P. 1



# OAR Box 1850 Prepped byOllie Stewart



### Document

Number: 

# 7DIV-B- 1
Docket Number: 

# A-90-0 7

Printed 11/18/200811:09:28AM Sheet 71 of 161

### IV- 6-0 1

^ * ° sr < * . 

# WJ

\ UNITE D STATE S ENVIRONMENTA LPROTECTIO N AGENC Y AN N ARBOR

. MICHIGA N 4810 5 *t mf* 

### AP R

. 3 139

2

MEMORANDU M 

### :! ? AP R I Ti99 2 P J EP AAI R DOCKE TJ OFFIC E O F AI R AN O RADIATIO N

SUBJECT :

FROM :

TO : THRU : Revise d Bas e Diese l Fue l Determinatio nProcedure s

fo r th e Fuel s an dFue l Additive s Rulemakin g Jame s Greaves , Mechanica l Enginee r Regulatio nDevelopmen t an d Suppor t Divisio n Docke t No
. A-90-0 7 Judit hGray , Projec t Manage r Regulatio nDevelopmen t an d Glen nW
. Passavant , Senio r Projec t Manage r Regulatio nDevelopmen t an d Suppor t Divisio n / / Cheste r J
. France , Director y, i M Regulatio nDevelopmen t an d Supp o Divisio n

Summar y Thi s memorandu m

present s a se t o f diese l fue l paramete r value s intende d t o replac e th e paramete r value s presente di nth e memorandu m"Bas e Fue l Determinatio nProcedure s fo r th e Fuel s an d Fue l Additive s Rulemaking"
. Th e diese l paramete r value s hav e bee n revise d du e t o th e availabilit yo f diese l fue l surve ydat a unavailabl e a t th e tim e th e previou s memorandu mwa s bein g prepared
. Backgroun d Th e Fuel s an d Fue l Additive s Notic e o f Propose dRulemakin g (NPRM ) propose s th e us e o f "bas e fuels " t o generat e emission s fo r testin g purpose s i ncertai ninstances , an dt o serv e a s th e fue l componen t o f additive/fue l mixture s use di nth e testin g o f fue l additives
. Th e NPR Mshoul db e consulte dfo r a detaile ddescriptio n o f th e intende d us e o f bas e fuels
.



# JP. 3

Bas e fuel s wer e propose dt o b e determine db yperformin g a sales-weighte d averag e o f th e fuel s sol di nth e U.S
. Th e previou s memorandu m

o nbas e fue l determinatio nillustrate dthi s procedur e fo r gasolin e an d diese l fuels
. However , onl yon e sourc e o f diese l fue l survey s wa s availabl e a t tha t tim e t o determin e th e diese l fue l paramete r values
. Sinc e then , additiona l diese l fue l surve y dat a hav e bee nacquire d an d merge dwit hexistin g diese l fue l dat a t o for ma revise d se t o f diese l fue l paramete r value s whic har e presente d i nthi s memorandum
. Source s o f Diese l Fue l Dat a Th e diese l fue l specification s presente di nthi s memorandu m ar e base d o nanalyse s o f 199 0 diese l fue l survey s performe dbyth e Moto r Vehicl e Manufacturer s Associatio n(MVMA ) an do n199 0 diese l fue l survey s recentl yacquire d fro mSouthwes t Researc hInstitut e (SwRI)
. Bot hth e MVM Aan dSwR I survey s wer e performe dtw o time s pe r year , onc e i nJanuar yan d onc e i nJuly
. Thes e survey s presen t fue l paramete r value s b ycity , alon g wit hth e numbe r o f sample s analyze d pe r city
. A s i nth e previou s bas e fue l analysis , 199 0 diese l fue l sale s ar e take nfro m

