阻擊霧霾，化企攻堅(jiān)PODE助柴油升級
近些年，以高PM2.5(細(xì)顆粒物)濃度為典型特征的大范圍霧霾頻頻肆虐我國東部地區(qū)，尤其是京津冀、長三角地區(qū)，嚴(yán)重影響了人民群眾的身體健康和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
業(yè)內(nèi)專家分析，雖然PM2.5只是大氣成分中含量較少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小、面積大、活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)，如重金屬、微生物等，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。調(diào)查研究結(jié)果顯示，汽車尤其是柴油車尾氣是霧霾產(chǎn)生的元兇之一。而伴隨著新環(huán)保法規(guī)的實(shí)施，PM2.5的治理防范成為擺在各地政府日程上的一件頭等大事。中國化工報記者在采訪中了解到，隨著油品升級步伐的不斷推進(jìn)，不少化工企業(yè)紛紛把目光對準(zhǔn)了柴油添加劑，以求掘金油品升級這塊巨大的市場，并期待為改善我們的大氣環(huán)境貢獻(xiàn)自己的力量。
發(fā)現(xiàn)：霧霾元兇亟待遏制
PM2.5到底是什么?北京市環(huán)保局的調(diào)查研究顯示，北京市機(jī)動車排放的CO(一氧化碳)、HC(碳?xì)浠衔?和NOx(氮氧化物)分別占到這幾類大氣污染物排放總量的86%、32%和56%，而PM2.5來源中，機(jī)動車占本地排放源的31.1%。北京市PM2.5源解析結(jié)果表明，機(jī)動車排放污染已成為影響大氣環(huán)境質(zhì)量的主要來源之一，而柴油機(jī)動車成為PM2.5的最大污染元兇。
“這項(xiàng)結(jié)論在上海也得到了印證，上海市環(huán)保部門曾經(jīng)組織相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)，對上海市PM2.5的成分特征及來源進(jìn)行調(diào)查，初步研究查明，上海市環(huán)境空氣PM2.5來源中，機(jī)動車排放比重最高，占25%。”淄博津昌助燃材料科技有限公司總經(jīng)理朱耿昌告訴中國化工報記者。
2012年世界衛(wèi)生組織把柴油車尾氣列入一類致癌物。據(jù)北京理工大學(xué)汽車動力性及排放測試國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室主任葛蘊(yùn)珊介紹，通常情況下，道路上5~30噸位的長途運(yùn)輸車基本上都是柴油車，而柴油車除了排放氣體污染物外，還有顆粒物，這是PM2.5一個很重要的來源。朱耿昌也表示，在PM2.5的主要來源中，機(jī)動車尾氣污染不容忽視，大量的柴油車在道路行駛過程中會產(chǎn)生PM2.5，柴油車爬坡過程中以及司機(jī)不良駕駛習(xí)慣如急加速、急減速還會排放更多的PM2.5。
記者了解到，雖然柴油車是污染環(huán)境的兇手，而眾多企業(yè)依然對柴油車情有獨(dú)鐘。山東奔騰漆業(yè)股份有限公司15輛；愤\(yùn)輸車輛2014年10月份到了報廢期，沒有選擇燃燒LNG車輛，依然選擇更換柴油車。該公司的一位司機(jī)告訴中國化工報記者，大噸位的長途運(yùn)輸選擇柴油車，首要原因就是安全，其次就是柴油到哪里都可以加得到，再次就是柴油車馬力大，爬坡優(yōu)于燃燒其他燃料的車輛。
面對柴油車產(chǎn)生的PM2.5的污染，許多國家也都加快了治理步伐。英國、法國先后向柴油汽車“宣戰(zhàn)”，英國議會環(huán)境評估委員會建議政府全面取締柴油汽車，法國巴黎計(jì)劃到2020年在法國首都全面禁止柴油機(jī)動車上路。這種措施雖然受到環(huán)保主義者的歡迎，但是作為柴油車非常普及的歐洲國家，如果全面取締柴油車，將大大損害很多家庭的利益。那么，如何改變柴油車污染的排放?朱耿昌認(rèn)為，研發(fā)一種可以抑制柴油有害成分的添加劑，加入后可以有效地使柴油燃燒過程中不產(chǎn)生或者最低限度產(chǎn)生廢氣，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
突破：創(chuàng)新助力油品改善
中國供銷石油煙臺有限公司副總經(jīng)理宋慶寶表示：“《2012年中國機(jī)動車污染防治年報》顯示，2011年全國柴油車氮氧化物排放量為388.7萬噸，顆粒物排放量為59萬噸，其排放量分別占汽車排放總量的67.4%、99%以上。以山東為例，2013年，山東省燃油消耗總量達(dá)1800萬噸，其中，柴油1080萬噸左右。”山東玉皇化工有限公司辦公室主任陳俊山說：“柴油車因其價格低、使用加油方便、馬力大受到運(yùn)輸司機(jī)的歡迎。加之目前油價的‘跌跌’不休，柴油車使用經(jīng)濟(jì)，更不可能被取締。”
