研读GB/T 25199―2014《生物柴油调合燃料(B5)》标准及改进建议

摘 要 我国于2014-06-01实行了GB/T 25199-2014《生物柴油调合燃料（B5）》及GB20828-2014《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）》，本文通过介绍生物柴油及生物柴油调合燃料的性能，分析生物柴油及生物柴油调合燃料在国内外的现状及发展情况，对国内外生物柴油及生物柴油调合燃料相关标准的制定情况进行介绍，并将GB/T 25199-2014《生物柴油调合燃料（B5）》同EN 590：2013《车用燃料 - 柴油 - 要求和试验方法》部分指标进行分析和比较，指出我国现行生物柴油调合燃料标准与国外先进标准间的差距，并提出改进建议。

关键词 生物柴油；生物柴油调合燃料；质量特性；比较；EN590

中图分类号Q81 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0132-03

1 生物柴油及生物柴油调合燃料简介

生物柴油又称脂肪酸单烷基酯，由动植物油脂、废弃油脂包括餐饮业废弃地沟油与醇类（甲醇或乙醇）经酯交换反应制得，最典型的为脂肪酸甲酯（FAME），以BD100表示；而我们通常说的石油柴油是由石油制取的，或加有添加剂的烃类液体燃料；生物柴油调合燃料是将一定比例的生物柴油（BD100）与石油柴油按要求混配而成的，目前国际上通用的的混配比例不超过20%，我国规定生物柴油的调合比例为1%～5%以（B5）表示。它和传统的柴油相比，具有性能好，储存、运输、使用安全，良好的燃料性能等。

2 生物柴油及生物柴油调合燃料发展的现状及前景

随着世界能源危机的不断加剧，很多国家出于对能源安全的考虑，把发展生物质能源作为重要战略目标之一。生物柴油作为生物质能源的重要组成部分，是未来世界生物质能源发展的重点之一。目前在欧盟及美国以及巴西、阿根廷、印度尼西亚等国生物柴油的产量较大，据总部位于汉堡的油籽分析机构油世界分析，2013年全球生物柴油产量2700多万吨比2012年增长290万吨，植物油在生物柴油行业的用量持续增长，目前棕榈油占到全球生物柴油产量的1/3左右。欧盟在全球生物柴油生产方面处于领先地位，2013年产量达到1020万吨，欧盟生物柴油的主要原料是菜籽油和棕榈油；美国生物柴油产量达到390万吨，主要原料是大豆油；巴西、阿根廷生物柴油产量也有200多万吨，主要原料是大豆油；印度尼西亚产量也很大，主要原料是棕榈油。预计2014年全球生物柴油产量可能增加200万吨～210万吨，或约8%，至2910万吨。我国生物柴油的起步较晚，据统计现有的生物柴油产量只有100万吨左右，由于我国是人口大国，不可能像国外把大量的食用油用来生产生物柴油，我国生物柴油的大部分原料是餐饮废油和酸化油，现在才逐步发展林木油脂和微藻油脂，受到产品质量和市场的限制，只有少数厂家生产的油成为车用燃料，大部分的油都作为化工品使用，在国内生物柴油调合燃料的使用还处于推广阶段，从我国市场对石油的需求量来看，在近十年来石油表观消费量一直以7%左右的增速增长，据国家统计局的统计，我国2012年生产柴油1.71亿吨，工信部预计，到2015年我国成品油消费量将达到3.2亿吨。如果按照每吨柴油添加5%的生物柴油计算，中国2012年的生物柴油需求为850万吨，由此可见生物柴油作为优良的替代能源所面对的潜在市场之大是不言而喻的。生物柴油由于有可再生、清洁、安全的优势，对我国农业结构调整、能源安全、生态环境综合治理以及消化地沟油保障食品安全都有重要的现实意义。

