燃油添加剂

新疆石油科技２００７年第２期（第１７卷）

①作者简介：工程师，１９９６－０７毕业于新疆工学院化锦的成语 学工程专业

燃料油及其添加剂的技术研究

姚丽群①黎鹏

新疆独山子石化公司研究院，８３３６００新疆独山子

摘要针对我国汽、柴油特点和存在问题，介绍了国内外燃料油标准。对燃料油的升级技术及其添加剂技术进行了研究，同时

针对生产实际提出对策与建议。

主题词燃料油汽油柴油添加剂技术

１前言

业内专家认为，至少在２１世纪的数十年间，石油

和天然气仍是世界经济发展不可替代的重要战略能

源。运输车辆的主要燃料仍是清洁汽油的清洁柴油。

２１世纪世界燃料需求继续向着柴油和喷气燃料增

加，预计到２０１０年，柴油和喷气燃料需求量占油品总

需求量的比例将从目前的３８％增加至４５％，汽油和

液化气需求量的比例将从目前的３６％增加至４０％。

与此同时，燃料油品的质量将从目前的常规车用燃料

向低排放———清洁燃料、超低排放———超清洁燃料的

方向发展。

随着我国汽车工业及民面包学习 航事业的发展，环保的要

求日益严格化。为了保护环境和增加企业效益、适应

市场，燃料油品的质量标准要求逐渐与国际接轨，燃

料油的产品结构和生产技术将适应新的标准要求，不

断进行调整和升级换代。为了改进燃料油质量和提高

其使用性能，国家科研部门已成功研发出大量的燃油

添加剂，其中多种添加剂已大规模投入生产，一些高

新技术含量的微乳化纳米型添加剂已形成专利，准备

投向工业生产。

我国于１９９８年成为世界燃料委员会正式会员，

但目前我国的燃料产品大多采用国家标准，虽然部

分采用了国际标准和国外先进标准，但大多数都不是

等同采用，难于被国际社会认可，有的甚至在国内市

场也得不到承认，造成产品生产结构与需求结构不适

应。因而对燃料油及其添加剂的技术进行研究，具有

重要意义。

２燃料油技术现状与发展

２．１国内外燃料油质量标准对比

２．１．１汽油

１９９３年以来，我国车用汽油的标准较低，含铅汽

油ＳＨ１１２－９２、ＧＢ４８４－９３和无铅汽油标准ＳＨ００４１－９３

并用，硫含量要求不大于０．１５％，对烯烃、芳烃和苯含

量没有限制。２共振是什么意思 ０００年起停止生产含铅汽油，同时废止

含铅汽油标准。２００３年起汽油全部执行新标准

ＧＢ１７９３０－１９９９。

目前欧、美、日等国家和地区已处于新配方汽油

阶段。新配方汽油主要限制硫、苯、芳烃和烯烃含量。

２０００年欧盟汽油全面禁铅，要求苯含量不大于１％，

２００５年要求芳烃含量不大于３．５％。

汽油《世界燃料规范》与我国汽油标准ＧＢ１７９３０－

１９９９见表１。欧盟车用汽油规格见表２。

我国汽油新标准与《世界燃料规范》和欧洲标准

对比有一定的差距。我国汽油标准比《世界燃料规范》

Ⅰ类稍有改进，但与Ⅱ类、Ⅲ类相比差距很大，其中硫

含量、烯烃含量的差距较大。

２．１．２柴油

自１９９４年，轻柴油执行ＧＢ２５２－９４标准。该标准

已不适应我国环保的要求。２００３年起，全国执行

ＧＢ２５２－２０００柴油新标准。

因为柴油机尾气排放污染比汽油机更为严重，所

以柴油的低硫化引起更大的关注。９０年代初，美国和

北欧将硫含量由３０００ｇ／ｇ降至５００ｇ／ｇ，预计到

２０１０年，将进一步降到５０ｇ／ｇ。

柴油《世界燃料规范》与我国柴油标准ＧＢ２５２－

２０００见表３。欧盟车用汽柴油规格见表４。

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油田高压注汽锅炉在役检验与研究燃料油及其添加剂的技术研究

