王鵬牟明仁董偉峰李欣楊宏姚佳武躍* 陳一峰王宇

（1.遼寧師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 遼寧大連 116029；2.遼寧出入境檢驗檢疫局；3.中國石油天然氣股份有限公司大連石化分公司）

1 前言

柴油是我國大宗進出口商品[1-6]。為衡量柴油在濾網(wǎng)中的通過性能，一些國家在其冬季柴油規(guī)格中加入過濾器堵塞傾向（FBT）指標(biāo)。因為柴油中的添加劑在使用過程中易發(fā)生氧化，出現(xiàn)絮狀物沉淀，進而產(chǎn)生一定大小的顆粒物，引起過濾網(wǎng)堵塞和輸油管路供油不暢，致燃料供應(yīng)不足，影響汽車發(fā)動機的動力與排放，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致汽車發(fā)動機的熄火[7]。針對汽車燃料的阻塞現(xiàn)象，英國石油公司（BP）提出并開發(fā)了應(yīng)用于餾分燃料的過濾器阻塞傾向測定方法[8]，這方法于1997年成為ASTM D2068標(biāo)準(zhǔn)[9]。ASTM D2068-14標(biāo)準(zhǔn)中提供了 A、B、C 3個不同的方法步驟[10]。為了開發(fā)新的試驗方法，最近相關(guān)部門提出了一個 《柴油堵塞傾向性試驗操作作業(yè)指導(dǎo)書》（簡稱指導(dǎo)書，下同），該指導(dǎo)書中的方法是通過對一定量柴油試樣流過介質(zhì)所需時間的測定，以判斷柴油堵塞的傾向性。為了考察2個方法的異同，本文將ASTM D2068-14與指導(dǎo)書進行了對比與分析。

2 實驗儀器與方法

2.1 儀器及材料

阻塞傾向性測定儀（LLA-6，美國克勒）；濾膜（WhatmanGF/A（FBT））。真空泵（FY-2C-N，無錫錦東制冷七彩虹有限公司）；（0～0.1MPa）壓力表（北京普特儀表成套廠）；緩沖裝置：帶有雙孔橡膠塞的5 L細(xì)口瓶；抽濾裝置：由過濾儀器和濾膜組成，符合餾分燃料油氧化安定性測定法SH/T 0175中7.6和7.7要求[2]。 濾膜：孔徑 0.8 μm，AAWP047000 （MILLIPO RE）。

2.2 實驗方法

2.2.1 ASTM D2068-14測試法（簡稱“方法一”）

在室溫下，將試樣以恒定速率（20 mL/min）通過1個規(guī)定的濾膜，監(jiān)測過濾器前后的壓差和通過過濾器的試樣體積。當(dāng)過濾器的壓力達到105 kPa時或者雖然壓力沒有達到105 kPa，但是通過過濾器的燃料體積已經(jīng)達到300 mL時停止實驗。記錄停止實驗時通過過濾器的燃料體積或停止實驗時的最大壓力，該體積或最大壓力被用于計算過濾器阻塞傾向（FBT），精確到 0.01；其中 FBT值越低，表示燃料質(zhì)量越好。

計算試樣過濾器阻塞傾向（FBT）采用以下2個公式：公式（1）適用于當(dāng)300 mL試樣流過濾膜且壓力低于105 kPa的情形，式中P為300 mL試樣流過濾膜，試驗結(jié)束時測定的壓力讀數(shù)，單位為kPa；公式（2）適用于壓力達到105 kPa而停止試驗的情形，式中V為在壓力達到105 kPa時所通過的試樣體積量，單位為 mL。

2.2.2 指導(dǎo)書測試方法（簡稱“方法二”）

在系統(tǒng)真空度約為5 kPa下，向抽濾裝置中填加400±5 mL的柴油試樣，濾膜表面液體全部消失瞬間停止計時，所記錄試樣通過濾膜的時間即為柴油阻塞傾向性，單位為分鐘（min），試驗結(jié)果精確至秒（s），秒數(shù)越小表示柴油質(zhì)量越好。

