浅析美国推广生物燃料乙醇替代甲基叔丁基醚

石油化工技术经济第22卷国内外动态浅析美国推广生物燃料乙醇替代甲基叔丁基醚傅津(中海油田服务股份有限公司北京100010)擿要:由于甲基叔丁基醚MTBE〕的污染问题以及囯际油价的持续高涨生物燃料乙醇越来越受到美国社会公众的关注。生物燃料乙醇具有与MIBE相近的高辛烷值、良好的辛烷值调合效应、含氧量高达34.7%等特性在技术和经济上都具有替代MTBE的可行性美国大力推广生物燃料乙醇替代MTBE。针对美国禁用MTBE的趋势对国内MIBE的生产和应用前景提出了发展建议关键词:美国燃料乙醇替代甲基叔丁基醚自20世纪70年代石油危机以来,为了应对20世纪90年代末期开始美国加州在湖泊石油价格急剧上涨的局面降低美国对国外石油和溪流中陆续发现有MIBE污染并在地下水中的依存度美国一直致力于各种各样的汽车耗能也检测出MTBE之后有关的争论就开始了。加替代品研究其中包括油电两用、天然气、生物柴州从1997年秋季开始对MTBE及其他含氧化合油、氢燃料和乙醇等。目前美国感到要从长远战物对水资源影响进行全面调查于1998年底得出略的角度解决美国能源和污染问题,氢能源可能结论MBE对地下水和饮用水有污染如此用于是最有希望的尝试。而从近中期的角度看燃料水处理和保健费用将每年高达30亿美元。同时乙醇则可能最具吸引力。美国国土调查报告的结论也称在全美范围内有27%的城区水井监测到了MTBE。MTBE污染问1美国生物燃料乙醇替代MTBE的历史缘由题越来越受到美国国会和社会公众的关注美国甲基叔丁基醚MTBE)是异丁烯和甲醇在强各州纷纷采取措施逐渐减少直至禁止MTBE的使酸性阳离子交换树脂作用下生成的一种高辛烷值用。其中缅因州已于1998年10月宣布禁用MT汽油组分其马达法辛烷值为l0Ⅰ研究法辛烷值BEΣ添加剂。新泽西州鉴于本州环保部门已发现为117。在汽油组分中有良好的辛烷值调合效有400口私用井和65口公用井被MTBE污染的应并具有很好的稳定性和互溶性。所以汽油中事实于1999年4月12日也公开呼吁美国立法MTBE的添加作用在于它的抗爆性及含氧性。禁用汽油添加剂MTBE。美国加州于204年1美国环保局在1979年批准将MTBE作为无月1日起禁用MTBE亚利桑那州、康涅狄格州和铅汽油添加剂使用后,MTBE被广泛用于调和汽纽约州也尾随其后。明尼苏达州和内布拉斯加州油。1990年美国国会通过空气清净法修正案,也通过法案减少汽油中MTBE加入量。对汽油除了要求控制蒸汽压、苯含量外还要求含2003年4月美国参议院以67票对29票通氧汽油添加不超过2.7%(质量分数)的氧新配过了拨款75亿美元挟持乙醇生产和禁用MTBE方汽油添加不少于2.0%(质量分数)的氧。这样的j正家。据国可再生燃料协会报告各炼油厂为了满足新配方汽油的含氧要求在含到中国煤化工禁止在汽油中添加和氧、新配方汽油中大量使用MTBE。过去10余年CNMHG间美国共有17个州使用新配方及含氧汽油,它收稿日期2006-0908。门的使用量一直占全美汽油消耗量的三分之作者简介搏津女35岁经济师毕业于北京大学经济管而其中约85%使用了MTBE作为含氧化合物仅理学院。目前在中海油田股份有限公司董事会秘书办公室约8%使用牵葧遞料乙醇作为含氧化合物第6期2006)傅津.浅析美囯推广生物燃料乙醇替代甲基叔丁基醚使用MTBE另有5个州将在2006年内禁用MT-汽油添加剂——乙醇、MTBE和乙基叔丁基醚BE(ETBE)调合性质的比较。2006年2月14日美国国家环保局又颁布取消新配方汽油含氧要求的新法规法规规定全表1乙醇、MTBE、ETBE调合性质的比较国自2006年5月6日起取消新配方汽油中含氧汽油添加剂类型乙醇 MTBE ETBE不小于2.0%的要求同时将停止已实施多年的含氧量(质量分数)%34.7318.1515.66对M'TBE有缺陷产品保护”这意味着继续使用满足含氧量2%要求所需的体积调入量%5.411.0212.79MTBE将有可能面临诉讼的风险,该项法案的实调合蒸汽压/MPa0.1240.0620.028施将对全面禁止使用MTBE产生重要的影响。