司云航 朱玉琴 邹蓉梅 郭 凡 王嘉春

(1.西安石油大学化学化工学院)(2.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司)(3.新疆独山子天利高新技术股份有限公司)

分析计量与标准化

我国车用柴油标准现状及发展趋势

司云航1朱玉琴1邹蓉梅2郭 凡1王嘉春3

(1.西安石油大学化学化工学院)(2.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司)(3.新疆独山子天利高新技术股份有限公司)

描述了我国车用柴油标准的发展历程，简要分析了其现状，总结了我国车用柴油标准7项重要技术指标的发展趋势，并分析了其不断改进的原因。车用柴油标准一直向着油品清洁化的方向趋严发展，相比欧美日，中国车用柴油标准相对滞后，提高我国油品质量势在必行。所加工原油性质重质化、劣质化，装置生产能力低，催化剂竞争力不足是影响我国柴油质量升级的主要因素。基于此，展望了我国车用柴油新标准：制定符合国情的车用柴油标准、给予炼厂适当的财政补贴、严格落实对车用柴油的实施监管、研发并普及具有自主知识产权的清洁柴油生产核心技术。

车用柴油 技术指标 现状 发展趋势 展望

近年来，我国汽车工业发展迅猛，产销量连续3年居世界首位[1]，国家统计局数据显示，2012年我国汽车保有量超过1.2×108辆。柴油的需求量随汽车的大量使用而不断增加，统计表明，2012年我国柴油的表观消费量高达1.69×108t，同比上涨1.49%。大量柴油消耗造成的空气污染日益严重，直接威胁着人类的健康。围绕尾气治理，除了采用先进的尾气后处理技术外，最直接的办法就是提高油品质量。相比国外，我国柴油质量，尤其是车用柴油质量存有差距。因而，应加快车用柴油质量升级进程，满足不断严格的排放要求。

1 我国车用柴油标准的制定

1.1我国车用柴油标准发展历程

一些地区频发的雾霾、酸雨和光化学烟雾等区域性大气污染问题与车辆尾气排放密切相关，引发社会各界对提高油品质量的广泛关注，车用柴油质量升级的社会呼声日渐高涨[2]。为了降低机动车排放污染物，改善大气环境，合理利用资源，根据柴油的不同用途和不同应用，2003年我国首次制定了车用柴油标准。车用柴油标准从轻柴油标准中独立出来，开创了我国分用途执行不同标准的先河，既满足了柴油的多用途需要，又降低了生产成本，对我国提高柴油质量具有重要意义。由于诸多原因，GB/T 19147-2003《车用柴油(Ⅱ)》标准并未真正地落实。在接下来的修订中，为保证车用柴油标准的有效实施，故将推荐性标准改为强制性标准，先后发布并实施的车用柴油标准有GB 19147-2009《车用柴油(Ⅲ)》、GB 19147-2013《车用柴油(Ⅳ)》和GB 19147-2013《车用柴油(Ⅴ)》。GB 19147-2009《车用柴油(Ⅲ)》于2011年7月1日起在全国范围内实施，至2015年1月1日废止。在开展“满足国家第Ⅴ阶段排放要求的清洁燃油组成与排放关系研究”工作，结合炼油实况及环保要求，参考欧盟标准EN 590:2004《汽车燃油-柴油-要求和试验方法》的基础上，我国制定的符合第Ⅳ、Ⅴ阶段排放要求的GB 19147-2013《车用柴油(Ⅳ)》标准在2013年2月7日发布并实施，过渡期至2014年12月31日，于2015年1月1日起全面执行，至2018年1月1日废止。

1.2我国车用柴油标准现状

为了缓解大气污染相对严重的压力，结合欧美日等国外车用柴油标准的发展趋势，更好地保证先进柴油车技术在道路车辆上的应用，我国目前正在实施的是2013年6月8日发布的满足第Ⅳ、Ⅴ阶段排放要求的GB 19147-2013《车用柴油(Ⅴ)》标准。该标准满足柴油中硫的质量分数为10 μg/g以下，过渡期至2017年12月31日，将自2018年1月1日起强制性全面实施。截止到2015年1月1日之前，同时供应符合GB 19147-2009《车用柴油(Ⅲ)》、GB 19147-2013《车用柴油(Ⅳ)》和GB 19147-2013《车用柴油(Ⅴ)》三个标准的车用柴油都是合法的，这是由各个标准的过渡期所决定的。据报道[3]，2012年，我国只有少数地区市售车用柴油能达到第Ⅲ、Ⅳ阶段控制要求，多数地区还在销售第Ⅱ甚至第Ⅰ阶段的车用柴油，这表明我国车用柴油供应严重滞后车辆排放标准。清洁的排放技术需要同样清洁的燃油来保证，只有实现车油同步，车辆减排才能走向良性轨道。

