如果有人问:二十一世纪,世界级的重大技术进步有哪些?答案之一是“压燃式汽油机”和“低辛烷值汽油”。
这里,压燃式汽油机是指扩散式压燃汽油机,低辛烷值汽油是指以40号汽油为代表的新的汽油系列产品。
1、汽油的毒性分析
前一阶段,多地民众抵制建设新的PX(对二甲苯)装置,国内兴起了PX毒性问题的讨论。为了证明PX无毒或者毒性很低,一些机构和媒体喜欢拿PX与汽油比较,因为汽油中含有较多的芳烃,芳烃中包含PX,而汽油却是被广泛使用的,有人据此推断PX的毒性很低。甚至,有人找到依据,说在欧洲PX与咖啡的毒性被划分在同一个毒性等级,属于第5级,所以PX的毒性很低。
关于芳烃的毒性,说它有毒或者低毒,都是定性的判断。如何定量地评价芳烃的毒性呢?中国国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)规定,工业生产装置气体排放:苯不大于12毫克/立方米;甲苯不大于40毫克/立方米;二甲苯不大于70毫克/立方米。苯,由于其强致癌毒性,已经被国家禁止添加进入汽油,国IV和国V汽油标准中,苯含量要求不大于1%(体积分数)。甲苯和二甲苯仍然允许作为汽油的组分,但是国IV汽油标准中,要求芳烃含量小于40%(质量),国V汽油标准中,芳烃含量要求小于35%(质量)。可见,国家标准对汽油中芳烃含量的限制越来越严格。国家标准允许汽油中含有芳烃,不是因为芳烃没有毒性,而是因为芳烃的辛烷值高,其中,甲苯的辛烷值为104,二甲苯的辛烷值为103,强制降低汽油中芳烃的含量,以国内现有的生产力水平,炼油企业将无法提供满足市场需要的汽油产品。然而,国外在2010年前后提出了“无芳烃燃料”的概念,即努力向市场提供无芳烃的汽油和柴油产品。国外虽然提出这样的概念和目标,但是他们并没有实现。他们的绿色燃料计划是采用支链烷烃或者烷基化油替代芳烃,生产高辛烷值汽油。但是这样做的成本增加很高,而且生产过程会消耗大量燃料和原料。无芳烃低辛烷值汽油产品则另辟蹊径,低成本地实现了欧洲人和美国人的绿色燃料梦想,而且,燃料消耗会降低20-30%,二氧化碳排放会降低20-30%。
汽油的毒性还包括那些用于提高辛烷值的添加剂,如MTBE、MMT等,因此,国外对汽油的抗爆添加剂添加量限制越来越严。甲基叔丁基醚(MTBE)能够污染地下水,还被确认为水质恶臭的祸首之一,美国将其列为可能的致癌物质。从2011 年起,美国禁止在汽油中添加MTBE;欧盟的汽油中已经不再使用MTBE。甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)的使用,是PM2.5 的重要来源之一。据美国环保部监测,使用含MMT 的汽油,30%的锰会转化为氧化锰从汽车排气管直接排入大气,吸附在细小颗粒物上形成PM2.5,被吸入人体后,易引发呼吸道、肝、肾恶性病变。日本于2010 年禁止在汽油中添加MMT。欧盟2011 年将汽油中锰含量限制在6 毫克/升以下,并要求2014 年降至2 毫克/升以下。美国禁止在新配方汽油中添加MMT。
国内汽油产品的主要研究方向,目前仍然是如何低成本提高汽油辛烷值,同时,研究逐步降低汽油芳烃含量和硫含量。例如,国IV 车用汽油标准的芳烃含量为不大于40%(质量),硫含量小于50ppm;国V 车用汽油标准的芳烃含量为不大于35%(质量),硫含量小于10ppm。新标准中硫含量降低80%,芳烃含量降低只有12.5%,说明芳烃含量降低难度太大。
国内比较先进的研究机构,如:中国石化的石油化工科学研究院,也在进行直链烷烃支化研究,甚至有年产数十万吨规模装置的生产试验。但是,到目前,这种技术的能耗较高,收率较低,转化率大约97%,因为成本增加太多,难以推广应用。
国内汽油产品出于保证辛烷值指标和降低成本的目的,仍然保持较高的芳烃含量和添加MTBE、MMT 等添加剂。炼油工厂通过“重整”工艺将直链烷烃转变为芳烃,添加到汽油中。重整装置是公认的耗能大户。汽油产品与化工产品争夺芳烃资源的现象也经常发生。生产芳烃产品的过程中,剩余的化工轻油,炼油厂一般均不愿意用作汽油的原料。而对于MTBE,中国的汽油产品标准中没有明确的限制,只是规定汽油中氧含量不超过2.7%,因此汽油生产企业一般控制MTBE 的添加量在12%以内。MTBE被当作一种高效的廉价的提高汽油辛烷值的添加剂而广泛使用。这里体现了中国与发达国家在环境保护方面的差距。另一方面,国家环保部门和汽油生产企业也是有苦衷的。技术和成本的双重压力,使得中国的汽油生产企业不能向社会提供无芳烃、不含MTBE、不含MMT等添加剂的汽油。
低辛烷值汽油产品和技术的研究,为国内和国际汽油产品实现无芳烃化提供了一条捷径。
图片说明:透明的是40#汽油,黄色的是95#汽油
--
修改:fjkj FROM 124.64.110.*
FROM 124.64.110.*