建筑环境学
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目前国际上较为先进的汽油质量标准分为美、欧、日、《世界燃油规范》四大标准体系。其中,欧盟汽油标准和《世界燃油规范》最具影响力,被许多国家引用。
1.欧盟汽油标准
EN 228汽油质量标准是欧洲统一实施的汽油标准。EN 228标准主要由两部分组成,第一部分限定了密度、辛烷值以及硫含量、苯含量等指标的最大值。第二部分根据气候和季节将汽油的挥发性划分成不同的等级,分别执行。由于欧洲国家较多,具体情况差别较大,因此欧洲一些先进国家在满足欧洲统一法规的大前提下,又制定了符合自己国情的实施标准。
为了进一步降低汽车污染物的排放, EN 228-2002汽油质量标准(与欧Ⅲ排放法规相对应),将汽油硫含量降到150µg/g、芳烃含量降到42%、要求苯含量不大于1.0%,铅含量不大于5 mg/L,并对各种氧化物的含量加以限制。2005年,欧洲将开始执行欧Ⅳ排放标准,将清洁汽油中的硫含量降为50µg/g,芳烃、苯、烯烃含量分别降为35%、1.0% 和18%。2007年10月1日起推行无硫汽油(欧Ⅴ排放标准),使硫含量低于10µg/g,并出台了EN 228-2008汽油质量标准,于2009年1月1日开始强制执行,该标准为最新的欧盟汽油标准。 欧盟汽油规格主要指标的变化见表1。
表1 欧盟汽油规格主要指标的变化
项 目 | 1993年 | 1998年 | 2000年 | 2005年 | 2009年 |
汽车排放标准 | 欧 | 欧 | 欧 | 欧 | 欧 |
铅含量,g/L 不大于 | 0.013 | 0.013 | 0.005 | ||
馏程: 70℃的回收率,% 100℃的回收率,% 150℃的回收率,% 不小于 终馏点,℃, 不高于 | - | - | 不同环境温度要求不同 46-71 75 ≯210 | ||
硫含量,% (质量分数) 不大于 | 0.1 | 0.05 | 0.015 | 0.005 | 0.001 |
苯含量,%(体积分数) 不大于 | 5 | 5 | 1 | ||
芳烃含量e,%(体积分数) 不大于 | - | - | 42 | 35 | 35 |
烯烃含量e,%(体积分数) 不大于 | - | - | 18 | ||
氧含量,%(质量分数) 不大于 | 2.5 | 2.5 | 2.7 | ||
密度(15℃),kg/m3 | - | - | ≯780 | 720-775 | 720-775 |
研究法辛烷值(RON) 不小于 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 |
2. 《世界燃油规范》
《世界燃油规范》是美国汽车制造商协会(AAMA)、欧洲汽车制造商协会(ACEA)、日本汽车制造商协会(JAMA)根据所属的30个汽车公司的研究成果联合发表的,主要是汽车制造商和发动机制造商针对环保要求,对汽车燃料提出的基本要求。世界燃油规范要求清洁汽油降低硫含量,减少尾气中SOx的排放,抑制尾气转化器中催化剂中毒;降低烯烃含量,避免发动机进油系统和喷嘴堵塞,减少发动机进气阀和燃烧室中生成沉积物,减少汽车尾气中1,3-丁二烯的排放,避免汽油辛烷值分布不均;降低苯和芳烃含量,减少致癌物;降低蒸汽压和T90,减少挥发性有机化合物(VOC)、毒物(TOX)的排放;提高辛烷值,提高汽车动力性能,减少污染物的排放。
2006年9月,世界燃油规范进行了第四次修订,将无铅汽油标准划分为四类:
1类:汽车市场对排放污染控制没有或极少要求,主要考虑汽车或发动机本身的技术状况。
2类:市场上有严格的排放控制和其它要求。
3类:市场上有超前的排放控制要求和其它要求。
4类:市场上有更超前的排放控制要求,满足最新汽车复杂的NOX排放后处理控制技术,实现超低排放。
《世界燃油规范》不允许汽油中加入含有锰、铅等金属的添加剂,可加入无灰的汽油清净剂,并根据不同的类别对硫、烯烃、芳烃和苯的含量分别加以限制,其中硫含量的下降幅度最大。《世界燃油规范》不仅对汽油的组分有限制指标外,还对汽油的性能评定方面提出了严格的要求。《世界燃油规范》指标见表2。
表2 《世界燃油规范》主要指标
项 目 | 1类 | 2类 | 3类 | 4类 | ||
抗爆性: 研究法辛烷值(RON) 不小于 马达法辛烷值MON) 不小于 | 91/95/98 发动机压缩比82/85/88 | 91/95/98 82.5/85/88 | ||||
外观 | 清澈透明,无游离水和杂质 | |||||
蒸气压,kPa | 不同环境温度要求不同 | |||||
