柴油组成对其十六烷值的影响

柴油组成对其十六烷值的影响摘要：十六烷值是衡量燃料在压燃式发动机中发火性能的指标。十六烷值高，表明该燃料在柴油机中发火性能好，滞燃期短，燃烧均匀且完全，发动机工作平稳。十六烷值低则表明燃料发火困难，滞燃期长，发动机工作状态粗暴。柴油的十六烷值大小与柴油化学组成有密切关系。本文讲述了不同性质柴油以及烷烃、芳烃、烯烃含量对柴油十六烷值的影响。

关键词：柴油、组成、十六烷值、影响

柴油十六烷值表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性的指标。其大小与柴油组分的性质有关。一般说来，烷烃的十六烷值最大，芳香烃的最小，环烷烃和烯烃则介于两者之间。柴油的十六烷值与汽油的辛烷值相似，也是在规定操作条件下，在标准的试验用单缸柴油机中测定的（GB/T 386-1991）。所用的标准燃料是正十六烷和七甲基壬烷。正十六烷具有很短的发火延迟期，自然性能很好，因而规定其十六烷值为100.而七甲基壬烷发火延迟期较长，自燃性能较差，规定其十六烷值为15。

1、十六烷值与柴油使用的关系

柴油机的额定转速越高，就要求柴油的发火性好，以确保在短时问内燃烧完全，对柴油十六烷值的要求就高。一般情况下,额定转速在1000r/min以下的柴油机，可使用十六烷值为35-40的柴油；转速在1000~1 500r/min的柴油机，可使用十六烷值为40-45的柴油；转速在1 500r/min以上的柴油机，可使用十六烷值为45-60的柴油。

柴油的十六烷值对柴油机在不同气温下的启动性能也有影响，十六烷值高的柴油，即使在较低气温条件也易于启动。但柴油的蒸发性对发动机启动性的影响比十六烷值重要，而十六烷值高的柴油蒸发性就差些。所以，评定柴油的启动性应将十六烷值与柴油的蒸发性结合起来综合评定。

柴油的十六烷值高，其燃烧性能就好，但柴油的十六烷值过高了也不适宜。因为当柴油的十六烷值高于50后再继续提高，对着火延迟期的缩短作用不大。另外，十六烷值过高的柴油其分子量均较大，使柴油的低温流动性、雾化与蒸发均受影响，会使燃烧不完全，导致发动机功率下降、油耗升高及排气冒黑烟。因此，在选用柴油时不应单纯地追求高十六烷值，通常要求柴油的十六烷恒在40-60之间，基本上已能满足高速柴油机的工作要求。GB252-87规定轻柴油的十六烷值应不小于45。

2、柴油的十六烷值与化学组成的关系

柴油的十六烷值决定于它的化学组成，各种烃类的十六烷值不同，其大体规律如下。

（1）烷烃

正构烷烃的十六烷值最高，并且相对分子质量越大，十六烷值越高。碳数相同的异构烷烃的十六烷值比正构烷烃的低。相对分子质量相同的异构烷烃，其十六烷值随支链数的增加而降低。然而，单取代基和许多二取代基异构烷烃的十六烷值在40-70之间，也具有较好的自燃性。

链烷烃是柴油的主要成分，单体链烷烃有较高十六烷值，柴油中如含有较多

链烷烃则十六烷值高。烷烃含量较低时，芳烃的特性处于主导地位，二烷烃含量较高时，烷烃特性处于主导地位。

（2）烯烃

正构烯烃有相当高的十六烷值，但稍低于相应的正构烷烃。支链的影响与烷烃相似。

（3）环烷烃

环烷烃的十六烷值低于碳数相同的正构烷烃和正构烯烃，有侧链的环烷烃的十六烷值比无侧链的环烷烃的更低。

（4）芳香烃

无侧链或短侧链的芳香烃的十六烷值最低，且环数越多，十六烷值越低。带有较长侧链的芳香烃的十六烷值则相对较高，而且随侧链链长的增长其十六烷值增高。碳数相同的直链烷基芳香烃比有支链的烷基芳香烃比有支链的烷基芳香烃的十六烷值高。

各种烃类十六烷值的不同，主要是反映其自燃性质的差别。由下表可见，正构烷烃的十六烷值高是由于其自燃点低，而芳香烃的十六烷值低则是由于其自燃点高。

3、柴油十六烷值的测定与计算

将正十六烷和七甲基壬烷两种化合物按不同比例掺合，即可配成各种十六烷值不同的标准燃料。把所测燃料与标准燃料进行对比，与其发火性能相同的标准燃料的十六烷值即为所测燃料的十六烷值。标准燃料的十六烷值按下式计算：

十六烷值=100∮

正十六烷+15∮

七甲基壬烷

我国石油产品标准中规定车用柴油（GB 19147-2009）的十六烷值不低于45。

在没有条件直接测定燃料的十六烷值的情况下，可用下列经验公式从柴油的理化性质来关联其燃烧性能。

（1）十六烷指数

按照GB/T 11139-1989 标准方法，可以通过馏分油的密度和中平均沸点

下列式计算其十六烷指数：

十六烷指数=431.29-1586.88+730.79（ρ

20）2+12.392（ρ

20

）3+0.0515（ρ

20

）

4-0.554t

50+97.803（lgt

50

）2

式中ρ

20

-----馏分油在20℃时的密度，g/cm3

T50-----馏分油的中平均沸点，即用GB/T 6536-1997方法对油品进行蒸馏时馏出50%体积时的相应温度，℃。

同一柴油的十六烷指数一般与十六烷值比较接近。

（2）柴油指数

柴油指数=（1.8A+32)（141.5-131.5d

15.615.6）/100d

15.6

15.6

式中的A表示其苯胺点（℃），苯胺点是等体积的油样和苯胺混合时能完全互溶的最低温度。同一柴油油样的柴油指数和十六烷值并不相等，但两者的数值比较接近。

（3）十六烷值计算公式

我国石油商业部门根据我国柴油性质的大量实测数据回归出如下相对密度与十六烷值的关联式：

十六烷值=442.8-462.9d20

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参考文献：

1、徐春明，杨朝合，《石油炼制工程》，石油工业出版社

2、张金生，李丽华，柴油十六烷值的预测（J）.抚顺石油学院学报，1999 19

（1）；2