当今,把科学技术作为人类征服自然的利器,视自然界为可肆意挥霍和取之不尽的材料库,对其巧取豪夺,竭泽而渔地大规模征服,终于导致了它对人类大规模的报复,环境污染、能源短缺等一系列问题日益困扰着人们,因此,我们的经济要循环式地发展,社会要走资源节约型和环境友好型路程。运输和车用的动力能源不能再无节制地进行传统式的耗用,走“单程线性”的模式,而应采取对此反思后的多元化和循环式可持续利用的新模式,为此,矿物燃料(如石油)频频亮起“红灯”日趋吃紧,尤其近一年多来,出于职业操守,它令我本能地不仅与业内专家学者,而且直达国家专门机构,如国土资源部、国家发改委、人大环资委、国资委、国家信息中心、中科院、工程院以及中国石油大学、清华、北大等,与研究员、院士、教授频繁接触并进行话聊、采访、走访和专访。
油气资源是重要的经济物资和商业物资,更是重要的战略物资,共拥有量已成为一个国家和地区综合国力的重要标志,这一点,在历史上三次石油危机后,尤其近年来,围绕油气资源国家(如伊拉克、伊朗、科威特)的战争,使人们有了深刻的认识,并归纳成一句经典之语:石油是权力的象征,石油是安全的保障。为此,人们更加珍惜这一不可再生资源的利用,更加珍惜经它提炼出的运输和车用动力能源的汽油和柴油。
目前,我国每千人汽车保有量不到发达国家的5%,但增长速度惊人。有权威数据表明如下:2003/2004年,汽车产量444.39/507.4万辆,比上年增长14.2%;2003/2004年,轿车产量207.2/231.4万辆,比上年增长11.7%;2004年全国汽车保有量2742万辆,每千人汽车拥有量为21辆。须知,未来20年,从温饱到小康,人们的消费模式将从优先考虑衣食问题,过渡到追求更为舒适的住和行,因此,汽车的能源消费将进入加速阶段。
我们知道,汽车尾气对大气和环境的污染已经成为全球的一大公害,近30年来,国外尽管采取了机内净化、机外净化等一系列措施,但并未对此有根本性的解决。10余年来,清洁汽油、清洁柴油在发达国家和某些新兴工业化国家得到了较快的推广和应用。从趋势上看,汽油在重点降低硫含量同时,烯烃含量、芳烃含量和苯含量均呈下降之势,马达法辛烷值的重要性日益减小,将考虑研究法辛烷值和抗爆指数的双重指标。运输和车用柴油重点在大幅降低硫含量方面作文章,这一作为在世界各国有着惊人的一致,因为所含硫能直接影响到尾气中颗粒物的组成,即主要是炭(烟炱)、可溶性有机物和硫酸盐,能引起人体呼吸系统疾病并可能致癌,若安装了高效尾气转化器,则柴油中的硫很容易使催化剂中毒,加大了尾气的排放量。至于柴油十六烷值有逐步提高的趋势。
鉴于上述矿物能源的不可再生性和重要性,以及日趋严格的环保要求,加之可持续发展的提出,各国不断在运输和车用燃料上加大研究开发的力度,相继推出新的车用动力能能源,一种清洁型能源。同时,还有新的科研成果相继问世。
世界范围而言,今后炼油厂加工的原油将是比重大、含硫高、质量差的常规原油和非常规原油,因此,由其炼制汽油、柴油的难度越来越大,更何况生产符合环保要求的清洁汽油和清洁柴油。世界清洁汽、柴油的发展,特别是低硫和超低硫燃料发展形势咄咄逼人。运输和车用动力燃料硫含量的减少被公认为是改善环境和大气的主要手段,美、英、法、日本等国采用加氢或多种含加氢的组合工艺不断获取环境友好的清洁汽油和柴油,以迎接2006年开始,全世界65%以上汽油硫含量和57%以上柴油硫含量分别被限制在30μg/g和50μg/g以下要求的到来。
由于近一、二年来国际油价呈显飚升中波浪式坚挺之势,因而推动了世界性生物柴油产业的发展进程,欧洲有生物柴油委员会,美国有国家生物柴油委员会,有专门生产生物柴油的公司,日本、英国、法国、欧共体、意大利都在生产生物柴油,美国去年生产能力达20~27万吨,计划2011年生物柴油达115万吨产量,2016年达330万吨产量,巴西、加拿大也都推出了生产计划,使石油柴油中的掺入比例达到5%,2020年可为20%。生物柴油生产工艺也不断推出,如德国鲁奇公司的两级连续醇解工艺,斯科特公司的连续脱甘油醇解工艺和汉高公司的碱催化连续高压醇解工艺,以及美国生物柴油工业公司的模块组装工艺生产装置等等。澳大利亚的家庭主妇也投入到生物“菜油”变生物“柴油”的生产中来,发展新燃料、新能源、石油柴油的替代品。
近一、二年兴起的油砂工业,也被列入石油业行列,可以生产汽油、柴油等动力燃料,它是沥青、沙、富矿粘土和水的混合物,属一种新能源。以加拿大Alberta油砂为例,通过对其加氢或脱碳改质后制成合成油送入常规传统的炼油厂生产加工制成运输、车用燃料油、沥青、石化产品等。
正在提倡发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会的我国,在有效利用能源,促进和谐可持续发展中,于去年发布的《节能中长期专项规划》指出,要提高柴油车的比重,指导消费者购买低油耗汽车,推广使用清洁汽油和清洁柴油。为此,在清洁燃料生产中开发、采用加氢和有加氢参与的组合工艺,充分有效利用劣质原料油生产更多清洁汽、柴油产品,如最大量生产汽油和柴油的渣油加氢-催化裂化组合工艺,焦化蜡油经加氢脱氮后反哺催化裂化装置的延迟焦化-催化裂化组合工艺,焦化馏分油经加氢脱硫后制成重瓦斯油与脱硫减渣一起作为催化裂化原料的催化裂化-延迟焦化-焦炭气化组合工艺,溶剂脱沥青-沥青气化-脱沥青油加氢裂化组合工艺等等。
