MTBE---一种优良汽油调和组分

第2卷 第3期2004年3月25日 MTBE---一种优良汽油调和组分汽车尾气是空气污染的重要来源。

许多国家制定了严格汽油的规格，控制指标主要包括硫，烯烃和芳烃，以减少有害尾气的排放。

另外，还通过蒸馏温度指标对高沸点组分的含量加以限制。

MTBE恰好满足这些要求，调和性能良好，使炼油厂无需投资改造现有设备就能生产高标号的汽油。

作为一种高辛烷值调和组分，MTBE（甲基叔丁基醚）的使用从1973年就开始了。

目前，MTBE的生产和使用已经遍布全球。

MTBE通常是用甲醇和异丁烯合成的，异丁烯的来源有多种：炼油厂的催化裂化装置、烯烃（蒸汽裂解）装置、异丁烷脱氢装置以及天然气中的正丁烷（经过脱氢、异构化）。

MTBE的辛烷值高，沸点低，蒸汽压适中，调和性能优异，炼油厂用它来解决许多汽油质量问题。

例如，含铅化合物被禁用以后，炼油厂向汽油中添加MTBE就可弥补因此损失的辛烷值，不需要投资改造现有设备。

再比如，石油公司也可以利用MTBE来实现汽油的换代升级，扩大汽油产量，应付环保和发动机的要求。

MTBE的这些调和特点，加上它本身含有的氧，使调和后的汽油燃烧完全，大大减少了尾气中的臭氧和颗粒物前驱物含量。

加入MTBE以后，汽油中的芳烃含量可以适当降低，从而降低了尾气中有毒物质的排放量。

MTBE是一种调和组分，而不是添加剂，各大炼油厂都在大规模生产。

炼油工业之所以把MTBE作为首选的汽油调和组分，是基于以下几个不容置疑的因素：•增加辛烷值•优化蒸馏特性•汽油换代升级•减少尾气中有害气体的排放•调整不合格产品的辛烷值•满足环保要求•改善蒸汽压•与其它物质的相容性增加辛烷值汽油自点火引起发动机喘振，辛烷值衡量汽油抵抗自点火的能力。

燃料的辛烷值太低，发动机在负载情况下就会发生喘振，严重时会损坏发动机。

马达法辛烷值（MON）与高温条件下的喘振及发动机半节流运行有关，而研究法辛烷值（RON）与低速、中低温条件下的喘振有关。

两种辛烷值之差反映了汽油辛烷值的灵敏度。

发动机制造商推荐的差值是高于10。

高压缩比发动机对燃料的辛烷值要求高，比传统的低压缩比发动机更省油。

汽车尾气中的有害物含量与汽油的组成有关，物（醚类和乙醇）、烷基化油、异构同系物等等。

正在进行汽油无铅化或汽油升级的国家都面临同样的问题，那就是选择合适的添加剂或调和组分，提高汽油的辛烷值。

MTBE的理论调和辛烷值（BOVs）是RON117-121，MON99-103，其辛烷值灵敏度在17到18之间。

MTBE的实际BOV主要与汽油的组成有关。

其它因素，如铅含量和MTBE的含量对成品油辛烷值的影响，相对于基础油的组成来说是次要的。

用基础油的辛烷值灵敏度来表征燃料组成，MTBE的BOV如图A所示：图A：MTBE的调和辛烷值与基础油辛烷值灵敏度的关系。

利用MTBE高辛烷值的特点，可以很方便的把低辛烷值的油品，如天然汽油和来自BTX装置的低辛烷值的提余油升级。

对于那些受辛烷值制约的炼油厂，每桶MTBE能够调和出2到4桶合格的汽油。

如表B所示（次页），MTBE的BOV在所有已经商业化的调和组分中最高（比甲苯，重整油和烷基化油高），因此它是一种优良的调和组分。

MTBE的RVP（雷氏蒸汽压）和沸点都比较低，因此能提高汽油的前端辛烷值，不会引起丁烷调和损失。

各馏分段有表B无铅汽油中的调和性能比较，（R+M ）/2MTBE 117-121甲苯112-115 二甲苯111-114 烷基化油 92-96均衡的辛烷值有助于汽油在各种行车条件都能发挥出最佳性能。

