浅谈清洁汽油

浅谈清洁汽油

随着经济的发展 ,汽车保有量不断增加 ,汽车排放造成的大气污染问题受

到越来越多的关注,汽车排放的有害物质已成为世界各大城市大气污染的最大公害。据统计 ,目前世界上汽车保有量为 6. 6 ×107 辆 ,按每辆轿车每天平均排放3. 55 kg 的有害物质计算 ,每年汽车排向大气的有害物总量非常恐怖。尤其是今年，雾霾袭击了我国大部分城市，据相关部门调查,汽车尾气依然是主要的污染物源之一。

据调查使用普通汽油，不论什么型式的汽车发动机在运行一段时间后，都存在着一个共性问题，就是发动机燃油供给系统会有不同程度的油垢、胶状物和积碳生成。这些污垢使发动机油道不畅、供油不均、雾化变差燃烧不完全、功率下降、油耗增加、发动机启动困难、运转不稳、加速性差、排烟量加大，严重的还会使发动机产生爆震：爆燃就是在火焰还没到来之前，由于某种原因（比如积炭或燃油牌号过低等）气缸内多点同时着火，局部压力和温度猛增，压力波在气缸内高频震荡，简单的说，爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。爆震的危害：若因为发动机出问题如严重积碳或散热不良等所产生的爆震，这种爆震通常很严重。另外尾气中的碳氢化合物、一氧化碳、氧化氮含量增加，污染环境，影响人体健康。总而言之普通汽油对汽车本身和环境都会造成危害。

爆震示意图：

所以研发、生产更加清洁的汽油迫在眉睫，根据研究清洁汽油主要是降低汽油中的硫、烯烃、苯和芳烃含量。国内外的石油公司和研究单位都相继开发了针对性的清洁技术 ,这包括降低汽油中硫含量、烯烃含量、苯含量技术和提高汽油辛烷值的技术等。目前相关的降硫技术大体上可以分为两类:加氢脱硫和非加氢脱硫。加氢脱硫技术主要包括催化裂化进料、选择性加氢脱硫技术、非选择性加氢脱硫技术;非加氢脱硫技术主要包括碱性抽提、吸附脱硫技术、生物脱硫技术和添加剂技术：

催化裂化进料加氢预处理技术：对催化裂化进料中的含硫 VGO 和硫氮含量高焦化 HCGO 加氢预处理 ,国内外都开发了相关的技术。炼油厂采用 CH2O 钼镍催化剂处理石化研究院用 FDS4 钼镍含硅氧化铝催化剂处理 A KZO 公司开发的三元金属 (Ni、Co 、No ) 催化剂 Co Mo 902 ,能在维持 NiCo 催化剂的脱氮和芳烃饱和活同时把VGO含量从0.3％降到0.125％。

选择性加氢脱硫技术：由于常规的加氢脱硫工艺虽可以降低其硫含量 ,但辛

烷值损失较大。针对这种情况发展了相应的选择性加氢技术。目前已实现了工业化 , 北京石油化工科学研究院 (RIPP) 开发的 RSDS 催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术也通过了中试评议 ,现正进行工业化试验。

非选择性加氢脱硫技术 :它主要采用了双功能催化剂。催化裂化汽油经第一催化剂加氢 ,使硫含量小于 10μg/ g ,同时伴有饱和烯烃与辛烷值的降低 ,然后在同一反应器中在第二沸石催化剂上使低辛烷值分子裂化 ,恢复其辛烷值。从报道看 ,该技术对汽油重馏分脱硫效果较好 ,但处理全馏分尚不够理想 ,主要是汽油抗爆指数损失较为严重。它采用的催化剂具有脱硫、脱氮、烯烃饱和及烷烃异构化等功能 ,在加氢脱硫过程中饱和烯烃 , 同时使烷烃异构化 ,以恢复损失的辛烷值。

碱性抽提:对汽油轻组分中的硫醇等含硫化合物进行加氢处理会使轻组分中的烯烃饱和 ,而且在经济上也是不可取的 ,解决这一问题的一个行之有效的办法就是用碱性抽提法除去含硫化合物。国外某公司公司发明的商品名为接触器系统对于碱性抽提非常有效。在这种接触器中填充大量的金属纤维 ,由于毛细作用和表面张力 ,碱性水相被束缚在这些金属纤维上。当汽油流过接触器时 ,烃类与碱性水相之间的牵引力驱动水相沿着纤维丝向前流动 ,最后从分离器底部流出 ,进入水相收集器 ,由此使得起抽提作用的水相不断更新 ,而处理过的汽油流出接触器 ,进而从分离器顶部流出。

生物脱硫技术：汽油生物脱硫技术尚处在开发阶段 ,目前对脱除催化裂化进料中的二苯并噻吩有了某些突破 ,已分出 2 种菌株 ,产生的酶能将二苯并噻吩中的硫选择性氧化为砜 ,然后再脱除砜中的硫 ,生产不含硫的联苯氧化衍生物和无机盐。对汽油馏分中的噻吩硫 ,迄今还没有发现能有效破坏噻吩的微生物。从汽油中脱除噻吩的关键是找到溶剂耐受性和催化速率较高的新生物催化剂。据美国能源部预计 ,生产硫含量低于 50μg/ g 汽油的生物催化工艺在未来 4～6 年内可能实现工业化。

添加剂技术：以93号高清洁汽油为例，是以93号无铅汽油为基础，按照比例添加一种多效汽油清洁复合添加剂而构成的新品种汽油。这种高清洁汽油是汽油的一个新品种。与普通汽油或无铅汽油比，高清洁汽油在质量上更胜一筹，它除了能满足市售汽油的各项质量指标要求外，由于加入了多效复合添加剂，增强了清除各种沉积物的能力，提高了经济性，降低了排气污染。

高清洁汽油的主要功能可概括为六个方面：

一是减少环境污染。尾气排放一氧化碳平均下降57.8%，碳氢化合物平均下降40.3%。

二是保持清洁。保持新车发动机燃油供给系统的清洁，如喷嘴或化油器、油道、进气阀、火花塞、燃烧室等部件，在汽车运行中不生成油垢、胶状物和积碳，不需要再定期清洗，省时省力。

三是清除积碳。可清除由于未使用高清洁汽油，发动机燃油供给系统各部位已经形成的油垢、胶状物和积碳。

四是节省燃油。清洁的燃油供给系统，提高了燃油雾化能力，使发动机功率充分发挥，节省燃油达5%。

五是改善驾驶性能。发动机起动容易，转速平稳，提速加快。

六是延长发动机使用寿命。发动机的化油器、喷嘴的使用寿命延长，减少维修更换部件费用。

为了适应日益严格的环保要求 ,缩小与发达国家的标准 ,应该尽快做好我国

汽油调和组分的结构调整 ,大力发展催化重整、烷基化和异构化等技术 ,以提供更多的高质量的汽油调和组分。鉴于我国催化裂化由于掺炼渣油和石蜡基原料密度过大造成烯烃含量过高的现状 ,应该优化操作条件、使用降烯烃催化剂和助剂 ,开发有效的催化汽油改质降烯烃技术 ,加快催化汽油的醚化技术的研究 ,满足 2003 年汽油烯烃含量小于 35 %的标准。另外 ,还应积极开发催化汽油的加氢脱硫技术、固体酸烷基化技术以及 C5/ C6 异构化技术 ,为清洁汽油的生产提供技术支撑。

参考文献：发动机原理林学东编著机械工业出版社中国汽油发展战略王涛编著石油工业出版社

清洁汽油生产技术现状及发展趋势黎志聪