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MTBE转型技术亟需突破

发表于:2019-03-12作者: 查荣荣
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摘要:MTBE是车用汽油的重要调和组分,在燃料油添加剂领域被广泛应用。然而,MTBE具有较好的水溶性,对自然环境和人体健康的负面影响受到了关注,国内外对MTBE禁用呼声较高。本文结合MTBE行业面临的挑战,重点分析了MTBE装置的转型方向。

MTBE是一种无色、易挥发和易燃的液体,是提高汽油辛烷值的有效添加剂。MTBE具有化学稳定性好、易运输及可有效降低尾气一氧化碳排放等优点,然而,近年来有研究表明,MTBE正在成为一种蔓延性的地下污染物。

MTBE会造成严重水质污染,面临被取代的发展窘境

MTBE污染源主要分为两大类,一是车船等交通事故,地下和地上汽油储蓄罐以及运输管线的泄露;二是排放到陆地上及扩散到大气中的MTBE,经过降雨和江河径流重新渗透到地下水。常温下,MTBE在水中的溶解度为50g/L,并且在土壤中很难被吸附,一旦进入土壤中便能迅速从浅表地下含水层渗透到深层含水层,在地下与地下水同步蔓延,在地下水中的半衰期至少两年。此外,有研究表明,在适宜的条件下,MTBE能够被微生物有氧降解。但在自然条件下,由于很多外在环境的卷入,能为微生物降解提供生长环境的机率非常有限,到目前为止,环境中MTBE被厌氧微生物降解是十分困难的。

随着水环境中MTBE的不断增加,其对人类及动植物的危害凸显。MTBE对动物是一种致癌物质,相关研究该物质对小白鼠慢性毒性试验结果表明,随着MTBE浓度的增加,小白鼠肝细胞癌变机率也随之增加。此外,MTBE会引发人体呼吸困难、气喘、头痛、头晕、失眠及皮疹等负作用。为减少MTBE对环境造成的潜在危害,该类物质将面临被取代的发展窘境。

政策施压,MTBE装置转型势在必行

2017年,国家能源局、国家发展改革委发布的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》中指出,到2020年,我国将在全国范围内推广使用车用乙醇汽油。乙醇是一种可再生能源,作为汽油调和组分,是可持续清洁汽油发展趋势。根据乙醇汽油标准要求,除乙醇外,该类汽油中其他含氧化合物的质量分数不得高于0.5%,且不能人为添加,意味着MTBE将不能继续作为汽油添加剂使用。对于本就产能过剩的MTBE行业将受到严重冲击,到2020年将全部转产或停产。为减少当前生产企业的损失,现有MTBE装置的升级改造势在必行。

间接烷基化以及ETBE技术为MTBE转型主要方向

当前来看,MTBE装置的升级利用主要分为两个方面,一方面是可以通过裂解生产高纯度异丁烯,合成异丁橡胶,用作化工原料;另一方面,可改产烷基化油、异辛烷或乙基叔丁基醚(ETBE),用于汽油调和。前者用量较少,后者可解决我国当前年产近千万吨异丁烯(生产MTBE的原料)问题,其目标仍是汽油的清洁化。

间接烷基化技术是将异丁烯本身或与其他C3-C5烯烃采用固体磷酸催化剂或树脂进行烷基化反应,产品分馏后使用催化剂使C5+烯烃加氢。如果原料为异丁烯,所得烷基化油辛烷值约为98-99,高于普通烷基化油。烷基化油因其不含硫、烯烃等成分,逐渐成为MTBE的首选替代物,全球首家将该工艺工业化的厂家是美国UOP公司。MTBE装置还可以改产异辛烷,异辛烷具有较低蒸汽压,且具有较高辛烷值,并且可以利用合成MTBE相同的原料,即通过异丁烯叠合反应生成异辛烯,异辛烯经加氢反应生成异辛烷。这种改造MTBE装置的技术,在国外得到了广泛认可。拥有该技术的公司有:莱昂德尔公司、Axen北美公司、美国UOP公司及KBR公司。

ETBE是性能优良的高辛烷值汽油调和组分,由异丁烯与乙醇发生醚化反应而成。ETBE技术路线不仅可以利用乙醇,还可以为异丁烯的市场应用找到出路。从油品升级的角度来看,ETBE可以避免乙醇汽油带来的很多问题,如乙醇热值相对较低,且燃烧产生的乙酸容易腐蚀车体以及汽油挥发性增高等。从成本角度来看,ETBE技术成本要考虑原料异丁烯以及乙醇的价格,目前乙醇市场价格偏高,异丁烯价格相对较低,且随着异丁烯应用市场受限,价格势必仍会下降。综合来看,ETBE技术成本不会太高。ETBE技术在国外已经非常成熟,但在国内处于起步期,当前缺乏工业化装置。

结语

MTBE作为汽油添加剂对环境危害较为严重,被取代已成为大势所趋。对于改造现有的MTBE装置,国外已有相对成熟的经验,将MTBE装置改造生产ETBE、或改产异辛烷,或改产烷基化油均是较好出路。


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