生物柴油主要由C、H,、0三種元素組成,。作為柴油的替代燃料，生物柴油應(yīng)當(dāng)滿足柴油的使用要求,，才能保證其作為燃料使用,。因此，評(píng)價(jià)生物柴油是否可以作為柴油的替代燃料,，首先應(yīng)當(dāng)看其是否具有同礦物柴油相近的性質(zhì),，主要有以下幾方面的性質(zhì)和考察指標(biāo)：
①良好的燃燒性能——十六烷值；
②良好的蒸發(fā)性能——餾程及餾出溫度,；
③良好的常溫和低溫流動(dòng)性能——黏度,、密度及冷濾點(diǎn)；
④良好的安全性——閃點(diǎn),、燃點(diǎn),；
⑤對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)無腐蝕——酸度及酸值；
⑥良好的動(dòng)力性能——熱值,。
其次,，受生產(chǎn)原料和工藝影響的生物柴油特有指標(biāo)，如甲醇含量,、甘油含量,、游離脂肪酸、磷含量等,。
1．1十六烷值(CN值)
燃燒性能是評(píng)價(jià)燃料油品質(zhì)的重要指標(biāo),，而CN值是衡量燃料在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒性能好壞的重要指標(biāo)。柴油機(jī)屬壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī),，要求柴油噴入氣缸與壓縮空氣相混和后,，在高溫高壓條件下自燃，并在氣缸中燃燒作功,。柴油的CN值影響整個(gè)燃燒過程,。CN值低，則燃料發(fā)火困難,，滯燃期長,，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)容易爆震；而當(dāng)CN值過高時(shí),，反而會(huì)因滯燃期太短而導(dǎo)致燃燒不完全,、發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低,、耗油增加和冒黑煙等后果。一般認(rèn)為,，適宜的柴油CN值應(yīng)為45—60,，可以保證柴油均勻燃燒，熱功率高,，耗油量低,，發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，排放正常,。根據(jù)Harrngton和Gerhard等人的研究,，碳鏈長度的增加有助于CN值的提升，而不飽和雙鍵數(shù)目的增加則會(huì)使CN值有所降低,。生物柴油的CN值比普通礦物柴油要略高,，通常為50—60之間。CN值的測(cè)定有“臨界壓縮比法”“延滯點(diǎn)火法”和“同期閃火法”,，我國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB386-64)規(guī)定采用“同期閃火法”,。
2餾程(95％)
生物柴油是由一系列復(fù)雜的脂肪酸甲酯組成的混合物，因而與純化合物不同,，沒有一個(gè)固定的沸點(diǎn),，其沸點(diǎn)隨氣化率的增加而不斷升高，因此生物柴油的沸點(diǎn)以某一溫度范圍表示,，這一溫度范圍稱沸程或餾程,。柴油的餾程是保證柴油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)迅速蒸發(fā)氣化和燃燒的重要指標(biāo)。為保證良好的低溫啟動(dòng)性能,，要有一定的輕質(zhì)餾分,，使其蒸發(fā)速度快，有利于形成可燃混合氣,，燃燒速度快,。我國輕柴油指標(biāo)規(guī)定，95%的餾出溫度不得高于360—365℃,。餾程的測(cè)定方法采用GB255—64,。
3運(yùn)動(dòng)黏度
