据国务院部署,国四标准汽柴油及其对应的排放标准将于2014年1月1日正式实施;国五汽柴油标准及其对应的排放标准将于2017年在全国普及。
要达到上述标准,炼化行业受到的影响首当其冲。除了炼化,还有哪些化工子行业和产品会受到油品新规的影响?哪些领域将会出现新机遇并该如何把握?记者对此进行了深入采访。
传统添加剂明显分化
“新标准实施后,用于提高汽油辛烷值的添加剂用量会增加,传统添加剂市场将明显分化。”相关专家在接受记者采访时表示。
长安大学汽车学院教授刘生全告诉记者,油品越纯净,辛烷值损失就会越大,需要加入的添加剂就会越多。因此,新标准的实施,对油品添加剂企业是个利好,但不同添加剂的境遇将大相径庭。
为应对即将实施的成品油新规,炼油企业纷纷斥资投建加氢脱硫装置。图为延长石油集团榆林炼油厂新建的重整加氢装置。(李林凤 摄)
据了解,人们常说的油品添加剂,主要包括柴油清洁助燃剂和用于提高汽油辛烷值的抗爆剂。目前,国内主流的抗爆剂是甲基叔丁基醚(MTBE)和甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)。其中,MMT是替代对人畜和环境有重大危害的四乙基铅的过渡产品,1996年开始在中国推广。
借助《车用无铅汽油》国家标准的发布,以及中国全面停止使用含铅汽油政策的推动,近年来,MMT迅速替代四乙基铅,成为汽油添加剂的主打产品。据了解,在汽油中每添加万分之一的MMT,就可提高辛烷值2~3个单位,每吨油品增加的成本不足30元,仅相当于炼厂通过精炼方式获得相同标号汽油费用的1/15。由于拥有显著的节本增效优势,MMT受到炼厂青睐,消费量持续攀升。2005年,我国MMT消费量约1150吨,2010年激增至3000吨,年均增长26.81%。
“但是,随着人们对MMT危害性的认识,近两年其消费增长明显放缓。”刘生全说。
其一,含锰添加剂会对汽车发动机相关部件造成直接损害。MMT在发动机燃烧室内易形成氧化锰等沉积物,缩短火花塞的寿命。
其二,含锰添加剂易导致三元催化转换器失效。三元催化转换器是减少汽车尾气中有害物排放的重要设施。加入MMT的汽油车在高速行驶时,会加速三元催化转换器的腐蚀,甚至导致其失效。
甲醇汽油被证明能减少尾气排放,是环保的车用燃料。图为一家甲醇汽油加注站。(陈继军 摄)
另据美国环保部监测,使用含MMT的汽油,30%的锰会转化为氧化锰从汽车排气管直接排入大气,吸附在细小颗粒物上,形成PM2.5,被吸入人体后,易引发呼吸道、肝、肾恶性病变。
基于以上原因,日本于2010年禁止在汽油中添加MMT;欧盟2011年将汽油中锰含量限制在6毫克/升以下,并要求2014年降至2毫克/升以下;美国禁止在新配方汽油中添加MMT。
“中国也要求国四、国五汽油中锰含量分别不得超过8毫克/升和2毫克/升,比目前适用的16毫克/升大大降低。国五标准实施后,等于是给MMT判了死刑。”延长石油集团炼化公司总工程师刘宏伟这样表示。
“在这种情况下,MTBE将成为油品新规实施后的最大受益产品。”刘宏伟说。
为推进柴油质量升级,近期吉林石化对柴油加氢装置进行了全面检修,努力将生产设备对油品质量的影响降到最低。图为技术人员正在回装循环氢压缩机活塞。(王英刚 摄)
他向记者介绍,MTBE本身是一种高辛烷值汽油组分,能与汽油以任意比例互溶而不发生分层,是优良的抗爆剂。加之MTBE含氧量高达18.2%,能促使汽油燃烧,减少尾气排放,是现阶段各炼厂都在使用的较为经济理想的添加剂。
“我们的MTBE直供中石油长庆炼厂,一直供不应求。”咸阳石油化工有限公司生产部部长王涛的话验证了刘宏伟的说法。
业内认为,MTBE将成为油品新规实施后的最大受益产品。图为黑龙江一家企业的MTBE项目建设现场。 (王春辉 摄)
据记者了解,自1986年投入使用以来,中国MTBE产销量始终快速增长。2011年,我国MTBE产能、产量分别达到734.05万吨和423.8万吨;2012年产能增至780万吨。随着众多项目的建成投产,2015年其产能将突破1000万吨。
“汽油中MTBE添加量一般控制在12%以内,假如今后3年国内汽油消费量年递增3%,并假设届时MTBE添加比例在10%左右,到2015年,我国MTBE需求量将超过800万吨。扣除部分落后产能及因缺乏碳四原料无法运行的闲置产能,国内MTBE市场将供需平衡甚至略显紧张。”王涛对MTBE的前景充满期待。
环保型助剂日渐崛起
“MTBE虽中短期前景向好,但长远看也存在隐忧。”刘生全如是说。
据他介绍,作为全球最大MTBE消费市场的美国,不仅在地下饮用水中发现了MTBE,还确认其是水质恶臭的祸首之一,将其列为可能的致癌物质。为此,美国环保部要求饮用水中的MTBE含量不得超过10.3微克/升。从2011年起,美国禁止在汽油中添加MTBE;欧盟汽油中已经不再使用MTBE;日本则要求汽油中MTBE添加量不得超过7%。