表３柴油《世界燃料规范》与我国柴油标准

ＧＢ１９１４７－２００３

等级

柴油《世界燃料规范》

Ⅰ类Ⅲ类Ⅱ类

ＧＢ２５２－２０００

十六烷值

十六烷值指数

馏程

（℃）

９５％

干点

密度

（ｋｇ／ｃｍ３）

粘度（４０℃）（ｍｍ２／ｓ）

硫含量（ｇ／ｇ）（ｍ／ｍ）

总芳烃含量（％）（ｖ／ｖ）

多环环烃含量（％）（ｖ／ｖ）

≮４８

≮４６

≯３７０

８２０～８６０

２．０～４．５

≯５０００

≮５３

≮５０

≯３５５

≯３６５

８２０～８５０

２．０～４．０

≯３００

≯２５

≯５

≮５５

≮５５

≯４３０

≯３５０

８２０～８４０

２．０～４．０

≯３０

≯１０

≯１

≮４０

≯３６５

实测

≯２０００

表１汽油《世界燃料规范》与我国汽油标准

ＧＢ１７９３０－１９９９

等级

汽油《世界燃料规范》

Ⅰ类Ⅲ类Ⅱ类

ＧＢ１７９３０－１９９９

ＲＯＮ

ＭＯＮ

硫含量（ｇ／ｇ）（ｍ／ｍ）

铅含量浓度（ｇ／Ｌ）

氧含量（％）（ｍ／ｍ）

苯含量（％）（ｖ／ｖ）

芳烃含量（％）（ｖ／ｖ）

烯烃含量（％）（ｖ／ｖ）

终馏点（℃）

≮９１／９５／９８

≮８２／８５／８８

≯１０００

≯０．０１３

≯２．７

≯５

≯５０

≯２１５

≮９１／９５／９８

≮８２／８５／８８

≯２００

不可察觉

≯２．７

≯２．５

≯４０

≯２０

≯１９５

≮９１／９５／９８

≮８２／８５／８８

≯３０

不可察觉

≯２．７

≯１

≯３５

≯１０

≯１９５

≮９０／９３／９５

≯８００

≯０．００５

≯２．５

≯４０

≯３５

≯２０５

表２欧盟车用汽油规格

等级欧Ⅰ欧Ⅴ欧Ⅳ欧Ⅲ欧Ⅱ

硫含量（ｇ／ｇ）（ｍ／ｍ）

烯烃含量（％）（ｖ／ｖ）

芳烃含量（％）（ｖ／ｖ）

苯含量（％）（ｖ／ｖ）

氧含量（％）（ｍ／ｍ）

密度（什么食物补气 ｋｇ／ｃｍ３）

Ｔ１０（℃）

终馏点（℃）

＜１０００

＜５

＜２．５

＜５００

＜５

＜２．５

＜１５０

＜１８

＜４２

＜１．０

＜２．７

＜７８０

７０

～５５

＜２１５

＜５０

＜１８

＜３５

＜１．０

＜２．３

＜７８０

７０

～５５

＜２１５

＜１０

１０

～１５

２５～３５

０．１

～１．０

表４欧盟车用柴油规格

等级欧Ⅰ欧Ⅴ欧Ⅳ欧Ⅲ欧Ⅱ

十六烷值

密度（ｋｇ／ｃｍ３）

硫含量（ｇ／ｇ）（ｍ／ｍ）

总芳烃含量（％）（ｖ／ｖ）

多环环烃含量（％）（ｖ／ｖ）

Ｔ９５（℃）

＞４９

８２０

～８６０

＜２０００

＜３７０

５４～５７

８２０

～８４５

＜５０

１０

＜１

＜３４０

＞５１

８２０

～８４５

＜３５０

＜１１

＜３６０

＞４９

８２０

～８６０

＜５００

＜３７０

＜１０

我国柴油标准与《世界燃料规范》Ⅰ类和欧Ⅰ标

准相当。与《世界燃料规范》和欧洲高等级油类标准的

差距主要在十六烷值提高、脱除硫和芳烃含量。

２．２燃料油的升级技术

为了适应环保的要求，使燃料油向着超清洁燃料

的方向发展，达到燃料油的质量标准要求，国内外开

发出很多生产优质清洁燃料的升级技术。

２．２．１汽油的升级技术