運(yùn)動(dòng)黏度是衡量燃料流動(dòng)性能及霧化性能的重要指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)黏度太高,，流動(dòng)性就差,，會(huì)使成油困難，同時(shí)噴出的油滴的直徑過大,，油流射程過長,。使得油滴有效蒸發(fā)面積減少，蒸發(fā)速度減慢,，還會(huì)引起混合氣組成不均勻,，燃燒不完全，燃料消耗量大,。而黏度過低時(shí)流動(dòng)性會(huì)過高,，會(huì)使燃料從油泵的柱塞和泵筒之間的空隙流出，致使噴入氣缸的燃料減少,，發(fā)動(dòng)機(jī)效率下降,。同時(shí)霧化后油滴直徑過小，噴出油流射程短,，不能與空氣均勻混合,，燃燒不完全。一般認(rèn)為黏度在1.9—6.0mm／s之間適合做柴油機(jī)燃料使用,。生物柴油的碳鏈長度一般為l4—20個(gè)碳原子,，而礦物柴油為8一l0個(gè)碳原子。因此生物柴油的黏度要比礦物柴油稍高一些(如表1),。將生物柴油以一定比例與礦物柴油或其他溶劑混合,，可以有效降低其黏度并改善其低溫性能。運(yùn)動(dòng)黏度的測(cè)定可按GB／T265—88進(jìn)行,。
4 密度
油品密度的大小對(duì)燃料從噴嘴噴出的射程和油品的霧化質(zhì)量影響很大。0號(hào)柴油的密度約為0.83g／cm,，2號(hào)柴油約為0.85g／cm,，生物柴油的密度比柴油略高2%-7%，一般在0.86—0.90s／cm之間,，詳見表1,。密度的測(cè)定一般采用GB5526-85規(guī)定的方法。
5 閃點(diǎn)及燃點(diǎn)
油品在規(guī)定條件下加熱到它的蒸氣與火焰接觸發(fā)生閃火時(shí)的最低溫度,，稱為閃點(diǎn),；油品在規(guī)定條件下加熱到能被接觸到的火焰點(diǎn)著并燃燒且不少于5s時(shí)的最低溫度，稱為燃點(diǎn),。測(cè)定油品閃點(diǎn)的意義是：①從油品的閃點(diǎn)可以判斷其餾分組成的輕重,，一般來說，油品蒸氣壓越高,，餾分組成越輕,，其閃點(diǎn)越低；②閃點(diǎn)是油品(汽油除外)的爆炸下限溫度,，即在此溫度下油品遇到明火會(huì)立即發(fā)生爆炸燃燒,。閃點(diǎn)可以鑒定油品發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性，燃點(diǎn)越低,，燃料越易燃,。生物柴油的閃點(diǎn)最小值為110cI=,。閃點(diǎn)的測(cè)定有閉口杯法(GB／T261-83)和開口杯法(GB／T267-88)。
6 酸度及酸值
油脂的酸度(值)是指中和單位質(zhì)量油脂中的酸性物質(zhì)所需堿的量,。柴油的酸度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況影響很大,，酸度(值)大的柴油會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)積炭增加，造成活塞磨損,，使噴嘴結(jié)焦,，影響霧化和燃燒性能,；酸度(值)大還會(huì)引起柴油的乳化現(xiàn)象,。酸度和酸值是衡量油品腐蝕性和使用性能的重要依據(jù)。通過酯交換制備的生物柴油,，僅含有極微量的脂肪酸,、環(huán)烷酸等有機(jī)酸和硫等,，酸值較低,，一般在0．5mgKOH／g以下,，遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)柴油的酸度值(5mgKOH／g),。酸值的測(cè)定可采用GB／T14489．3—93規(guī)定的方法,。
7 熱值
熱值是生物柴油應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的基本衡量指標(biāo),，關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。生物柴油的質(zhì)量熱值比礦物柴油低10％左右(見表1),，但其密度高于礦物柴油，因此其體積熱值僅低于礦物柴油3％～4％,。而進(jìn)入柴油機(jī)缸內(nèi)的能量正是以燃油系統(tǒng)每個(gè)循環(huán)所供給的燃油體積熱值來計(jì)算的,。生物柴油直接應(yīng)用于柴油機(jī)，在每個(gè)循環(huán)供油量不變的情況下,，功率只比燃用柴油略低,，而其含氧性卻可以大幅降低黑煙排放。熱值測(cè)定可采用GB384—81規(guī)定的方法,。
8 碘值
