生物柴油产品国家标准最新修订解读

李爱文 李宝石 蔺建民 李妍

1 中国石油化工股份有限公司炼油事业部

2 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院

按照国家标准化管理委员会要求，中国石化股份有限公司石油化工科学研究院已完成对生物柴油产品标准的修订工作，把纯生物柴油(BD100)和生物柴油调合燃料标准合并为一个标准，即GB 25199—2017《B5柴油》，BD100生物柴油技术要求作为这一标准的附录。本文解读了标准修订的背景、修订后标准与国际先进标准的差别以及主要修订内容，对标准下一步的发展提出了建议。

随着我国经济的飞速发展，石油需求量和进口量越来越大。2009年，我国石油对外依存度已高达53%[1]，2015 年首次突破 60%[2]。柴油是我国消费量最大的石油产品，作为柴油的良好替代品，生物柴油的应用和推广受到广泛青睐。生物柴油又称脂肪酸烷基酯，是以植物油、动物油脂、废餐饮油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇)经酯交换反应获得，最典型的为脂肪酸甲酯，一般用B100或BD100表示。与石油柴油相比，生物柴油更有利于环保。据美国环保局报告，生物柴油(B100)可使柴油车尾气中的HC降低67%，CО降低48%，PM(颗粒污染物)降低47%[3]。目前，柴油车污染物尤其是颗粒污染物已经成为影响我国大气质量的一个重要因素，是雾霾的一个不容忽视的来源。我国从2002年开始有生物柴油的生产，目前的年产量在 8.0×105～1.0×106t。发展生物柴油，不仅能降低车辆污染物排放，改善大气质量，降低CО2总量，更重要的是合理利用地沟油，杜绝地沟油回流餐桌，保障食品安全和人民身体健康。上海市经过几年的应用试验，正在中国石化的加油站系统中推广应用生物柴油。最近中国石化在上海新建了生物柴油调配设施，每年将在中国石化的200座加油站销售B5柴油(含5%生物柴油的柴油)6.0×105t[4,5]。

标准就是产品、加工工艺以及相关配套服务的技术规范性文件。标准化过程是开发一种新产品及其市场推广应用的关键步骤，标准通过建立质量控制、安全和检测方法的规范要求来保证社会经济和管理的有序进行。我国生物柴油产品的标准化过程开始于2004年，2006年完成了国内首个生物柴油产品国家标准《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》的制定，并于2007年发布实施。生物柴油产品标准的制修订和实施，极大地促进了我国生物柴油开发技术的进步，并保障了生物柴油的应用。随着我国柴油车辆排放标准升级和柴油产品国家标准的修订，生物柴油相关产品标准也需要进一步修订，以便与国家车辆排放标准和柴油标准适应和配套。2015年国家标准化管理委员会要求中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(以下简称石科院)对现有的生物柴油标准进行修订，将生物柴油相关的2个产品国家标准整合为1个国家强制标准，任务编号为20150602-Q-469。石科院于2016年完成了标准的征求意见稿和送审稿，并于2017年5月通过了标准审查，目前标准已经以标准号GB 25199—2017[6]发布实施。

生物柴油产品标准历次修订情况

我国生物柴油产品标准与全球其他国家和地区类似，都分为纯生物柴油(BD100)国家标准和生物柴油调合燃料(生物柴油与石油柴油以一定体积比调合而成的柴油发动机燃料)国家标准。我国目前只实施了生物柴油体积分数不超过5%的B5柴油燃料国家标准。

首个生物柴油国家标准GB/Т 20828—2007《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》[7]是2007年实施的，该标准系非等效采用ASТM D6751—03a[8]制定。这一标准的出台规范了BD100生物柴油的生产质量。石科院在2011年非等效采用ASТM D6751-11b[9]对 标 准 GB/Т 20828—2007进行了修订，于2014年以标准号GB/Т 20828—2014[10]发布实施。根据国家标准化管理委员会的要求，为配合国家第五阶段柴油车辆污染物排放的治理，石科院2015年参照ASТM D 6751—12[11]对该标准进行了修订，并以标准号GB/Т 20828—2015[12]发布实施。这是作为调合组分的生物柴油标准，符合该标准要求的BD100生物柴油并不能直接作为燃料使用，而是再与石油柴油调合后才能替代柴油用作柴油机燃料。BD100生物柴油标准历次修订情况见表1。

由表1可见，我国生物柴油国家标准经过历次修订，对产品质量的要求也越来越严格。这从一方面保证了我国生物柴油应用的安全，另一方面也逐步促进了我国生物柴油产业的技术进步和质量升级。实际上，2015年实施的版本已经比相应的参照标准严格，几乎达到同期欧盟生物柴油标准的要求，这也为我国生物柴油最近几年大量出口欧盟市场创造了条件。

