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国六排放实施在即 柴油油品有哪些变化?

2021-05-16 04:00:00 zhuo
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从事整车设计7年

汽车交通是重要的大气污染源之一,治理汽车排放污染已成为当务之急。柴油品质是影响柴油车排放的主要因素。

国六排放实施在即 柴油油品有哪些变化?

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一、柴油的分类

在GB19147中,我国将柴油分为车用柴油和普通柴油,普通柴油硫含量限值较车用柴油宽松,且不限制芳烃及多环芳烃含量,因此价格较低。

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众多卡友为了降低运营成本,仍存在给道路车辆使用普通柴油的现象,即“小油”,造成了车辆尾气排放不达标。

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二、柴油油品标准的升级

欧洲的柴油标准是根据汽车排放标准的发展而发展,两者互相促进,在1993-2009年间,陆续将柴油标准同步从欧I升级至欧V。

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从2000年开始,美国22个州实施Tier1标准,2004-2006年陆续升级至Tier2标准。日本1996-2012年3次升级柴油质量标准。

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而我国柴油车排放标准实施总会在发布后推迟几年之后才实施,其中主要原因就是车用柴油供应不达标,严重滞后于排放标准的要求。

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我国根据当年政府计划的各阶段实施时间表,重型柴油机的国IV排放本应该在2010年1月1日执行,而在2010年12月21日,环保部门就第一次推迟了柴油车国IV排放标准的实施。而后又一次推迟一年实施国IV标准,将原定于2010年1月1日的国IV排放标准推迟到2012年1月1日实施。随后,在2012年底,相关部委又宣布柴油机国IV再次推迟一年半,从2013年7月1日开始实施。

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2017年1月1日起,全国开始执行国V排放标准:全国开始执行质量更加严苛的国V标准车用柴油,国IV标准废止。同时,为了减少雾霾,国家要求东部"2+26"个城市(北京、天津、石家庄、唐山、保定、廊坊、沧州、衡水、邮郸、邢台、太原、阳泉、长治、晋城、济南、淄博、聊城、德州、滨州、济宁、菏泽、郑州、新乡、鹤壁、安阳、焦作、濮阳、开封)于2017年9月起提前供应国VI标准汽柴油。

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三、柴油油品的指标变化

为了满足国VI柴油质量升级的要求,通过优化原料配比及性质、降低空速、提高氢分压等措施,降低柴油密度及多环芳香烃含量下降,提升十六烷指数,满足国VI排放标准。

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1.含量

硫含量是柴油标准重点控制指标之一,它表征了车用柴油的腐蚀性及其对车辆尾气后处理装置的影响。

无论柴油中硫含量、硫的存在形态和发动机的类型如何,柴油中的硫均会以1%~3%的比例转化为硫酸盐而成为颗粒物的一部分,而其它98%左右的硫以气态SO2的形式进入大气,其中约50%通过大气化学反应生成二次硫酸盐颗粒物,质量约为发动机直接排出硫酸盐一次颗粒物的25倍,随着柴油硫含量增加,硫酸盐、气态SO2、二次硫酸盐颗粒物排放均明显上升。

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需求:降低柴油中硫含量可明显降低PM的排放。

2.芳香烃含量

芳香烃是具有至少一个苯环的燃油分子,其对排放的影响主要有两个方面:

芳香烃碳氢比高,燃烧火焰温度高,造成NOx排放量上升。

芳香烃在较高温度下不容易发生环的断裂和氧化,更容易直接发生缩聚,生成颗粒物的前驱体,导致PM排放上升。

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需求:芳香含量降低,柴油机排气烟度和颗粒PM排放量显著降低,NOxHC、CO排放也呈下降趋势。

3.蒸馏特性

柴油的蒸馏特性表征柴油中重质成分含量,重质成分难以燃烧完全,含量过多会增加柴油机的尾气烟度和微粒排放。

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需求:降低蒸馏特性可降低NOx和增加HC排放的趋势。

4.密度

通常不同牌号的柴油密度不同,柴油密度会影响柴油机的喷油时刻、喷油规律,同时还会影响喷入缸内油束的喷雾锥角和贯穿距离,从而影响柴油的燃烧和排放。

密度对发动机排放影响复杂。密度过大将导致油品运动粘度增大,影响柴油雾化性能,使燃烧劣化,并且密度增大意味着轻柴油中存在大量芳烃,影响排放。

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需求:降低密度过可降低排放污染物的含量。

5.十六烷值

十六烷值是柴油着火性能的一个约定量值,表征柴油的自燃性。

与发动机的粗暴性及起动性密切相关。一般柴油十六烷值在40~60范围之内,增加十六烷值可提高柴油的着火性能,降低排放。

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需求:在柴油中添加改进剂提升柴油的十六烷值。

四、柴油油品的升级的难点

在我国柴油产品质量升级过程发现,硫含量和十六烷值以及多环芳香烃含量是制约柴油产品质量升级的重更瓶颈。

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这一方面是由于我国大量加工进口高硫原油,使得各个馏分的硫含量也大幅度上升;

另一方面,随着国内加工的原油日益重质化,催化裂化所加工的原料也日趋重质化和劣质化,主要体现在芳香烃含量高、十六烷值低和密度大,是劣质的柴油组分,也是柴油产品质量升级的一个关键制约因素。

国六排放实施在即 柴油油品有哪些变化?

目前炼油厂柴油一般有直馏柴油、加氢裂化柴油、催化柴油、焦化柴油和少量渣油加氢柴油,这些除加氢柴油外的其它柴油均需经加氢精制后再调合出厂,其中催化柴油是质量最差的一种柴油,其十六烷值低,密度大,含硫高,难以满足出厂指标要求,需调入高十六烷值柴油和添加剂,才能生产合格的柴油。

国六排放实施在即 柴油油品有哪些变化?

总结:

为了改善空气质量,国家加快推进成品油质量升级工程。由于污染严重,国内柴油质量升级的步伐明显加快,低硫、低芳香、低蒸馏、低密度、高十六烷值是柴油产品质量规格发展趋势,随着排放法规的日益严格,油品标准也不断提高,达到降低排放的目的。(文/卡家号:zhuo)

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