２．２．１．１加氢脱硫技术

由于ＦＣＣ汽油是汽油的主要成分，也是汽油中

硫的主要来源（占８６％以上）。因此，降艾愈胶囊 低汽油硫含量

的关键是降低ＦＣＣ汽油的硫含量。

目前选择性加氢脱硫、较少降低辛烷值的加氢技

术有４种：

（１）ＡＢＢ公司的ＳｙｎＳａｔＦＣＣ汽油ＨＤＳ工艺；

（２）埃克森公司的ＳＣＡＮＦｉｎｉｎｇ工艺；

（３）法国石油研究院的Ｐｒｉｍｅ－Ｇ技术；

（４）美孚石油公司的ＯＣＴＧＡＩＮ技术。

２．２．１．２吸附脱硫技术

菲利浦斯石油公司开发的称为ＳＺｏｒｂ的ＦＣＣ全

馏分汽油吸附脱硫工艺。与加氢处理相比，操作费用

低，辛烷值损失极少。

ＦＣＣ汽油和少量氢气的混合物流加热后送入流

化的吸附剂的鼓泡床层，吸附在２．１ＭＰａ压力下进行，

少量氢气用作辅助气，防止焦炭沉积在吸附剂上。部

分吸附剂连续传送到再生器进行再生，氧化再生产的

ＳＯ

２

和ＣＯ

２

排气送至硫回收装置处理。全馏分ＦＣＣ汽

油硫含量可从８００ｇ／ｇ降到小于２５ｇ／ｇ，（Ｒ＋Ｍ）／２

辛烷值损失小于１．０。该工艺已于２００１年在美国得州

博格炼油厂正式开工。

２．２．１．３脱苯技术

为满足生产新配方汽油的需求，也开发了汽油脱

苯技术。开发降苯工艺主要有：

（１）分馏；

（２）加氢异构化；

（３）苯加氢饱和；

（４）苯烷基化；

（５）苯抽提。

２．２．１．４提高ＦＣＣ汽油辛烷值的技术

由于ＦＣＣ汽油是我国成品汽油的主要组分，因

此提高成品汽油质量的最关键的方法就是提高ＦＣＣ

汽油的辛烷值。目前国外提高ＦＣＣ汽油辛烷值的方

法主要有：

（１）使用提高ＦＣＣ汽油辛烷值的催化剂和助剂；

（２）提高ＦＣＣ操作苛刻度；

（３）降低ＦＣＣ汽油的干点；

（４）ＦＣＣ分路喷射进料技术（ＳＦＩ技术）。

５９・・

新疆石油科技２００７年第２期（第１７卷）

２．２．２柴油的升级技术

２．２．２．１柴油深度加氢脱硫脱芳烃技术

（１）ＡＢＢＬｕｍｍｕｓＣｒｅｓｔ公司和标准催化剂公司

的低压加氢技术—Ｓｙｎｓａｔ

采用Ｓｙｎｓａｔ工艺可生产含硫小于５００的柴油。也

可生产硫含量小于１０ｇ／ｇ、芳烃小于５％的柴油。芳

烃脱除率可达１０％～９０％。反应压力为２．７６～６．２０ＭＰａ；

（２）日本石油公司中央技术研究所开发的“日石

二段加氢脱硫”工艺

已在日本石油技制公司建成１０００ｋｔ／ａ柴油深度

加氢脱硫装置。原料油为含硫１．５％的直馏柴油和含

硫０．３％的ＦＣＣ柴油，脱硫后产品含硫小于５００。一段

和二段分别采用高温（３６０℃）和低温（２６０℃）反应；

（３）深度脱硫新催化剂的开发

丹麦哈尔德—托普索公司开发了ＴＫ－５７４和

ＴＫ－５７３，使用高活性的钼钴催化剂ＴＫ－５７４可生产含

硫５００ｇ／ｇ或３５０ｇ／ｇ的柴油。

荷兰阿克苏—诺贝尔公司开发了柴油超深度加

氢脱硫催化剂ＫＦ－７５７，除脱硫活性外，还具有加氢脱

氮和芳烃饱和活性，已应用于４套工业装置。

法国石油研究院（ＩＦＰ）开发了深度和超深度脱硫

催化剂ＨＲ－４１６和ＨＲ－４４８。采用ＨＲ－４１６进行超深

度脱硫

，生产超低硫柴油；采用ＨＲ－４４８，除超深度脱

硫百合文章 外，还可降低芳烃含量，提高十六烷值。

德国南方化学公司和美国联合催化剂公司合作

