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ETBE,“乙醇汽油”辟新徑———訪凱瑞環保科技股份有限公司總經理 張勇
2018年15期 發行日期:2018-07-31作者:■ 唐茵

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  2017年9月13日,國家發改委等15部委聯合發布《關于擴大生物燃料乙醇生産和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》的通知,确定2017年起在東北等多省市推廣使用乙醇汽油,到2020年全國基本實施乙醇汽油全覆蓋。政策出台已有近一年,目前煉廠企業都在密切關注後續政策的出台以及碳四利用技術的進展,尤其是目前最為熱門的選擇性疊合技術,同時也在積極尋找更好的碳四利用途徑。針對未來碳四在汽油調和方面的出路,本刊記者采訪了凱瑞環保科技股份有限公司(以下簡稱“凱瑞環保”)總經理張勇。
新政之下,選擇性疊合受關注
     【CCN】國家乙醇汽油政策出台以來,選擇性疊合技術被煉油企業高度關注,目前國内該技術發展情況如何?
     【張勇】
車用E10乙醇汽油标準GB18351-2017明确規定“乙醇體積分數為10%±2%,不允許人為加入其他有機含氧化合物”,因此原則上任何其他的含氧化合物如甲基叔丁基醚(MTBE)等将無法在汽油池中人為添加。選擇性疊合技術是利用異丁烯生産高辛烷值無氧汽油調和組分的一種新技術。由于其對現有MTBE裝置加以改造即可生産選擇性疊合油,因此在乙醇汽油政策出台後備受企業關注。中石化石油化工科學研究院(以下簡稱“石科院”)在新政出台後迅速将自有的選擇性疊合技術應用于石家莊煉化分公司,利用原MTBE裝置改造12萬噸(以碳四原料計)選擇性疊合裝置,所生産的疊合汽油各項指标均符合預期目标。據悉,石科院已經與多家企業簽訂了選擇性疊合技術轉讓合同。
  該裝置配套采用了凱瑞環保疊合樹脂催化劑,該催化劑之所以能夠在國内首套選擇性疊合技術裝置得以應用,和凱瑞環保在疊合技術和疊合樹脂催化劑方面十餘年的研究成果密不可分。早在2003年國家實施乙醇汽油政策及2004年美國開始禁用MTBE後,凱瑞環保即着手研究MTBE替代技術及催化劑,最終成功開發出疊合、乙基叔丁基醚(ETBE)生産技術及配套催化劑(包括異丁烯疊合樹脂催化劑、異辛烯加氫催化劑,ETBE合成催化劑)。其中,疊合樹脂催化劑近幾年已在國内多套裝置上使用;2016年出口印度,在印度IOCL間接烷基化裝置成功應用至今,實現了工業化。ETBE樹脂催化劑在歐洲市場訂單則成為凱瑞環保國際貿易的重要組成部分。
  【CCN】這是否意味着選擇性疊合技術可以完全取代MTBE裝置?
  【張勇】
選擇性疊合技術是我國乙醇汽油政策下唯一可以替代MTBE技術,實現異丁烯轉化為無氧高辛烷值汽油調和組分的技術手段。
  但是,選擇性疊合技術在産品辛烷值、經濟性及丁烯分離方面與MTBE相比還存在一定差距。MTBE辛烷值為115(RON),遠高于異辛烷辛烷值100(RON),是更為優良的汽油調和組分,而且在生産MTBE的過程中,能夠将甲醇變為高辛烷值汽油,增加了企業效益。MTBE技術是目前最有效的分離異丁烯與1-丁烯的方法,選擇性疊合技術尚無法替代MTBE技術實現異丁烯和1-丁烯的有效分離,尚存在1-丁烯損失的問題。
汽油中添加乙醇“辟新徑”
  【CCN】我國乙醇汽油政策早在2003年就已經在國内部分地區實施,但很多民衆反映乙醇汽油相對于普通無鉛汽油仍存在一些問題,對此,您如何看待?