2 我国车用柴油标准发展趋势

2.1硫含量

如表1所列，车用柴油质量升级的重点都是脱硫，未来将向着超低硫、零硫的趋势发展。这主要是因为柴油硫含量高，不仅加剧发动机系统的腐蚀与磨损，降低尾气后处理系统的转化率，而且还增加尾气颗粒物排放。欧洲汽车燃料项目的油料研究显示，柴油中硫的质量分数从500 μg/g降到30 μg/g，轻型车PM排放量减少7%，重型车PM排放量减少4%[4]。

2.2芳烃含量、多环芳烃含量

如表1所列，我国逐步设置了车用柴油多环芳烃含量限值，今后将趋严调整。柴油芳烃、多环芳烃含量高是影响NOX和颗粒物排放的原因之一。研究表明，当柴油中芳烃体积分数从30%降至10%时，NOX排放量可减少4%～5%[16]；当柴油中多环芳烃质量分数从7%降至1%时，轻负荷柴油机的PM排放量降低约6%，重负荷柴油机的PM排放量降低约4%[17]。

2.3十六烷值、十六烷指数

如表1所示，我国不断调高车用柴油十六烷值和十六烷指数的限值，今后这一趋势将更加明显。原因是柴油十六烷值影响发动机的冷启动、排放、油耗及燃烧噪音：当柴油十六烷值从50增加到58时，发动机冷启动时间降幅高达40%，低负荷柴油机的NOX排放量至少降低9%，HC、CO排放量降低约26%[18]；油耗和燃烧噪音均会随着柴油十六烷值或十六烷指数的增加而降低[19]。

表1 欧盟、美国、日本、中国车用柴油重要技术指标发展趋势[5-15]Table1 DevelopmenttrendofimportanttechnicalindexesforautomotivedieselfuelsinEU,USA,JapanandChina[5-15]项目欧盟EN590美国ASTMD9751993年1998年1999年2004年2009年2000～2004年2005～2013年w(硫)/(μg·g-1)≤200050035050/101050015φ(芳烃)/%≤3535w(多环芳烃)/%≤111111十六烷值≥49495151514040十六烷指数≥46464646464040密度①/(kg·m-3),15℃820～860820～860820～845820～845820～845润滑性(磨痕直径)/μm,60℃≤460460460460520φ(脂肪酸甲酯)/%≤57项目日本JISK2204中国GB19147199219961997200420072003②2009③2013④2013w(硫)/(μg·g-1)≤2000200050050105003505010φ(芳烃)/%≤w(多环芳烃)/%≤111111十六烷值≥505050505049494951十六烷指数≥46464646密度①/(kg·m-3),15℃860以下860以下820～860810～850810～850810～850润滑性(磨痕直径)/μm,60℃≤460460460460φ(脂肪酸甲酯)/%≤0.511 注:①中国车用柴油密度的测定温度是20℃;②GB/T19147-2003《车用柴油(Ⅱ)》;③GB19147-2009《车用柴油(Ⅲ)》;④GB19147-2013《车用柴油(Ⅳ)》。

2.4密度、润滑性、脂肪酸甲酯

为了改善尾气排放和提高发动机性能，我国通过车用柴油标准的升级更替，逐步把柴油密度控制在一个窄而合理的范围内[19]。这是因为柴油密度影响柴油机的排放和油耗：当柴油密度从820 kg/m3增至855 kg/m3时，PM、NOX排放量呈上升趋势但增幅很小[20]；当柴油密度超过860 kg/m3时，PM排放量骤增[21]；柴油密度降低，黏度下降，泄漏发生率增加，油耗增加。