2010年我国发布实施了生物柴油调合燃料国家标准GB/Т 25199—2010《生物柴油调合燃料(B5)》[13]。2010年11月，海南省在全国率先使用满足该标准的B5调合燃料。GB/Т 25199—2010标准只包含了满足国家第三阶段机动车排放标准的B5车用柴油的技术要求，随着我国柴油国家标准的修订和实施，对《生物柴油调合燃料(B5)》也进行了相应的修订，与我国普通柴油标准GB 252[14]和车用柴油标准GB 19147[15]配套实施。生物柴油调合燃料国家标准GB/Т 25199历次修订情况见表2(以0号B5车用柴油作为示例）。

由表2可以看出，生物柴油调合燃料国家标准在修订过程中由推荐性国家标准修订为强制性国家标准。随着车用柴油国家标准的升级，0号B5车用柴油的要求也随之升高，从2010到2015年依次对应国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ阶段的排放要求，最典型的特征就是硫含量逐次降低，十六烷值增加。

修订后生物柴油产品标准与国外相应标准的比较

此次修订在GB 25199—2015《生物柴油调合燃料(B5)》标准以及 GB/Т 20828—2015《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》的基础上，结合我国柴油标准GB 252《普通柴油》和GB 19147《车用柴油》的最新内容，根据国内外生物柴油生产现状、发展趋势以及柴油排放要求，修订了我国与生物柴油相关的产品标准。主要修订的目的是与柴油车国家第六阶段排放要求相适应，为全面实施国家第六阶段排放标准提供支持。修订后标准名称为《B5柴油》(GB 25199—2017)，按用途分为B5普通柴油和B5车用柴油两个类别。B5普通柴油是体积分数为1%～5%的BD100生物柴油与体积分数为95%～99%的除润滑性外其余指标满足GB 252的普通柴油的调合燃料，适用于拖拉机、内燃机车、工程机械、内河船舶和发电机组等压燃式发动机；B5车用柴油是体积分数为1%～5%的BD100生物柴油与体积分数为95%～99%的除润滑性外其余指标满足GB 19147的车用柴油的调合燃料，适用于压燃式发动机汽车使用的以生物柴油为调合组分的车用柴油。B5车用柴油又分为B5车用柴油(Ⅴ)和B5车用柴油(Ⅵ)。修订后的B5柴油与国际上同类先进标准的比较见表3[以0号B5车用柴油(Ⅵ)为例]。

我国车用柴油国家标准GB 19147是参照欧盟车用柴油标准EN 590制定并修订的。由表3可见，修订后的B5柴油国家标准与欧盟最新柴油标准(欧Ⅵ)以及美国ASТM最新柴油标准差别不大，个别指标如闭口闪点、酸值、多环芳烃含量等比欧盟标准还要严格。

此次标准修订任务要求将《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》国家标准和《生物柴油调合燃料(B5)》国家标准整合为一个强制性产品标准。考虑到BD100生物柴油只是一种中间产品，并不是直接作为柴油机燃料使用，而消费者使用的是以BD100生物柴油与石油柴油调合而成的B5柴油，因此，此次修订保留《生物柴油调合燃料(B5)》国家标准GB 25199主体，而将BD100生物柴油作为标准的附录进行要求。

由于这里的生物柴油还是用作柴油发动机燃料的调合组分，故将其名称修改为“BD100生物柴油”。此次修订对GB/Т 20828—2015进行修改后作为标准GB 25199的附录C。修订后的BD100生物柴油与国际先进标准的比较见表4。

表1 BD100生物柴油标准历次修订情况

表3 B5车用柴油标准与国际先进标准对比

欧洲车用生物柴油标准EN 14214是目前世界上要求最严格的生物柴油标准。由表4可见，美国ASТM标准经过历次修订后与欧洲标准的差距在逐步缩小，我国BD100生物柴油标准一直参照ASТM标准制修订，但个别关键指标是参照欧盟生物柴油标准修订的，因而总体上应该比ASТM标准严格。此次修订后与国际先进标准要求几乎相当。

主要修订内容的解读

增加B5车用柴油(Ⅵ)并删除B5车用柴油(Ⅳ)技术要求和试验方法

GB 25199—2015在第9章“标准的实施”中规定自2017年1月1日起表2[B5车用柴油(Ⅳ)技术要求和试验方法]规定的技术要求作废。2017年，全国已经实施了国五的汽油和国五的柴油标准，B5车用柴油(Ⅳ)技术要求也会在2017年后作废。因此，GB 25199—2017删除了B5车用柴油(Ⅳ)技术要求和试验方法。