a Departmen t o f Energy , Energ yInformatio n Administratio npublication
. However , instea do f usin g th e Petroleu mMarketin g Monthl y(PMM ) repor t a s wa s don e i nth e previou s memorandum , th e Petroleu mMarketin g Annua l (PMA ) repor t wa s used
. A s wit hth e PM Mreport , th e PM Arepor t present s fue l sale s b yfue l type , month , an d state
. Th e sale s dat a ar e liste d unde r "Volume s o f Firs t Sale s o f Distillat e Fue l Oils " an dreflec t firs t delivere d sale s o f diese l fuel s int o th e state s wher e the y ar e expecte d t o b e consumed
. Calculatio nMethodolog y Th e followin g discussio nexplain s th e methodolog yuse dt o combin e th e diese l fue l survey s t o obtai na singl e valu e fo r eac h o f th e identifie d parameter s (se e Figur e 1 fo r a summary )
. Th e metho d use d her e i s simila r t o tha t use dt o combin e th e gasolin e fue l survey s i nth e previousl yreference dmemorandum
. Th e MVM A diese l survey s presen t diese l fue l parameter s fo r 1 7 U.S
. citie s fo r al l o f th e identifie d diese l fue l parameters
. Th e SwR I survey s presen t diese l fue l parameter s fo r 3 8 U.S
. citie s fo r al l o f th e identifie d diese l fue l parameter s excep t filterabilit ypluggin g index , flas hpoint , kinemati c viscosity , olefins , an dsaturates
. Fiftee nU.S
. citie s ar e include d i nbot hsurveys . Onl ythos e parameter s whic hwer e reporte d i nbot hth e MVM Aan dSwR I survey s hav e bee nrevise d i nthi s ne wanalysi s (i.e
. excludin g filterabilit ypluggin g index , flas hpoint , kinemati c viscosity , olefins , an d saturates)
. Fo r thos e 1 5 citie s sample dbot hb yMVM Aan dSwRI , th e dat a fro mMVM Aan d SwR I wer e average dtogethe r o na sample-weighte d basi s fo r eac hfue l paramete r an dcity
. Tha t is , eac hsampl e fro m eac hsurve ywa s treate d equall yan dindependently
. Fo r citie sP. 4

include d i nonl yon e o f th e tw o surveys , th e sample s fro mth e on e availabl e surve ywer e average di nth e sam e way . Next , on e paramete r valu e wa s determine dfo r eac hstat e base d o ncit ydata , a s follows
. I f a stat e di dno t contai nanycitie s i n th e survey , i t wa s no t assigne da paramete r valu e an dwa s no t represente d i nth e averagin g procedure
. I f a stat e containe donl y on e cit yi nth e survey , th e paramete r valu e determine dfo r tha t cit ywa s assigne d t o th e state
. I f th e stat e containe dmor e tha n on e cit yi nth e survey , th e stat e paramete r valu e wa s determine db y weighin g paramete r value s determine dfo r eac hcit yb yth e populatio ni ntha t cit y(198 0 census)
. Th e paramete r valu e fro m eac ho f th e citie s wa s multiplie d b yit s populatio nan dth e sumo f thes e factor s wa s divide db yth e populatio nsumt o fin dth e aggregat e paramete r value
. Th e resul t i s on e paramete r valu e fo r eac hstat e an d tim e period
. Thirt ystate s plu s th e Distric t o f Columbi a wer e represente di nth e diese l surveys . Finally , eac hstate' s sale s o f Numbe r 2 diese l fue l (a s reporte d i nPM Afo r Januar yan dJul y1990 ) wa s multiplie db ytha t state' s paramete r valu e fo r th e month
. Thi s resulte di na weighte d fue l paramete r valu e fo r eac hsurveye dstat e fo r eac hmonth
. Th e sumo f thes e weighte dfue l paramete r value s ove r al l surveye d state s an d bot hmonth s wa s divide db yth e tota l Numbe r 2 diese l fue l consumptio no f al l surveye dstate s fro mbot hmonths , t o yiel d th e final , nationwid e bas e fue l parameter
. Result s Usin g th e methodolog ydescribe dabove , th e followin g revise d annualize d sales-weighte daverag e characteristic s fo r diese l fuel s wer e determined
. Aromatics , volum e percen t 38. 4 Sulfur , weigh t percen t 0.2 4 Initia l Boilin g Point , °F 35 1 TIO , O F 43 3 T50 , ° F 51 6 T90 , O F 60 6 En d Point , O F 65 1 Cetan e Numbe r 45. 2 Cetan e Inde x45. 7 Clou d Point , O F 5. 2 Pou r Point , O F -9. 1 Specifi c Gravit y0.8 6
Acompariso no f th e origina l an d revise dindustr yaverag e diese l fue l paramete r value s i s foun di nFigur e 2
. A s showni nthi s figure , th e recentl yacquire ddiese l fue l surve ydat a cause dth e aromatic s paramete r valu e t o chang e fro m42. 2 t o 38. 4 volum e percent , a reductio no f 3. 8 volum e percent
. Sinc e th e sumo f aromatics , olefin s an d saturate s mus t equa l approximatel y10 0P. 5