开发了三功能（加氢脱芳烃、加氢脱硫、加氢脱氮）催

化剂（称为ＡＳＡＴ催化剂）。可将催化柴油总芳烃含量

降至１０％以下，稠环芳烃含量降为１％以下。

２．２．２．２柴油生物脱硫

柴油生物脱硫与加氢脱硫相比，投资费用可节约

５０％，操作费用节约２０％。催化裂化轻柴油中二苯并

噻吩

（ＤＢＴ）化合物难以加氢脱除，而生物脱硫，不仅

容易脱除，而且不消耗氢气。

柴油生物脱硫可采用３种方案：一是直馏柴油加

催化柴油加氢脱硫到５００ｇ／ｇ，再生物脱硫至５０ｇ／

ｇ；二是直硫柴油直接生物脱硫到０．２％～０．０５％；三是

催化柴油生物脱硫脱除８０％硫后，再与直硫柴油混合

进行加氢脱硫，脱至５０ｇ／ｇ。柴油生物脱硫已于２００１

年投产了２５０ｋｔ／ａ的工业装置。

２．２．３生产优质汽油、柴油组分的升级技术

２．２．３．１催化重整

加氢裂化汽油的重整。重整汽油具有＞１００℃馏分

辛烷值高的特点，若作为汽油的主要调和组分之一，

与催化裂化汽油调配可以弥补其后部馏分辛烷值偏

低的不足，使调和汽油的辛烷值分布趋于合理。因此，

为满足装置扩能改造的要求，已开发出低压组合床工

艺。

２．２．３．２异构化

异构化装置可使直馏汽油组分的辛烷值大大提

高，使其成为优质的汽油调和组分。同时，异构化还可

为生产醚类物质的装置提供理想的原料。目前，国际

上的异构化工艺主要采用低温和中温型双功能催化

剂。采用低温型的有英国石油公司ＢＰ工艺和美国

ＵＯＰ公司的Ｐｅｎｅｘ工艺；采用中温型的有美国Ｓｈｅｌｌ

公司的Ｈｙｓｏｍｅｒ法与ＵＣＣ公司的Ｉｓｏ－Ｓｉｖ法相结合

的ＴＩＰ（全异构化）工艺。

２．２．３．３醚化

由于汽油清洁化的lingua 要求

，醚化技术发展迅速，成

为炼油中最有前途的工艺过程。将醚化技术生产的各

种醚类添加到汽油中，可使汽油中的氧含量达到要

求。除异丁烯醚化外，异戊烯醚化生产ＴＡＭＥ、丙烯水

合制二异丙醚（ＤＩＰＥ）也日益成熟。

３燃料油添加剂技术

３．１汽油添加剂

３．１．１汽油辛烷值添加剂

辛烷值是车用汽油最重要的质量指标，它是一个

国家炼油工业水平和车辆设计水平的综合反映，采用

抗爆剂是提高车用汽油辛烷值的重要手段。抗爆剂主

要有烷基铅、甲基环戊二烯三羰基锰（简称ＭＭＴ）、甲

基叔丁基醚

（简称ＭＴＢＥ）、甲基叔戊基醚（简称

ＴＡＭＥ）、叔丁醇（简称ＴＢＡ）、甲醇、乙醇等。

四乙基铅（简称ＴＥＬ）是１９２１年发现，１９２３年开

始使用的优良抗爆剂。１９６０年四甲基铅（简称ＴＭＬ）

进入市场。

随着无铅化汽油的要求，已限制向汽油内加烷基

铅。１９５９年美国乙基公司推出了ＭＭＴ，作为四乙基铅

协合或辅助的抗爆剂，后又作为单独抗爆剂使用，该

剂有效地提高了汽油的辛烷值，特别是高石蜡烃组成

的汽油。但后来停用ＭＭＴ。

我国也开展了汽油抗爆剂和辛烷值改进剂的研

发。如湖南协力科技开发公司自主开发的一种新型无

灰汽油抗爆剂ＭＡＭ。

３．１．２ＭＴＢＥ替代添加剂

ＭＴＢＥ作为汽油的辛烷值改进剂，除可增加汽油

含氧量外，还可促进清洁燃烧。但是ＭＴＢＥ极易溶于

水，美国在地下饮用水体中越来越多地发现了

ＭＴＢＥ。ＭＴＢＥ在很低浓度下也能导致水质恶臭，美国

６０・・

油田高压注汽锅炉在役检验与研究形形色色 燃料油及其添加剂的技术研究