MTBE 特别适合调和到高级汽油中，轻汽油的高辛烷值组分的沸点比较高。

用MTBE 做调和组分能降低高级汽油的50%馏分点（T50），炼油厂从而在生产高质量成品油时有更大的灵活性。

MTBE 也可以在不增加芳烃含量的情况下提高轻汽油的辛烷值（轻汽油中的芳烃含量已经很高，某些车型的发动机运行不平稳就与此有关）。

往汽油中添加MTBE 还能减少尾气污染，例如减少烃、CO 等有害物质的含量。

MTBE 的辛烷值高，蒸汽压适中，这能给多冲程发动机带来额外的好处。

将15%（vol ）的MTBE 调和到汽油中可以使辛烷值升高0.4到0.8。

正因为MTBE 有这些特点（低RVP ，低T50，前端辛烷值高），所以炼油厂都愿意在政府规定的汽油组成框架内使用MTBE 来调配生产高质量汽油。

MTBE 的物化特性与汽油中的其它烃类近似，所以MTBE 调和汽油对燃料配送系统没有特殊要求。

MTBE 调和汽油可以与其它烃类汽油混合，而不会降低汽油质量。

汽油升级 对许多炼油厂来说，使用MTBE 最有效的方法之一是把普通汽油调和成高标号汽油。

每桶MTBE 能把6桶普通汽油调和成高标号汽油。

这样显然给炼油厂创造了更大的利润空间。

调整不合格产品的辛烷值 成品油调和时，难免会出现辛烷值不合格的情形，许多炼油厂就用MTBE 作为补救措施。

显然，添加少量的MTBE 要比重新调和一批汽油更省时省力。

生产轻汽油时，MTBE 也可以用来调整中间馏分点。

由于含有大量高沸点的芳烃，轻汽油的中间馏分点往往比较高，这种情况下，MTBE 起到了调节辛烷值和馏分点的双重作用。

改善蒸汽压 汽油的挥发性是指其蒸发能力，这可以用某一温度下的蒸汽压直接表示或用蒸馏特性间接关联。

汽油的前端蒸馏特性是指在一定压力下将汽油加热至开始沸腾时的温度（初馏点），也指在相同压力条件下馏出10%（vol ）汽油时的温度（10%馏分点）。

蒸发体积百分数也可以表达同样的信息（例如，E100表示在100o C 条件下燃料蒸发的体积）。

汽油的蒸馏特性以及实测的蒸汽压，是影响发动机平稳启动、燃料有效燃烧和尾气排放的重要参数。

这些参数是防止气阻、碳罐沉积过多等问题的关键因素。

这些参数的设定与当地气候、季节有关，与环境条件相适应。

与乙醇不同，MTBE 不与汽油中的其它组分形成共沸物。

因此加入MTBE （蒸汽压为54kPa 获7.8psi ）不会提高汽油的蒸汽压。

这一特点使MTBE 在提高汽油的前端辛烷值方面特别有效，从而使高RPM 发动机的加速性能完全发挥出来。

调和MTBE 以后，成品油的调和雷氏蒸汽压（BRVP ）会降低，然后可以用更多的低成本的丁烷作调和组分。

蒸馏特性 如果汽油的蒸馏特性不合适，如T10，T50，T90（分别表示当10%，50%，90%的汽油蒸发时的温度，以华氏度表示）等等，会引起车辆行驶不稳。

与乙醇不同，MTBE 和其它醚类不会与汽油的其它组分形成共沸物，因此MTBE 可以跟烃类一样与汽油按任意比例混合。

MTBE的沸点是55o C，通常能降低汽油的中间馏分点。

这为生产高辛烷值、低RVP汽油提供了更大的灵活性。

对供油系统比较简单的旧车型来说尤为重要。

尾气中的有害气体排放如表C所示，广泛的产品研究和经验证明，往汽油中添加MTBE能降低有害气体排放量。

事实上，使用MTBE显著降低了尾气中臭氧前驱物的含量，如CO，烃类，NOx（氮氧化合物）等等。

其作用机理是为汽油燃烧提供额外的氧，增加辛烷值，改善蒸馏特性。

MTBE代替了汽油中的部分芳烃，这也有利于减少尾气中有害气体的排放量。

