以科学发展观制定?我国汽柴油新标准
进入21世纪后,随着经济的发展和社会的进步,人们对大气和生态环境更加关注,从事石油科技和炼油技术的工作者们尤其是这样,前不久,笔者与中石化经-济技术研究院经-济政策研究所所长单洪青、廖健高级工程师相约在一起,就汽柴油新标准及其制定的方方面面展开了一番交流,认为它不仅直接影响到大气质量和生态环境,而且对我国炼油行业机制和结构具有全局性的影响,汽柴油新标准的制定既要借鉴先进国家制定的不同汽柴油标准,又要考虑到国情和区域差异,从而公正合理地提出相应的要求。
净化尾气 牵引清洁化
众所周知,汽车尾气造成的大气污染已成为全球的一大公害。近30年来,发达国家均采取了改进发动机设计、改善燃烧条件的机内净化和汽车安装尾气转化器的机外净化等一系列措施,虽然使汽车带来的大气污染状况有所减轻,但并没有根本解决问题。为此,先进国家分段、适时推出了汽、柴油标准。10余年来,随着机内净化和机外净化技术的不断进步,以及清洁汽油/新配方汽油和清洁柴油的出现,使汽车尾气排放的有害物质有了很大程度的降低。单洪青所长说:“尽管全球汽柴油标准发展的总趋势是一致的,但仍然存在着明显的差别。世界主要国家对汽柴油硫含量的要求十分严格,降低幅度很大,而对汽油烯烃含量和汽、柴油芳烃含量的限值一般要求比较宽松,这也是现有生产装置较容易达到的”。关于汽、柴油标准的问题,高级工程师廖健说:“要分地区、分阶段、分步骤区别实施。就世界上具有典型意义的美欧日汽、柴油标准,我们作一对比和分析,便能印证单所长所讲汽柴油标准对不同指标有不同的要求”。我们不妨通过世界上具有代表性且处于领先地位的美欧日汽、柴油不同标准的对比分析进行介绍。
汽油标准重点降低硫含量大多分时分段推行
从2000年到2005年左右,汽油标准的主要指标,如硫含量:美国从140~170μg/g降到30μg/g;欧盟从<150μg/g降到<50μg/g,日本从100μg/g降到50μg/g;烯烃含量(体积):美国从6~10%降到4%,欧盟保持<18%不变;芳烃含量(体积):美国从<25%改为25%,欧盟从<42%降到<35%;苯含量%(体积):美国从0.95~1.3%改为<1.0,欧盟和日本不作更改。由此趋势和走向便不难看出:汽油的硫含量下降速度较快,而烯烃、芳烃含量呈快慢不一的下降走势,同时,苯含量的要求已相当严格了。单洪青说:“这就很清楚地说明,各个国家和地区汽油标准的宽严程度并不一致,美国严于欧盟,欧盟又严于日本。从具体指标看,其差异尤为明显。是什么原-因呢?”我们可以就美、欧、日汽油的具体指标来分别探讨。
汽油硫含量,各个国家和地区都是不遗余力、下大力气地进行严格的控制,这是一个共同点。美国由于幅员辽阔、地区差异较大,不同地区所执行的标准也不尽相同,她说,目前美国大致执行着三个汽油标准:上个世纪90年代,加州由于污染十分严重,执行该州制定的世界上最严格的汽油标准,1996年开始执行第二阶段标准,即硫含量为30μg/g、烯烃含量4%(体积)、芳烃含量22%(体积),苯含量则为0.8%(体积)。从2003年1月,又开始执行第三阶段的标准,即硫、苯含量分别降到15μg/g、0.7%,烯烃和芳烃含量维持不变。廖健说:“至于22个臭氧不达标的州,则执行联邦新配方汽油标准,这种汽油的供应量约占美国汽油总市场的36%,其余各州则执行普通汽油标准,即其质量和排放要求不低于美国1990年的平均水平:硫含量338μg/g,烯烃含量10.8%、芳烃含量28.6%,以及苯含量1.6%”。这里有一点要指出的是,美国的新配方汽油(RFG)从2000年到2003年底执行的是第二阶段复杂模型标准,它并没有对具体组份的指标进行限制,而是通过排放要求,对汽油组份指标进行制约。他说,2004年至2006年期间,美国要求其汽油分阶段达到平均硫含量不超过30μg/g,最高硫含量不超过80μg/g。预计2010年后,拟提议将汽油硫含量进一步降低到