10%蒸发温度,℃ 不大于 50%蒸发温度,℃ 90%蒸发温度,℃ 终馏点,℃, 70℃的回收率,% 100℃的回收率,% 180℃的回收率,% 不小于 蒸发指数 不大于 | 不同环境温度要求不同77-110 130-190 215 不同环境温度要求不同 不同环境温度要求不同 85 - | 不同环境温度要求不同 77-100 130-175 195 不同环境温度要求不同 不同环境温度要求不同 90 不同环境温度要求不同 | ||||
未洗胶质,mg/100mL 不大于 | 70 | 70 | 30 | |||
实际胶质,mg/100mL 不大于 | 5 | 5 | 5 | |||
沉淀物,mg/L 不大于 | - | 1 | ||||
诱导期,min 不小于 | 360 | 480 | ||||
硫含量,% (质量分数) 不大于 | 0.10 | 0.0150 | 0.0030 | 0.010 | ||
颗粒污染度(颗粒分布) 不大于 | - | - | 18/16/13(ISO 4406) | |||
铜片腐蚀(50℃,3h),级 不大于 | 1 | |||||
密度(15℃),kg/m3 | 715-780 | 715-770 | ||||
金属含量(铁、锰、铅及其它) | 未检出 | 未检出 | ||||
磷含量 | - | 未检出 | ||||
硅含量 | - | 未检出 | ||||
苯含量,%(体积分数) 不大于 | 5.0 | 2.5 | 1.0 | |||
芳烃含量,%(体积分数) 不大于 | 50 | 40 | 35 | |||
烯烃含量,%(体积分数) 不大于 | - | 18 | 10 | |||
氧含量,%(质量分数) 不大于 | 2.7 | |||||
化油器清洁性 不小于 | 8 | - | - | - | ||
喷嘴清洁性,方法1 ,%(流量损失) 不大于 | 10 | 5 | ||||
喷嘴清洁性,方法2 ,%(流量损失) 不大于 | 10 | 10 | ||||
进气阀清洁性 | 9.0 | - | - | - | ||
进气阀粘结 | - | 通过 | ||||
进气阀清洁性Ⅱ 方法1(CEC F-05-A-93),mg/阀门 或方法2(ASTM D 5500),mg/阀门 或方法3(ASTM D 6201),mg/阀门 | - | 50 100 90 | 30 50 50 | |||
燃烧室沉积物 方法1(ASTM D 6201), 基础燃料的% 或方法2(CEC- F-20-A-98), mg/发动机 或方法3(TGA-FLTM BZ154-01) ,质量分数(450℃) | - | 140 3500 20 | 140 2500 20 | |||
3.我国汽油标准
针对世界环保要求的大趋势以及我国目前环境污染严重的事实,我国在提高汽油质量和标准制定上是跳跃式前进的,牌号升级、无铅化和组分优化同步进行。
我国汽油无铅化的步伐很快,至2000年底,全国基本实现了车用汽油无铅化,并于1999年12月28日颁布了《车用无铅汽油》质量标准GB 17930-1999;为了提高汽油的清洁性,改善汽车尾气排放,2006年颁布实施《车用汽油》质量标准GB 17930-2006,硫含量从800µg/g降到500µg/g;为了进一步降低硫、芳烃、烯烃等有害物质的含量,减少尾气排放,2011年5月12日颁布了实施《车用汽油》质量标准GB 17930-2011,其中,车用汽油Ⅲ(国Ⅲ)的硫含量从500µg/g降到150µg/g,烯烃从35%降到30%。车用汽油Ⅳ(国Ⅳ)的硫含量从150µg/g降到50µg/g,烯烃从30%降到28%。我国汽油规格指标变化见表3。
表3 我国汽油规格指标变化
项 目 | 2000年1月1日 | 2003年1月1日 | 2005年6月1日 | 2010年1月1日 | 2014年1月1日 |
汽车排放标准 | - | - | 国家号 | 国家号 | 国家号 |
抗爆性: 研究法辛烷值(RON) 不小于 抗爆指数(RON+MON)/2 不小于 | 90/93/95 85/88/90 | 90/93/95 85/88/90 | 90/93/97 85/88/报告 | 90/93/97 85/88/报告 | 90/93/97 85/88/报告 |
铅含量,g/L 不大于 | 0.013 | 0.013 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
馏程: 10%蒸发温度,℃ 不高于 50%蒸发温度,℃ 不高于 90%蒸发温度,℃ 不高于 终馏点,℃, 不高于 残留量,% (体积分数) 不大于 | 70 120 190 205 2 | 70 120 190 205 2 | 70 120 190 205 2 | 70 120 190 205 2 | 70 120 190 205 2 |