油脂的碘值為每100g油脂吸收碘的克數(shù),。碘值的高低反映油脂的不飽和程度,，碘值越高則不飽和程度越大,。通過碘值的測(cè)定，可以計(jì)算出油脂中混合脂肪酸的平均雙鍵數(shù)，而不飽和鍵的多少又與生物柴油的燃燒性能,、運(yùn)動(dòng)黏度,、冷濾點(diǎn)等有關(guān)，因此碘值可以在一定條件下判斷生物柴油的性質(zhì),。然而,，低不飽和度的生物柴油，其碘值低,，CN值高，但低溫性能差,，而高不飽和度的生物柴油,，則碘值高，CN值低,，但低溫性能優(yōu)異,。這樣，碘值,、CN值和低溫性能就存在相互矛盾的關(guān)系,。目前已有研究，用基因工程技術(shù)可培育出CN值較高的油脂資源,。碘值測(cè)定方法可參閱GB5532-85,。
9 酯含量
生物柴油是由各種油脂經(jīng)酯交換反應(yīng)制備的脂肪酸甲酯，因而測(cè)定其甲酯含量及結(jié)構(gòu)就可以確定生物柴油的純度,，這對(duì)于生物柴油的質(zhì)量控制具有重要意義,。酯含量的測(cè)定可采用儀器分析的方法，如氣相色譜等,，也可參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T14489．3—93或GB5534-85,。
10 硫含量
硫含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放有很大影響，低硫燃料油對(duì)排放控制主要有兩方面作用：直接減少顆粒和SO：排放,；確保各類柴油汽車的顆粒物和NO排放控制的工作效能,。硫含量的測(cè)定可按GB38O—77規(guī)定的方法進(jìn)行。
11 水分和灰分
水分的存在對(duì)生物柴油的燃燒性能有很大影響,，還會(huì)對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生腐蝕作用,。水分還會(huì)提高生物柴油的化學(xué)活性，使其容易變質(zhì),，降低存儲(chǔ)穩(wěn)定性,。生物柴油中的灰分主要為殘留的催化劑(堿催化)和其他原料中的金屬元素及其鹽類，限制灰分可以限制生物柴油中無機(jī)物如殘留催化劑的含量等,。水分和灰分的測(cè)定可分別按GB6283—86(卡爾一費(fèi)休氏法)和GB508—65進(jìn)行,。
12 殘?zhí)?/p>
油脂在隔絕空氣的情況下加熱時(shí)會(huì)蒸發(fā)、裂解和縮合，生成一種具有光澤鱗片的焦炭狀殘留物即為殘?zhí)?，主要由油品中的膠質(zhì),、瀝青質(zhì)、多環(huán)芳烴及灰分形成,。殘?zhí)苛康母叩椭苯佑绊懹推返姆€(wěn)定性,、柴油機(jī)焦炭量、積炭等,。殘?zhí)康臏y(cè)定可按GB／68—87規(guī)定的方法進(jìn)行,。
13 腐蝕性
腐蝕性是影響生物柴油使用的重要指標(biāo)。生物柴油作為一種溶劑可以逐漸溶解人造橡膠,，使過濾器和噴口堵塞。腐蝕試驗(yàn)是將紫銅條放入油品中,，50cI=下放置3h,，然后觀察銅片的變化，它與硫含量有很大關(guān)系,。測(cè)定方法參照GB378—64,。
14 甲醇含量
生物柴油的生產(chǎn)過程要用大量的甲醇，而甲醇與酯類是互溶的,，盡管大部分甲醇都在后續(xù)工藝中回收,，但仍有微量殘存于生物柴油成品中，所含的微量甲醇和甘油會(huì)使與之接觸的橡膠零件逐漸溶解,，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作,。甲醇含量的測(cè)定可采用氣相色譜及分光光度法等。
15 游離甘油和總甘油
生物柴油中甘油含量的高低取決于酯交換的工藝過程,。甘油酯的高黏度是生物柴油在啟動(dòng)和持久性上產(chǎn)生問題的主要原因,，甘油酯特別是甘油三酯會(huì)在噴嘴、活塞和閥門上產(chǎn)生沉積,。許多國家的生物柴油標(biāo)準(zhǔn)均要求游離甘油小于0.02％,，總甘油小于0.25％。游離甘油和總甘油的測(cè)定通常采用皂化-高碘酸氧化法或比色法,。
16 磷含量
生物柴油中高的磷含量會(huì)使燃燒排放物中的顆粒物增加,，并影響汽車尾氣催化劑的性能。植物油的磷含量主要取決于油脂精煉的程度,，深度精煉的油脂每升只含有幾毫克磷,，而粗油和水化脫膠油的含磷量可達(dá)lOOmg／L。對(duì)磷含量的測(cè)定文獻(xiàn)報(bào)道有分光光度法,。