3 国外发达地区生物柴油及生物柴油调合燃料的标准颁布情况

生物柴油的研究及应用在欧美等发达地区较为成熟和领先，1991年奥地利颁布了世界第一个生物柴油―菜籽油酸甲酯标准ON C1190，随后捷克、德国、法国等欧洲国家先后颁布了各自的生物柴油国家标准，2003年7月欧盟颁布实施了生物柴油标准EN14213：2003（加热油用）和EN14214：2003（车用），从而取代了各国自己颁布的标准，目前这两个标准的最新版本是EN14214：2012《液体石油产品―用于在柴油发动机和加热应用中使用的脂肪酸甲基酯（FAME）―要求和试验方法》，而在欧盟尤其是在德国以前主要是将B100用于车用和农业机械，随着欧洲排放法规的日益严格，在车用方面现在主要是将生物柴油和矿物柴油调合使用，欧盟颁布的EN 590：2004《汽车燃料-柴油-要求和试验方法》就规定了柴油中允许添加不超过5%（v/v）的脂肪酸甲酯，而最新颁布的EN 590：2013《车用燃料-柴油-要求和试验方法》中对脂肪酸甲酯允许添加量为不超过7%（v/v），添加和未添加脂肪酸甲酯的柴油执行的标准要求都是一样的。美国从1999年就开始制定临时的生物柴油标准，2002年正式颁布了ASTM D6751-02，之后又陆续修订，现行最新版本为ASTM D6751-12《中间馏出燃料用生物柴油调和燃料（B100）标准》，在美国对生物柴油的使用就是和矿物柴油的调合使用，比例不超过20%（V/V）。

4 我国生物柴油及生物柴油调和燃料（B5）标准的制修定情况

我国在2007年1月5日颁布、2007年5月1日实施了我国第一个生物柴油标准GB 20828-2007《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）》，该标准是非等效采用ASTM D6751-03a《馏分燃料调合用生物柴油（B100）标准》制定的，GB 20828-2007所属产品可作为组分与矿物柴油调合而成，调合而成的柴油燃料适用于汽车、拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组等压燃式发动机，目前该标准已被GB 20828-2014《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）》代替，于2014-06-01实施，该标准是非等效采用ASTM D6751-11b《馏分燃料调合用生物柴油（B100）标准》制定的；我国于2011-02-01制定实施了GB/T 21599―2010《生物柴油调和燃料（B5）》，标准所属产品适用于压燃式发动机，该标准已于2014-06-01被GB/T 25199-2014《生物柴油调和燃料（B5）》代替，新标准适用于压燃式发动机使用的、以生物柴油为调合组分的B5普通柴油和B5车用柴油。

5 简介国外生物柴油并分析比较国内外生物柴油调合燃料质量指标

5.1 国内外生物柴油质量特性指标简介

我们先介绍生物柴油生产原理：国际通行的生物柴油生产是将植物油脂或动物油脂与甲醇在催化剂氢氧化钠或氢氧化钾的作用下通过酯化反应而得到的，反应完成的两个主要产品是：甘油和生物柴油，为了让生产的生物柴油能保证柴油机无故障运行，上述反应必须完全、反应后去除甘油和催化剂、脱醇以及去除游离脂肪酸这几个方面显得尤为重要。由于生物柴油的脂肪酸甲酯的碳链多为C16-C18，不饱和双键多为2个，因此所有形式的生物柴油的十六烷值比石化柴油偏高，着火性能更好；闪点也比石化柴油高，储运及使用更安全；但生物柴油的低温流动性较石化柴油差，另外生物柴油比石化柴油更容易氧化。，目前国际上最先进和最严格的生物柴油标准是EN 14214-2012《液体石油产品―用于在柴油发动机和加热应用中使用的脂肪酸甲基酯（FAME）―要求和试验方法》评价生物柴油的质量指标包括：密度、40℃运动粘度、闪点、十六烷值、铜片腐蚀、氧化安定性、硫含量、水分、硫酸盐灰分、总污染物、冷滤点这些与石油柴油一样的指标外还包括了FAME含量以及碘值、亚麻酸甲酯、多不饱和甲基酯（≥4个双键）、甲醇、单甘脂、甘油二酯、甘油三酯、游离甘油、总甘油、Na+K、Ca+Mg、磷这些控制生物柴油质量的限量指标。[1]我国制定的GB20828-2014《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）》根据硫含量分为S350、S50、S10三类只有S10的硫含量和EN 14214-2012一致，十六烷值规定为49低于EN14214-2012 最小51的规定，对限量指标单甘脂、甘油二酯、甘油三酯、Ca+Mg、磷等都未做规定（4）。

