來源：三農在線 2007-04-04 09:01
生物柴油主要由C、H、0三種元素組成。作為柴油的替代燃料，生物柴油應當滿足柴油的使用要求，才能保證其作為燃料使用。因此，評價生物柴油是否可以作為柴油的替代燃料，首先應當看其是否具有同礦物柴油相近的性質，主要有以下幾方面的性質和考察指標：
①良好的燃燒性能——十六烷值；
②良好的蒸發性能——餾程及餾出溫度；
③良好的常溫和低溫流動性能——黏度、密度及冷濾點；
④良好的安全性——閃點、燃點；
⑤對發動機無腐蝕——酸度及酸值；
⑥良好的動力性能——熱值。
其次，受生產原料和工藝影響的生物柴油特有指標，如甲醇含量、甘油含量、游離脂肪酸、磷含量等。
1．1十六烷值(CN值)
燃燒性能是評價燃料油品質的重要指標，而CN值是衡量燃料在壓燃式發動機中燃燒性能好壞的重要指標。柴油機屬壓燃式發動機，要求柴油噴入氣缸與壓縮空氣相混和後，在高溫高壓條件下自燃，並在氣缸中燃燒作功。柴油的CN值影響整個燃燒過程。CN值低，則燃料發火困難，滯燃期長，發動機工作時容易爆震；而當CN值過高時，反而會因滯燃期太短而導致燃燒不完全、發動機功率降低、耗油增加和冒黑煙等後果。一般認為，適宜的柴油CN值應為45—60，可以保證柴油均勻燃燒，熱功率高，耗油量低，發動機工作平穩，排放正常。根據Harrngton和Gerhard等人的研究，碳鏈長度的增加有助於CN值的提升，而不飽和雙鍵數目的增加則會使CN值有所降低。生物柴油的CN值比普通礦物柴油要略高，通常為50—60之間。CN值的測定有「臨界壓縮比法」「延滯點火法」和「同期閃火法」，我國國家標準(GB386-64)規定採用「同期閃火法」。
2餾程(95％)
生物柴油是由一系列複雜的脂肪酸甲酯組成的混合物，因而與純化合物不同，沒有一個固定的沸點，其沸點隨氣化率的增加而不斷升高，因此生物柴油的沸點以某一溫度範圍表示，這一溫度範圍稱沸程或餾程。柴油的餾程是保證柴油在發動機氣缸內迅速蒸發氣化和燃燒的重要指標。為保證良好的低溫啟動性能，要有一定的輕質餾分，使其蒸發速度快，有利於形成可燃混合氣，燃燒速度快。我國輕柴油指標規定，95%的餾出溫度不得高於360—365℃。餾程的測定方法採用GB255—64。
3運動黏度
運動黏度是衡量燃料流動性能及霧化性能的重要指標。運動黏度太高，流動性就差，會使成油困難，同時噴出的油滴的直徑過大，油流射程過長。使得油滴有效蒸發麵積減少，蒸發速度減慢，還會引起混合氣組成不均勻，燃燒不完全，燃料消耗量大。而黏度過低時流動性會過高，會使燃料從油泵的柱塞和泵筒之間的空隙流出，致使噴入氣缸的燃料減少，發動機效率下降。同時霧化後油滴直徑過小，噴出油流射程短，不能與空氣均勻混合，燃燒不完全。一般認為黏度在1.9—6.0mm／s之間適合做柴油機燃料使用。生物柴油的碳鏈長度一般為l4—20個碳原子，而礦物柴油為8一l0個碳原子。因此生物柴油的黏度要比礦物柴油稍高一些(如表1)。將生物柴油以一定比例與礦物柴油或其他溶劑混合，可以有效降低其黏度並改善其低溫性能。運動黏度的測定可按GB／T265—88進行。
4 密度
油品密度的大小對燃料從噴嘴噴出的射程和油品的霧化質量影響很大。0號柴油的密度約為0.83g／cm，2號柴油約為0.85g／cm，生物柴油的密度比柴油略高2%-7%，一般在0.86—0.90s／cm之間，詳見表1。密度的測定一般採用GB5526-85規定的方法。
5 閃點及燃點
油品在規定條件下加熱到它的蒸氣與火焰接觸發生閃火時的最低溫度，稱為閃點；油品在規定條件下加熱到能被接觸到的火焰點著並燃燒且不少於5s時的最低溫度，稱為燃點。測定油品閃點的意義是：①從油品的閃點可以判斷其餾分組成的輕重，一般來說，油品蒸氣壓越高，餾分組成越輕，其閃點越低；②閃點是油品(汽油除外)的爆炸下限溫度，即在此溫度下油品遇到明火會立即發生爆炸燃燒。閃點可以鑑定油品發生火災的危險性，燃點越低，燃料越易燃。生物柴油的閃點最小值為110cI=。閃點的測定有閉口杯法(GB／T261-83)和開口杯法(GB／T267-88)。
6 酸度及酸值