旨在提高汽、柴油质量的添加剂(如F2-21),FHI柴油加氢改质降凝技术、车用乙醇汽油、M15和M100甲醇汽油、汽油辛烷值提高液和提高催化柴油质量的措施等等新成果一一在我国研究、开发和应用成功。如:车用乙醇汽油是指:将乙醇脱水及变性处理后,与汽油以一定比例混合相配而成的动力燃料;FHI柴油加氢改质降凝技术,选择具有强异构功能的催化剂,对直馏和/或二次加工柴油进行加氢处理,在实现深度脱硫、脱氮、脱芳烃和选择性开环的同时,可以使油品中的正构烷烃等高凝点组分进行异构化反应,从而大幅度降低柴油凝点,提高其十六烷值。湖北武汉、黄石、孝感等9市于今年12月1日起所有加油站停止销售除乙醇汽油外的其它车用无铅汽油。
国内在煤液化后炼制汽油柴油和开发生物柴油方面的技术业已成熟,有的已被成功应用。就后者而言,虽然在我国的生产规模很小,但在高油价时代,生物柴油对业界具有很大的吸引力,近、中期大力推广生物柴油代替小一部分石油产品,可以缓和石油进口的增长;由于生物柴油属清洁运输燃料,可以大大降低汽车尾气排放引起的城市空气污染,因此,作为可再生能源的这类生物液体燃料的发展已被确定为国家产业发展的方向。目前,我国此类生产单位仅仅只有为数不多的几家,一般多为民营企业,分布在福建、海南、四川、西安等地,总生产规模约7~8万吨/年。福建正在新建一座年产3万吨生物柴油的工厂,同时,我国与奥地利合资将在山东威海建一座国内年生产规模最大的25万吨生物柴油工厂,与之还配有年加工进口70万吨菜籽的压榨厂。
在我国,一种车且新能源的燃料乙醇,其原料限制已被彻底突破,新近开发出的乙醇柴油燃料制备和燃料应用的技术,为在我国发展FFV汽车和燃料乙醇提供更为广泛的空间;一种石油石化行业企盼已久的国内自行开发成功的“汽油工业生产在线全自动高智能化调合技术”已进入工业生产企业,2006年初,将实现在线运营,它由优化控制软件、汽油在线分析仪和执行机构三个关键技术组成,克服了生产企业为确保汽油辛烷值指标而不得不采取过头的超量保护,即以调合94#指标生产
93#汽油,调合98#指标生产97#汽油,给厂家带来长期以来解决不了的利润丢失现象。
今年7月1日起,北京新上市了90多万吨相当于欧III排放标准的汽、柴油,有统计表明,今年北京市场车用汽油耗量为260万吨、柴油耗量220万吨,以此测算,与欧II标准相比,每年可减少机动车尾气中二氧化硫2480吨的排放量。
明年是我国“十一五”规划的第一年,车用清洁替代能源和新能源将有进一步的研发和应用趋势。乙醇已被公认为可再生生物质能源,我国已制订出了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标准。以黑龙江生产10万吨燃料乙醇和河南年产20万吨变性燃料乙醇企业的投入为标志,使我国进入了推广使用车用乙醇汽油的新阶段。国家标准的乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成,目前,随着应用技术的发展,有可能将调和的乙醇比重提高到20%~25%;利用农副产品废弃物生产汽油燃料已进入到开发阶段;以农作物废料生产乙醇汽油业已进入到试验阶段。
一种性质适合于单独作为汽车燃料或按一定比例与汽油掺和作为汽车燃料的有机可燃化合物-甲醇燃料,它的被应用,对很多金属的合金,不但不产生腐蚀,而且还可以抑制其它醇类(如乙醇)的腐蚀,同时,因其具有470℃的自燃点,所以使用起来有很大的安全系数。为此,国家燃料甲醇生产基地和清洁燃料(甲醇)汽车示范地区,将在山西出现。
目前,国外一种质子交换膜燃料电池,其具有系统可大可小,应用广泛;能量效率和能量密度高;低温启动、安全可靠,不使用腐蚀性电解液或高温融盐;开发投入小等诸多特点,适宜于汽车工业等行业。直接以甲醇为燃料的质子交换膜燃料电池,称之为直接甲醇燃料电池,由于它体积小,是最有希望成为电动汽车电源的化学电源,现正广泛进行研究之中;以氢气为原料、氧气为氧化剂,通过化学作用发电,称之为氢燃料电池,在冰岛国列入最终取代所有小轿车、公共汽车上使用的柴油和汽油来予以开发。目前,德国已陆续推出了各种燃氢汽车。
上世纪90年代,真正实现工业化的天然气合成油技术,已在南非、马来西亚有生产应用,虽然未成气候,但在世界上却是一个很有希望的产业技术,用它可合成柴油,这是一种十六烷值非常高,几乎不含硫和氮,芳香烃和多环芳烃含量很低,燃烧后废气排放大大降低,誉称柴油发动机汽车理想的清洁燃料,颇为国内外业内人士所关注。
与此同时,一种商用纤维乙醇燃料,不久前在国外研制成功,属可再生的新型动力能源,在其一个循环周期中,所排放的温室气体是谷物类乙醇燃料的1/4。入世后的中国正快速融入世界经济发展之中,科技研发工作也频频与世界同步进行,相信不久的未来,中国汽车工业连同相配的车用新能源的发展,将给我国的社会和经济不断注入新的活力。