低十六烷值柴油十六烷值的分析方法

王祥杰（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司質(zhì)檢中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209）

十六烷值是柴油在柴油機中燃燒時著火性質(zhì)的指標。近年來某些國家的原油所生產(chǎn)出來的輕柴油其十六烷值逐年下降。十六烷值已成為很多煉油廠輕柴油出廠的關(guān)鍵指標。十六烷值高，說明該燃料在柴油機中發(fā)火性能好，滯燃期短，燃燒均勻且完全，發(fā)動機工作平穩(wěn)。但是柴油的十六烷值高于50后再繼續(xù)提高，對著火延遲期的縮短作用不大。另外十六烷值過高的柴油其分子量均較大，使柴油的低溫流動性、霧化與蒸發(fā)均受影響，會使燃燒不完全，導致發(fā)動機功率下降、油耗升高及排氣冒黑煙。因此，在選用柴油時通常要求柴油的十六烷恒在40-60之間，基本上已能滿足高速柴油機的工作要求。美國材料與試驗協(xié)會標準ASTMD613—2005《柴油著火性質(zhì)測定法》中規(guī)定標準發(fā)動機轉(zhuǎn)速為900±9r/min，這樣適合測量30—60范圍內(nèi)的柴油。我國催化劑裂化裝置加工能力的不斷擴大，催化柴油量不斷增加，給柴油的調(diào)和出廠造成一定困難，也別是催化柴油十六烷值較低，催化柴油完全依賴于直餾柴油調(diào)和出廠，使各煉油廠柴油十六烷值出廠指標常?？ㄟ吇蛐∮跇藴室?。測量十六烷值小于30的柴油的確切值成了生產(chǎn)中的很重要的參數(shù)?？墒菧y量十六烷值小于30的柴油不符合發(fā)動機要求，就會引起柴油在發(fā)動機的氣缸中延遲發(fā)火，以致燃燒不正常使發(fā)動機工作不平穩(wěn)，引起儀器損壞，使測定結(jié)果偏差很大。為了給生產(chǎn)和化驗分析工作解決這個實際問題，填補低十六烷值測定方面的知識空白，有必要研究低十六烷值的分析方法。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

1.1.1 十六烷值機

FSHY-II型十六烷值機 由撫順石油化工研究院生產(chǎn)；

1.1.2 正標準燃料

正十六烷：定十六烷值為100。

七甲基壬烷：定十六烷值為15。

正十六烷與七甲基壬烷調(diào)配時，對任何體積的混合物均可由下式求得：

十六烷值=正十六烷%+0.15×七甲基壬烷%（體積百分數(shù)）

計算結(jié)果，取兩為小數(shù)。

1.1.3 副標準燃料

目前國內(nèi)正標準燃料依靠進口，而且價格昂貴，故日常測試樣品主要使用副標準燃料。副標準燃料是一種工業(yè)產(chǎn)品，由烴類混合物組成。

高十六烷值副標準燃料，十六烷值為94.6，撫順石油化工研究院；

低十六烷值副標準燃料，十六烷值為16，撫順石油化工研究院；

1.2 操作條件

1.2.1 試驗時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與六極電動機轉(zhuǎn)速相同，即轉(zhuǎn)速為1000±10r/min。

1.2.2 噴油提前角：上止點前20-。

1.2.3 噴油壓力：12.75±0.5MPa。

1.2.4 噴油量：180±3S為20mL，90±1.5S為10mL。

1.2.5 潤滑油壓力：0.1-0.3MPa。

1.2.6 氣缸冷卻液溫度為100±2℃，試驗期間溫度變化應保持在0.5℃以內(nèi)。1.2.7發(fā)火延遲角：20-。

1.3 開機準備工作

1.3.1 檢查飛輪旋轉(zhuǎn)方向，面對飛輪為逆時針旋轉(zhuǎn)。

1.3.2 打開通冷凝器盤管自來水閥。

1.3.3 向一支進樣管中注入予熱燃料，打開燃料放泄閥，排出油泵油道內(nèi)的空氣。

1.4 試驗步驟

1.4.1 試驗機的啟動及預熱

將三位閥旋向接通有燃料的一支進樣管。電源，按下啟動電鈕。

適當調(diào)大進油量，以有利于最初著火。

逆時針旋轉(zhuǎn)進氣量控制旋鈕，使氣量表指示到較大數(shù)值處。通常情況下，發(fā)動機即開始著火燃燒。

檢查冷凝器排水口出水是否正常。

發(fā)動機連續(xù)著火后，予熱20-30min。使其達到標準操作溫度。

1.4.2 油量的測量和調(diào)節(jié)

為加快調(diào)節(jié)和測量速度，通常使用10ml計量泡。如需加大進油量，則增大油量調(diào)節(jié)器的讀數(shù)（順時針旋轉(zhuǎn)），反之則減小讀數(shù)，得到正確的噴油量后，記下相應的油量調(diào)節(jié)器數(shù)值。（試樣和標準燃料都要測量）

