适用于GB252（GB19147）所适用的压燃式发动机。