辛烷值水平109.0109.0110.0随着全美各地MBE的禁用生物燃料乙醇注辛烷值水平指RON和MON的平均值。作为MTBE的替代物逐渐成为美国新配方汽油添加的主要含氧化合物,乙醇含氧量高达35%,是些其他醚类如ETBE也可用于调和汽油MTBE理想的替代品,MTBE的禁用将大大推动ETBE的蒸汽压低因此它比MTB更容易调合,了美国生物燃料乙醇工业的发展。但是其含氧量低要达到相同的汽油含氧量标准,从2006年5月到8月国际原油价格连续突所需调入量要高于MTBE。据美国《油气杂志》统破70美元/桶最高达到75美元/桶使得美国国计现有的ETBE生产能力比MTBE要小得多供内政界、经贸界、消费者一度还怀疑的乙醇汽车和应能力不足。另外除非ETBE装置能达到目前乙醇提炼行业转为前景看好的新能源行业之MTBE装置的生产规模否则其生产成本要远高克莱斯勒汽车公司在美国再生能源协会日前举行于MTBE。甲基叔戊基醚TAME)的情况也比较的华盛顿年会上宣布到2008年该汽车生产厂相似。由于它们与MTBE化学结构相似人们也家将把自己在美国的乙醇汽车年生产量提高到会关注这些醚类是否会造成类似于MTBE的环境50万辆达到该公司在美国汽车生产总量的四分题因此在加利福尼亚州空气资源委员会之一。福特预计今年将生产25万辆乙醇汽车通(CARB)第三阶段规格中规定在确定使用这些用汽车将在今年生产40万辆的基础上2007年醚类对公众健康和环境不产生负面影响之前不把乙醇汽车生产量提高到50万辆。与此同时车允许使用ETBE。另外,有了MTBE的教训消费用乙醇生产企业也因乙醇前景看好而加大了投者也不会轻易认可类似于MTBE的其他石化衍生资。目前美国已有95家车用乙醇提炼厂在运营,的含氧化合物。因此炼油厂难以把这些醚类看随着国际原油价格的不断上升业内外人士普遍作可行的MTBE替代物。考虑调和汽油的蒸馏特相信乙醇的利用率将快速提高。为应对上涨的车性、辛烷值、稀释效应和RFG规格中的含氧量要用乙醇需求美国目前不但有34家车用乙醇提炼求生物燃料乙醇无疑成为有效替代MTBE的汽新厂已在建设之中并且还计划实施150多个新油添加剂。建或扩建项目。(1)乙醇作为车用燃料的优点生物燃料乙醇具有与MTBE相近的高辛烷值2美国生物燃料乙醇替代MTBE的可行性论证特性不同组分的汽油添加乙醇后其辛烷值均有2.1推广使用生物燃料乙醇在技术上是可行的不同程度的提高并具有良好的辛烷值调合效应。乙CH3CH2OH)俗称酒精是一种无色透生物燃料乙醇还具有比MBE更高含氧量的特明、易挥发、易燃液体是基本有机化工原料之点乙醇含氧量高达34.7%而MTBE的含氧量主要用作溶剂也用于制造染料涂料、合成橡胶、为中国煤化工量的乙醇后可以显医药、洗涤剂化妆品等。乙醇既可以由乙烯水合著| CNMHG醇可以较MTBE更少制成也可由谷类、甘蔗和任何含淀粉或糖类的农的添加量加入汽油中美国含氧汽油中通常需添作物为原料采用生物发酵方法制成。乙醇的热值加7.7%乙醇,新配方汽油通常乙醇添加量为较低蒸发澘热较高抗爆性能好含氧量高在少5.7%MBE添加量通常为12%~15%。量水分存在的下还容易产生相分离。表1是通过添加乙醇等含氧化合物可使汽车发动石油化工技术经济第22卷机燃烧完全有效降低汽车尾气排放美国汽车/农民收入45亿美元;减少政府对农民的补贴增油料研究计划(AQRP)的研究报告表明!使用含加195200个就业机会;增加个人所得税收入6%乙醇的加州新配方汽油与常规汽油相比HC5.32亿美元;减少原油进口,改进贸易平衡20排放降低10%~27%CO排放减少21%~28%,亿降低汽车排放改善环境质量。社会、经济及NO,排放減少7%~16%有毒气体排放降低9%环境均十分显著。