1.4.3 噴油提前角的調(diào)整

首先將發(fā)火延遲儀三段開關(guān)轉(zhuǎn)到校準位置，調(diào)準到25°，然后換到噴射位置，此時儀表顯示實際的噴油提前角，旋轉(zhuǎn)噴油提前角調(diào)節(jié)器的旋鈕，即可得到要求的20°。

1.4.4 燃料著火滯后期的測量

將三段開關(guān)轉(zhuǎn)到發(fā)火位置。隨即旋轉(zhuǎn)進氣量調(diào)節(jié)旋鈕。最終調(diào)節(jié)以著火滯后期（發(fā)火延遲）穩(wěn)定在20°為止。在實驗中要經(jīng)常校正儀表的25°。

1.4.5 標準燃料的選擇

選用兩個相差不大于5個十六烷值單位的標準燃料進行試驗，可根據(jù)每臺試驗機的十六烷值與氣量關(guān)系的參考曲線進行選擇，使其在著火滯后期為20°時所需的氣量正好把試樣夾在中間，其試驗步驟與試樣測定相同。因標準燃料的性質(zhì)十分相似，故從一種標準燃料改用另一種時，可不必測量噴油量。

十六烷值機經(jīng)過預熱，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1000±10r/min；噴油提前角為上止點20°；噴油壓力為12.75±0.5MPa；噴油量為180±3s為20mL；氣缸冷卻液溫度為100±2℃，經(jīng)檢驗燃料的檢驗合格即可開始實驗。

1.4.6 實驗操作

當換用燃料操作時，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)約2分鐘，以保證燃料系統(tǒng)徹底沖洗，并使發(fā)動機達到穩(wěn)定，此時方可記錄氣量表數(shù)值。不論是試樣還是標準燃料，都要進行重復試驗，至少兩次。重復試驗時要重新檢查全部試驗條件，以保持在標準條件下進行試驗。

為保證十六烷值機的平穩(wěn)工作和測定結(jié)果的準確性，把低十六烷值的試樣與高十六烷值副標準燃料按其體積比混合為十六烷值為40—45的混合試樣（見表1）。采用固定著火滯后期法，將混合后的試樣的進氣量處于所選兩種標準燃料之間，并使其相差不大于5個十六烷值單位，再根據(jù)內(nèi)插法，聯(lián)合公式①、②即可得到低十六烷值柴油試樣的值。

CN=CN1+(CN2-CN1)×(a1-a)/(a1-a2) ①

CN=CN3×X+94.6(1-X) ②

式中：CN—混合試樣的十六烷值；

CN1—低著火性質(zhì)標準燃料的十六烷值；

CN2—高著火性質(zhì)標準燃料的十六烷值；

CN3—低十六烷值試樣的十六烷值；

a—混合試樣的氣量表讀數(shù)算術(shù)平均值；

a1—低十六烷值標準燃料氣量表讀數(shù)算術(shù)平均值；

a2—高十六烷值標準燃料氣量表讀數(shù)算術(shù)平均值

X—試驗樣品在100mL總體試驗燃料中占的百分數(shù)

表1 試樣的配制

2 結(jié)果與討論

2.1 準確度

收集十六烷值21－30的10個標樣組成驗證集，檢驗此分析方法所得結(jié)果的準確性（見表2）。從表中可以看出混合試樣實測1與實測2的精密度很高。

由低十六烷值標樣的算術(shù)平均值與標樣相比較得知本分析方法的準確度較高。

表2 10個標樣的十六烷值分析結(jié)果

2.2 本方法與國家標準方法的比較

由表3本方法與標準方法比較可以看出，采用本方法十六烷值儀器工作平穩(wěn)，分析結(jié)果較為準確；而采用標準方法十六烷值儀器穩(wěn)定性差，所得的十六烷值結(jié)果不夠準確。

表3 本方法與國家標準方法的比較

3 結(jié)語

將低十六烷值的柴油與已知高著火滯后期標準燃料按其體積比混合，從而得到低十六烷值柴油的十六烷值的分析方法。試驗結(jié)果表明，這是一種快速、準確的分析方法。與標準方法相比，具有穩(wěn)定性高、準確度高，對試驗儀器的損害性小等特點。

[1]中華人民共和國國家標準GB/T386—1991，柴油著火性質(zhì)測定，中國標準出版社.

[2]美國材料與試驗協(xié)會標準ASTMD613—2005，柴油著火性質(zhì)測定法.

[3]楊名濱.論柴油十六烷值的測定方法及其使用的儀器.巴陵石化科技，1994，(1)：28-32.

[4]中國石油化工總公司，撫順石油化工研究院。FSHY-II型十六烷值機使用說明書中國石油.化工總公司，撫順石油化工研究院.FSHY-II型十六烷值機使用說明書.