ICS 75. 160. 20 CCS E 31
SH
中华人民共和国石油化工行业标准
NB/SH/T 6035—2021
柴油导出十六烷值的测定
定容燃烧室着火滞后和燃烧滞后法 Standard test method for determination of derived cetane number (DCN)
of diesel fuel oils-Ignition delay and combustion delay using
a constant volumecombustion chamber method
2022-05-16实施
2021-11-16发布
国家能源局 发布 NB/SH/T6035—2021
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国石油化工集团有限公司提出。 本文件由全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会石油燃料和润滑剂分技术委员会（SAC/TC280
SC1）归口。
本文件起草单位：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、国家石油石化产品质量监督检验中心（广东）。
本文件主要起草人：宋海清、王俊、杨鹤、张然、闻环。
- NB/SH/T60352021
柴油导出十六烷值的测定
定容燃烧室着火滞后和燃烧滞后法
警示：本文件的使用可能涉及某些有危险性的材料、操作和设备，但未对所有安全问题都提出建议。因此，用户在使用本文件前应建立适当的安全防护措施，并确定相关规章限制的适用性。
1范围
本文件规定了用定容燃烧室着火滞后和燃烧滞后法测定柴油导出十六烷值的方法。 本文件适用于常规柴油、添加十六烷值改进剂的柴油，也适用于生物柴油及含有生物柴油和柴油
调合组分的调合燃料等非常规燃料。本文件适用的着火滞后期范围是1.9ms~25ms，燃烧滞后期范围为 2.5ms~160ms（导出十六烷值为30~70）。本文件所述精密度仅适用于范围为39~67的导出十六烷值。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T386—2010柴油十六烷值测定法 GB/T4016—2019石油产品术语 GB/T4756石油液体手工取样法 GB/T6682一2008分析实验室用水规格和试验方法 GB/T27867石油液体管线自动取样法 NB/SH/T0843一2010石化行业分析测试系统的评价统计技术法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1通用术语和定义 3. 1. 1
认可参考值acceptedreferencevalueARV 用作比较的经协商同意的标准值，它来自： a）基于科学原理的理论值或确定值； b）基于某个国家或国际组织的试验工作的指定值或认证值； c）根据某一科学或工程组织主持的合作试验工作所一致同意的公认值； d）当a）b）c）不能获得时，则采用测量总体的平均值。 [来源：GB/T4016—2019，2.40.041] 注：在本文件中，认可参考值可理解为适用于根据协作试验工作的再现性条件确定的具体参考物质的着火滞后期和
燃烧滞后期。
1 NB/SH/T6035—2021
3. 1. 2
十六烷值cetanenumber（CN）表示柴油在柴油机中燃烧时着火性能的指标。在规定操作条件下的标准发动机试验中，将柴油与
标准燃料进行比较，而得到的柴油着火性能的测定值。在GB/T386中，燃料在一个标准试验发动机内，在控制燃料流速、喷油时间和压缩比的条件下，测定的着火滞后期。
【来源：GB/T386—2010，3.1.2，有修改] 3.1. 3
核查标准物质checkstandard 在质量控制测试中，用于确定测试系统准确［来源：NB/SH/T0843- 3—2010,3.2.3