如表1所列，各国对车用柴油润滑性的重视相对较晚。这是因为20世纪80年代前，柴油精制程度普遍较浅，抗磨组分含量较高，润滑性较好；20世纪90年代初，随着低硫柴油的应用，许多国家的柴油机高压油泵和喷油器磨损事故倍增[22]，低硫柴油的润滑性问题才引起了特别关注。由于，柴油发动机的燃油喷射泵没有外部润滑系统，需要借助柴油自身的润滑性来维持，精制过程中脱硫到一定程度的同时也脱除了抗磨组分，润滑性大幅降低。研究表明，使用硫质量分数500 μg/g以下的柴油就可能导致发动机磨损[23]。

我国车用柴油添加了脂肪酸甲酯，其含量呈递增趋势，这是为了保证低硫柴油拥有足够的润滑性。研究表明，脂肪酸甲酯添加量为500～1 500 μg/g时，能改善低硫柴油的润滑性，更多的添加量对润滑性没有明显的改善效果[24]。

3 我国车用柴油新标准的展望

从表1看出，尽管各国车用柴油标准存有差异，但整体上都是向着柴油清洁化的方向趋严发展。相比欧美日，我国车用柴油标准相对滞后，提高我国油品质量势在必行，而所加工原油性质、装置生产能力及催化剂性能是影响柴油质量升级的主要因素[25]。当前，我国自产原油趋于重质化、劣质化，进口含硫、高含硫原油逐年增加，重劣质原油对我国清洁柴油生产及其质量标准升级构成了严峻的挑战[26]。柴油加氢精制能力不足、加氢裂化柴油比例低、催化裂化柴油比例高(见表2)、硫含量高、多环芳烃含量高、十六烷值低及密度范围宽等(见表3)成为制约我国车用柴油质量升级的短板。虽然，国产催化剂和加氢处理技术的工业应用基本满足近期柴油生产需求，但生产超低硫柴油和处理重劣质原油仍有困难，与国外先进技术差距大，竞争力不足[25,29]。我国应借鉴欧美主要依靠不断改进加氢处理技术，新建装置和改造原有装置并重的成功经验来升级柴油质量[30]。

表2 我国原油二次加工能力[27]Table2 SecondaryprocessingabilityofcrudeoilinChina[27](104t/a)装置2000年2011年2012年能力占比/%能力占比/%能力占比/%一次加工274005395057450加氢精制426115.551739532.241893532.96加氢裂化11474.1943548.0747948.34催化裂化990036.131632130.251762630.68延迟焦化21147.71862115.98898115.63

表3 我国柴油馏分组成及性质[28]Table3 CompositionandpropertiesofdieselfractioninChina[28]项目及占比直馏柴油催化裂化柴油焦化柴油加氢裂化柴油w(硫)/(μg·g-1)600～150001000～200002000～300005～50φ(芳烃)/%15～3045～8030～501～20w(多环芳烃)/%5～1530～5515～250.5～5十六烷指数40～5620～3536～4650～65密度/(kg·m-3),15℃0.82～0.860.87～0.920.84～0.870.82～0.86占比(约数)/%5030155

3.1制定符合国情的车用柴油标准

GB 19147-2013《车用柴油(Ⅴ)》未设置色度、芳烃含量、喷嘴清洁性等技术指标。柴油色度通过颜色深浅反映馏分的轻重，柴油芳烃含量是影响柴油机排放的主要因素之一，燃烧产生的固体杂质聚积物影响喷嘴的畅通性。尽管，目前市售车用柴油并没有凸显出上述指标引发的尖锐性问题，鉴于国外柴油润滑性带来的教训，建议未来我国出台的车用柴油标准应逐步完善技术指标。同时，借鉴和参考欧美制定柴油标准的实验数据、方法及经验，充分考虑我国幅员辽阔、区域差别及气候差异大的现实，结合炼油结构，市场需求，汽车工业发展水平及道路、交通建设的特点，在一系列大量台架实验的基础上，制定符合我国国情的车用柴油标准并分地区分阶段执行[31,32]。

3.2给予炼厂适当的财政补贴

由于承担原油价格上涨、成本增加、利润减少的压力，我国部分炼化行业亏损，这不可避免地阻碍了生产清洁车用柴油的积极性，减缓了我国推行燃料清洁化的进程。为此，应出台适当的优惠政策，调动炼化企业生产清洁柴油的积极性，刺激消费[33]。建议对优先生产符合车用柴油新国标的炼化企业给予财政扶持：①税收方面，建议将生产型增值税改为消费型增值税，也可适当降低消费税；②贷款方面，建议对生产清洁燃料的建设与改造项目给予政府贴息或无息贷款[34]；③价格方面，建议确立成品油“合理补偿成本、优质优价和污染者买单”的方案[35]。