环保局已被将其列为人类可能的致癌物质。美国加州

２００４起禁用ＭＴＢＥ。

迄今为止，欧洲和亚洲尚无禁用ＭＴＢＥ的意向，

这些地区将在一定时期催继续采用ＭＴＢＥ作为清洁

汽油的主要组分。我国ＭＴＢＥ需求量处于增长的状

态。

ＭＴＢＥ的主要的替代品有：乙醇、车用甲醇燃料、

异辛烷、替代ＭＴＢＥ的清洁燃料的新添加剂、二异丙

基醚等。

３．１．３汽油清净剂

化油器、燃料喷嘴和进气阀的沉积物可导致燃烧

过程恶化、排放增加。清净剂对控制发动机沉积物的

生物十分有效。汽油清净剂是具有清净、分散、抗氧、

破乳、防锈性能的多功能复合添加剂

，一般含有清净

剂主剂、携带剂及其它功能剂。

到目前为止，国外已研发和使用了五代汽油清净

剂。其分类大致为：

（１）第一代清净剂。对汽化器具有清净作用，２０

世纪６０年代初由美国、德国开发和生产；

（２）第二代清净剂。对汽化器或喷嘴沉积物有清

净或保洁作用，２０世纪７０年代末和８０年代由美国、

德国等生产，并通过法规使其进入石油公司；

（３）第三代清净剂。对喷嘴、进气阀有清净、保洁

作用，１９８９年在欧美、新加坡等国家和地区开始生产

使用；

（４）第四代清净剂。对喷嘴、进气阀及燃烧室具

有清净、保洁作用

，１９９４年下半年在欧美、新加坡等

国家和地区开始使用；

（５）第五代清净剂。对喷嘴、进气阀、燃烧室、活

塞顶、排气阀沉积物具有清净、保洁作用，１９９７～２０００

年德国、美国极少数公司开始研发、生产和使用。

汽油清净剂中起主要作用的添加剂即主剂是特

定的胺类化合物。作为主剂的化合物通常有酰胺型、

聚烯胺型、聚醚胺型、聚氨脂型等几类物质。

３．２柴油添加剂

３．２．１柴油乳化剂

近年来

，随着我国工农业和交通运输业的飞速发

展，柴油添加剂等节油防污染技术迅速发展并推广使

用。其中最为人们重视和青睐的是柴油掺水乳化技

术，它具有节能效率高，明显减少尾气污染等特点。

对于柴油乳化技术

，国外早在２０世纪４０年代就

开始研究，已取得了较大进展，美国、日本和德国等国

家的柴油乳化剂都早已作为商品销售，并开发出第三

代或第四代产品，并有多项专利发表。

我国柴油乳化技术研究起步较晚，最近几年发展

比较迅速，已经开发出许多较好的乳化剂配方，并研

究了复合乳化剂的亲水—亲油值（ＨＬＢ）等性质，形成

多项专利。这些专利技术公开的乳化剂组成和使用方

法都非常相似

，和国外专利相比，没有合成反应，均采

用多种表面活性剂复配而成，只是在乳化剂的配方组

成上略有差别。

３．２．２十六烷值改进剂

柴油十六烷值表征柴油的燃烧性能和抗爆性能

，

是评价柴油的质量的重要指标。通过添加硝酸酯系列

的柴油十六烷值改进剂来提高柴油的十六烷值。其中

２－乙基己基硝酸酯（２－ＥＨＮ）是良好的柴油十六烷值

改进剂。

鉴于硝酸酯化工艺条件要求非常严格

，设备腐蚀

严重，研究人员也另辟新径，研制和开发其他柴油十

六烷值改进剂。江苏工业学院探讨了草酸二异戊酯的

合成工艺及用作柴油十六烷值的可行性。

３．２．３低温流动性改进剂

柴油降凝剂又称低温流动性改进剂

（ＰＰＤ）。由于

加入ＰＰＤ的柴油不能降低其浊点，测凝固点也不能

很好反映油品的质量，因此采用低温流动性来衡量加

ＰＰＤ后柴油的低温流动性能。

