发布日期

2017-11-09

浅谈轻烃燃气的原料轻烃油的应用

摘要:介绍了轻烃的特征,及它作为汽车燃料与其它各种车用替代燃料如天然气、乙醇汽油等进行了比较。说明它具有一系列优点,是一种有发展前景的车用替代燃料。同时还介绍了一种新型的燃油添加剂——油公核磁共振传递剂与它的特征、机理以及在轻烃汽车和其它车辆中的应用效果,特别是节能、环保效果。

关键词:轻烃   轻烃油 轻烃燃气

1.轻烃

天然气及各种石油制品都是以烃为主的燃料,但各自的碳链长度不同。天然气的主要成份为C1,含少量C2,液化石油气(LPG)主要成份为C3和C4,常温常压呈气态,所以又称气态轻烃;含C5和C6的燃料常温常压下呈液态,被称为液态轻烃,尚称轻烃;碳链更长的石油制品分别为汽油、柴油等。轻烃的来源十分广泛,油田、气田、天然气净化厂等生产流程中的伴生气凝析油,炼油厂的拔头油、轻石脑油、溶剂油厂石油醚副产品等都是轻烃原料来源。目前我国年产轻烃近1000万吨,相当于全国汽车汽油量的1/6。轻烃与天然气一样都是清洁燃料,除了热值高、燃烧排放清洁外,与天然气和LPG相比,它在常温下呈液体,运输、贮存、分销和携带更为方便安全。但是由于种种原因,过去对轻烃的综合利用缺乏研究,以致绝大部分轻烃作为生产废料在烟囱白白烧掉,不仅浪费了宝贵资源还污染了环境。随着我国可持续发展战略的实施以及人们对资源和环境的关注和技术进步,充分利用这种宝贵资源已被提到议事日程,并成为我国政府积极鼓励的重大项目之一,目前正在积极开发和推广,把轻烃作为汽车燃料就是其中之一。

2.各种车用替代燃料特点

目前主要的替代燃料有天然气、LPG、乙醇汽油、甲醇汽油和电力等。这些替代燃料具有各自的优点,也存在一系列缺点有待解决。轻烃作为燃料用于汽车开发较迟,但表现出的一系列优点,表明有很好的前景。

2.1天然气和LPG

天然气和LPG作为主流的汽车替代燃料目前已在世界部分国家推广。采用天然气和LPG作为燃料,由于其本身为气体,不需要精密的喷油设备或雾化装置,可使发动机构造相对简单,且各缸分配均匀、工作平稳,排废也少。但是按目前的技术,采用气态燃料往往造成进入汽缸的新鲜空气减少,导致了发动机功率下降(一般达10%以上,高的达20—30%)。另外天然气中微量的H2S难于消除,会对发动机造成腐蚀,缩短其寿命。LPG在使用中还可能堵塞蒸发器或过滤器、并存在低温启动差等缺点。由于受加气设施的制约,目前的天然气汽车往往是具有双燃料功能,把现有的汽、柴油发动机改造成既适合液体燃料又适合气体燃料的双燃料兼容发动机,技术难度大,改造不好会使燃气不能充分燃烧,效率和功率下降,排放不能达到预期效果,甚至带来安全上的隐患。广东某市就曾发生过2000多辆改装失败的双燃料车因匹配不好无法行驶,一些地区还出现改装不良或操作不当的双燃料车起火烧毁的严重事故。另一方面,天然气和LPG气体燃料不能利用现有的汽、柴油加油设施,必须建立独立的储配分销体系,据估计每个天然气加气站投资不少于200万元,以致我国目前合格的加气站仅70余个,天然气和LPG汽车加气不便,制约了它的发展速度。目前世界上燃气汽车超过1000辆的国家只有24个。

2.2乙醇汽油

乙醇作为一种可再生能源可不断从植物发酵制得,作为汽车替代能源十分有利于可持续发展战略,在一些谷物生产能力过剩的国家和地区得到一定的发展。我国也已把乙醇汽油的开发研究列入发展计划,并开始试点。目前作为替代燃料的普通做法是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成乙醇汽油用于汽油发动机。由于乙醇的热值较低,发动机的油耗会增加,资料表明,使用含10%乙醇的乙醇汽油发动机的油耗约增加5%。乙醇汽油不易起动,汽车驱动性能也有所下降。采用乙醇汽油,汽车的CO和HC排放明显降低,但NOx稍有上升。目前生产成本较高,另外乙醇和汽油的混合需要特殊工艺,而且不稳定性贮存稍久即可能吸水分层而影响使用效果。
2.3甲醇汽油