2.3 樣品

試驗共選取了3個樣品：分別記為1號樣、2號樣和3號樣，其中1號、2號樣品選自大連地區(qū)生產(chǎn)的-10號柴油，3號樣品選自盤錦地區(qū)生產(chǎn)的-10號柴油。

3 結(jié)果與討論

3.1 方法的比較

為了更好的理解和掌握實驗方法，依據(jù)方法一和方法二，對2種測試方法名稱、主要相關(guān)參數(shù)及要求進行了比較，詳見表1。

表1 方法一和方法二名稱、主要參數(shù)及要求比較

通過表1可以看出，方法一的應(yīng)用范圍廣，試驗方法多，參數(shù)規(guī)定詳細(xì)，濾膜孔徑大于方法二的濾膜孔徑。方法二應(yīng)用范圍單一，針對性強，只適用于柴油，要求參數(shù)不如方法一詳細(xì)，但測定讀數(shù)簡單明了，且直觀。

雖然2個標(biāo)準(zhǔn)名稱不同，但目的一樣。為敘述方便，對2種方法中的“過濾器阻塞傾向”與“堵塞傾向性”統(tǒng)一規(guī)定稱呼為“阻塞傾向性”（下同）。

3.2 幾種柴油阻塞傾向性的測定結(jié)果比較

采用方法一中A方法步驟（簡稱方法一（A））與方法二，對1號、2號和3號-10號柴油阻塞傾向性進行測定，3個-10號柴油樣品均未加添加劑，其阻塞傾向性測定結(jié)果見表2。

表2 3種柴油阻塞傾向性的測定結(jié)果

由表2測定結(jié)果看出，3個樣品的柴油阻塞傾向性均達到指標(biāo)要求。方法一（A）對3種柴油的測試結(jié)果相同，而方法二的測試結(jié)果有差異，說明方法二對阻塞傾向性的測試靈敏度高于方法一（A）。

3.3 加劑對不同柴油阻塞傾向性的影響

煉油企業(yè)為提高柴油質(zhì)量，改善柴油低溫流動性，往柴油中加入降凝劑，以降低柴油凝固點和冷濾點是通常做法與手段[11]。

表3是以1號、2號、3號3個-10號柴油為基礎(chǔ)實驗樣品，分別加入國產(chǎn)降凝劑和進口降凝劑，分別調(diào)制對應(yīng)基礎(chǔ)樣品的-20號柴油和-35號柴油，采用方法一（A）和方法二，對加劑前后各柴油樣品阻塞傾向性進行測定而得的結(jié)果。

表3 加劑前后各柴油樣品阻塞傾向性測定結(jié)果

為了直觀查看加劑前后柴油樣品阻塞傾向性的變化，將表3中的1號各柴油樣品在加劑前后所測結(jié)果數(shù)據(jù)繪制成圖。圖1為添加國產(chǎn)降凝劑1號各柴油樣品阻塞傾向性的前后變化，圖2為添加進口降凝劑1號各柴油樣品阻塞傾向性的前后變化。

圖1 加國產(chǎn)劑對阻塞傾向性的影響

圖2 加進口劑對阻塞傾向性的影響

從圖1、圖2可以直觀看出，方法一（A）對所加國產(chǎn)降凝劑與進口降凝劑，其1號各柴油樣品阻塞傾向性的曲線圖變化都不大；而在方法二中（圖1），明顯可以看出1號基礎(chǔ)樣品所加國產(chǎn)降凝劑后，其對應(yīng)牌號柴油樣品阻塞傾向性的曲線圖變化很大；圖2中對1號基礎(chǔ)柴油樣品所加進口降凝劑后，其對應(yīng)牌號柴油樣品阻塞傾向性的曲線圖變化不大，也許是加劑量小或進口劑質(zhì)量好的原因。