3.1.4
质量控制（QOC）样品 quality control sample 在质量保证程序中用于确定和监控测试系统的精密度和稳定性的稳定均匀物质，且该物质应具有
与分析测试系统测定的典型样品相似的物理和/或化学性质，该物质要求正确地保存，确保样品完整，数量充足，可供长时间使用。
［来源：NB/SH/T0843—2010，3.2.8] 3.2专用术语和定义 3. 2. 1
校准参考物质calibrationreferencematerial -种纯化学药品或几种指定纯化学药品的混合物，其具有指定着火滞后期和燃烧滞后期的ARV。
3.2.2
燃烧室壁温度chamberwalltemperature 燃烧室内壁的温度，用℃表示。
3.2.3
压缩空气chargeair 特定压力时的压缩合成气体，每一 个试验周期开始之时，将其注人燃烧室。
3.2. 4
燃烧分析仪combustionanalyzer 集成压缩着火装置，用来测量柴油的着火和燃烧特性。
3.2.5
着火滞后期ignitiondelay（ID）开始注人燃料到开始燃烧之间的时间，单位是毫秒（ms）。在本试验方法中，开始注人燃料意味着
打开喷油器电子信号开始上升，而开始燃烧是指当燃烧室中压力传感器测 出的压力变动率有明显且持续的上升，具体指压力高于 燃烧室静压+0.02MPa时 （见附录A）。 3.2.6
燃烧滞后期combustiondelay（CD）开始注入燃料到燃烧压力曲线中点的这段时间，单位是毫秒（ms）。在本试验方法中，开始注人燃
料意味着打开喷油器电子信号开始上升，而燃烧压力曲线中点意味着燃烧室中静压与在燃烧过程中产生的最大压力之间的压力曲线中间值（见附录A）。该过程压力是通过燃烧室的压力传感器来测量。燃烧滞后期测出了从样品注人压缩空气到燃料扩散混合最终燃烧所用的时间。 3.2.7
导出十六烷值derivedcetanenumber（DCN）利用公式计算出的数值。该公式是从燃烧分析仪测定的着火滞后期和燃烧滞后期的数据与十六烷
2 NB/SH/T6035—2021
值之间转换关系的公式， 3.2.8
喷油时间injectionperiod 喷油嘴开启喷油的时间，由电子信号长度决定，单位是微秒（us）。
3.2. 9
操作周期operationperiod 由一名操作人员对燃烧分析仪进行连续校准、和/或质量控制测试之间的时间间隔，要求不超过
12 h。
4方法概要
4.1本文件采用定容燃烧室法，直接将燃料注人加热的压缩空气中。样品燃烧产生动态压力波。利用公式将动态压力曲线确定的着火滞后期和燃灯 滞后期转换 我导出十六烷值。 4.2将一个样品喷人已加热的温度可控的定容燃烧室内 在此之前燃烧室内充满了符合质量要求的压缩空气。每次喷油都会产生一个压缩着火燃烧周期，由压 力传感器监控整个过程。从启动喷油电磁阀产生电子信号开始，到燃烧压力波上的两个特定的点为止 定义为燃烧周期内的着火滞后期和燃烧滞后期。整个过程包括最初的5次预喷油周期，以及随后15次喷油周期。仪器对最后15次喷油周期的着火滞后期和燃烧滞后期的测量数值进行统计复核，自动去除着火滞后期和爆 燃烧滞后期的异常值。对剩余的着火滞后期和燃烧滞后期数据分别取平均值，进而利用转换公式将着 火滞后期平均值和燃烧滞后期平均值转化成导出十六烷1
注：仪器使用皮尔士准则（PeirceCriterion）自动去除着火滞后期和燃
后期的异常值
5方法应用
5.1本文件获得的着火滞后期、燃烧滞后期和导出十六烷值数据为压燃式发动机柴油燃料的着火特性提供了一种测量手段。 5.2本文件可被广泛地应用于石油化工行业、 炼油厂、 营销商和发动机制造商，使用本文件作为参考，来测量燃料和匹配发动机的主要指标。 5.3目前尚不能完全了解柴油导出十六烷值测定法与全尺寸、变速、至 变负荷的柴油发动机之间的关系。 5.4本文件也可适用于生物柴油及含有生物柴油和柴油调合组分的调合燃料等非常规燃料。