油脂的酸度(值)是指中和單位質量油脂中的酸性物質所需鹼的量。柴油的酸度對發動機的工作狀況影響很大，酸度(值)大的柴油會使發動機內積炭增加，造成活塞磨損，使噴嘴結焦，影響霧化和燃燒性能；酸度(值)大還會引起柴油的乳化現象。酸度和酸值是衡量油品腐蝕性和使用性能的重要依據。通過酯交換製備的生物柴油，僅含有極微量的脂肪酸、環烷酸等有機酸和硫等，酸值較低，一般在0．5mgKOH／g以下，遠低於優質柴油的酸度值(5mgKOH／g)。酸值的測定可採用GB／T14489．3—93規定的方法。
7 熱值
熱值是生物柴油應用於發動機的基本衡量指標，關係到發動機的動力性能。生物柴油的質量熱值比礦物柴油低10％左右(見表1)，但其密度高於礦物柴油，因此其體積熱值僅低於礦物柴油3％～4％。而進入柴油機缸內的能量正是以燃油系統每個循環所供給的燃油體積熱值來計算的。生物柴油直接應用於柴油機，在每個循環供油量不變的情況下，功率只比燃用柴油略低，而其含氧性卻可以大幅降低黑煙排放。熱值測定可採用GB384—81規定的方法。
8 碘值
油脂的碘值為每100g油脂吸收碘的克數。碘值的高低反映油脂的不飽和程度，碘值越高則不飽和程度越大。通過碘值的測定，可以計算出油脂中混合脂肪酸的平均雙鍵數，而不飽和鍵的多少又與生物柴油的燃燒性能、運動黏度、冷濾點等有關，因此碘值可以在一定條件下判斷生物柴油的性質。然而，低不飽和度的生物柴油，其碘值低，CN值高，但低溫性能差，而高不飽和度的生物柴油，則碘值高，CN值低，但低溫性能優異。這樣，碘值、CN值和低溫性能就存在相互矛盾的關係。目前已有研究，用基因工程技術可培育出CN值較高的油脂資源。碘值測定方法可參閱GB5532-85。
9 酯含量
生物柴油是由各種油脂經酯交換反應製備的脂肪酸甲酯，因而測定其甲酯含量及結構就可以確定生物柴油的純度，這對於生物柴油的質量控制具有重要意義。酯含量的測定可採用儀器分析的方法，如氣相色譜等，也可參照國家標準GB／T14489．3—93或GB5534-85。
10 硫含量
硫含量對發動機尾氣排放有很大影響，低硫燃料油對排放控制主要有兩方面作用：直接減少顆粒和SO：排放；確保各類柴油汽車的顆粒物和NO排放控制的工作效能。硫含量的測定可按GB38O—77規定的方法進行。
11 水分和灰分
水分的存在對生物柴油的燃燒性能有很大影響，還會對柴油機產生腐蝕作用。水分還會提高生物柴油的化學活性，使其容易變質，降低存儲穩定性。生物柴油中的灰分主要為殘留的催化劑(鹼催化)和其他原料中的金屬元素及其鹽類，限制灰分可以限制生物柴油中無機物如殘留催化劑的含量等。水分和灰分的測定可分別按GB6283—86(卡爾一費休氏法)和GB508—65進行。
12 殘炭
油脂在隔絕空氣的情況下加熱時會蒸發、裂解和縮合，生成一種具有光澤鱗片的焦炭狀殘留物即為殘炭，主要由油品中的膠質、瀝青質、多環芳烴及灰分形成。殘炭量的高低直接影響油品的穩定性、柴油機焦炭量、積炭等。殘炭的測定可按GB／68—87規定的方法進行。
13 腐蝕性
腐蝕性是影響生物柴油使用的重要指標。生物柴油作為一種溶劑可以逐漸溶解人造橡膠，使過濾器和噴口堵塞。腐蝕試驗是將紫銅條放入油品中，50cI=下放置3h，然後觀察銅片的變化，它與硫含量有很大關係。測定方法參照GB378—64。
14 甲醇含量
生物柴油的生產過程要用大量的甲醇，而甲醇與酯類是互溶的，儘管大部分甲醇都在後續工藝中回收，但仍有微量殘存於生物柴油成品中，所含的微量甲醇和甘油會使與之接觸的橡膠零件逐漸溶解，進而影響發動機的正常工作。甲醇含量的測定可採用氣相色譜及分光光度法等。
15 游離甘油和總甘油
生物柴油中甘油含量的高低取決於酯交換的工藝過程。甘油酯的高黏度是生物柴油在啟動和持久性上產生問題的主要原因，甘油酯特別是甘油三酯會在噴嘴、活塞和閥門上產生沉積。許多國家的生物柴油標準均要求游離甘油小於0.02％，總甘油小於0.25％。游離甘油和總甘油的測定通常採用皂化-高碘酸氧化法或比色法。
16 磷含量
生物柴油中高的磷含量會使燃燒排放物中的顆粒物增加，並影響汽車尾氣催化劑的性能。植物油的磷含量主要取決於油脂精煉的程度，深度精煉的油脂每升只含有幾毫克磷，而粗油和水化脫膠油的含磷量可達lOOmg／L。對磷含量的測定文獻報導有分光光度法。
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