為改變柴油車的污染現(xiàn)狀，各地科研機(jī)構(gòu)和化工企業(yè)紛紛加大了研發(fā)力度，以求掘金這塊巨大的市場。合肥工業(yè)大學(xué)劉毅教授團(tuán)隊(duì)通過對柴油車的排氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，清除尾氣中細(xì)顆粒物。目前該技術(shù)已在安徽阜陽和池州公交公司的200多輛公交車上試用2年，杜絕了汽車行駛時冒黑煙的現(xiàn)象。一輛公交車一年可以減排兩噸左右的氮氧化物。朱耿昌認(rèn)為，這種排氣系統(tǒng)改造適用于柴油車集中運(yùn)營大型公交集團(tuán)，對于市場份額量大但是散、亂、小的柴油車群體而言，顯得乏力。
有沒有一種綠色添加劑，加入后可以徹底改變柴油的尾氣排放?在山東菏澤，以產(chǎn)能過剩的甲醇為原料生產(chǎn)一種新型綠色柴油調(diào)和組分——PODE(聚甲氧基二甲醚)的萬噸級工業(yè)化裝置，經(jīng)過連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，2014年7月25日在山東玉皇化工有限公司通過了專家鑒定。
以甲醇為原料生產(chǎn)PODE替代柴油，不但可有效緩解我國目前原油大量依賴進(jìn)口、柴油相對緊缺的狀況，而且為我國發(fā)展優(yōu)勢煤炭資源代替石油資源提供了一條有效的新途徑。據(jù)了解，目前我國的柴油表觀消費(fèi)量在1.7億噸左右，以20%比例添加PODE，在減少污染排放的同時，每年還將替代約3000萬噸的柴油。
據(jù)悉，該技術(shù)成果由清華大學(xué)與玉皇化工合作研制。由9名院士專家組成的鑒定委員會一致認(rèn)為，該項(xiàng)成果是世界上首次建成的萬噸級固體酸催化法制PODE工業(yè)化試驗(yàn)裝置，具備固體酸催化法制備PODE系統(tǒng)完善的生產(chǎn)工藝條件，創(chuàng)新性明顯，總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
陳俊山告訴記者：“PODE是一種新型”柴油伴侶“，具有較高的辛烷值和含氧量。在常規(guī)石化柴油中添加該產(chǎn)品，不需要改變現(xiàn)有柴油機(jī)車燃料供應(yīng)系統(tǒng),就可直接使用，能夠改善柴油在發(fā)動機(jī)中的燃燒質(zhì)量，促使柴油充分燃燒，大幅度減少機(jī)動車尾氣排放，降低大氣PM2.5指標(biāo)。”
前景：原料市場技術(shù)兼具
記者了解到，2014年12月5日，潤成碳材料科技有限公司召開3萬噸/年MTCD工業(yè)化示范裝置投產(chǎn)發(fā)布會。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院石化處副處長白雪松在發(fā)布會上表示，PODE如果成功用于柴油和溶劑，將具有數(shù)百萬噸級的市場替代空間。面對玉皇化工和潤成科技先后對外宣布PODE裝置投產(chǎn)的消息，朱耿昌告訴記者：“我公司2013年就建成了4萬噸的PODE裝置，目前產(chǎn)品銷售供不應(yīng)求，今年我們將上馬10萬噸的PODE裝置，以滿足市場需求。”
MTCD技術(shù)是甲醇工業(yè)化制備PODE技術(shù)，指甲醇生產(chǎn)清潔環(huán)保柴油。經(jīng)潤成碳材料科技有限公司6年的自主研發(fā)，該技術(shù)已經(jīng)成功解決產(chǎn)品產(chǎn)物分離等多個技術(shù)難題。“我們這項(xiàng)3萬噸/年MTCD工業(yè)化示范裝置技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。”潤成碳材料科技有限公司董事長司繼亮告訴中國化工報記者，在柴油中的添加量可以達(dá)到10%~20%。我國柴油年消費(fèi)1.5億噸以上，如按15%比例調(diào)和，年可增產(chǎn)柴油2200萬噸。
“2014年11月，國際領(lǐng)先的3萬噸/年MTCD裝置全線開車成功。這標(biāo)志著全球首套以煤基原料甲醇合成PODE技術(shù)正式形成生產(chǎn)能力。該項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，將成為全國乃至全球首家工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的裝置。”司繼亮在發(fā)布會上表示，一方面，該工業(yè)示范裝置的建成投產(chǎn)標(biāo)志著MTCD技術(shù)真正走向成熟，對發(fā)展清潔能源、改善霧霾、發(fā)展綠色化工起到了非常好的示范作用;另一方面，我國已成為甲醇生產(chǎn)和消費(fèi)增長最快的國家，截至2010年2月，在建裝置、批準(zhǔn)待建、計(jì)劃建設(shè)的能力合計(jì)5721萬噸/年。業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，技術(shù)成功推廣實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，每年將消耗甲醇至少2000萬噸，解決了甲醇長期過剩的狀況。