注：本文件明确不适用于某些含有含氧化合物的燃料，也可能不适用于上述以外的其他压燃式发动机燃料。 5.5本文件测定着火特性 需要约370mL样品，试验时间大致需要30min。
6干扰
警示：为了防止出现诱发性化学反应从而影响测量的结果，尽量避免将燃料样品、校准参考物质以及质量控制样品暴露在阳光或荧光灯下受紫外线辐射。 6.1一旦将燃料和材料暴露在波长小于550nm的紫外线下，就可能会导致着火滞后期的测量结果发生巨大变化。 6.2过氧化物和自由基的形成会影响着火滞后期的测量结果。在储存样品或材料时，将其储藏在 10℃以下的阴冷黑暗环境中，并用氮气保护，可以有效减少过氧化物和自由基的形成。
3 NB/SH/T6035—2021
7仪器
7.1燃烧分析仪 7.1.1燃烧室：一个圆柱形腔室，体积为0.473L±0.005L，带有外部加热设备、隔热层以及电动进气和排气阀。圆柱燃烧室的一端有个开口，可以容许插人喷油嘴；燃烧室的另外一端也有几个开口，分别用于进气、排气和连接压力传感器。 7.1.2喷油系统：将液压泵和增压器产生的高压样品输送至电子喷油器中。样品储存容器为增压器供应样品以保证燃料样品、校准参考物质及质量控制样品准确重复地喷射到燃烧室内。该系统包括：
a）燃料样品储存容器：金属液池，额定容积为200mL； b）液压泵：可产生高达19MPa的燃料压力； c）增压器：增压比例为10：1； d）喷油器：电磁阀共轨柴油喷油器（见附录B）； e）安全防爆片：若样品压力高于180MPa，则会进行泄压。防爆片附在高压样品系统歧管座上，
在喷油器对面； f）冲洗阀：高压气体启动阀门，用来更换样品。
7.1.3冷却系统：闭合回路循环冷却系统，用于控制燃烧喷油嘴和动态压力传感器的温度。系统包括一个辅助热交换器，交换器内置循环泵和流量控制阀。 7.1.4仪器传感器：用来测量变量值或显示变量值，或传输控制条件或数据采集条件：
a）燃烧室静态压力传感器：以校正动态压力传感器的温度补偿； b）燃烧室动态压力传感器：以测量燃烧室内的压力大小； c）样品压力传感器：以测量喷射进燃烧室的样品压力大小； d）氮气压力传感器：以测量氮气调节器的进气压力； e）燃烧室内壁温度传感器：带有不锈钢护套的K型热电偶； f）喷油嘴冷却套管温度传感器：带有不锈钢护套的K型热电偶。插入喷油嘴冷却通道内。
7.1.5计算机化控制、数据采集、数据分析以及汇报系统：微处理器控制系统，配备有用于人工输人操作指令的键盘，一台用于目视观测所有试验功能的液晶显示器（LCD），以及一台用于打印试验结果的打印机。该系统可自动控制相关的燃烧分析仪和子系统功能，并收集处理所有温度和压力传感器的相关信号。 7. 2 仪器原理图
见附录C。 7.3压缩气体压力调节器 7.3.1压缩空气调节器：双级调节器，可将下游压力控制在最小值2.2MPa。 7.3.2氮气调节器：双级调节器，可将下游压力控制在最小值0.7MPa。
8试剂与材料
8.1试剂 8.1.1校准参考物质 8.1.1.1 按质量计以40：60比例混合的十六烷和2,2,4，4,6，8，8-七甲基壬烷混合物，精度为0.01%。 4 NB/SH/T6035—2021
8.1.1.1.1十六烷：体积分数不低于99.0%。
警示：可燃，蒸气有害。 8.1.1.1.22,2,4,4,6,8,8-七甲基壬烷：体积分数不低于98.0%。
警示：可燃，蒸气有害。 8.1.1.1.3当校准参考物质中不含过氧化物时，指定着火滞后期IDaRv值为2.96ms，指定燃烧滞后期 CDARv值为4.90mS。
注：碳氢化合物可形成过氧化物和其他自由基污染物，它们影响着火滞后期ID和燃烧滞后期CD值。经验发现一些达到纯度规格的十六烷和2,2,4,4,6,8,8-七甲基王烷按40：60比例混合的混合物可能含有过氧化物和其他自由基污染物。一般地，将十六烷和2,2,4,4,6,8,8-七甲基壬烷按40：60比例混合的混合物通过活化4A分子筛可去除过氧化物和其他自由基污染物。 8.1.1.2甲基环已烷：体积分数不低于99.0%。指定着火滞后期IDARv值为11.00ms，指定燃烧滞后期CDARv值为17.00mS。