“如果MTBE对环境的影响得到进一步确认,其在中国的前景将变得黯淡,取代它的必然是更加安全环保的新型油品添加剂。”刘生全说。
一是碳酸二甲酯。与MTBE比,碳酸二甲酯不仅能显著提高汽油辛烷值,而且目前的试验检测尚未发现其对汽车发动机及环境有不良影响。
二是乙醇。乙醇不仅与汽油的混溶性好、具有富氧助燃功能,也已得到政策鼓励和炼油企业认可。近几年,欧盟、美国、巴西等地,正是通过给汽油添加10%以上的乙醇,在确保辛烷值的同时,消除了MTBE的潜在危害。
三是聚甲氧基甲缩醛(DMM3~8)。这种添加剂是柴油助燃清洁剂,其挥发温度、闪点均与柴油接近,能与柴油互溶;十六烷值高达60以上,自带氧,可使柴油车尾气减少50%以上。
不过,刘生全也提醒,新型油品添加剂的推广仍需时日。
他表示,目前国内碳酸二甲酯企业普遍采用环氧丙烷酯交换工艺,规模小、成本高、售价高,炼油企业感觉不划算。
乙醇添加剂则面临原料来源受限、成本高企、规模难以放大等因素制约。目前,先进实用且经济可行的乙醇生产工艺,主要是粮食路线(以玉米为主)和甘蔗路线,非粮乙醇还没有发展起来。但是,中国人口多、耕地少的现状,决定了不可能有更多耕地种植甘蔗,也拿不出更多余粮生产乙醇。加之中国粮食价格高,乙醇完全成本接近1万元/吨,无力与MTBE竞争。煤制乙醇理论上成本低,但目前各种路线尚在开发试验阶段,短期内对油品添加剂市场并无太大帮助。
至于DMM3~8,目前还只有中科院兰州化学物理研究所和北京东方宏昇公司开发出实验室技术。其中,东方宏昇公司正在建设一套2000吨/年的工业化中试装置,产品并未量产也未投入市场。
综合以上分析,刘生全预测,未来5年内,MTBE在国内汽油添加剂市场的主流地位不会改变。但随着环保要求和人们环境意识的提高,以及煤制乙醇、碳酸二甲酯项目规模的扩大和成本的降低,新型环保添加剂的市场份额将不断扩大。
醇醚燃料迎来新机遇
“油品新规的实施,对醇醚燃料是利好。”陕西省决策咨询委员会副主任李焕政表示。
据了解,作为清洁优质燃料,甲醇、乙醇、二甲醚不仅纯度和辛烷值高,且自带氧原子,用作汽车燃料时能大幅减少有害物质排放。中科院地球环境物理研究所和长安大学汽车学院通过搜集分析数十个国家的研究结果发现,现有汽车若改用M85以上的甲醇燃料,PM2.5排放可减少72%~83%,一氧化碳排放量可降低25%~35%,氮氧化物排放量可降低30%~35%。山西、陕西、河南等试点省区多年的试用,也验证了醇醚车用燃料的环保与安全性。
李焕政表示,油品升级会大幅增加炼油成本,拉大汽柴油与醇醚燃料的价格差距,消费者会更乐于使用醇醚燃料,促进其推广提速。
“醇醚燃料从生产环节就已严格限制硫含量,是比国五汽柴油更清洁的车用燃料。”华电榆林天然气化工有限公司总经济师胡克鹏对记者说。
他认为,无论是气头还是煤头甲醇企业,为确保合成气压缩机叶片不被硫化物腐蚀以及避免甲醇合成催化剂中毒,都会配套高效脱硫装置,控制甲醇合成气中硫化氢含量低于10毫克/升。在一些现代化大型甲醇装置产生的合成气中,硫化氢含量甚至低于0.5毫克/升,从而使甲醇及其衍生物二甲醚、DMM3~8等的硫含量小于10毫克/升,成为比国五汽柴油更清洁的车用燃料。
在陕西省决策咨询委员会办公室主任郭卫东看来,甲醇、乙醇、二甲醚中,分别只有1个、2个和2个碳原子,属氢多碳少物质,且自带氧原子,燃烧时需补充的空气很少;而汽油中含有6~12个碳原子,柴油中含有11~20个碳原子,且不含氧,燃烧时需补充大量空气。因此,醇醚燃料车尾气中的二氧化碳、氮氧化物不高,不会像柴油车那样排放大量烟雾及细小颗粒物。应用醇醚燃料,能改善空气质量,减少PM2.5排放。
海南洋浦傲立石化有限公司技术总监胡君表示,炼厂通过重整催化得到国四标号汽油,吨操作成本增加150~220元,加上设备折旧,新增成本达300元/吨;若由国四升至国五标准,吨油品完全成本还要增加100~200元。按目前93#汽油8300元/吨计算,国四汽柴油售价可能超过9000元/吨,国五汽柴油售价可能超过10000元/吨。即便届时甲醇售价攀升至3500元/吨,按1.7吨甲醇替代1吨汽油计算,车用甲醇燃料也极具竞争力。
“一旦使用醇醚燃料带来的经济效益、环保效益与炼厂为升级油品不断提高的成本形成反差,炼油企业会重新考虑醇醚燃料,甚至主动推广醇醚燃料。”刘生全说。
他表示,退一步讲,即便届时炼油企业仍不愿推广醇醚燃料,但为了达到国四、国五标准要求,他们也不得不使用乙醇、MTBE、DMM3~8等油品添加剂,间接增加甲醇和乙醇用量。