ＰＰＤ对含蜡量小于１０％的柴油效果显著；对于催

化裂化柴油、宽馏分柴油降凝幅度也特别大；对于石

蜡基原油的直馏柴油，一般效果不显著。当ＰＰＤ与含

蜡柴油的分子结构相似时，可明显改善柴油的低温流

变性。一般而言，烷基芳香型ＰＰＤ对异构烷烃降凝效

果好

，而酯型ＰＰＤ对正构烷烃更有效。芳香型ＰＰＤ商

品主要有烷基萘、烷基酚和烷基化聚苯乙烯。酯型

ＰＰＤ应用较为广泛的是乙烯／醋酸乙烯酯共聚物，降

凝效果最好的主要是以乙烯为基础的共聚物。将一种

ＰＰＤ与另外一种或几种ＰＰＤ复配使用有时效果更

佳。

国内已有多种柴油低温流动性改进剂推出。其中

兰州化学工业公司、山东临邑宏达化工有限公司、中

国石化高桥分司上海炼油厂都开发出有效的柴油降

凝剂。

３．２．４稳定性改进剂

柴油特别是催化柴油，从生产到消耗的整个过程

始终存在氧化安定性问题。其质量变差主要由于以下

反应：

（１）酸碱反应。有机酸与碱氮化合物生成沉渣；

（２）烯烃氧化。烯烃与氧生成胶质；

（３）烯醇共氧化。烯烃、氧和硫醇生成胶质；

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新疆石油科技２００７年第２期（第１７卷）

（４）酯化反应。芳烃、杂环氮和苯硫醇生成沉渣。

影响柴油氧化安定性的主要组分为烃类和含硫、氮、

氧化合物。通常用于提高柴油氧化安定性的添加剂有

抗氧剂、分散剂、防腐剂、金属钝化剂、酸中和剂和杀

菌剂等六种

，稳定剂一般指以上一种或几种添另剂的

复合剂。国外柴油稳定剂发展较早，如乙基公司、杜邦

公司、埃克森美孚公司等都有较成熟的柴油稳定剂。

石油大学（华东）化学化工学院研制成功ＹＧ—１８０１

柴油稳定性改进剂。

３．２．５纳米燃油添加剂

湖南省兴长企业集团公司和长少矿冶研究院共

同研制开发的汽车节油产品ＦＡＤ纳米燃油添加剂通

过技术鉴定。该纳米燃油添加剂利用炼厂中的副产物

环烷酸作为原料合成新型的环烷酸衍生物

，采用微乳

化技术研制，可在汽、柴、重油中通用。台架试验节油

率为２．７％～５．６％。

４结论与建议

由于车用燃料的清洁化，对优质汽柴生产工艺及

技术进行开发及改进已刻不容缓，而独山子大项目工

程的炼油生产结构为燃料型结构，结合这种生产实

际

，建议应开展的燃料油的升级换代技术如下：

（１）进行多原料、多工艺制氢技术的开发，如采

用廉价易得的炼厂气作为制氢原料，这样可以极大降

低氢气成本，最终满足油品加氢技术如加氢裂化工艺

的大量应用；

（２）加大非加氢精制工艺的科研与成果转化，同

时加快生物脱硫等技术的开发与应用，使燃料生产技

术更趋灵活，更加先进；

（３）广泛使用烷基化和醚化工艺，充分利用催化

裂化产品中含量较高的异丁烯及异戊烯，以改善我公

司成品汽油的组成；

（４）大力开展汽、柴油调和及添加剂的研究，特

别是汽油清净剂、纳米燃油添加剂的开发和应用，同

时合理利用柴油调和组分，优化调和。

参考文献

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责任编辑：周江

收稿日期：２００６－１２－３０

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