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1、从清洁燃料发展趋势看我国提高油品质量的途径姚国欣摘 要 生产清洁燃料是目前乃至今后一段相当长的时期世界炼油工业的发展趋势。自20世纪90年代初清洁燃料问世以来，发达国家和部分发展中国家已经推广使用，预计在2005年前后将推广使用超清洁燃料。清洁燃料的生产技术已趋于成熟。升级换代的传统炼油技术已用于生产清洁汽油和清洁柴油，吸附脱硫、生物脱硫、氧化-抽提脱硫等新技术即将工业应用。我国清洁汽油的国家标准已经颁布，在北京、上海、广州三大城市已经推广使用清洁汽油；我国轻柴油新的国家标准即将颁布，预计明年开始实施。但是，我国清洁燃料的主要质量指标与发达国家还有一定差距。为了满足市场需要，减轻汽车尾气排放造
2、成的城市大气污染状况，必须采用多种措施，抓紧提高汽柴油的质量，其中最主要的是调整炼油厂的装置结构，其次是国家标准与国际接轨，三是加强技术创新，四是实施区域优化战略，提高产品质量，降低生产成本。主题词 炼油工业 清洁燃料 质量指标 新技术 发展趋势 发展战略汽油和柴油都是炼油工业的主导产品。目前世界各国炼油厂生产的汽柴油已达油品总量的50%以上，发达国家已超过60%，而且随着各国汽车保有量的增加，这一比例还呈上升趋势。汽车工业的发展，汽车保有量和行驶里程的迅速增长，为许多国家实现现代化、提高人民生活质量, 发挥了巨大的作用, 但同时也带来许多问题,其中之一就是汽车尾气排放到大气中的污染物每年多达
3、数亿吨, 对人类的健康、生存和发展, 构成了严重威胁。实践证明, 解决汽车尾气造成的污染问题, 需要综合治理。除改进发动机设计、安装尾气转化器进行机内净化和机外净化外, 还必须提高燃料质量。近10多年来，发达国家一直在开发替代燃料,例如LPG、CNG、M-85、E-85等，但因成本、来源、行驶里程、安全等诸多问题，直到目前为止也未能推广应用。90年代在发达国家出现了清洁燃料，即清洁汽油和清洁柴油，目前正在向超清洁燃料发展。本文主要介绍国外清洁燃料的发展情况，并就提高我国车用燃料的质量进行一些探讨。一、 清洁燃料的发展历程和主要质量指标近30多年来，发达国家在改进发动机设计、改善燃烧过程、实施尾
4、气转化减少污染物排放的同时，也在改进发动机燃料的生产技术，调整燃料组成，加速燃料升级换代，以满足汽车升级换代和减少尾气污染物排放的需要。从70年代中期开始，发动机燃料从常规燃料发展到目前的清洁燃料和到2005年的超清洁燃料，大体上可以分为以下三个阶段：第一阶段：车用汽油从限铅到禁铅，实现汽油无铅化。美国从70年代中期开始限制车用汽油中四乙铅抗爆剂的用量，推广使用无铅汽油，用重整油替代四乙铅提高车用汽油的辛烷值，到90年代初实现了汽油无铅化。与此同时, 欧盟国家和日本也仿效美国的做法。日本于80年代后期、欧盟国家于90年代末实现了汽油无铅化。第二阶段：推广使用清洁汽油和清洁柴油。美国从1993年
5、10月开始强制使用低硫（500g/g）低芳烃（36v%）清洁柴油；从1995年开始在大气污染严重的17个州强制使用清洁新配方汽油；加利福尼亚州从1996年6月开始强制使用超清洁新配方汽油,用MTBE作高辛烷值组分,降低苯含量。欧盟从1993年开始实施汽车-燃料第阶段计划（Auto Oil I）, 从1996年开始全面推广使用清洁柴油, 从2000年1月开始, 禁止使用加铅汽油，全面推广使用清洁汽油。推广使用清洁燃料, 除可减少汽车尾气污染物排放量外，还可降低油耗，延长发动机油的换油期和发动机油的使用寿命。第三阶段：推广使用超清洁燃料。美国环保局宣布，2004年美国汽柴油的硫含量都要降低到30g
6、/g以下，2006年6月柴油含硫量要降低到15g/g以下；美国加州宣布, 从2003年开始, 汽油含硫量降低到17g/g, 同时禁止使用MTBE。欧盟国家从1997年开始实施汽车-燃油第阶段计划（Auto Oil ）, 从2005年1月开始, 全面推广使用含硫量50g/g的超清洁汽油和柴油。欧洲一些国家采取减税措施, 已经或即将推广使用超清洁柴油和汽油。例如, 瑞典早在1991年就开始推广使用含硫10g/g、稠环芳烃0.02v%的城市级柴油。德国决定从2003年开始使用含硫10g/g的汽油，并已于2000年2月建议欧盟从2007年起推出无硫燃料。各国如此大幅度降低汽柴油含硫量, 主要是为了最大
7、限度地发挥新一代发动机污染控制系统的优势和新一代尾气催化转化器的作用, 最终使直喷式发动机和燃料电池汽车早日推广应用。美国、欧盟和日本清洁燃料和超清洁燃料的主要质量指标如表13所列。大幅度调整质量指标的目的是促使车用燃料达到以下环保要求：表1 美国清洁燃料/超清洁燃料的主要质量指标（规格）清洁汽油清洁柴油199520002004加州19961993/20002004加州1993蒸气压，kPa5056465648硫，g/g50030500硫，g/g3381401703030密度，kg/m3876830860烯烃，v%10.86104048苯，v%1.01.00.8稠环芳烃, v%1.4芳烃，v%