5.2 分析 GB/T 25199-2014《生物柴油调和燃料（B5）》比较同国外先进标准的差距

GB/T 25199-2014《生物柴油调和燃料（B5）》中规定，生物柴油调和燃料（B5）是和石油柴油按1～5%（v/v）的比例调合而成，按用途分为B5普通柴油和B5车用柴油两个类别，B5车用柴油又分为B5车用柴油（Ⅲ）和B5车用柴油（Ⅳ），[2]对硫含量的要求与我国现行的普通柴油及车用柴油的技术要求一致，但本标准未对B5车用柴油（Ⅲ）和B5车用柴油（Ⅳ）的使用期限作出规定，由于我国GB 19147-2013《车用柴油（V）》规定车用柴油（Ⅲ）硫含量的质量分数不大于0.035%只能实施到2014-12-31，从2015-01-01起要执行车用柴油（Ⅳ）硫含量不大于50mg/Kg，所以B5车用柴油（Ⅲ）所使用的调合原料车用柴油（Ⅲ）不允许生产了；而且GB 252-2011《普通柴油》规定硫含量不大于350（mg/kg），普通柴油不控制添加剂的使用品种和数量，也不控制易致癌的多环芳烃的含量，使得很多不具备生产车用柴油能力的小企业，就可以生产“符合标准”的普通柴油来获得生存空间，还有些小企业用进口的180号燃料油进行简单的蒸馏产出柴油，再加入一些添加剂，将某些质量指标提高，此类柴油初期各项质量指标也能达到现行的普通柴油国家标准。但我国普通柴油适用于拖拉机、内燃机车、工程机械、船舶和发电机组等压燃式发动机和GB 19756中规定的三轮汽车和低速货车，2014-10-01就要实施的GB20891-2014 《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》对基准柴油的技术要求就是现行的普通柴油标准，标准规定排气污染物指的是柴油机排气管排出的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等气态污染物以及PM2.5等颗粒， 2013版《世界燃油规范》中研究表明，除了硫对排气污染的影响外，多环芳烃、柴油中的重馏分以及柴油的密度对颗粒物（PM）排放也有影响。下面就GB/T 25199-2014《生物柴油调和燃料（B5）》中B5车用柴油（Ⅳ）和欧盟制定的EN 590标准的部分指标比较如下：

5.2.1 生物柴油的添加量及硫限量

我国的生物柴油调和燃料（B5）为1～5%（v/v）；对硫的限量为50mg/Kg；[2]欧盟制定的EN 590：2004《车用燃料 - 柴油-要求和试验方法》就规定了适用于添加不超过5%（v/v）的生物柴油，硫含量350mg/Kg的限量执行到2004-12-31，从2005年起执行不大于50mg/Kg的限量要求，现行有效的EN 590：2013《车用燃料 柴油 要求和试验方法》对生物柴油的添加量允许到7%（v/v），对硫的限量为10mg/Kg；[3]

5.2.2 十六烷值

GB/T 25199-2014中十六烷值规定不小于49，[2]EN 590：2013十六烷值最小为51。[3]较高十六烷值的柴油使柴油发动机的反拖时间显著降低，同时会降低NOx的排放和燃油的消耗，具有更好的着火性能。