據(jù)了解，PODE2～8是新型清潔燃油添加劑，十六烷值平均高達(dá)76。在柴油中添加10%~20%，能提高柴油十六烷值20%~30%，且能夠大幅度減少汽車尾氣中PM2.5的排放，降低50%以上的尾氣污染，是目前世界公認(rèn)的環(huán)保型燃油組分。上述的MTCD項(xiàng)目正是使用煤基原料甲醇合成PODE2～8，開辟了國內(nèi)以優(yōu)勢煤資源替代石油資源的清潔能源技術(shù)的新途徑。
白雪松接受記者采訪時表示，柴油車所排放顆粒物的成分與汽油車不同，其主要成分是碳煙。碳煙是燃料在富油缺氧的高壓燃燒環(huán)境中，分子裂解形成的多孔質(zhì)炭，它往往黏附二氧化硫和有機(jī)物等，是汽車尾氣污染的大戶。3萬噸/年MTCD工業(yè)化裝置裝置試車成功，這在國際上目前也是規(guī)模最大的，從產(chǎn)品本身性能看，該裝置對改善成品油質(zhì)量有很多優(yōu)勢。朱耿昌也表示：“甲醇每噸價格在2000元左右，而生產(chǎn)出的PODE每噸高達(dá)4850元，可以說中間的利潤還是可以的。”
問題：新興產(chǎn)業(yè)有待規(guī)范
“PODE是一種優(yōu)良柴油添加組分，具有清潔、高十六烷值等優(yōu)異的性質(zhì);環(huán)保型溶劑有良好的溶解性能，可以作為涂料、農(nóng)藥等領(lǐng)域中的芳烴替代溶劑，但需要經(jīng)過行業(yè)評估。”白雪松認(rèn)為，目前要解決的首要問題是推廣與應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)問題、行業(yè)評估認(rèn)證問題。在大規(guī)模轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備的同時，生產(chǎn)企業(yè)必須盡快協(xié)同相關(guān)部門制定出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以求PODE獲得官方認(rèn)可。此外，PODE3～4作用日趨受到重視，但工業(yè)化制備技術(shù)一直不夠成熟。
正如白雪松所擔(dān)心的問題，首先，PODE的使用前景空間大，原材料易于采購，一旦技術(shù)和裝置陸續(xù)的成功轉(zhuǎn)讓，可能出現(xiàn)供大于求的局面;其次，PODE目前沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這無疑會讓產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，阻礙市場規(guī)范發(fā)展。導(dǎo)致添加后無法達(dá)到減少柴油車污染目的，從而毀了一個前景廣闊的行業(yè)，這也是業(yè)內(nèi)人士所擔(dān)心的。
據(jù)記者了解，從2008年開始，許多化工企業(yè)開始了PODE產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，PODE終于從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)走向工業(yè)化，采用普通大宗化工品甲醇作為主要原料，整套裝置自動化控制，連續(xù)生產(chǎn)。玉皇化工就是其中一家，在該公司的生產(chǎn)廠區(qū)，一套新型化工裝置矗立在藍(lán)天下，格外引人注目。“這是國際上首套采用固體催化劑技術(shù)的PODE連續(xù)生產(chǎn)工業(yè)裝置，技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先，2014年7月通過了國家級科技成果鑒定。到2015年底，我們將形成年產(chǎn)300萬噸的產(chǎn)能。”玉皇化工集團(tuán)董事長王金書介紹說。
“目前，我國PODE的生產(chǎn)工藝和應(yīng)用研究已走在了世界前列，成功自主研究開發(fā)了萬噸級的工業(yè)示范生產(chǎn)裝置，并已開始建設(shè)數(shù)十萬噸級的工業(yè)裝置，其產(chǎn)品也已在小區(qū)域范圍內(nèi)推廣使用。吉利達(dá)的產(chǎn)品被煙臺港務(wù)局、揚(yáng)汽集團(tuán)等集團(tuán)客戶采用，經(jīng)濟(jì)效益明顯。”吉利達(dá)能源科技有限公司董事長許國權(quán)介紹說，經(jīng)環(huán)保部機(jī)動車排污監(jiān)控中心檢測，使用了吉利達(dá)研發(fā)的燃油添加劑新產(chǎn)品后，汽油車尾氣中碳?xì)浠衔锵陆?3.64%，柴油車的顆粒物下降30%，其中PM2.5下降23.3%。
不久前，北京市環(huán)保局還邀請了國內(nèi)外7家燃油添加劑企業(yè)，開會討論如何在國五柴油的基礎(chǔ)上使用添加劑解決PM2.5和氮氧化合物的問題，其中不乏巴斯夫、中石化、中石油等國內(nèi)外石油巨頭，吉利達(dá)是唯一受邀的山東企業(yè)。業(yè)內(nèi)人士分析，如果推廣使用PODE柴油品質(zhì)提升劑，全省年可節(jié)省汽柴油35.28萬噸，節(jié)省費(fèi)用51億元，減少二氧化碳排放200多萬噸，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分明顯。
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