32%(2)乙醇作为车用燃料的不足3美国大力推广生物燃料乙醇替代MTBE计划乙醇在燃烧过程中会形成乙酸等对金属有腐1)005能源法案给生物燃料乙醇的发展奠蚀的酸性物质会对发动机有色金属部件有一定定了基础的腐蚀作用205年8月美国总统布什签署了2005美乙醇旳抗水性较差,乙醇汽油在少量水分存国能源法案也称屴可再生燃料标准( Renewable在的情况下容易发生相分离影响贮存和汽车正ˆ fuels standard"。根据此项法案美国自2006年常运转。因此要对汽油及乙醇中的含水量要有严起将要求未来几年里消耗的燃油中必须包括一定格的控制。数量的可再生燃料到2012年生物燃料乙醇要乙醇本身的饱和蒸汽压为18kPa但研究表求将达到75亿加仑约22.4Mt。由此可见美国明乙醇调入汽油后会产生明显的蒸汽压调合效2005能源法案给生物燃料乙醇今后5~10年的应使得调合蒸汽压增加发展奠定了重要的政策和法律基础。美国政府推广使用车用乙醇汽油已有30年(2)发展空间的历史在推广乙醇汽油过程中进行了认真的技2004年美国汽油禁用MTBE进入第一步,术准备生产企业、有关研究机构、汽油生产与销禁用最初从加州开始接着是纽约州和康涅狄克售商、汽车制造商等都对乙醇汽油的性能如辛烷州。这一年美国MTBE用量从12.88M/a高峰值蒸气压尾气排放车辆的动力性及经济性等进减少到7.29Mt/a,而乙醇用量却从2002年初行了系统的研究工作。根据各炼油裝置、汽油组5.15Mta增加到2004年的9.44Ma。按此趋分的不同确定汽油中加入生物燃料乙醇的比例,势发展ρ008年可望全部禁用MBE。到2010目前大量推广的是乙醇含量在10%以下的乙醇年乙醇用量可望增加到12.88-13.73Mta。汽油到2004年为止羡国已累计销售了乙醇汽油4美国汽油禁用MTBE的发展趋势对我国启示6000亿加仓约1792Mt)使用乙醇汽油的汽车我国从20世纪70年代末和80年代初开始行驶里程已累积到了1×10}2km。生物燃料乙醇进行MTBE合成技术的研究,983年中石化股份的产量正在逐年增加。实践证明美国在生物燃料有限公司齐鲁分公司橡胶厂建成我国第一套MT-乙醇及车用乙醇汽油生产技术、调和、储运及销售BE工业试验装置,986年吉化公司有机合成厂等方面均已具备成熟的技术与经验并且已为车建成我国第一套万吨级MTBE生产装置其生产用乙醇汽油的生产和使用形成了一整套的管理能力为27.5ka到20世纪末MTBE已成为全方法。因此推广使用生物燃料乙醇在技术上是世界石化产品中发展最快的品种之一我国在此可行的。期间MTBE也迅速发展并且拥有了自己的专利2.2推广生物燃料乙醇替代MTBE在经济上是技术目前全国有近40套MTBE生产装置生产可行的能力约达1600kta年产量约为1500kt/a。燕美国在推广以玉米为原料、生产生物燃料乙化中国煤化工化公司140v/a)是醇和乙醇汽油使用方面的经验表明在经济上也是两CNMHG可行的不仅带动了乙醇产业的发展同时也扩展近年来我国实施汽油无铅化及汽油质量升了农产品的应用领域减少了对进囗石油的依赖。级步伐的加快,给国内MTBE的发展带来商机。根据美国政府测算推广乙醇汽油可以节省MTBE生产能力增加到了1600kta这和我国大联邦政府财酸颍支出36亿美元其中可增加部分炼油厂以催化裂化装置为主高辛烷值汽油第6期2006)傅津.浅析美囯推广生物燃料乙醇替代甲基叔丁基醚生产能力不足汽油脱硫、降烯烃以及近年来高辛的认识燃料乙醇。烷值汽油需求增加的国情有关2001年4月8日原国家计委和国家质量监在未来几年內为满足国家第三、第四阶段汽督检验总局宣布我国将全面推广使用汽油醇车排放标准要求汽油中硫含量、烯烃、芳烃含量《变性染料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标将不断下降MTBE作为一种高辛烷值组分仍将准已于4月2日公布。