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4下一版 2010年4月2日 星期 放大 缩小 默认
加快转变发展方式 从身边事说起13
再识一升汽油
本报记者 黄晓芳

  人类对石油的认知和利用,从未达到今天这样的高度、深度和广度。

  “延境内有石油,旧说高奴县出脂水,即此也。”这是11世纪末北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中对“石油”的记载。在这部书中,沈括预言:“此物后必大行于世。”

  今天看来,沈括的这一预言无疑是准确的。石油是当前全球用量最大的一次能源,占30%以上的份额。由原油制成的燃油在可获得性、能量密度和储运上是最好的运输燃料。

  伴随着近现代世界石化工业的发展,石油化工也已成为化学工业的主导产业,其产品多达7万种:以石油为主要原料的化工三大合成材料————合成树脂、合成橡胶和合成纤维,是制造业和人们日常生活的必需品;其他如化肥、农药、染料、溶剂、肥皂等也多以石油为原料;而作为交通运输动力来源的主要燃料,汽油的提炼、加工与利用,对人类生活方式的改变、生活质量的改善具有划时代意义。

(一)

  我国是世界上较早发现、开采和利用石油的国家。《易经》中即有“象日,泽中有火。”《汉书》中也曾记载,“高奴,有洧水可燃。”

  直到20世纪初,伴随着工业革命的进一步发展,人们发现依靠煤获得的能量已经不能满足发展的需要,相同体积的石油能提供比煤炭更高的能量,也比煤炭更方便储运和提炼。内燃机和汽油发动机的相继问世,为石油工业开辟出了广阔的前景。

  一个多世纪以来,对于石油的大规模利用推动人类迈进了现代文明的时代。可以毫不夸张地说,石油是现代社会的血液。以汽油为燃料的汽车如此深刻地改变着我们的生活,它使我们的活动半径大为提高,能更为方便地迁徙,更加便捷地来往于城市与城市、城市与乡村之间。随着以汽油为动力的汽车成为石油最主要的消耗者,人类开始进入“汽油时代”。

  中国石化经济技术研究院副院长毛加祥表示,在现代社会,石油在作为交通运输燃料和化工产品的原料两个方面,具有不可替代性。一方面,石油是现代交通运输的主要动力燃料,在交通运输中的主导地位短期内很难取代;另一方面,石油化工已经成为化学工业的主导产业,其产品不计其数,在经济社会中有着举足轻重的地位。  

  从薪柴燃火到煤炭为人类开启工业革命的历史,到现今石油成为世界上最为宝贵的资源。然而,由于长期对石油等化石能源的低成本开发和利用,人类的生存环境深受其负面影响。大量燃烧化石能源造成的后果是,空气污染引发了城市空气质量下降、能见度差,及对人们健康的影响。二氧化碳气体90%来源于燃烧汽油等化石能源。这些气体使气候变暖,造成海平面上升、更为频繁的飓风和干旱,以及其他与气候相关的灾害,这些灾害累积给人类带来巨大的损失。

  与此同时,经过长达百年的开采,石油正从推动经济成功的因素变成导致经济脆弱的原因。探明大油田的几率在不断下降,人类只能向极地、深海这些开采难度大的地方寻求能源,或者以更高的成本开采深海石油、油砂、油页岩等非常规能源。石油的渐趋匮乏是工业社会面临的最为严重的危机之一。

  显然,如果我们的能源经济不做出根本性转变,就无法解决上述问题。通过提升能源使用效率,减少有害气体排放,使同样的一升汽油能够产生出更高的GDP,创造出更多的物质财富,这是一升汽油在今天应当蕴含的意义。

(二)

  事实证明了这种意义的存在。从外观上看,今天的一升汽油与过去相比并没有多大变化,但是,无论从技术的还是价值的角度考量,今天的一升汽油与过去相比已不可同日而语。

  今天生产的每一升汽油,质量更高、更环保。概括地说,即低硫、低芳、低蒸汽压、低烯和高辛烷值这“四低一高”。提炼加工技术的升级,使我国使用的汽油中,硫含量限制值已从最高的500ppm降到150ppm,下降了70%;苯含量从最高2.5%降低到1.0%,下降了60%,成为国际上控制水平较为严格的国家之一。油品的“烃族”组成也发生了很大变化,总烯烃含量降低到30%以下。这些数字意味着,因汽油燃烧而产生的废气,对人类及其赖以生存的环境所造成的负面影响,比以前大为减少。

