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科普:關(guān)于柴油的事,這篇文章顛覆你的認(rèn)知!

更新時(shí)間:2019-12-11      點(diǎn)擊次數(shù):2837

一般來說,柴油車比汽油車可以節(jié)省至少20%的油耗。在歐洲市場,柴油車的平均占有率超過了50%,在法國柴油車占比甚至達(dá)到了80%~90%。就連亞洲近鄰日本,近年來柴油車的保有量也在飛速增長。

   不過,柴油車并未在我國“生根發(fā)芽”。目前,柴油車在我國發(fā)展不起來的*原因主要有兩個:柴油品質(zhì)差和供應(yīng)短缺。

柴油是什么?

   柴油是烴類(碳原子數(shù)約10~22)混合物,與汽油相比,有不易揮發(fā)、著火點(diǎn)高的特點(diǎn),主要用作柴油發(fā)動機(jī)的燃料。柴油發(fā)動機(jī)一般采用的是壓燃式點(diǎn)火方式。也就是說,在氣缸內(nèi)壓縮含有露狀柴油的空氣,使其溫度上升至柴油的燃燒點(diǎn),使柴油燃燒做功。而汽油發(fā)動機(jī)是采用點(diǎn)燃式點(diǎn)火方式,含有露狀汽油的空氣在壓縮后還沒有達(dá)到其燃燒點(diǎn),用電流產(chǎn)生電火花的方式點(diǎn)燃汽油,使其燃燒做功。

   由于工作原理不同,柴油發(fā)動機(jī)比汽油發(fā)動機(jī)具有更高的能量轉(zhuǎn)換比,能量消耗為汽油發(fā)動機(jī)的45%~60%。還有,柴油發(fā)動機(jī)的低速扭矩比汽油車大,在排量相同的情況下,柴油車在發(fā)動和爬坡時(shí)給人的感覺是動力強(qiáng)勁,在國內(nèi)多被用于非承載SUV或大型車輛。

   不過,現(xiàn)代柴油機(jī)必須與清潔的柴油相匹配才能充分發(fā)揮節(jié)能減排效果。所以,柴油的質(zhì)量對柴油車的性能影響很大。

柴油從哪里來?

   頁巖油和煤炭液化也可以制得柴油,但目前我國的成品柴油都是由石油提煉而成。沒有經(jīng)過煉制和加工的石油,就是人們所謂的原油。

   原油是一種黑褐色的流動或半流動粘稠液,比重略輕于水,含有多種不同類型的烴。原油中,碳元素占83%~87%,氫元素占11%~14%,其他部分則是硫、氮、氧及金屬等雜質(zhì)。碳和氫燃燒后都會釋放出熱量,所以原油主要被用作燃油和汽油的原料,是世界上zui重要的一次能源之一。

   原油的成分復(fù)雜,并且這些物質(zhì)全部混合在一起。把這些黑黑乎乎的原油變成純清的柴油或燃料油,一般需要經(jīng)過以下4個基本過程。

   (1)先將原油脫鹽、脫水,再進(jìn)行常壓蒸餾(隨著烴鏈長度的增加,其沸點(diǎn)也會逐漸升高,因此可以通過蒸餾法將其分離),分割出適宜作為汽油、柴油的餾分。這種餾叫做直餾餾分,如石腦油、常一線柴油、常二線柴油等。

編輯搜圖

 

?   (2)以煉制過程中產(chǎn)生的常、減壓重油等為原料,用熱裂化、催化裂化、加氫裂化和延遲焦化等二次加工方法,將高沸點(diǎn)餾分裂解為適宜作燃料的低分子烴,經(jīng)過分餾得到汽、柴油的熱裂化、催化裂化和焦化組份。生產(chǎn)高辛烷值的汽油時(shí),還需要采用催化重整和烷基化等方法,制得重整汽油組份和輕烷基化油。

   (3)將直餾和二次加工方法得到的餾分油分別進(jìn)行電化學(xué)精制、加氫精制、脫硫醇和脫蠟,除去其中的有害物質(zhì),提高油品質(zhì)量。

   (4)以上述各種餾份油為組份,根據(jù)不同牌號汽油、柴油的質(zhì)量要求,按比例加入適量的各種加劑進(jìn)行調(diào)和,即可得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