3.3严格落实对车用柴油的实施监管

首先，非常有必要通过质检、环保、工商等多部门合作，加大对市场上供应车用柴油质量的抽检，落实对油品质量的监测，保证供应达标[36]。其次，确保车用柴油供应过渡期实际供应，过渡期不是空白期，体现设置过渡期的初衷和实际意义，建议制定过渡期车用油品供应和排放标准实施方案[35]。最后，推动车用柴油国家标准、车用柴油有害物质控制标准和机动车排放标准协调一致，保障“车油一体”[37]。

3.4研发并普及具有自主知识产权的清洁柴油生产核心技术

国Ⅲ、国Ⅳ及国Ⅴ车用柴油标准的过渡期相对较长，在全国范围内推迟强制实施的原因众多，但油品质量升级的整体生产技术滞后是其主要原因。尽管国内部分炼厂掌握了相关脱硫技术，如：重油加氢处理、汽煤柴加氢精制、蜡油加氢裂化等，少数地区能够供应基本符合第Ⅳ、Ⅴ阶段排放标准要求的车用柴油，但不能依靠部分地区生产的高质量燃油来供应全国使用。尽管,我国以二次加工柴油为主的现状短期内无法改变，但在经济能力允许的条件下应适当提高柴油加氢处理能力，增加加氢裂化装置。优化组合生产工艺、改造及升级现有装置和采用经济且行之有效的新型高效催化剂，对我国柴油质量升级尤为重要。财政补贴只是短暂的，部门监管不是一蹴而就的，研发并普及具有自主知识产权的清洁柴油生产核心技术才是关键。建议我国坚持自主创新，加快研发生产高质量油品的核心技术，着眼中长期技术战略储备，整合现有高新技术并推广到大多数炼厂应用；同时加强国际技术合作，推动发达国家先进技术转让并充分利用[38]。

4 结 语

随着环保法规的不断严格，降低柴油中硫含量、多环芳烃含量，提高十六烷值，保证润滑性，控制密度范围等已成为今后车用柴油发展的主要趋势。面对当前我国车用柴油标准相对滞后的现状，研发并大规模工业应用清洁柴油生产核心技术来提高油品质量才是推动车用柴油质量标准升级的关键。我国车用柴油新国标的实施，虽然对炼厂的技术改造和升级带来了一定的挑战，而且飙升的生产成本对油价产生了压力；然而，人们更容易接受的是随之而来的节能减排与低碳环保[39]。

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CurrentsituationanddevelopmenttrendofautomobiledieselstandardsinChina

SiYunhang1,ZhuYuqin1,ZouRongmei2,GuoFan1,WangJiachun3

(1.Xi'anShiyouUniversity,Xi'an710065,Shaanxi,China; 2.ChinaPetroleumEngineeringCo.,Ltd,SouthwestCompany,Chengdu610041,Sichuan,China; 3.XinjiangDushanziTianliHigh&NewTechCo.,Ltd,Dushanzi833600,Xinjiang,China)

This paper describes the evolution course of automotive diesel standards in China, and briefly analyzes the current situation, then summarizes the development trend of their seven important technical indexes, finally analyzes the reasons of their continuous improvement. Automotive diesel standards have been developing straight forward the direction of clean oil. Compared with EU, USA and Japan, automotive diesel standards relatively lag behind others in China, so it is imperative to improve the quality of the product. The heavy and inferior properties of the crude oil process, the low production capacity of installations, and the lack of competitive catalysts have limited the upgrading of diesel quality in China. Based on the above reasons, a new automotive diesel standard will be prospected, namely formulating automotive diesel standard in line with China's national conditions, giving appropriate financial subsidies to refineries, supervising the implementation of automotive diesel fuel in China, developing and popularizing the core technology of diesel production.

automotive diesel fuels, technical index, current situation, prospect

TQ517.2

：ADOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2014.01.017

2013-08-18；

2013-11-18；编辑：钟国利

陕西省自然科学基础研究计划项目“柴油深度脱硫新型无负载催化剂特性研究”(2012JM2011)。

司云航(1986-)，男，在读硕士研究生,从事石油加工及化工工艺优化的学习与研究。地址：(710065)陕西省西安市雁塔区电子二路东段18号西安石油大学化学化工学院。E-mail：siyunhang@163.com