  今天生产的每一升汽油,流程更长,工艺更复杂,从简单的蒸馏已经发展到由蒸馏、催化和加氢等工艺组合而成的复杂流程。而生产流程的延长,并没有相应地增加能耗。2009年,中国石化仅节能一项就比1999年节能近1500万吨标油,相当于中国石化旗下大型油田胜利油田半年的产量。

  今天生产的每一升汽油,加工手段更加清洁。各种配套的加氢工艺已上升为炼油加工的核心工艺,加工过程增加了大量的环保装置和设施,如污水汽堤、硫磺回收、烟气脱硫等,以减少生产过程的排放和污染物控制。在中国石化的炼油企业中,加氢装置占一次加工原油的比例从1999年的23.1%提高到目前的48.35%,大大降低了排放。管理加强和环保投入使炼油综合损耗由2005年的1.4%降低到2009年的0.89%,吨油排水由2005年的1.02%降低到2009年的0.58%,4年节水总量达9013万吨。

  今天使用的每一升汽油,燃烧率更高、更加节能了。现在中国市场上供应的汽油,大部分是93号以上的高标号汽油,它可以大大缩短车辆的提速时间,增强车辆的动力性能和驾驶舒适程度,充分燃烧也使其比过去的汽油更加节能。 

  多年来,我国进口的原油多以高硫且较重的原油为主,进口原油占原油加工量的比例超过了50%。一方面要适应环保要求,另一方面我国原油对外依存度不断提高、原油质量日益劣质化和重质化。双重的压力,对我国炼油企业提出了更高的要求。

  中国石化炼油事业部副主任陈尧焕表示,我国汽油组分长期以催化裂化汽油为主,其份额占到70%以上。催化裂化汽油不仅富含烯烃,其硫含量也占成品汽油含量的90%~98%,是成品汽油中硫和烯烃的主要来源。因此,要使成品汽油中的硫含量和烯烃含量满足环保标准,我国炼油企业开发出了一系列降低催化裂化汽油的硫和烯烃含量的技术,使生产更为清洁的油品成为可能。

  在生产汽柴油产品的同时,我国炼油企业还生产了液化石油气、汽油清净剂、高档润滑油、特种石油蜡、高等级道路沥青和特种沥青等高附加值产品,这些产品同样为提升油品利用效率、创造更多价值做出了贡献。

  其中液化石油气(LPG)除可用作民用燃料以外,还可以作为汽车燃料使用,采用LPG作为汽车燃料,总体排放较汽油改善,而且使用成本低于汽油,非常受出租车等城市交通用车的欢迎;汽油清净剂在汽油中使用,可以减少发动机系统的沉积物,改善汽油燃烧质量和尾气排放,并间接起到节油的作用;高档润滑油换油期长,节约了石油资源,与汽车尾气排放系统也能较好兼容,可以改善尾气排放;使用高等级道路沥青铺设公路,也可以改善路面质量,提高驾驶舒适程度,可以降低汽车油耗及车辆损耗。 

  事实上,由一升汽油所带来的变化,远不止汽油本身。以北京为例,在过去的一年中,生活在这里的人们会发现,蓝天比以往更多了。在这一年,北京空气质量创出了11年来的最高水平。

  北京空气质量改善的一个重要原因,是用9年的时间走完了欧美等发达国家用30年才走完的汽油质量升级之路。下面这张时间表,是这座城市汽油升级的历程:2000年,北京实现汽油无铅化,汽油硫含量从不大于0.15%降低到0.1%,烯烃和芳烃也增加了限制;2003年,北京使用的汽油,二氧化硫排放量降低至500ppm;2005年,这一数据降低至150ppm;2008年,再降低至50ppm。

  值得关注的是,当前我国将实行国Ⅲ汽油标准,在这一标准中,二氧化硫的排放量降低至10年前的十分之一,北京、上海、广州等地供应的油品更是降低到10年前的三十分之一;一氧化碳从2.72g/km降低到2.3g/km,北京等地降为1.0g/km;碳氢化合物和氮氧化合物由0.97g/km降低到0.35g/km,北京等地降为0.18g/km。所有这些变化,都与我国日益提高的环保要求相一致。

  尽管北京市机动车保有量在过去几年以年均10%以上的速度递增,目前已达到400多万辆,但与机动车排放有关的污染物浓度却保持了稳中有降。

(三)