  【張勇】
推廣乙醇汽油,有利于優化能源結構,有利于改善生态環境,有利于調控糧食市場,同時也是處置超期超标等糧食的有效途徑。
     但乙醇汽油也有其明顯的缺點:一是油耗上升:數據顯示,汽油的熱值為43.03MJ/kg,柴油的熱值是46.04MJ/kg,而純乙醇的熱值僅為26MJ/kg。即使乙醇汽油不是純乙醇,熱值也比正常汽油低,隻有39.82MJ/kg。發動機為了達到既定的動力輸出,電子控制單元(ECU)便會噴射更多的燃料,從而導緻油耗的增加,實測加了乙醇汽油,汽車油耗會增加3.5%左右。二是低溫啟動困難:乙醇汽油氣化潛熱大,吸熱多,會導緻發動機缸體内部工作溫度的降低,造成低溫時啟動困難。三是更容易積碳:乙醇汽油的汽化吸熱高,當其經噴油嘴噴射到進氣門背面時,進氣門背面的溫度會降低,汽油就不能充分地霧化,大分子的物質會形成膠質,從而在進氣門背面易形成積碳。四是易分層,儲存運輸不便:乙醇是極性物質,在與非極性物質的碳氫化合物摻混時,隻要有微量的水存在,就能引起乙醇和汽油的相分離。而且,乙醇汽油保質期要比普通汽油保質期短,超保質期後容易分層。由于乙醇汽油易分層的特性,屆時需要在各地建立乙醇汽油調配中心,現調現賣,增加了運輸和管理成本。
     【CCN】既然乙醇汽油存在這麼多的缺點,選擇性疊合技術也不能完全取代MTBE裝置,那麼有沒有更好的技術既能利用乙醇,又能夠解決乙醇汽油和選擇性疊合的問題呢?
     【張勇】
從國外汽油發展的過程來看,乙醇汽油不是唯一在汽油中添加乙醇的方式。美國和歐洲國家自2004年發現MTBE存在地下水污染的問題後,逐漸開始禁用MTBE,大力發展乙醇汽油和烷基化油。其乙醇汽油的發展有兩個路徑,一是和我國一樣直接添加,另一種是采用添加ETBE的方式。生産ETBE是将乙醇與異丁烯在酸性催化劑作用下進行反應。與MTBE相比,ETBE隻有含氧量略低,其他性能指标均優于MTBE,尤其是其雷德蒸汽壓較低,比MTBE更易與汽油混溶,在水中的溶解度不到MTBE的1/3,對地下水污染很小。ETBE在汽油中最大添加量為17V%,而乙醇在ETBE中占45.1wt%,即采用ETBE形式将乙醇調和入汽油,可加入大約8%的乙醇,略低于目前國内在實施的乙醇汽油标準中乙醇加入量(10±2)V%。 但采用ETBE的形式進行乙醇利用,可以解決上述乙醇汽油存在的諸如油耗上升、積炭、分層等問題,又可以很好地實現異丁烯與1-丁烯的分離,而且對現有MTBE裝置的改造将更為簡單,投資費用更小,可謂一舉多得。
技術成熟遠銷海外
  【CCN】ETBE技術已在美國、歐洲等國家得到應用,在國内是否有工業化裝置?
  【張勇】
國内由于乙醇價格偏高的問題尚無工業化裝置,但技術是成熟的。我國自2003年開始在部分地區實施乙醇汽油政策、美國自2004年開始禁用MTBE,這在當時對于凱瑞環保這樣一個以MTBE工藝技術轉讓和MTBE催化劑生産的企業來說,是非常不好的市場信息。凱瑞環保對此保持了足夠的警惕,積極研發應對MTBE禁用後的新技術和新的催化劑,早在2009年就完成了ETBE工藝技術和催化劑的研發,并積極參與了多次國際項目的工藝技術招标。目前凱瑞環保ETBE樹脂催化劑已經在國外市場實現了多家工業化應用,運行效果令人滿意,公司也與許多歐洲企業建立了長期合作關系。
     【CCN】公司生産的ETBE樹脂催化劑在國外哪些國家和地區獲得了成功應用?
     【張勇】
凱瑞環保針對ETBE技術和催化劑的研發進行的是比較早的,早在2010年,凱瑞環保的ETBE催化劑就實現了出口。目前主要在歐洲市場應用,如西班牙、德國、意大利等。尤其值得一提的是,凱瑞環保與西班牙REPSOL公司達成了長期合作,其旗下四家子公司,均采用凱瑞環保ETBE樹脂催化劑。



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