警示：易燃，蒸气有害。蒸气可引起闪火。 注：碳氢化合物可形成过氧化物和其他自由基污染物，它们影响着火滞后期ID和燃烧滞后期CD值。经验发现一些
达到纯度规格的甲基环已烷并未达到着火滞后期IDARv值或燃烧滞后期CDARv值。建议新材料鉴定满足要求后方可使用。 8.1.2核查标准物质 8.1.2.1校准参考物质：按质量比40：60混合的十六烷和2,2,4,4,6,8,8-七甲基王烷混合物（见 8. 1. 1) 。
警示：可燃，蒸气有害。 8.1.2.2质量控制样品：一种稳定均质柴油，具有与常规测试使用的典型燃料样品相同的物理和化学性质。
警示：可燃，蒸气有害。 8.1.3冷却系统液体
水和市售乙二醇型冷却液按体积比50：50的混合物。 警示：有毒，吸入或吞咽有害或有生命危险。
8.1.3.1冷却液：市售乙二醇型发动机冷却液。 8.1.3.2水：符合GB/T6682—2008中的三级水标准。 8.1.4正庚烷
体积分数不低于99.5%。 警示：易燃，蒸气有害，蒸气可引起闪火。
8.2材料
8.2.1压缩空气
要求氧气的体积分数为20.0%±0.5%，碳氢化合物的体积分数低于0.003%，水的体积分数低于 0.025%。建议在更换气瓶后进行质量控制测试。
警示：高压下的压缩气体会助燃。 8.2.2压缩氮气
要求氮气的体积分数不低于99.9%。 警示：高压下的压缩氮气有室息性。
5 NB/SH/T6035—2021
9 9取样及样品制备
9.1取样
除非另有规定，取样应根据CB/T4756或GB/T27867进行注：采集柴油试样并将柴油试样储存在合适的容器内，如深棕色玻璃瓶、金属罐、情性塑料容器，以尽量减少紫外
线照射。 9.2样品制备
在打开储存容器之前， 要将柴油试样置于室温中（18℃~32℃）。温度应升到高于样品浊点至少 14℃。样品在进行试验之前应是均质的
注：应考虑与样品温度相关的燃料成分，以避免低沸点成分损失影响导出十六烷值DCN。
10 仪器设置及标准操作条件
10.1 仪器设置
10.1.1 燃烧分析仪、相关设备、仪器以及计算机要求根据规定的规范设 定一系列的测试变量。某些设置是根据部件说明书设定的，而其他设置是通过计算机软件或操作人员的调整对操作条件进行监管和控制。 10.1.2 按照部件说明书设定的设置，燃烧室泄漏量应低于0.75kPa/s 在自动核查燃烧室密封完整性过程中测得。
注：计算机启动自动诊断步骤 ，包括燃烧室动态压力传感器零位调整和燃烧室密主 封完整性核查功能。 10.2 标准操作条件 10.2.1 燃烧室静态压力： 15个燃烧周期的平均燃烧室静态压力要求在2. 00MPa±0.02MPa内。 10.2.2 燃烧室壁温度：560℃~640 ， 燃烧室壁温度由 生产 家提前设 定好。温度设定值是通过计算机监测并控制的。若要调整控制设定 值，要根据校准步骤严格操作。燃烤 烧试验15个燃烧周期的燃烧壁平均温度只能在设定温度的±0.2℃范围内波动。 10.2.3喷油嘴冷却套温度 ：设置冷却 液储存器的温度 使得喷油嘴冷却通道的温度处于50℃±2℃，由计算机测定和记录。在15 5个燃烧周期 的 次测量过程中出现该范围之外 的温度表明冷却系统可能出现故障。 10.2.4喷射压力：制造商已将其设定为100MPa。高压样品传感器测量喷射压力应为100MPa±1.5MPa，否则不会进行喷油。若样品压力超过了容受限度，要调整油压，重新开始喷油。如果在调整5次油压后仍没有找到合适的样品压力， 则要放弃试验，提醒用户相关错误 10.2.5喷射时间：通过计算机控制的校准程序设置。喷射时间通常限制在2000μs~2700μs。
11 校准及质量控制核查
11.1 校准
以下情况需要校准燃烧分析仪： a）在分析仪安装运转之后； b）在更换燃烧室总成、燃油喷射系统或者仪器传感器的重要零件或元件之后；
6