8、222222总芳烃，v%362.02.11.82.2T90，338288321T50，999793T95，304349T90，165161143表2 欧盟清洁燃料/超清洁燃料的主要质量指标（规格）清洁汽油（EN 228）清洁柴油（EN 590）199320002005199620002005蒸气压，kPa夏季60夏季60夏季60硫，g/g5003503050硫，g/g50015050密度，kg/m3860845835845烯烃，v%1849515256苯，v%5.01.01.0稠环芳烃，v%117总芳烃，v%4235总芳烃，v%氧，m%2.82.72.7T90，T50，T95，37036035
9、0T90，表3 日本清洁燃料/超清洁燃料的主要质量指标（规格）清洁汽油清洁柴油199620002005199720002005蒸气压，kPa784444硫，g/g50050050硫，g/g10010050密度，kg/m3烯烃，v%10.010.045夏季50冬季45夏季50冬季45苯，v%5.01.01.0稠环芳烃，v%芳烃，v%4242总芳烃，v%氧，m%1.61.61.6T90，350夏季360冬季350夏季360冬季350T50，110T95，T90，180 （1）降低汽油蒸气压 主要是减少汽油（HC）的挥发量。（2）降低硫含量 含硫量多直接导致汽车尾气中SOx排放量增加，即使含有少量硫
10、也会使汽车尾气转化器中的催化剂中毒，从而使CO、HC和NOx的排放量增加。柴油中含硫量多，排放生成的颗粒物就多。颗粒物由碳（烟炱）、可溶性有机物和硫酸盐组成，硫酸盐多就会引起人体呼吸系统的疾病，并可能致癌。（3）降低汽油烯烃含量 汽油中的烯烃是发动机燃烧室中生成沉积物、胶质和其它不良燃烧产物的母体，它不仅影响发动机的效率，还使NOx排放量增加，产生致癌物1,3-丁二烯。（4）降低芳烃含量 汽油中含苯和重芳烃，苯本身就是致癌物，重芳烃在燃烧不完全时会使尾气中苯、芳烃含量增多，使排放到大气中的CO、HC和NOx增加。柴油中的芳烃特别是高沸点的稠环芳烃，直接影响柴油十六烷值，进而影响燃烧质量, 并使
11、尾气中的NOx和颗粒物排放量增加。 （5）降低汽油T90 T90由182降低到138时,汽车尾气中的苯、1,3-丁二烯排放量可减少37%，甲醛排放量减少27%，乙醛排放量减少23%。（6）降低柴油干点和柴油密度 从而减少尾气中HC、CO、NOx和颗粒物的排放量。此外，1998年9月美国在加州地下水中发现对人体健康有害的MTBE（甲基叔丁基醚）, 因此，美国加州政府决定从2002年12月31日起禁止使用MTBE。清洁燃料和超清洁燃料的推广使用，对改善大气污染、提高空气质量发挥了巨大作用，但是，无铅汽油、低硫汽油、超低硫柴油，使汽油和柴油固有的润滑作用受到损失，因此，需要采用添加剂来减少发动机的磨
12、损。此外，清洁汽油中添加清净剂，可以减少喷嘴上的沉积物，但却增加了进气阀的沉积物。这些问题都有待研究解决。二、 清洁燃料生产技术及其进展车用汽油和柴油都由多种组分调合而成。不同国家的不同炼厂, 由于原油加工流程、原油的性质不同，生产方案不同，因而汽油和柴油调合组分的比例和质量也不相同，生产清洁汽油和清洁柴油的难度也不尽相同。1清洁汽油生产技术 目前工业生产的汽油调合组分有催化汽油、重整汽油、烷基化油、异构化油、丁烷、直馏汽油、加氢裂化汽油、MTBE、焦化汽油等近10种。如果炼厂的装置结构合理, 调合组分较多且比例合理，生产清洁汽油和超清洁汽油都比较容易。从总体上讲，生产清洁汽油特别是超清洁汽油
13、，主要是降低含硫量、降低烯烃含量、降低苯/芳烃含量和寻求MTBE的替代组分。（1）降低催化汽油含硫量 成品汽油中90%以上的硫来自催化裂化汽油。因此, 降低汽油的含硫量主要是降低催化汽油的含硫量。催化原料油加氢预处理是降低催化汽油含硫量最好的办法，但投资大、生产成本高，美国也只有18%的炼厂建有催化原料油加氢预处理装置。目前已经工业应用的降低催化汽油含硫量的技术主要有：降低催化汽油含硫量的催化裂化催化剂/助剂、催化中/重汽油选择性加氢脱硫、催化汽油加氢脱硫/异构化和催化汽油催化蒸馏加氢脱硫。正在开发和即将工业应用的技术还有，催化汽油选择性吸附脱硫、生物脱硫、噻吩硫-烯烃烷基化/加氢脱硫和萃取蒸
14、馏/加氢脱硫技术等等。（2）降低催化汽油烯烃含量 成品汽油中90%左右的烯烃来自催化裂化汽油。降低催化汽油烯烃含量的技术主要是选用能够降低烯烃含量的催化裂化催化剂。美国Grace公司的RFG降烯烃催化剂，可使催化汽油烯烃含量降低2540%；荷兰Akzo公司的TOM Cobra降烯烃催化剂，可使催化汽油烯烃含量降低2230%。（3）降低催化重整汽油苯/芳烃含量 成品汽油中80%左右的苯/芳烃来自重整汽油。目前工业应用降低重整汽油苯/芳烃含量的技术主要有：Shell/UOP公司的环丁矾溶剂抽提技术，Uhdle公司的N-甲酰基吗啉抽提蒸馏技术和CD Tech/IFP的催化蒸馏苯加氢技术。（4）MTBE的替代