10~15μg/g以下。
谈到欧盟、日本情况时,单洪青说:“欧盟要求其成员国汽油的硫含量从2000年的150μg/g降低到2005年的50μg/g以下,还要求从2005年1月1日起,必须有部分汽油达到10μg/g以下的标准,4年后所有汽油的硫含量都必须降到10μg/g以下。日本要求汽油硫含量从2005年起降到50μg/g以下,计划2007~2008年再降到10μg/g以下”。由上述情况明显看出:美欧日均要求从2000年开始,汽油硫含量低于200μg/g,2005年左右降到50μg/g以下,之后,更进一步要求再降到10μg/g左右。
一些发达国家或新兴工业化国家也纷纷制定低硫含量的汽油标准,如澳大利亚,2005年为150μg/g,新西兰计划2006年为150μg/g,印度2005年为500μg/g,2010年为350μg/g,墨西哥预计2005年~2006年为300μg/g,2009~2011年为50μg/g。之所以各国对汽油硫含量的降低如此重视和严格,因为它是影响汽车排放物的主要因素,随着它的降低,CO、烃类(HC)和NOx的排放量都会大幅减少。
单洪青说:“为了达到新的更严、更高的清洁汽油规格(主要还是降低硫含量),各国炼油工业投入了大量的资金。如为实施2004年开始的汽油硫含量30μg/g的标准,美国环保局估计,炼油企业将投资10~30亿美元,每吨汽油生产成本将增加60元左右,API估计炼油工业将为此投入近50~80亿美元,每吨生产成本增加75元左右”。廖健补充说:“据估计,欧盟在2010年前要达到所要求的车用汽油诸多新规格,成本可能高达440~550亿美元。为此,美欧日都采取了一系列税收及贷款优惠政策,以激励炼油企业生产清洁汽油,鼓励消费者使用清洁汽油”。
汽油标准中,大多数国家并不苛求降低烯烃含量和芳烃含量,一则是它们对排放物的影响不如硫含量那样显著,二则是现有炼油装置生产的汽油组份通过调合便可达到限值,也就是说,对它们限值制定的依据,均基于具体炼油工业结构(如重整、加氢、调合装置)而确定。当然,总体来看,对汽油中芳烃含量的要求还是逐步趋严,因为它的燃烧温度较高,致使尾气中NOx排量有所增加,但进程比较缓慢,要求也不苛刻。单洪青说:“由于苯是致癌物质,燃烧不好会使尾气排放物中苯含量增加,危害公众健康,所以,世界各国对汽油中苯含量的要求较严格,其含量有进一步降低的趋势。目前,美国环保局正起草一份提案,解决大气毒物的移动问题,其中很可能要求降低苯含量。预计将对其提出新的议案”。
汽油辛烷值依国情而定
关于汽油标号的制定和推出,廖健说:“世界各国都是根据各自车况、路况,以及炼油装置的结构等具体情况制定适合国情的辛烷值指标。同时,还随着现代汽车技术的进步,不断μ-化马达法辛烷值(MON)的作用”,他说,反映抗爆震能力的辛烷值,从物理意义上讲,与汽车所排尾气无关,但辛烷值过低会导致发动机爆震,而这一异常燃烧现象,也会增加尾气的排放量。
我们知道,研究法辛烷值(RON)可较好地反映汽车在缓和条件及发动机低转速时汽油的抗爆性能,而只有当发动机高转速或重负荷下运转时,MON的重要性才与RON相当或更高。它们俩的平均值则称“抗爆指数”,它俩的差值为“敏感度”。欧盟的汽油标准,同时对RON和MON予以限制,美国仅限制抗爆指数,日本只限制RON,可见三者有明显差别。单洪青分析道:“欧洲汽车一般采用小排量,其功率的提高主要靠发动机的转速(一般为5000~6000转/分),欧洲汽车速度一般很快,如德国的高速路基本不限时速,一般都在150~180km/h,摩托车更是达200km/h以上,250公里时速的汽车也颇为常见。