甲醇和乙醇一样也是一种可再生能源资源,利用甲醇汽油可以提高发动机效率,作为汽车燃料也可以减少C O、H C排放,但甲醇汽油对发动机的密封橡胶的防溶涨要求非常高,使用甲醇汽油除要求提高发动机压缩比外,还需对发动机、化油器结构或材质进行改造,或者使用缓蚀剂,即使这样,目前的技术和材料也还不能很好解决甲醇汽油的腐蚀问题。另外甲醇本身有很强的毒性,具有显著的麻醉作用,燃烧后尾气中甲醛含量增加,因此甲醇汽油作为车用燃料问题太多。

2.4车用轻烃油与轻烃油汽车

轻烃作为汽车燃料可以避免上述各种替代燃料所存在的缺点和问题,而且见效快,经济上更合理。轻烃热值远比天然气、比液化石油气高。以前曾有人把轻烃直接掺入汽油中使用,但掺入轻烃后的汽油动力性下降很明显,且很易产生气阻。由于轻烃辛烷值极低、动力性小,没有经过特殊加工不适合车用。目前一种成熟的技术是添加深圳市日研科技有限公司生产的油公核磁共振传递剂使之完全适合车用。对于重组分较多的轻烃,则添加油公后,轻烃可直接供车用;对于中等组分为主的则添加油公后掺入汽油中使用;对于轻组分较多的轻烃,则在汽车上另外安装一套从液体转化成气体进入发动机汽缸作功的转化系统,其核心附件为水

循环预热气化器(又称蒸发器),自动转换开关,阻回火混合器等。针对某些特殊车辆还可能增加一些装置,如怠速稳定装置、自动切换装置、高速控制装置、燃气安全平稳输送装置等。

现结合我们的研究开发成功的轻烃汽车技术阐述如下:

⑴作为一种液体燃料,可以充分利用现有的汽、柴油加油设施,贮运分销十分便利,这恰为目前作为主流替代燃料的天然气和LPG所缺乏的,据估计,现有的加油站兼加轻烃油,仅需投资20余万元,为LPG加气站的1/10,轻烃的饱和蒸汽压远小于天然气和LPG,所以远比天然气和LPG安全,油箱不需要压力容器也可,但由于轻烃易挥发,为了不出意外而顺利推广,目前改装汽车上使用普通压力容器,这样运行中更不易泄漏,即使泄漏蔓延也小。利用普通压力容器即使在高温暴晒下最高压力也不超过2个大气压。在测试中,把充满轻烃油的普通压力容器放入大火中烧40分钟,也未发生裂开爆炸,因此,即使火灾发生,在这40分钟内有足够的时间排除险情。轻烃的闪点为-40℃,(汽油为-36℃),轻烃的自燃点为475℃,沸点36℃。因此利用压力容器安装后的轻烃油,在某种程度上比使用普通油箱的

汽油、柴油还更安全。

⑵轻烃替代汽油,对现有车辆的改造简单,采用本技术,可在保留原有汽油车结构的情况下,加装一套轻烃油供给系统即成为轻烃——汽油两用燃料车。驾驶员在驾驶室内通过电磁阀方便地切换燃料供应系统。改造费小车约4500元,大巴、中巴每辆约4800元,对已改装成LPG的车辆,在原有基础上只要再投入每辆数百元费用的装置就能应用轻烃,电喷车系统同样适合改装轻烃。而同样的汽车要改装天然气、液化石油气改装费需6000多元。

⑶轻烃作为汽车燃料清洁高效,可使尾气中C O、H C的排放减少90%以上,现有在

用车改造排放即可达到欧Ⅱ、欧Ⅲ标准,且可以避免了天然气、LPG汽车动力性能下降、加速性能差的缺点。

⑷轻烃油价格低于汽油、柴油。90号车用核磁共振轻烃油深圳售价比90号车用汽油低0.50元/升。以一辆普通桑塔纳轿车为例,日行400公里耗汽油40L油费达108元,改用轻烃只需34L,一天能省33元。采用本技术的轻烃油汽车经浙江省机电设计研究院和浙江省环境监测中心测试,其动力性、经济性、低速行驶稳定性、加速性、尾气排放指标等性能全部优于汽油车,见表2。而且在经济上也合理可行,因此已被列为2000年浙江省技术创新项目。2002年5月23日,上海市政府有关部门对已经改装半年以上的轻烃油汽车进行了验收鉴定总结推广,鉴定认为轻烃汽车适合大规模向社会推广。

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