   經(jīng)過上述4個步驟后,含有硫、鈣等雜質(zhì)的黑色黏稠的原油,zui終會變?yōu)橥笍厍辶恋那鍧嵠秃筒裼?。理論上,原油煉化之后,產(chǎn)出的汽油約為25%、柴油約為30%,柴油的產(chǎn)量要高于汽油。而我國的柴油車也比較少,所以冬季易發(fā)的“柴油荒”也從側(cè)面說明,柴油在社會經(jīng)濟(jì)中的作用要高于汽油。

制約柴油質(zhì)量的因素有哪些?

   國內(nèi)外市場上柴油品質(zhì)的差異主要在于其中硫含量的高低,而造成這種差距的原因主要有兩個。

原料的問題

   從地下開采出來的原油基本成分類似,但在不同產(chǎn)區(qū)和不同地層,原油的物理性質(zhì)差別很大,品種也是紛繁眾多。國內(nèi)煉治的原油主要來自中東和國內(nèi)自產(chǎn)的高硫中質(zhì)原油(價(jià)格便宜),而歐美汽油的主要來自北海和美國西德克薩斯原油,低硫輕質(zhì)甜原油(價(jià)格較高)。

   作為原油的產(chǎn)出品,柴油的質(zhì)量在很大程度上是受制于原油的,比如凝固點(diǎn)。而影響原油凝固點(diǎn)的主要因素是其中的含蠟量,含蠟量多的原油凝點(diǎn)高。例如:南陽原油含蠟量為30.3%,凝固點(diǎn)高達(dá)45℃;含蠟量僅1.5%的新疆低凝原油凝固點(diǎn)低至-58℃。按凝固點(diǎn)不同,柴油可以分為5#柴油、0#柴油、-10#柴油、-20#柴油、-35#柴油等標(biāo)號。如果在不適合的使用溫度區(qū)間,柴油發(fā)動機(jī)中的燃油系統(tǒng)就可能結(jié)蠟、堵塞油路,影響發(fā)動機(jī)的正常工作。

   我國原油的質(zhì)量總體不高。例如,大慶油田的原油有含蠟量高(約26%~30%)、凝固點(diǎn)高(約30℃)、硫含量低(0.10%)的特點(diǎn),屬于典型的低硫石蠟基原油。由其加工的直餾餾分性質(zhì)特點(diǎn)如下:①200℃以前的餾分占原油的10.0%~11.3%(重量比),直餾汽油的收率和辛烷值都較低;②煤柴油餾分(200~300℃)的收率為20%左右(重量比),柴油餾分的柴油指數(shù)一般大于70,有良好的燃燒性能,但其收率受凝固點(diǎn)限制;③減壓蠟油餾分(350~500℃)收率為26%(重量比)左右,潤滑油含量約占原油的15%;④500℃的減壓渣油(VR)收率為43%(重量比)左右。這些數(shù)據(jù)表明,大慶原油是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潤滑油和各種蠟的良好原料,采用燃料—潤滑油型加工方案zui為理想,或者采用燃料—潤滑油—化工型加工方案。

煉化工藝問題

   加氫裂化和催化裂化都是石油煉制的方式,加氫裂化的液體產(chǎn)品收率達(dá)98%以上,質(zhì)量也比催化裂化要高很多。但是,在常規(guī)加氫脫硫過程中,烯烴容易被飽和成烷烴,汽油辛烷值損失,導(dǎo)致油品達(dá)不到國Ⅳ、國Ⅴ要求。還有,加氫裂化是在高壓下操作,條件較苛刻,需較多的合金鋼材,耗氫較多,所以國內(nèi)煉油業(yè)多采用催化裂化的方式,而一些發(fā)達(dá)國家則主要以加氫裂化為主。

   由于我國煉油裝置結(jié)構(gòu)不同于國外,重油催化裂化占比較大(我國車用汽油組分中催化裂化汽油占比約為74%)。而催化裂化汽油中烯烴含量達(dá)45%左右,硫含量在100~1000ppm之間,使得催化裂化汽油需要脫硫和降烯烴同時(shí)進(jìn)行才能達(dá)到清潔油品標(biāo)準(zhǔn)。

