MTBE转产ETBE技术可行性分析

  • 2019-03-15
  • 1195
  • 67

乙基叔丁基醚(ETBE)是一种高辛烷值汽油改良剂,能够改善汽油的经济性能及安全性能。结合ETBE的产品性能及国内外发展现状,本文重点分析MTBE转产ETBE技术的可行性。

摘要:乙基叔丁基醚(ETBE)是一种高辛烷值汽油改良剂,能够改善汽油的经济性能及安全性能。结合ETBE的产品性能及国内外发展现状,本文重点分析MTBE转产ETBE技术的可行性。

ETBE是由乙醇与异丁烯在催化剂的作用下反应合成,常用的催化剂有离子交换树脂、分子筛及硫酸。其中,大孔酸性阳离子交换树脂在工业生产中应用较多。该工艺与MTBE工业生产过程基本相同,可有效利用MTBE的生产设备,但产物性能指标优于MTBE。ETBE具有较低雷德蒸汽压(RVP)、容易分解、较高沸点且易与烃类物质互溶不生成共沸化合物等优点,不仅可以提高汽油辛烷值,还可以减少发动机内气阻以降低蒸发能耗,使汽油的安全性及经济性均得到有效改善。在MTBE产业面临转型的形势下,ETBE的生产研究受到人们的广泛关注。

ETBE优势性能凸显,是乙醇汽油战略的“促进因素”

作为汽油调和组分,MTBE的替代品主要可分为醇类和醚类,其中,醇类包括甲醇和乙醇,醚类包括TAME(甲基叔戊基醚)和ETBE两种。甲醇毒性较高,用作汽油添加剂对车辆引擎系统会造成损坏。TAME当前全球产量尚不足以填补汽油添加剂的巨大缺口,均不适合用作汽油添加剂。当前,生物乙醇被认为是取代MTBE的较好添加剂,并且主要分为两种情况:纯乙醇以及由乙醇为原料合成的ETBE(原料为53%的异丁烯及47%的乙醇)。乙醇的来源较广,可由玉米、甘蔗等农作物及木质纤维素中获取,并且作为汽油添加剂生产过程对环境较为友好,但是其制取过程具有能耗大、成本高等缺点。此外,乙醇汽油也存在些许问题,如会促使汽油挥发性增高等。ETBE由异丁烯与乙醇合成,可避免直接使用乙醇带来的问题,作为含氧化合物用于汽油调和剂可使汽油燃烧更为清洁,并且ETBE与MTBE同属于醚类化合物,性质较为相似,可以直接替代MTBE而不需要修改汽车引擎供油系统。由此可见,ETBE并非竞争者,而是乙醇汽油战略的“促进因素”。生物乙醇、ETBE、MTBE用作汽油添加剂优缺点比较如下。

表1 生物乙醇、ETBE及MTBE用作汽油添加剂优缺点比较

 

(资料来源:中国知网)

ETBE在发达国家已实现全面应用 逐渐形成全球化的发展趋势

MTBE转化成ETBE投资少,无需在乙醇运输及混合方面加大成本,已经在日本、美国和欧盟等地区全面应用,逐渐形成全球化的发展趋势。

2006年,日本政府发布新的国家能源战略,其指出,到2030年,生物乙醇的产量要达到0.6万吨,并提出要大力推广生物燃料的技术发展。日本石油公司于2007年4月宣布,在半年内将年产量10吨的MTBE制造设备改产ETBE,并于2009年开始生产ETBE。数据显示,截至2017年,ETBE年产量约为12.64万吨,然而日本ETBE的年消费量约160万吨,国内呈现供不应求的局面,主要依赖国外进口。为加大国内ETBE产量,2017年4月17日,日本宣布了新的生物燃料政策,政策指出,允许进口美国玉米乙醇生产ETBE。该项政策的提出,不仅促进了日本ETBE的生产,还为美国农民开启了一个规模不断增长的新市场。

在美国,MTBE曾是主要的汽油添加剂,但由于其存在环境污染隐患在2006年左右被逐渐停用。美国逐渐推广乙醇汽油的使用,然而该举措导致了加州地区地面臭氧增加,为缓解这种现象,美国环境局降低了汽油中雷德蒸汽压(RVP)要求及增加了机动车排放标准。然而,美国联邦政府没有禁止MTBE的生产,厂商利用原有的MTBE装置改产ETBE,主要供应出口市场。

欧盟地区,分别在2000年及2016年先后颁布的燃料质量指令(FQD)及可再生能源指令(RED)推动了燃料醚市场,两项指令均在鼓励在汽油中添加ETBE及乙醇。1994年,法国率先将ETBE作为汽油添加剂,随后西班牙与德国也分别于2000年与2004年开始使用。截至目前,ETBE等燃料醚已经在欧洲28个成员国汽油中广泛使用。

我国MTBE转产ETBE在技术、市场和管理等方面均具有可行性

我国生产ETBE的可行性可从技术、市场和管理等方面来分析。从技术层面来看,国内对于ETBE生产技术研究较少,齐鲁石化研究院对乙醇与混合C4中的异丁烯催化蒸馏合成ETBE的全流程进行了可行性分析,研究结果表明,异丁烯转化率可高达99%以上。此外,西安交通大学开发了以叔丁醇替代异丁烯,与乙醇在常压液态下合成ETBE的新工艺路线,用渗透蒸发膜分离生成的水以提高ETBE收率。该技术为ETBE合成开辟了新的原料来源,具有一定的技术可行性;从市场层面来看,ETBE暂未发现类似MTBE的环境污染及对人体健康危害等问题,并且由于MTBE转产ETBE具有较大可能性,ETBE的市场应用潜力较大;从管理层面看,ETBE与MTBE性质相似,无需修改引擎供油系统便可以直接生产,不仅节约成本,而且方便管理。综合来看,ETBE在技术、市场以及管理等方面均具有可行性。

结语

ETBE具有调和辛烷值高、易与汽油互溶、沸点高、对环境污染小等性能优势,是可以替代MTBE的一种重要汽油添加剂。目前,发达国家ETBE生产技术已经较为成熟,国内应该加快该技术的研发应用。我国是燃料油消费大国,随着国内有关ETBE生产技术的研究深入,不仅可以为ETBE成为车用燃料油添加剂商业许可证提供动力,还可以加快我国ETBE作为汽车添加剂走向市场的步伐。


科技最前沿

剖析产业发展现状

为技术转化提供精准对接

本文为金智创新原创,欢迎转载,转载请标明出处,违者必究!

评论