  必须承认的是,在过去几十年中,环保和节能是炼油技术得以迅速发展的主要驱动力。在未来,这两者仍将是技术革新的动力源泉。

  现在,发达国家已完成了工业化和汽车革命,每千人汽车拥有量美国为800辆、加拿大630辆、德法意也多在500辆以上。但我国每千人汽车拥有量仅有40辆至50辆。目前我国机动车拥有量为7619万辆,在未来较长时间内,汽车保有量仍将持续增长。按《中国新能源汽车发展战略研究》报告的预测,2020年,我国汽车拥有量将达到1.4亿辆。因此,我们需要更加清洁的油品来驱动汽车,并且在制造汽油的过程中,尽可能地减少能源消耗和环境污染。

  伴随着汽车工业的发展,发达国家已经走过了以脱硫为标志的生产清洁油品和清洁炼油阶段。目前国际上炼油综合能耗最高水平已达53.2千克标油/吨,而我国平均在78.4千克标油/吨。其主要原因是我国一些炼油装置规模较小、设计水平相对低、整体用能和装置之间用能的匹配性差等。

  专家认为,系统集成及采用新技术是炼油企业能耗降低的重要因素。为此,我国企业应采取对生产装置内部进行能量系统优化改造;实施装置之间热联合的过程优化技术改造及蒸汽动力系统、储运系统低温热回收利用的优化改造;合理使用伴热蒸汽(或热水),加强凝结水回收,实现能位逐级和多次利用等措施。

  毛加祥表示,这需要我国炼油企业从技术和管理两方面入手,使能源利用效率得以提升。而且所有用能的国民经济各个行业,都要进行结构优化、技术提升,以实现以更少的能源消耗,推动经济又好又快发展和人们生活水平的显著改善。

  由于柴油机的热效率远大于汽油机,同时油耗也比汽油机低20%左右,且二氧化碳排放也低,目前世界上一些知名轿车品牌,如奔驰、宝马、大众、雷诺等均有柴油发动机的车型。目前我国重型卡车全部使用柴油动力,90%以上的大型客车也采用柴油动力,但轻型客车和轿车仍以汽油为主要驱动力,今后我国应逐步提高柴油轿车的比重,提升能源使用的效率。

  与此同时,人们也在不断寻求多元化的石油替代燃料,以降低二氧化碳排放为技术标准的低碳燃料技术即将登台。包括生物燃料技术、电动化技术等在内的低碳燃料技术,有可能改变运输燃料的供求关系。从环保的角度看,这些低碳燃料与汽油相比,温室气体的排放量可以减少30%。

  从技术角度看,目前比较现实可行的是乙醇汽油和生物柴油。今天,在河南、河北、吉林等10个省市,不少加油站提供的汽油已经不是纯粹的汽油了,它们大都添加了10%的乙醇,这将进一步提高汽油的辛烷值,使汽油燃烧得更加充分,并且使二氧化碳和二氧化硫的排放量进一步降低。

  必须正视的是,生物能源相当于把柴火这些低密度能源加工成乙醇和生物柴油,成为高密度能源。目前而言,受资源约束和成本制约,尚不具备大规模开发的条件。 

  提高燃油经济性,降低汽车油耗同样是一个现实可行的方案。发动机的不断改良适应着人们对更加节能汽车产品的需要,与此同时,车体的轻型化、塑料化是降低汽车重量和汽车节能的重要举措。

  随着现代汽车技术的进步,新能源汽车也在传统燃料替代之外开辟了重要途径,主要包括油电混合动力车、纯电动汽车和氢燃料电池车。近年来随着镍氢电池和锂离子电池技术的显著进展,电动车已逐步成为近中期的重要技术选项,但仍需要进一步克服行车里程短、动力和可靠性低、成本偏高等障碍。油电混合动力车可显著提高燃油经济性,在城市交通路况下的节油率可达20%—40%,目前在欧美已进入商业化发展阶段和主流汽车市场。插电式混合动力车综合了油电混合动力车和纯电动汽车两者优势,已处于产业化前期阶段,将为未来纯电动汽车的发展奠定基础。氢燃料电池车的大规模应用则仍有赖于实现低成本的低碳制氢技术的重大突破。

  与此同时,炼厂选用的原料也将不再只有原油,气体水合物、煤及煤层气、天然气和生物质都可能成为炼厂的原料。炼厂也不再以油品作为其单独产品,而将以不同的能源形式向社会提供服务。

  可以肯定的是,未来驱动我们汽车前行的燃料将是多元的,而不仅仅是汽油。

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