### percen t o f th e fue l content 1 

### , th e decreas e i naromatic s conten t necessitate s anincreas e i nsaturates , olefins , o r both
. I t i s propose d tha t saturate s b e increase d b yth e amoun t aromatic s wer e reduce d fo r th e purpos e o f determining anindustryaverag e diese l fuel
. Thi s proposa l i s base d ontwo reasons . First , ligh t cycl e oil , th e fue l fractio nfro mwhic hmos t o f th e diese l fue l aromatic s ar e obtained , i s als o responsibl e fo r mos t o f th e olefins
. Therefore , i f aromatic s ar e reduce d i t seem s likel ytha t olefin s woul d b e reduce d i nth e proces s a s well
. Secondly , i f saturate s an d olefin s wer e bot hincrease d proportionall yt o mak e u p fo r th e 3. 8 volume percen t reduction , th e olefin s valu e woul d b e change d b y onl y0. 1 volume percent , a chang e whic hwoul d probabl yb e withi n th e blendin g tolerance s o f a fue l mad e t o thes e specifications
. Commen t i s requeste d o nthi s propose d change
. Statistic s tha t describ e th e mean , maximum , minimum , an d standard deviatio no f th e paramete r value s fro mth e surveye d citie s ar e presente d i nFigur e 3
. Thes e statistic s ar e expecte d t o b e usefu l whe nbas e fue l blending tolerance s ar e determine d during developmen t o f th e fina l rule
. Th e mea nparamete r value s reporte d i nFigur e 3 diffe r from th e result s liste d abov e becaus e th e mea n paramete r value s (an d th e maximu

man d minimu

mvalues ) hav e no t bee n weighte d b

yfue l sales
.

x

### Th e su mo f aromatics , olefins , an d saturate s conten t woul d equa l exactl y10 0 percen t i f th e wer e n o additive s o r impuritie s i n th e fuel
.P. 6



### Figur e 1 : Fue l Averagin g Metho d Use d t o Determin e

Bas e Diese l Fue l Paramete r Value s 1
. Acquir e fue l paramete r dat a (monthl yo r bi-monthl yi f possible , otherwis e twic e pe r year ) fo r eac hcityfo r a on e yea r period
. Thes e dat a shoul d includ e th e numbe r o f sample s take na t eac hcity
. Mor e thanon e surveyshoul d b e acquired , i f possible
. 2
. Combin e th e dat a fro mth e differen t survey s b yweighing th e averag e paramete r value s determine d fo r eac hsurveyb yth e numbe r o f sample s take ni neac hsurvey . Th e resul t i s on e paramete r valu e fo r eac hcit yan d time period
. 3
. Determin e on e paramete r valu e fo r eac hstat e fo r eac h time period :

A
. I f th e stat e doe s no t contai nan ycitie s i nth e survey , i t i s no t assigne d a paramete r valu e an d i s no t represente d i nth e paramete r averaging procedure
. B
. I f th e stat e contain s onl yon e cit yi nth e survey , th e paramete r valu e determine d fo r tha t cit yi n step # 2 i s assigne d t o th e state
. C
. I f th e stat e contain s mor e tha non e cit yi nth e survey , th e stat e paramete r valu e i s determine d b y weighing paramete r value s determine d fo r eac hcit y i nstep # 2 b

yth e relativ e amoun t o f fue l sol d i n tha t city
. Relativ e cit yfue l sale s ar e estimate d b yth e fractio no f populatio ni neac ho f th e citie s surveye d i ntha t stat e i nrelatio nt o th e su mfro m al l o f th e surveye d citie s i ntha t state
. 4
. Acquir e Numbe r 2 diese l fue l sale s fo r eac hstat e an d eac htime perio d fo r whic ha paramete r valu e wa s determine d i n#3
. Su mthes e fue l sale s fro mal l represente d state s and al l time period s surveyed
. Thi s i s referre d t o a s "Tota l Sales"
. 5
. Multipl yth e paramete r value s determine d i nstep # 3 b y th e stat e fue l sale s value s o f step #4 , an d divid e eac hb

yth e Tota l Sale s o f step #4
. Su mup al l o f th e weighte d value s t o determin e th e averag e valu e fo r th e parameter
.P. 7



