中国环境报记者 丁士能
2009年,中国汽车全年销量接近1400万辆,超越美国成为世界汽车消费的第一大国。但汽车行业未来能否减少对石油的依赖,如何减少以石油为主的能源消耗,成为行业非常关注的话题。近日,北京兰凯博能源科技有限公司宣布,由公司自主研发的非烃类绿色燃料——醚基燃料正式走向市场。为此,记者就醚基燃料的相关问题采访了北京兰凯博能源技术有限公司的副总裁董书君。
醚基燃料能否担当替代角色?
甲基叔丁基醚将被禁止使用,二甲醚成本以及转化率过低的问题得以解决
“在谈醚基燃料之前,我们应该了解一下炼油行业中的一个事实。”董书君语重心长地说。甲基叔丁基醚(MTBE)是醚类含氧化合物在车用汽油(车用清洁汽油)中提高辛烷值、含氧量的主要添加组分,最大添加量可达15%以上。上世纪90年代,它为世界清洁汽油的发展做出了巨大的贡献。但是,美国在使用含有MTBE的汽油后,陆续接到一些中毒的报告。中毒者主要表现为呼吸道、眼睛、胃肠道以及中枢神经系统等中毒症状。为此,美国北卡罗来纳州职业和环境流行病学部认为,MTBE可能给公众健康带来新的潜在健康危害。1995年10月,北卡罗来纳州暂停使用MTBE。截至2006年,美国共有18个州宣布限制或禁止使用甲基叔丁基醚。受此影响,欧盟部分国家也采取措施,限制或禁止使用甲基叔丁基醚;日本则宣布在不久将来禁止使用甲基叔丁基醚;澳大利亚也将限制使用甲基叔丁基醚。禁止使用甲基叔丁基醚,意味着价格昂贵的乙基叔丁基醚、甲基叔戊基醚等醚类含氧化合物将成为替代品,但是,考虑国内油品、油价等多方面因素,我国要禁止使用甲基叔丁基醚是不现实的。
因此,如果有一种含氧化合物能替代甲基叔丁基醚,或者直接作为汽油替代物使用,无疑具有巨大的经济价值和环保意义。“而醚基燃料就具备这种能力。”董书君说。
醚基燃料核心技术是二甲醚的转换利用。而二甲醚作为新型燃料的研究始于2000年中国科技部火炬计划项目,到目前仅有短短10年时间。当时,由陕西省新型燃料燃具公司联合国内外大专院校、研究所以及美国兆运公司,以煤为原料采用多元催化一步合成二甲醚洁净燃料,开辟了煤变油的新途径,研发成功醚基汽油添加剂(作用与甲基叔丁基醚相同)与复合醚基汽油(可作汽油直接使用)。然而,由于转化效率、二甲醚成本等因素制约,这些技术离大规模商业利用还是有一段距离。随着对二甲醚进一步研究,较高的十六烷值使二甲醚的应用重点由汽油转移到柴油。“从申报专利的数据上来看,除了2007年醚基汽油专利和2010年醚基燃料专利外,未见其他二甲醚用于汽油的相关报道。”董书君不无遗憾地说,“但是,这也是一个大商机。别人做不了,我们来做。”
经过10年的研究与攻关,兰凯博掌握了一整套集煤炭、钢铁、火电、化工、能源、交通等多领域余热废气循环利用的新技术,而末端技术就是车用醚基燃料。随着二甲醚的成本以及转化率过低的问题解决,在油价高企的今天,醚基燃料无疑具有了巨大的竞争优势。
市场如何考验醚基燃料?
经过一年的社会车辆和政府车辆近千万公里的使用,醚基燃料技术逐渐成熟,醚基燃料的优越性得到充分体现
醚基燃料以二甲醚为主要原料,与煤基甲醇、生物质乙醇等化工原料合成的新型燃料,它解决了甲醇汽油(容易分层)保质期短、替代比低、乙醇汽油动力不足、汽车尾气污染四大难题。
有了技术、有了产品,还需要市场的考验。在河南省镇平县,兰凯博找到了这样的机会,公司为3个民营加油站供油。经过一年的社会车辆和政府车辆近千万公里的使用,醚基燃料的优越性得到充分体现。经国家乙醇汽油质量监督检验中心、南阳市环境监测站汽车尾气检测结果现实,醚基燃料各项指标均优于欧Ⅲ、欧Ⅳ及我国车用汽油标准,具有高辛烷值、高氧含量、高清洁性和能耗低、动力强的特点。
董书君说,醚基燃料的优势是产品替代比高,能与汽油达到任意比例的混溶,除具有高辛烷值、高氧含量、低蒸汽压、低苯、低硫、低芳、无铅的特点外,还具有馏程短、诱导期长(为欧Ⅳ标准4倍以上)、实际胶质低(为欧Ⅳ标准的1/5)、铁、锰含量低、排放污染小和无甲基叔丁基醚对大气以及地下水污染的特点。其次,工艺设计先进,采用管道式封闭生产的工艺路线,投资少、建设周期短、生产效率高。如年产100万吨规模,固定投资1.2亿元,仅为石化炼油投资的1%左右,甲醇汽油投资的10%;周期建设为3~5个月,而项目建成后仅需100名左右的员工。再次,由于醚基燃料燃烧完全,因此,汽车的污染排放物含量降低了50%~80%;同时可有效清除车辆供油、燃烧系统积碳,延长发动机的使用寿命。最后,醚基燃料成本仅为目前我国汽油、乙醇汽油、甲醇汽油的50%~70%。如果,以30%含量与汽油、20%与乙醇汽油混溶掺烧,动力在保证不变的情况下,能耗降低10%~30%,替代比达到0.7~1.0,为消费者节约开支10%~30%。
“需要说明的是,醚基燃料即可与市面上的汽油混溶掺烧,又可单独使用。而且,甲醇汽油替代比低、乙醇汽油动力不足的问题也迎刃而解。”董书君颇为自豪地说,如果按目前的市场价格估算,建设年产100万吨醚基汽油,固定资产投资在1.2亿元,年产值则可以达到66亿元,折算年利税可达30亿元,加上汽车污染物排放的减少,醚基燃料的经济效益和社会效益非常可观。
是什么制约了醚基燃料的发展?