此时,马达法辛烷值便显现其较大的作用了”。她说,美国汽车发动机转速较低(一般不大于4000转/分),主要通过大排量来提高扭矩和功率,所以美国认为抗爆指数更能反映汽油抗爆性能。廖健说“日本汽车时速一般较慢,发动机在低转速和低负荷下运行,所以只限制研究法辛烷值指标”。他指出,由于汽车采用了电子控制技术、爆震传感器,以及电喷技术等新技术,马达法辛烷值(MOR)的作用会越来越小,并逐步μ-出。
柴油指标在宽松中稳步提高
与绝大部分用作车用燃料的汽油有很大不同,柴油用途十分广泛,欧美日从总体上划分车用柴油和非车用柴油两大类。根据各自国情又在不同时期、不同区域实施不同的标准,但是对大幅度降低车用柴油硫含量的态度,各国是惊人的一致,因为它直接影响到柴油车尾气中颗粒物的排放量,易引起人体呼吸系统疾病,并可能致癌。柴油硫含量的降低和汽油硫含量一样,必须投入大量的资金,生产成本也会增加。至于对芳烃和多环芳烃含量限值的要求,大多数国家和地区炼油装置结构是比较容易达到的。而十六烷值的要求,将逐步提高,目前,欧盟和美国是不低于51和不低于40(十六烷指数),日本要求十六烷值不低于45。
单洪青、廖健谈到非车用柴油时说,尽管世界大多数国家根据柴油用途分成了2~3类,对应适用不同的标准,而且比较宽松,如美国目前非道路柴油标准无法规限制,平均硫含量为3300μg/g。但是,随着超低硫,即小于50μg/g车用柴油的推广应用,预计非车用柴油硫含量将逐步降低。如欧洲国家,一般将柴油分为非城市柴油和城市柴油(车用柴油)两类,其指标的要求也不一样,当然,城市柴油要求的指标严格得多。
从上面谈的情况来看,我们分析后一致认为:美欧日汽油标准中的硫含量、烯烃含量、芳烃含量和苯含量等指标均呈不断下降的趋势;车用柴油标准中硫、芳烃以及多环芳烃诸含量也都呈下降之势,这也是全球汽油和车用柴油标准的发展方向。可以看出,对不同组分的含量,在汽、柴油标准中降低的幅度和速度是不同的,而且各国宽松不一的指标,也都是根据炼油装置结构和调合组分的构成来进行制定的,并不苛求将其含量降到很低的水平,而是炼油企业现有装置结构在不做大的改造情况下便可达到。
制定我国汽柴油新标准的建议
借鉴美欧日等国家和地区逐步推进汽、柴油清洁化进程的经-验,以免少走弯路,为此,我们建议结合环保要求,应综合考虑不同区域、不同阶段我国汽车行业对汽、柴油质量的要求,和炼油企业生产装置结构现状及今后改造方案,分阶段、按步骤制定适合国情的汽、柴油新标准。
1、鉴于我国已制定了汽车尾气排放标准(与欧盟相同),再借鉴和参考国外经-验和大量实验数据,应针对我国炼油工业具体情况(如装置结构等)提出满足排放标准的汽柴油标准。
2、鉴于我国国土辽阔、地区差异较大,可将实施的标准分严格、较严格(宜放慢升级速度)、较宽松(适时逐步提高)三类不同的汽、柴油新标准。
3、新标准的重点宜放在大幅降低汽油的硫含量和苯含量及柴油的硫含量上面,至于汽油烯烃含量和芳烃含量,柴油的芳烃含量,应根据炼油工业状况适当降低,稳步推进,这样,既保证空气环境总体和快速改善,又不至于使炼油企业投资过高、负担过重。
4、鉴于马达法辛烷值(MON)重要性的日益μ-化,可沿用现有国家研究法辛烷值及抗爆指数的双指标方案。
5、对提前实施汽、柴油新标准的炼油企业,国家应在税收、贷款等方面给予优惠政策。如税收方面,将生产型增值税改为消费型增值税,也可适当降低消费税;贷款方面,可对生产清洁燃料的建设项目与改造项目由政府给予贴息和无息贷款。
上述是我们对制定汽柴油新标准的科学性、可持续性,也就是科学发展观的理解,仅供有关部门参考。