随着环保对燃油规格升级要求的日益严格，车用柴油国家标准已经修订完成，并增加了满足国家第六阶段排放的技术要求内容，与之对应的B5柴油标准GB 25199也应增加这部分内容。因此，修订后的B5柴油标准一个很大的变化就是增加了B5车用柴油(Ⅵ)技术要求。

B5车用柴油(Ⅵ)增加总污染物指标并取消机械杂质指标

机械杂质指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质。机械杂质对发动机零部件的磨损以及运转是否正常都有严重影响。我国石油产品标准一直以来习惯使用机械杂质指标，ASТM习惯使用水分和沉积物(water and sediment)指标、欧盟(EN)标准使用总污染物(total contamination)指标。这些指标都是用来表示油品中存在的固体杂质或污染物。机械杂质测试方法比较粗略，随着柴油质量升级以及发动机制造的日益精密，该指标在评价油品洁净度方面显得越来越落后，采用更准确的表征方法是目前和未来的发展趋势。车用柴油国家标准已经取消了机械杂质指标。随着柴油质量升级以及发动机制造的日益精密，GB 25199—2017对于B5车用柴油(Ⅵ)也以更严谨的总污染物指标来代替机械杂质指标。限值与欧盟车用柴油标准、生物柴油标准相同，都为不大于24 mg/kg。

将BD100生物柴油修改为标准的附录

一般情况下，一个产品国家标准都只对应一种或一类产品。“生物柴油”的英文为Biodiesel，举世公认指的是脂肪酸甲酯，生物柴油一般不直接用于柴油发动机，而脂肪酸甲酯与石油柴油调合的产品一般叫做生物柴油调合燃料(biodiesel blends)，国外普遍的做法是对生物柴油和生物柴油调合燃料分别制定产品标准，生物柴油的定义只限定为脂肪酸甲酯(B100)，没有一个国家或地区把含生物柴油的调合燃料也归于生物柴油范畴。如果我国标准把生物柴油调合燃料(B5)归于生物柴油标准范围内，与国际公认的定义范围不一致，易导致交流和贸易的混乱。

此次标准修订任务要求将《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》国家标准和《生物柴油调合燃料(B5)》国家标准整合为一个强制性产品标准。考虑到BD100生物柴油只是一种中间产品，并不是直接作为柴油机燃料使用，而消费者使用的是以BD100生物柴油与石油柴油调合而成的B5柴油，因此，此次修订保留《生物柴油调合燃料(B5)》国家标准GB 25199主体，而将BD100生物柴油作为标准的附录进行要求。由于这里的生物柴油还是用作柴油发动机燃料的调合组分，对其名称修改为“BD100生物柴油”。此次修订对于GB/Т 20828—2015进行下述修改后作为标准GB 25199的附录内容。

闭口闪点由不低于101℃修改为不低于130 ℃

在规定条件下，加热油品所逸出的蒸气和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火的最低温度叫闪点。闪点对于生物柴油的贮存和运输安全有着重要意义。生物柴油的闪点在机理上可用来限定最终燃料中没有反应的甲醇的含量。一般情况下，脂肪酸甲酯的闪点都很高，例如欧盟地区原来生物柴油的原料主要为菜籽油，因此生物柴油的闪点定为必须在120 ℃以上(EN 14214：2003)，但由于近年来欧盟生物柴油原料也开始多样化，例如从东南亚国家进口棕榈油、椰子油等生产生物柴油，产品闪点有可能降低到120 ℃以下，这是因为这些生物柴油中含有一定的短链脂肪酸甲酯如癸酸甲酯(闪点90 ℃)、月桂酸甲酯(闪点约113 ℃)等。欧盟车用生物柴油标准EN 14214：2008将闪点要求降低到101℃以上。同样，美国也基于类似的原因使得生物柴油中出现了一定量低闪点产品，因此从2007年开始，ASТM标准对生物柴油闪点要求由原来的130 ℃ 以上修订到93 ℃以上。

表4 BD100生物柴油修订后与国际同类标准的比较

我国生物柴油企业在2010年前后使用过棕榈酸化油、椰子酸化油为原料生产生物柴油，这些企业集中在东南沿海的福建、广东等地。棕榈酸化油、椰子酸化油一部分来源也是东南亚国家。由于当时我国生物柴油标准GB/Т 20828—2007对闪点的要求为130 ℃以上，为达到这一要求，这些企业所生产的生物柴油必须通过蒸馏除去短链脂肪酸甲酯，这不仅增加了生产的能耗，还造成生物柴油收率降低。而去除掉的短链脂肪酸甲酯其实是生物柴油组分中很好的成分，由于是饱和脂肪酸甲酯，其氧化安定性很好，十六烷值也不低，同时由于碳链短使得其低温流动性也很好。基于上述原因，标准2014年修订时对生物柴油闪点要求放宽到不低于101℃。闪点要求大于130 ℃就能保障其甲醇含量不会超过要求值，如果对闪点要求降低则需对生物柴油中甲醇的含量作出限制。GB/Т 20828—2015要求甲醇含量不大于0.2%(质量分数)。

