汽油烃组成对排放的影响

1、KunLun燃油性质对排放的影响之一汽油烃组成对排放的影响徐小红徐小红 中国石油润滑油公司兰州润滑油研究开发中心KunLun目录1.前言2.汽油烃组成对排放的影响2.1汽油烃组成对排放的影响2.2汽油烃组成与废气组成的关系2.3对废气光化学反应活性和臭氧形成的影响3.结论4.建议KunLun前言n汽车尾气污染 环保法规严格 炼油企业面临巨大的压力n美国清洁空气法的影响项目1990年美国常规汽油(夏季/冬季)美国（22个州）新配方汽油美国加州新配方汽油1995年2000年1996年2002年硫含量，g/g339/3383381401703015烯烃含量，%(v/v)9.2/11.910.8610

2、4.04.0苯含量，%(v/v)1.53/1.641.01.00.80.8芳烃含量，%(v/v)32.0/26.422.02522.020%烯烃20%-5%MTBE 0%-15%当代车型老车型当代车型老车型当代车型老车型HC-6.5+1.913.6+3.25.8+2.05.7+3.0-5.5+1.9-9.1+2.9NMHC-11.6+1.910.5+3.67.1+2.16.9+3.3-6.4+2.0-9.0+3.3CO-13.3+3.2-2.5+4.21.5+3.4-14.1+3.9-11.1+3.5-14.1+3.9NOx2.0+2.0-11.0+1.8-6.1+1.9-1.3+2.01.4

3、+2.1-1.3+2.0 降低芳烃含量，在当代车型上, HC 、CO均降低，对NOx影响不大；在“老式”车辆上HC排放增加14%，CO没有明显的影响，NOx排放减少约11%。 烯烃含量降低时对“当代”车型以及“老式”车辆上有着相似的影响：HC 、CO排放增大，NOx降低。 在“当代”车型以及“老式”车辆上加入MTBE，HC、CO排放均降低，但对更现代的车型来说没有显著的影响。美国AQIRP研究项目KunLun美国AQIRP研究项目n研究显示出：研究的芳烃、烯烃、氧含量、硫含量、雷德蒸汽压、90%回收温度这些参数中一个或多个变化到一定的程度能影响汽车的排放物（HC，CO，NOx）或这些排放物生成

4、臭氧的反应活性。同时也有证据说明，这些参数影响清洁空气法案中限制的有毒有害污染物苯、1,3丁二烯、甲醛、乙醛的排放。n此外，研究发现燃料对排放的影响与各车辆间采用不同的控制技术有关。KunLun欧洲欧洲EPEFEEPEFE研究项目研究项目n是欧洲最大的一个由汽车和油工业联合的关于排放、燃料以及发动机技术的合作项目。n选用了16辆七种不同厂家生产的能满足1996年排放要求的汽油车，所有的车辆都装有三元催化转化器。n主要进行了硫含量、芳烃含量、E100对发动机排放的影响。 KunLun欧洲欧洲EPEFEEPEFE研究项目研究项目表3 EPEFE项目E100/芳烃考察正交设计3水平123芳烃，v%2

5、03550E100，%evap355065KunLun欧洲欧洲EPEFEEPEFE研究项目研究项目nEPEFE研究表明4-6，当E100为一常数时，汽油中芳烃含量由50%降为20%,CO2排放减少5%,HC和CO排放降低10%20%,但是NOX排放增加了8%。nE100对CO2排放有较少的影响，增加E100，减少HC排放，但增加NOX排放。KunLun日本日本JACPJACP研究项目研究项目 n日本于1996年确定实施清洁空气项目（JACP），该项目分为JACP第一阶段和JACP第二阶段。第一阶段研究期限计划从1997年开始，到2001年结束，当第一阶段的JACP项目结束后，又于2002年开始

6、了第二阶段的项目，从2002年到2006年结束。JACP第一阶段又分为两个阶段，1997-1998年为第一阶段，第一阶段主要是用现阶段的燃料在在用车上进行试验，并建立基础预测模型。1999-2000年为第二阶段，第二阶段主要是用未来的燃料在未来车型上进行试验，并用建立起的预测模型进行预测并对模型进行验证。总经费预算54亿日圆。KunLun表4 JCAP-1第一阶段燃料性质试验设计方案性质水平1234蒸汽压，Kpa75656055芳烃，vol%373022/苯，vol%3.20.8/日本日本JACPJACP研究项目研究项目 KunLun性质试验工况项目测试结果当代车型原型车化学计量倾斜式直喷式化

7、学计量芳烃,vol% 37 2210-15CO=( )=( )THC=( )=( )-NOx=(- )11CO=( - )=( )THC=( )NOx=(- )=( )苯,vol% 3.2 0.810-15THC11THC蒸气压,Kpa 75 55蒸发排放物，g/test日本日本JACPJACP研究项目研究项目 KunLunn从表5可以看出，降低芳烃含量，在10-15工况下CO和THC排放降低， NOX排放增加；11工况下THC和NOX排放降低，CO排放增加；降低苯含量，THC中有毒物苯的排放降低；降低蒸气压，蒸发排放降低；同时采用不同的车型和发动机技术对排放的影响又有所不同。日本日本JACP