### Figur e 2 : Compariso no f Origina l and Revise d

Diese l Fue l Paramete r Value s

Aromatics , vol % Olefins , vol % Saturates , vol % Sulfur , wt % IBP , O F TIO , O F T50 , O F T90 , O F En d Point , o p Cetan e Numbe r Cetan e Inde x Clou d Point , O F Flas hPoint , ° F Pou r Point , O F Specifi c Gravit y Kin
. Viscosity , cs 4 Filterabilit yPluggin g Inde x Original 1 Revised 2 42. 2 1. 5 56. 1 0.2 6 36 8 44 1 51 9 60 9 65 5 45. 6 46. 0 2.8 2 14 5 -6.1 5 0.8 6 2.8 7 35. 1 38. 4

N A 59.9 3 0.2 4 35 1 43 3 51 6 60 6 65 1 45. 2 45. 7 5.1 8 NA -9.1 3 0.8 6 NA NA

^'Original " diese l fue l paramete r value s refer s t o th e diese l fue l paramete r value s presente d i nth e memorandu m"Bas e Fue l Determinatio nProcedure s fo r th e Propose dFuel s an dFue l Additive s Rulemaking " foun d i nth e Fuel s an dFue l Additive s rulemakin g docket
.

2 NAindicate s tha t th e paramete r value s hav e no t bee nrevised
. 3 se e th e tex t fo r a nexplanatio n
4 centistoke s a t 4 0 o cP. 8



### Figur e 3 : Paramete r Statistic s Fro mSurveye d

Citie s fo r 199 0 Diese l Fuels 1

Mea nMaximu mMinimu mStandar d Aromatics , vol % Olefins , vol % Saturates , vol % Sulfur , wt % IBP , O F TIO , O F T50 , O F T90 , O F En d Point , O F Cetan e Numbe r Cetan e Inde x Clou d Point , O F Flas hPoint , O F Pou r Point , ° F Specifi c Gravit y Kin
. Viscosity , cs 2 Filterabilit y 37. 5 1. 4 59.4 0.2 6 34 8 42 6 50 8 60 1 64 7 45. 2 45. 5 2. 5 14 0 -12. 8 0.85 4 2.5 9 33. 7 54. 3

3. 3 75. 0 0.4 6 39 3 48 5 54 3 63 9 67 1 51. 2 49. 9 2 5 16 8 6 0.86 9 3.2 8 78. 6 23. 7

0. 6 45. 9 0.02 4 29 5 38 2 46 4 55 9 60 6 40. 8 43. 3 -1 7 11 8 -4 0 0.83 5 2.1 1 1. 4 Deviatio n

6.6 8 0. 6 6. 6 0.1 0 18. 5 17. 0 17. 0 14. 7 13. 9 1. 6 1. 3 7. 2 10. 9 10. 4 0.00 7 0.3 2 17. 1

x Th e diese l fue l statistic s fo r al l parameter s excep t olefins , saturates , filterabilit ypluggin g index , flas hpoint , an d kinemati c viscosit yhav e bee nderive d fro m199 0 diese l fue l survey s performe d b yth e Moto r Vehicl e Manufacture r Associatio nan d Southwes t Researc hInstitute
. Statistic s fo r olefins , saturates , filterabilit ypluggin g index , flas hpoint , an d kinemati c viscosit y hav e bee nderive d fro mMoto r Vehicl e Manufacture r Associatio n survey s onl yan d hav e bee ntake nfro mth e memorandu m"Bas e Fue l Determinatio nProcedure s fo r th e Propose dFuel s an d Fue l Additive s Rulemaking"
.

2 centistoke s a t 4 0 ° C 

# J