蒸气压,kPa 11月1日至4月30日 不大于 5月1日至10月31日 不大于 | 88 74 | 88 74 | 88 74 | 88 72 | 42-85 40-68 |
实际胶质,mg/100mL 不大于 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
诱导期,min 不小于 | 480 | 480 | 480 | 480 | 480 |
硫含量,% (质量分数) 不大于 | 0.10 | 0.08 | 0.05 | 0.015 | 0.050 |
硫醇(需满足下列要求之一) 博士试验 硫醇硫含量,%(质量分数) 不大于 | 通过 0.001 | 通过 0.001 | 通过 0.001 | 通过 0.001 | 通过 0.001 |
铜片腐蚀(50℃,3h),级 不大于 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
水溶性酸或碱 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
机械杂质及水分 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
苯含量,%(体积分数) 不大于 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 1.0 | 1.0 |
芳烃含量,%(体积分数) 不大于 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
烯烃含量,%(体积分数) 不大于 | 35 | 35 | 35 | 30 | 28 |
氧含量,%(质量分数) 不大于 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | 2.7 |
甲醇含量a/%(质量分数) 不大于 | - | - | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
锰含量 ,g/L 不大于 | 0.018 | 0.018 | 0.018 | 0.016 | 0.008 |
铁含量,g/L 不大于 | - | - | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
4.我国汽油标准的差距
尽管我国制定了新的汽油标准,提高了规格指标,但与国外先进水平相比仍有较大的差距。我国汽油新标准与欧盟标准和《世界燃油规范》相比还存在以下几方面的差距:
(1).蒸气压分级不细、数值偏高,欧盟和《世界燃油规范》的标准是按不同的季节和地区确定上下限,而我国只按季节规定了上限;
(2).芳、烯烃和硫的含量要求还有一定差距,如欧盟要求汽油硫含量不超过10µg/g,烯烃含量不大于18%,芳烃含量不大于35%,而我国最高级别的汽油(国Ⅳ)控制指标为硫含量不超过50µg/g,烯烃含量不大于28%,芳烃含量不大于40%;
(3).对含锰金属抗爆剂(MMT)的要求不严。《世界燃油规范》明确规定不允许加入MMT,而我国还在使用, 最高级别的汽油(国Ⅳ)的锰含量控制指标为0.008g/L;
(4).对添加清净剂的要求不全面,且无相关控制指标,目前尚无法检验是否加了清净剂;清净剂的质量也参差不齐,无法检测加了清净剂后能否达到清净的效果。另外,也未明确是在生产还是在销售环节加剂。《世界燃油规范》对燃料有组分指标要求外,对燃料的性能
指标也有严格要求。对Ⅱ类汽油来说有四点:一是燃油喷嘴清洁度,要求流量损失最大不超过5%; 二是进气阀沾滞,要求能够通过;三是进气阀清洁度,要求不超过平均50mg/阀;四是燃烧室沉积物,要求不大于140%。性能评定是衡量汽油品质的重要一环,但我国在汽油性能评定标准方面尚是空白,各地技术监督局无法实施监控。
我国汽油硫含量低,芳烃含量相对较低,但烯烃含量高、蒸气压偏高,氧化物含量低,辛烷值低。在实现车用汽油无铅化后,大幅度降低芳烃、烯烃和硫、含金属添加剂等有害物质的含量,提高车用汽油的质量,将是今后主要面临的问题。
(二)93 汽油与 97 汽油的区别
93号、97号都是汽车的标号 ,燃油标号即辛烷值是一单调上升曲线,与压缩比之间无函数对应关系。燃油标号越高,油的燃烧速度越慢,燃烧爆震越低,发动机需要较高的压缩比;反之,低标号燃油的燃烧速度较快,燃烧爆震大,发动机压缩比较低。 低标号汽油燃烧速度快,点火角度要滞后;高标号燃油燃烧速度慢,点火角度要提前。
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