8、JACP研究项目研究项目 KunLun2.1.2 国内研究项目n中国石油根据国内的汽油水平以及当代汽车先进技术进行了汽油烃组成对排放的影响研究。n试验选取了两种车型（桑塔纳、别克）共四辆车进行试验。 KunLun中国石油 -40-30-20-1001020304050607080芳烃 40-20烯烃 35-20芳烃40-20烯烃 35-20变化,%HCCONOxKunLunn当烯烃含量从35%降到20%时，对两种车型的影响趋势不同。对别克车来说，降低烯烃含量，HC、CO、NOx排放均升高；而对桑塔纳车来说，降低烯烃含量，HC、CO、NOx排放均减少。n当芳烃含量从40%降到20%时，对排放的影

9、响在两种车上均表现出相同的趋势，即HC和CO降低, NOX升高。这一研究结果与日本JCAP和美国AQIRP项目研究结果相同。中国石油KunLunn随着烯烃含量降低、芳烃含量的增高，蒸发损失呈现出明显降低的趋势。中国石油这主要是由于高烯烃含量的汽油中C5以下的烯烃、烷烃含量较高引起的，因为C5以下的烷烃、烯烃的蒸汽压较高。KunLun中国石油化合物调和蒸气压*，kpa正丁烷413.7正戊烷110.3异戊烷489.52-丁烯344.72-甲基丁烯-1131.02-甲基丁烯-2103.4KunLun中石化n烯烃含量的降低并没有显示出排放降低的趋势。n随着芳烃含量的增高有HC、CO、CO2增加的趋势，

10、但芳烃对排放的贡献量远远低于硫含量（800-160ppm）的影响。KunLun国家科技部n2003年国家科技部立项，由中国汽车研究中心牵头，中国石油、中国石化参加，开展了车用燃油技术指标与排放关系的研究，目前第一阶段任务已经完成。该阶段选用了6辆车，9种配方汽油进行了I型试验和IV型试验；选用2辆出租车，采用市售汽油进行了实际道路耐久性试验；选用2辆汽车在通县试车场进行了标准规定的耐久性试验，以此考察汽油中硫含量和烯烃含量较高时对排放的影响。 KunLun2.2汽油烃组成与废气组成的关系n在废气中的烯烃比例直接和燃料中的烯烃、烷烃之和成比例，因此和芳烃成反比；n废气中占绝大多数的C2、C3、C

11、4烯烃是燃烧产生的，当总的碳氢化合物排放减少时，他们的比例和总烯烃一起减少；n废气中的芳烃和燃料中的芳烃成比例，但当多烷基化芳烃去烷基化时，苯、甲苯增加。 KunLun2.3对废气光化学反应活性和臭氧形成的影响n减少臭氧可以通过减少排放物的量以及改变他们的组成使其有较小的反应活性来实现。废气的活性主要和烯烃以及多聚烷基芳香烃相关。标准反应活性随着废气中高活性芳烃和烯烃的减少导致总的HC排放的减少而降低。KunLun对废气光化学反应活性和臭氧形成的影响n废气中烯烃的存在和燃料中的烯烃相比相对较敏感，因为烯烃可以由烷烃构成，而烷烃通常是汽油中的主要组分。n在废气中存在的聚烷基化芳烃另一方面也反应了

12、他们在燃料中的存在。当燃料中总芳烃含量减少时，反应活性依赖于代替了芳烃的组分的相对反应活性。KunLun有机气体形成臭氧的潜在重量（克）/有机气体（克）甲烷0.0148乙烷0.25苯0.42丙烷0.48甲醇0.56甲苯2.73甲醛7.15乙烯7.29间-二甲苯8.161，3丁二烯10.89对臭氧形成的影响KunLun2.4汽油对特殊有毒空气污染物的影响n2.4.1燃料组成对废气中苯排放的影响n2.4.2燃料组成对废气中1，3-丁二烯排放的影响n2.4.3燃料组成对废气中甲醛、乙醛排放的影响减少烯烃对总的废气有毒物水平没有显著的影响，但是降低了1，3丁二烯30%。KunLun烃组成对特殊有毒空气

13、污染物的影响n废气中苯含量随着燃料中的苯含量和芳烃含量增加；燃料中苯含量的影响对废气中苯的影响大约是一个同等烷基芳香化合物的十倍；n废气中的1，3-丁二烯明显和燃料中非芳香烃相关，但是其前体还没有肯定；n当MTBE混合进入燃料后，甲醛排放增加。也有一些证据证明甲醛和芳烃含量成反比；当燃料中含有乙醇和ETBE时乙醛排放增加。KunLun3.结论n汽油烃组成与排放的关系严重地依赖于汽车技术，因此需把汽油和车辆作为一个整体进行研究。n在带有催化转化器的当代车辆上，当汽油中芳烃含量降低，CO、HC排放降低；烯烃含量降低时，对CO、HC排放反而有负面影响。n汽油中的芳烃、苯含量与废气中的苯含量成比例。n汽油中的烯烃、烷烃之和直接与废气中的烯烃成比例，因此汽油中烯烃的最大危害在于它有很高的臭氧生成活性。n当汽油中混有MTBE时，甲醛排放增加，当汽油中含有乙醇和ETBE时乙醛排放增加