2002年6月30日起在河继续成为国内汽油的主要组分预计我国对MTBE南省郑州、洛阳、南阳和黑龙江哈尔滨、肇东等5的需求也将处于增长状态一些企业正对装置进个城市开展试点试用汽油醇获得成功。2004年行扩建改造或新建装置。2月10日国家发展和改革委员会继续扩大试点,尽管我国目前尚未见有MTBE污染地下水的黑龙江、吉林、河南、安徽四省除在全省范围内扩报道和研究且在今后一段时间内仍会成为汽油大试点还调岀燃料酒精销售到辽宁、河北、山东、的主要组分但从长远看我国将与国际接轨美江苏。2005年底上述省、市基本实现车用乙醇汽国禁用MTBE的趋势必将对国内MBE的生产油替代其他汽油。随着十一五”期间国内车用和应用前景带来消极的影响。美国走了20年乙醇汽油消耗量和推广应用范围的逐步扩大国MTBE的弯路之后现在又回过头来再走乙醇代内MTBE的生产及应用预计将呈逐年下降的趋替MTBE的路子其经验教训可帮助我们更正确势。a Tentative Discussion on substituting fuel ethanol for mtbe in usau JInChina Oilfield Service Company Limited, Beijing 100010)ABSTRACTDue to the pollution problem of MTBE, and the continuous uprising of international oil price, biologicalfuel ethanol has caused increasing attention of USA public. As biological fuel ethanol has similar features withMTBE like high octane number good octane number blending effect, and high oxygen content up to 34. 7%0,it has the feasibility of substituting MTBE in technological and economic considerations. USA greatly popularizes the using of biological fuel ethanol to substitute MTBE. In view of the trend of prohibition of mTBE inUSA this paper raised proposals for production and application prospect of domestic MTBEKeywords USA, fuel ethanol, substitute MTBE东亚乙烯生产商采用丁烷替代部分裂解原料由于石脑油价格高于丁烷,因此许多亚洲乙月日本石脑油期货到岸价为619.75~621.50美烯生产商采用丁烷替代石脑油作为裂解原料。在元/t,而丁烷仅为506~508美元/t,约为前者的典型情况下,约10%的石脑油裂解原料可用丁烷82%,从而为乙烯生产商节省成本8%~9%。因取代。如果原油价格仍维持高位,这一趋势将持此这一时期丁烷需求量大幅增长。东亚地区丁烷续下去。丙烷也可用作石脑油裂解装置的替代原需求主要来自日本、韩国等。相比而言,石脑油裂料,但由于东亚地区裂解装置的特殊构造,使用丁解中国煤化工13%丙烯,丁烷裂解产烷替代物更为普遍。CNMHG%两烯,而丁烯和汽油一般而言,当丁烷价格为石脑油价格的90%收牧。时,用丁烷替代石脑油就有利可图。2005年9月(杨学萍摘自美 Platts Petrochemical Report,日本丁烷到岸价为石脑油价格的90%,2006年42006,25(17)5)