我国汽油辛烷值添加剂的现状及研究进展 贺晓磊

我国汽油辛烷值添加剂的现状及研究进展贺晓磊

发表时间：2018-03-21T15:45:40.040Z 来源：《基层建设》2017年第35期作者：贺晓磊[导读] 国内广大科研工作者经过长期的努力，开发出了一系列高辛烷值汽油添加剂，使我国的清洁汽油有了较大的提高和发展。

内蒙古自治区石油化工监督检验研究院 010010 随着环保法规的日趋严格，世界各国都十分重视汽油质量的提高，推动了汽油产品的更新换代。我国从之前的止销售和使用含铅汽油到降低了车用汽油的烯烃含量。为了保证这些政策的顺利实施，国内广大科研工作者经过长期的努力，开发出了一系列高辛烷值汽油添加剂，使我国的清洁汽油有了较大的提高和发展。

此外现代汽车工业的发展，发动机要向高速、高压缩比的方向改进而低辛烷值的汽油在高压缩比条件下极易产生爆震。爆震的危害很大，普通的爆震可使发动机功率降低、加重积碳导致发动机运转不稳定，造成排放不合格；强烈爆震会使金属变软，极易损毁，因此需用高标号的汽油来避免爆震。提高汽油辛烷值的方法，可以通过发展催化重整及芳构化技术，以及醚化、烷基化、异构化等工艺，调整汽油组成。或者向汽油中添加有效的添加剂即可。由于前者涉及到炼制工艺的改进，存在着工艺复杂，投资巨大的问题，而后者既有效又经济，所以辛烷值添加受到了炼油厂家的青睐。汽油添加剂主要改善燃烧性能，提升辛烷值，防止爆震。目前，我国汽油添加剂产量很少，但随着油品质量的提高以及环保对油品质量要求的提高，汽油添加剂将会有所发展。按照汽油添加剂成分是否含有金属元素，可将其分为金属有灰类和有机无灰类两大类。金属有灰类促进剂能有效提高汽油的抗爆性，如四乙基铅，它的合成工艺简单、成本低廉且抗爆效率高。但四乙基铅有剧毒，含铅的燃烧废气是大气中铅污染的主要来源。而且燃烧后残留物危害发动机缸体，很多国家已经禁止使用，我国已经限制使用。近一段时期以来，汽油辛烷值促进剂的开发研究一直朝着有机无灰类方向发展。有机无灰类添加剂主要是含氧有机化合物和含氮有机化合物，主要分为两部分，醚类汽油添加剂和醇类汽油添加剂。

1.醚类汽油添加剂 20世纪70年代甲基叔丁基醚（MTBE）作为提高辛烷值的调和组分开始被人们注意，后来作为甲基环戊二烯三羰基锰（MMT）和四乙基铅（TEL）的替代品在世界范围内广泛使用。 MTBE作为汽油添加剂已经在全世界范围内普遍使用。它不仅能有效提高汽油辛烷值，而且还能改善汽车性能，降低尾气中一氧化碳含量，同时降低汽油生产成本。MTBE应用至今，需求量、消费量一直处于高增长状态，其生产技术也日趋成熟。但MTBE 极易穿过土壤进入地下饮用水系统，性质稳定、较难分解，还会对人的肠胃、肝脏、肾脏和神经系统以及生态环境等造成一定程度的危害。因此，1996年由于饮用水中MTBE含量超标，美国Santa Monica 市50%的供水系统关闭。1999年美国加利福尼亚空气资源委员会规定从2002年12月31日起禁止加州新配方汽油中使用MTBE，后推迟一年到2003年12月31日起实行，之后纽约州也签署法案规定2004年起禁止使用MTBE。2010年美国已经全面禁用MTBE，禁用后积极推广乙醇汽油，聚异丁烯等。不过，美国发生的对MTBE恐慌，在近期内不会扩散到欧洲和亚洲。迄今，欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的任何意向，这些地区将在一定时期内继续采用MTBE作为清洁汽油的主要组分。在亚洲，MTBE 需求量正在快速增加，我国MTBE也处于快速增长状态，特别是我国近期推广使用高辛烷值无铅汽油，并在北京、上海、广州率先执行城市清洁车用无铅汽油新标准，所用辛烷值改进剂主要是MTBE。因此，我国MTBE需求量还将有所增加。随着吉化锦江油化厂、林源炼油厂、前郭炼油厂等MTBE装置的投产，我国现有MTBE装置年总产能力已达62万吨。目前，我国汽油用MTBE年需求量为80万吨，缺口较大。

我国目前对MTBE加量没有限制，但受氧含量限制，一般加量在10%以内，辛烷值提升幅度为1-2。此外被用作抗爆剂的醚类物质还有二异丙醚，叔戊基甲基醚，乙基叔丁基醚等。

2.醇类汽油添加剂醇类用作汽油添加剂由于含有羟基而显示出不良效果，但甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇等低碳醇或其混合物都已用作汽油添加剂。其混合物用作汽油添加剂具有与MTBE相似功能，还有价格优势，且用于高压缩比的汽车发动机可以大大提高其热效率，促辛性能与MTBE相似，尤其是可降低CO，NOx和THC（总碳氢）的排放，具有优良的排放性能，使其用作汽油调合剂具有较大的市场潜力。目前我国正积极推广车用乙醇汽油。其不仅有价格优势，而早在20世纪二三十年代美国和巴西就已经开始推广使用乙醇汽油，是乙醇汽油的两大消费大国。我国从2003年开始陆续在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽、河北、山东、江苏、湖北等27个城市推广E10乙醇汽油，目前国家已经确定在河南、吉林和黑龙江试点生产和使用乙醇汽油。据报道，一般情况下汽油中加入体积比为10%的乙醇，辛烷值提高2~3个单位，雷德蒸汽压也有明显提高。较低的蒸发热和远低于甲醇的毒性使其具有很大的市场竞争力。据国家汽车研究中心对乙醇汽油所作的发动机台架试验和行车实验结果，在现有发动机不做任何改动前提下，燃烧后产物中CO，碳氢化合物和NOx排放都有减少。但是乙醇汽油有轻微的吸湿性，这使其具有一定的腐蚀性，因此对发动机油有更高要求，且其热值低于普通汽油，因此燃油消耗量大。随着我国汽油无铅化、清洁化进程的加快，近年来我国对MTBE的需求，生产也进入了快速增长的阶段，MTBE在一定时期内仍是我国主要的汽油添加剂。但从长远来看，汽油标准与国际接轨是未来发展的必然趋势。从近年来世界汽油标准的发展来看，很多国家基本上紧随美国，只存在实施时间的差异。随着我国加入WTO，我国汽油标准与国际接轨也是必然趋势。一旦MTBE的毒性明了，我国迟早会采取措施来限制或禁用MTBE。因此扩建MTBE装置应深入研究，统一规划，对新建装置的审批要谨慎对待。法国已经开发出了对现有MTBE，装置稍加改造就可以生产异辛烷，作为MTBE的替代品。因此我们应积极跟踪国外先进的烷基化技术，切实做好引进技术的消化吸收工作。

乙醇汽油和纳米燃料油添加剂在我国还处于试验和发展阶段。在目前的乙醇生产技术条件下，发展乙醇汽油短期内有助于消化国内的陈化粮，提高汽油的辛烷值；但我国人多地少，粮食过剩只是暂时现象，从长远来看，大规模发展乙醇汽油需要经过时间的考验。同时我们应重视乙醇生产新技术的开发，力争通过技术进步来扩大乙醇生产的原料来源，降低生产成本。参考文献：