柴油升級去硫是關(guān)鍵

   歐美國家催化汽油占比僅為30%左右,烷基化、重整等清潔高辛烷值調(diào)和組分比例高,升級僅需降低硫含量。中國催化汽油占比達(dá)74%,調(diào)和手段相對較少,升級需要降硫、降烯烴且保證高辛烷值,難度更大。

   不過,油品質(zhì)量提升將大幅降低車輛尾氣污染物排放,是一項(xiàng)有利于人們生活健康的藍(lán)天工程。事關(guān)國計(jì)民生,國家迫切需要改善油品質(zhì)量、提供經(jīng)濟(jì)高效的柴油、汽油質(zhì)量升級技術(shù)。

   在過去的10多年時(shí)間里,我國走過發(fā)達(dá)國家用20多年時(shí)間走過的油品升級歷程,開發(fā)出“全餾分催化汽油預(yù)加氫—輕重汽油切割—重汽油選擇性加氫脫硫—接力脫硫”分段加氫脫硫工藝以及超低硫柴油生產(chǎn)技術(shù)(PHF技術(shù))等,實(shí)現(xiàn)了從“低硫”柴油向“超低硫”柴油邁進(jìn)。目前,PHF技術(shù)已經(jīng)覆蓋了中國石油公司的全部煉化單位,F(xiàn)DS系列柴油加氫精制催化劑在大港石化、長慶石化等3套裝置成功應(yīng)用,開工用時(shí)由72個小時(shí)縮短到24個小時(shí),不僅提高油品質(zhì)量,還提高了生產(chǎn)效率、降低了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

   目前,中國石油現(xiàn)有38套柴油加氫精制裝置,在建14套,對清潔柴油升級技術(shù)需求高。石化院開發(fā)出柴油加氫精制、加氫改質(zhì)和異構(gòu)降凝等3類6種催化劑制備技術(shù)。催化劑有活性高、空速高、原料適應(yīng)性強(qiáng)、性能優(yōu)異等特點(diǎn),可有效降低產(chǎn)品硫含量,是國家柴油質(zhì)量升級到第四階段標(biāo)準(zhǔn)的shouxuan主體技術(shù)。

我國柴油真的短缺嗎?

   柴油發(fā)動機(jī)的扭矩比汽油發(fā)動機(jī)大得多,在國內(nèi)多被用于非承載SUV或大型車輛,還有就是拖拉機(jī)、收割機(jī)等農(nóng)用機(jī)械和貨輪、坦克、軍艦等國家戰(zhàn)略需求。因此,在我國,柴油要優(yōu)先提供給輪船、重卡、農(nóng)用車等使用,然后才能排到乘用車。

   中石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院在2016年1月26日發(fā)布的《2015年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》中披露,截止2015年底,我國煉油總能力為7.1億噸/年,其中新增煉油能力3020萬噸/年,淘汰落后產(chǎn)能4057萬噸/年。按照85%的合理開工率計(jì)算,國內(nèi)煉油能力過剩1億噸/年,全國原油加工量預(yù)計(jì)為5.22億噸,增長3.8%。這同時(shí)也說明,我國市場上柴油供應(yīng)充足,“柴油荒”只是暫時(shí)現(xiàn)象。

   2016年1月1日起,我國開始在東部地區(qū)重點(diǎn)城市供應(yīng)與國IV標(biāo)準(zhǔn)車用柴油相同硫含量的普通柴油;2017年7月1日,全國將全面供應(yīng)國IV標(biāo)準(zhǔn)普通柴油,同時(shí)停止國內(nèi)銷售低于國IV標(biāo)準(zhǔn)的普通柴油;2018年1月1日起,全國供應(yīng)與國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)車用柴油相同硫含量的普通柴油(含B5生物柴油),停止國內(nèi)銷售低于國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)普通柴油。隨著柴油質(zhì)量的升級,將有效削減大氣流動源污染物排放,單位油耗可削減硫氧化物約85%、氮氧化物和顆粒物約3%到5%,同時(shí)對降低PM2.5濃度也有一定的協(xié)同作用。同時(shí),也將*改變柴油在人們心中的“冒黑煙”“噪音大”等印象。

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