调和MTBE以后，汽油的含氧量的提高，挥发性降低，也使尾气中的颗粒物减少。

所有型号的车在使用MTBE题调和汽油前后最大区别是尾气排放有显著改善。

空气质量状况可以不必等到旧车淘汰以后就能得到改善。

与其它物质的相容性许多油品和汽车生产商检验了汽油中高浓度MTBE对机动车和燃料配送系统的影响。

所有测试材料都没受到影响。

更为重要的事，MTBE调和汽油从1973年就已商业化，各种各样的配送系统和储存设施都接触过这种汽油。

MTBE与储罐衬里材料完全相容，不会带来操作问题。

专家论坛FUMIO UEDA先生访谈录FUMIO UEDA先生是JAMA燃料与润滑油委员会的主席，还担任隶属于TOYOTA MOTOR公司的燃料与润滑油部的高级工程师问）亚洲各国的燃料质量差别很大。

请您谈一下JAMA推动燃料质量升级，以扩大新型日本汽车在亚洲市场占有率的战略以及燃料质量与发动机性能之间的关系。

答）燃料质量影响到发动机的许多性能，例如可靠性、持久性、尾气排放、燃料效率等等。

这正是先有清洁燃料才有清洁汽车的原因所在。

亚洲各国在实行新的尾气排放标准时，燃料质量也要相应提高，以与尾气排放标准相适应。

燃料质量与尾气排放标准相辅相成，共同决定了车辆的性能。

现在JAMA正与亚洲各国的政府机构、石油公司和汽车生产商联合会一起合作实现这个目标。

具体到行动计划上，JAMA与上述机构一起赞助了多个关于该议题的讲座。

问）请您给那些还在进行汽油无铅化的国家提一些建议---比如印度尼西亚---如何才能实现平稳过渡？旧车如何才能适应无铅化运动？表C使用新配方汽油（添加11%vol MTBE）后汽车尾气中有害气体的估计减少量CO -13%烃类 -9% NOx -2%毒物 -20% 颗粒物 -25%答）JAMA 认为，从健康方面考虑，应尽快实现汽油无铅化。

在这一过程中可能出现两个问题：一个是阀座磨损，另一个是辛烷值损失。

从1975年开始，日本汽车生产商已经采取了应对措施，也就是1975年以后生产的日本汽车都装有增强型的阀座，适合使用无铅汽油。

因此市场上的车辆不存在阀座磨损问题。

至于辛烷值（研究法辛烷值或RON ）损失，只要通过适当调和，把它控制在91以上就可以。

JAMA 认为，尽快禁用含铅汽油，平稳过渡到无铅汽油是很有必要的。

问）有些公司或国家正考虑使用多种辛烷值增强剂，如金属添加剂、醚类化合物（MTBE 和ETBE ）或乙醇，您最喜欢哪一种？答）JAMA 最喜欢使用醚类化合物。

金属添加剂容易使尾气排放恶化，在活塞和传感器上沉积，堵塞尾气转化催化剂。

对于乙醇，必须考虑它与现有车辆的相容性问题。

乙醇有可能引起发动机金属配件腐蚀。

问）对于清洁汽油的标准问题，您认为应当包括那些关键指标？如辛烷值、硫答）制定汽油规格时，辛烷值、蒸馏特性、RVP 、硫含量、含氧量等等是关键指标，禁用金属添加剂也是其中之一。

这些指标事关发动机的性能问题，必须在国家清洁燃料项目中体现出来。

问）如果有些国家出于经济原因无法推行清洁燃料计划，会出现怎样的后果？ 答）汽车生产商只能生产与市场上的燃料相匹配的汽车。

这意味着生产商无法向市场推出新的发动机技术。

后果是这些国家的空气质量上不去。

正如我在回答第一个问题时所说的，尾气排放和燃料质量相辅相成。

问）从您的观点来看，如何在全国范围内采取措施避免燃料质量标准和燃料实际质量之间不符？如何应付各个国家不同的质量标准，特别在亚洲地区？ 答）JAMA 认为，政府制定标准以后，首先要保证和合格汽油的供应问题。

政府还应当监督市场上的燃料质量，这是保证在全国范围内实行统一标准的唯一办法。