闪点要求从130 ℃以上降低到101℃以上，虽然扩大了生物柴油的原料范围并降低了生产成本，但在实际生产中也带来其它安全、环保方面的问题。标准实施后，多家生物柴油企业反映在扩建时，遇到环保、安全相关部门的阻力，这些部门依据GB/Т 20828—2015认定生物柴油产品闪点在101℃以上，按照GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[22]要求，闪点在120 ℃以下，对于装置、管线、储罐的设计施工，储罐之间的距离有着更为严格的规定，如果认可生物柴油闪点在130℃以上，则相应的安全规定不会那么严格。为此，生物柴油厂家得增加很大投资改造装置、管线以及储罐的安装位置。生物柴油企业多次反映可以将闭口闪点的要求恢复到130 ℃以上。

最近几年，经调查，原先进口过棕榈酸化油、椰子酸化油作为原料生产生物柴油的企业已经不再使用这类原料，因此，国内生物柴油的闪点一般都在160 ℃以上，可以将标准中闭口闪点的要求修改到不低于130 ℃。

取消甲醇含量指标

生物柴油中甲醇含量是未反应的残留在生物柴油中的甲醇的量。欧盟标准EN 14214要求甲醇质量分数不大于0.2%。ASТM D6751采取2种方式来控制甲醇含量：一种是与欧盟方法相同，即用气相色谱法直接测定生物柴油中甲醇，限值也要求质量分数不大于0.2%；另一种是采用测定闪点，通过限制闪点不低于130 ℃来限制甲醇的量。

甲醇含量对闭口闪点的影响见表5。其中生物柴油甲醇质量分数0.025%，其闭口闪点为162 ℃，通过外加分析纯甲醇使生物柴油产品中甲醇含量增加。

表5 甲醇含量对BD100生物柴油闪点的影响

由表5可以看出，闪点在93 ℃时甲醇质量分数有可能超过0.2%，因此有必要对甲醇含量进行限制。如果通过限制闪点在130 ℃以上可有效控制甲醇的含量。由于闪点的测定成本比色谱法测定甲醇低很多，试验操作也相对容易和简单，因此，可以通过要求闪点不低于130 ℃来保障甲醇质量分数不会超过0.2%。此次修订对闭口闪点要求已经修改为不低于130 ℃，可以取消甲醇含量指标。

取消90%回收温度指标

由于生产生物柴油的植物油或动物油脂主要是由16到18碳的脂肪酸甘油酯组成，因此生物柴油(主要为16到18碳的脂肪酸甲酯)的馏程范围一般为330～357 ℃。ASТM D6751要求90%回收温度不超过360℃，试验方法为减压蒸馏法(ASТM D1160)，这一指标的作用是防止生物柴油中混入其他高沸点污染物。欧盟标准EN 14214没有要求这一指标，但通过要求甲酯含量不低于96.5%(质量分数)也可以控制生物柴油中是否加入其它高沸点污染物，而ASТM D6751没有要求甲酯含量指标。我国生物柴油标准GB/Т 20828—2007没有甲酯含量指标要求而与ASТM D6751类似规定了90%回收温度，这是因为当时国内还没有建立相应的分析方法。 GB/Т 20828—2014、GB/Т 20828—2015都要求甲酯含量不低于96.5%(质量分数)，90%回收温度指标就显得多余并且粗略。因此，此次建议取消90%回收温度指标。

结语和建议

☆根据我国排放法规，结合最新柴油国家标准和国际相应产品标准，对生物柴油产品标准GB 25199—2015以及 GB/Т 20828—2015进行了修订，将GB 25199和GB/Т 20828合并为一个标准，标准名称修改为《B5柴油》，并将BD100生物柴油技术要求作为标准的附录。修订后的标准GB 25199—2017已发布实施。

☆修订的主要内容是增加B5车用柴油(Ⅵ)并删除B5车用柴油(Ⅳ)的技术要求和试验方法。同时，对附录BD100生物柴油的技术要求修改了闭口闪点要求，取消了甲醇含量和90%回收温度2个指标。

☆修订后的标准包含满足国家第六阶段排放规格的配套燃料的要求，对生物柴油产业发展和车辆排放治理都可起到促进作用。

☆将BD100生物柴油仅作为B5柴油标准的附录来进行规范而不是单独制定标准，这在世界范围内还没有先例。建议跟踪标准实施中可能出现的问题，以便在下次的修订中综合评估，从而优选合适的方式来规范BD100生物柴油的产品质量，促进我国生物柴油产业的发展。