原料价格上涨,车主对醚基燃料认知不够,是醚基燃料未来发展面临的潜在障碍
醚基燃料的原料之一是二甲醚。我国二甲醚产量由2000年3000吨发展到2002年的3万吨,预计2010年产量将达到1500万吨。如果醚基燃料一旦大规模运用,由于公司目前缺乏原材料的供应基地,可能会引起二甲醚价格的上涨,这样就无形中削弱了醚基燃料的优势。董书君说,面对这个情况,公司打算利用自有余热废气制二甲醚技术在醚基燃料上马的同时加快筹建原材料生产基地的建设步伐,这样既有利于行业减排,又可稳定地提供低价格、高质量的二甲醚。
除此之外,如何让车主对醚基燃料有一个正确的认知并支持,也是关键。醚基燃料在镇平县的推广过程中,对车主有力地宣传起到了关键作用。“对车主的宣传就如同捅破一张塑料薄膜,看起来容易,实际操作起来还是十分困难。”董书君说,如果这方面政府能帮助企业,无疑能帮助车主改变以前根深蒂固的想法。
欧Ⅳ汽油、中国车用汽油标准、醚基燃料与调和汽油检测数值对比表
|
序号
|
检验项目
|
单位
|
欧Ⅳ汽油标准
|
美国汽油标准
|
中国汽油标准
|
醚基燃料
|
醚基调合汽油
|
|
1
|
研究法辛烷值( R O N)
|
号
|
98/85
|
93.5/83.9
|
不小于93
|
>100
|
99.2
|
|
2
|
铅含量
|
g/L
|
0.005
|
0.005
|
不大于0.005
|
0.001
|
0.001
|
|
3
|
馏程
|
10% 蒸发温度
|
℃
|
|
|
不高于70
|
63
|
44
|
|
50% 蒸发温度
|
℃
|
|
|
不高于120
|
65
|
65
|
|
90% 蒸发温度
|
℃
|
|
|
不高于190
|
66
|
146
|
|
终馏点
|
℃
|
195
|
149
|
不高于205
|
66
|
176
|
|
残留量
(体积分数)
|
%
|
|
|
不大于2
|
1
|
1
|
|
4
|
蒸气压
|
从5月1日至
10月30日
|
KPa
|
45~105
|
62(冬季)
55.2(夏季)
|
不大于88
|
72
|
78
|
|
5
|
实际胶质
|
mg/100
|
5
|
5
|
不大于5
|
1
|
2
|
|
6
|
诱导期
|
min
|
480
|
480
|
不小于480
|
>2000
|
1862
|
|
7
|
硫含量( 质量分数)
|
%
|
0.005
|
0.003
|
不大于0.015
|
0.01
|
0.011
|
|
8
|
硫醇
|
博士试验
|
/
|
通过
|
通过
|
通过
|
通过
|
通过
|
|
9
|
铜片腐蚀( 50℃,3h)
|
级
|
1
|
1
|
不大于1
|
1
|
1
|
|
10
|
水溶性酸或碱
|
/
|
无
|
无
|
无
|
无
|
无
|
|
11
|
机械杂质及水分
|
/
|
无
|
无
|
无
|
无
|
无
|
|
12
|
苯含量( 体积分数)
|
%
|
1
|
1
|
不大于2.5
|
<0.001
|
0.3
|
|
13
|
芳烃含量( 体积分数)
|
%
|
35
|
25
|
不大于40
|
8
|
18
|
|
14
|
烯烃含量( 体积分数)
|
%
|
18
|
5
|
不大于35
|
7
|
16
|
|
15
|
锰含量
|
g/L
|
|
|
不大于0.018
|
<0.001
|
0.002
|
|
16
|
铁含量
|
g/L
|
|
|
不大于0.01
|
0.004
|
0.002
|