5.2.3 水含量

由于生物柴油吸水性较强，需要特殊处理以避免燃料中水含量过高从而带来腐蚀和微生物滋生的问题，GB/T 25199-2014中水分不大于0.035%，[2]EN 590：2013水分不大于200mg/Kg（相当于0.020%）。[3]

5.2.4 多环芳烃

多环芳烃是致癌物，而且对PM排放也有影响，GB/T 25199-2014规定多环芳烃不大于11%（m/m），[2]EN 590：2013规定多环芳烃不大于8.0%（m/m）， [3]多环芳烃的来源是石油柴油，生物柴油中并不含有。

5.2.5 锰和总污染物

由于石油柴油中可能使用添加剂MMT，在EN 590：2013中规定了锰不大于2.0（mg/L）[3]；另外规定总污染物不大于24 mg/Kg，[3]这些指标在GB/T 25199-2014和GB 19147-2013车用柴油（Ⅴ）中均未规定。

5.2.6 氧化安定性

在EN 590：2013 中提到为了改进生物柴油的氧化安定性，在储存前的生产阶段，强烈要求按1000mg/Kg的量添加BHT，并且规定如果柴油中加有2%（v/v）以上的生物柴油时氧化安定性的检验执行EN 15751《汽车燃料.脂肪酸甲酯（FAME）燃料和柴油混合燃料.利用加速氧化法测定氧化稳定性》标准[3]；而我国GB/T 25199-2014标准中对改进生物柴油的氧化安定性未作要求，对氧化安定性检验用的还是SH/T0175《馏份燃料氧化安定性试验方法》该方法已不适宜，2013年我国修改采用EN 15751-2009制定了NB/SH/T 0873-2013《生物柴油及其调合燃料氧化安定性的测定加速氧化法》。

EN 590：2013中还提到为改善生物柴油的低温流动性添加的添加剂要与调合用的石油柴油相匹配，[3]我国的GB/T 25199-2014标准中未提及。

6 结论

生物柴油作为新发展起来的清洁能源，通常认为生物柴油的使用可以提高传统柴油的性并降低排气颗粒，在欧美、巴西、阿根廷、印度尼西亚等国已得到了快速使用和发展。目前在车用方面，生物柴油主要还是和石油柴油调合使用，在我国由于受原料、技术等方面的限制，在生物柴油的生产和石油柴油的调合使用方面，从产品标准开始就和国外发达国家和地区有差距，在全球日益严格的排放要求下，从前面的分析我们知道，我国普通柴油标准已显得落后，车用柴油的标准同国外同类标准也有差距，为提高生物柴油调合燃料的质量，首先要提高生物柴油本身的质量，同时还要同步提高车用柴油的标准及质量，对生物柴油调合燃料的生产和使用要更加科学合理，由于生物柴油是一种清洁环保的能源，如果和落后淘汰的普通柴油或车用柴油调合，就降低了生物柴油的使用性能及使用意义。为了提高我国生物柴油及生物柴油调合燃料的质量和使用量，当前国家要制定一系列的优惠政策来鼓励生产和推广，生产生物柴油要针对不同的油脂原料改进工艺提高生产水平，尽可能参照国外先进的标准来生产，才能最终保证我国的生物柴油调合燃料的质量水平，进而提高生物柴油的调合比例，降低大气污染排放，提高我国能源的安全水平。

参考文献

[1]欧洲标准委员会，EN 14214-2012《液体石油产品―用于在柴油发动机和加热应用中使用的脂肪酸甲基酯（FAME）―要求和试验方法》，August 2012.

[2]中华人民共和国国家质检总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 25199-2014《生物柴油调和燃料（B5）》，2014-06-01.

[3]欧洲标准委员会.EN 590：2013 《车用燃料 - 柴油 - 要求和试验方法》，September 2013.

[4]中华人民共和国国家质检总局、中国国家标准化管理委员会，GB/T 20828-2014《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）》，2014-06-01.