通過表3所測數(shù)據(jù)中也可以看出，基礎(chǔ)柴油樣品對所加降凝劑不同，對應(yīng)牌號柴油樣品阻塞傾向性的測定值也不盡相同。1號、2號和3號各基礎(chǔ)柴油樣品在未加降凝劑時，其阻塞傾向性變化差別都不大；添加降凝劑后，由于基礎(chǔ)柴油樣品對降凝劑的感受性不同，無論方法一（A）還是方法二，各對應(yīng)牌號柴油樣品的阻塞傾向性測試結(jié)果都有所改變。對于3種柴油樣品來講，利用方法一（A）所測得的阻塞傾向性結(jié)果基本穩(wěn)定，除2號柴油樣品對添加進口降凝劑的測試結(jié)果變化略明顯外，另外2個柴油樣品變化都不大。在方法二中，3種基礎(chǔ)柴油樣品加入降凝劑后，阻塞傾向性值都發(fā)生了明顯變化；特別是2號柴油樣品，無論是對國產(chǎn)降凝劑還是對進口降凝劑，隨著降凝劑加入量增加，對應(yīng)柴油樣品阻塞傾向性測定值變化明顯增大，說明基礎(chǔ)柴油樣品受添加降凝劑的影響較大。

以上試驗數(shù)據(jù)結(jié)果也印證了基礎(chǔ)柴油樣品添加降凝劑后，柴油阻塞傾向性測定值隨樣品性質(zhì)不同而變化，也隨降凝劑的不同而變化。

4 結(jié)論與討論

通過對比分析，采用2種方法對不同柴油及所加不同添加劑的試驗表明：

（1）方法一在試驗方法的編寫、條件的設(shè)定、操作步驟、結(jié)果的處理上都比方法二規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)、詳細(xì)，方法一給出了具體的重復(fù)性和再現(xiàn)性的計算公式，而方法二則沒有重復(fù)性和再現(xiàn)性的要求，建議方法二的制定者應(yīng)進一步完善方法內(nèi)容與要求。

（2）方法一儀器自動化程度高，儀器設(shè)定參數(shù)較多，儀器成本較高；方法二采用的檢測設(shè)備簡潔，讀數(shù)直觀，易于操作，便于在各個單位的推廣使用。

（3）2種試驗方法對不同柴油阻塞傾向性測定結(jié)果是有差異的；方法一（A）與方法二對不同煉廠出產(chǎn)的未添加降凝劑柴油測試結(jié)果的波動性較?。粚μ砑咏的齽┎裼偷臏y定，2種方法所測阻塞傾向性值都有明顯的變化，說明柴油中添加降凝劑后對阻塞傾向性有較大影響；其中方法二比方法一（A）所測結(jié)果靈敏度更高一些，所測國產(chǎn)劑的阻塞傾向性值變化比進口劑的阻塞傾向性值更大些。

（4）從實驗數(shù)據(jù)可以看出，2種方法均可清楚地表達柴油過濾阻塞傾向性，但方法二測試結(jié)果簡單明了，對于柴油的阻塞傾向性的監(jiān)測更為直觀，便于測試人員及貿(mào)易交接雙方對結(jié)果的了解。2種方法對于柴油過濾阻塞傾向性趨勢相同，檢驗人員在工作中可以采用2種方法對柴油的阻塞傾向性進行測定，以便2種方法的相互印證。

（5）試驗結(jié)果表明，降凝劑對柴油阻塞傾向性都有影響。降凝劑質(zhì)量不同、添加劑量不同，在同樣牌號情況下，進口降凝劑添加量要遠(yuǎn)少于國產(chǎn)降凝劑的添加量；在堵塞傾向性上進口降凝劑又遠(yuǎn)小于國產(chǎn)降凝劑；煉油企業(yè)在降凝劑的選擇上，應(yīng)注意不同產(chǎn)地降凝劑對柴油阻塞傾向性的影響。

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[8]IP Committee.IP 387/07 Determination of filter blocking tendency[S].

[9]ASTM Committee.ASTM D2068-1997 Standard Test Method for Determining Filter Blocking Tendency[S].

[10]ASTM Committee.ASTM D2068-2014 Standard Test Method for Determining Filter Blocking Tendency[S].

[11]馬素俊，馬天態(tài)，楊景輝，等.國外降凝劑的研究現(xiàn)狀和合成趨勢[J].精細(xì)石油化工進展，2013，14（6）：38-43.