汽油禁用MTBE的预测分析

钱伯章（中国石化股份公司高桥石化分公司，上海201208）

  甲基叔丁基醚（MTBE）是汽油的辛烷值改进剂，在汽油的无铅化中发挥了重要作用，但近来发现它会污染地下水，因此已在美国的部分地区遭禁用。文章预测了MTBE大规模禁用的可能性，分析了替代产品的开发情况。

关键词：汽油 禁用 MTBE 预测

1 对汽油掺合MTBE的责疑

  MTBE（甲基叔丁基醚）是有特殊气味的可燃性液体，吸入少量就会引起鼻子和咽喉的炎症。即使在浓度很低时也会导致水质恶臭。美国环保局(EPA)基于吸入研究，将MTBE列为可能对人类致癌的物质。

  MTBE作为汽油的辛烷值改进剂，除了增加汽油含氧量外，还可促进清洁燃烧，减少汽车有害物排放的污染。但是，MTBE极易溶解于水中，比汽油中其他成分会更快地进入水体。主要是由于地下汽油储罐的泄漏，导致美国在饮用水中越来越多地发现了MTBE。美国地质调查表明，使用新配方汽油地区中20％的地下水检测到MTBE，而未使用新配方汽油的地区只有约2％的地下水中检测到MTBE。

  美国1990年制定的空气清洁法修正案(CAA-1990)要求新配方汽油添加含氧化合物(如MTBE)，以减少汽车污染。现在，美国汽油总量的3.65%为MTBE，约87%的新配方汽油均使用MTBE作为含氧化合物。到2000年，美国议会接受撤消清洁空气法中含氧化合物条款以保护饮用水的提案。美国环保局也着手按毒物控制法制定禁止在汽油中使用MTBE的法案。

  美国加利福尼亚州已决定在2002年12月31日后禁止使用MTBE，纽约州也签署法案，规定从2004年1月起禁止使用MTBE。根据这一趋势，美国其他州也可能在不久的将来限用或禁用MTBE。Dewitt公司分析认为，2005年美国MTBE的用量将大大减少，2010年将全面禁用MTBE，但2005年全部禁用MTBE也存在50%的可能。如果EPA证实MTBE对人体健康确实有危害，2001年美国国会将就2003年以后在全美禁用MTBE的议案进行审议表决。欧洲委员会也将于2001年初提出MTBE危害性的评估报告，但因为欧洲的汽油储罐以地上为主，与美国的情况不一样，所以一直未采取实际限制措施。

2 全球MTBE需求预测

  目前，美国仍是MTBE的主要用户地区，1991年全球MTBE的用量为22Mt，其中美国占61%，亚洲占12%，西欧占12%，加拿大和墨西哥占4%，中东占4%，南美占4%，东欧占3%。

  Purrin & Gertyz 公司和CMAI对MTBE的前景联合作出分析。分析认为有三种潜在情况：一是假定美国2005年全部禁用MTBE；二是美国加利福尼亚州2002年禁用MTBE，其他州到2005年要求MTBE最高含量为1%(摩尔百分数)；三是仅在加利福尼亚州禁用，使用MTBE的联邦规范无变化。

  如果MTBE不再使用，则必须补偿汽油的辛烷值数量和其他性质的损失。美国消费的MTBE约为12.9Mt/a，约为美国汽油生产量的4%。MTBE需求减少将大大影响其世界贸易，北美MTBE和甲醇生产商也将另找出路。据CMAI世界甲醇年会预测，到2005年北美将有三分之二以上的甲醇生产能力停工。其时，北美甲醇的生产能力将降至3Mt/a，而1997年的峰值为9.8Mt/a。

  如果美国2005年全部禁用MTBE，对世界MTBE的需求可作出如下预测。世界MTBE的需求量已由1995年的16Mt、1996年17.5Mt、1997年18Mt、1998年19Mt增加到1999年22Mt、2000年23Mt(预计数)，2003年将减少到18Mt，2004年为17Mt,2005年为11Mt。美国对MTBE的需求量相应地从2000年13Mt减少到2003年8Mt、2004年6Mt，2005年将接近于零。

3 禁用MTBE后的替代措施

3.1 增产乙醇

  乙醇作为替代MTBE的生物燃料、辛烷值改进剂和含氧化合物的用途日益重要。美国的乙醇产量已由1981年的3.785×105m3增加到2000年的6.06×106m3，2004年将在2000年的基础上增加一倍，达到1.32×107m3。

  目前，美国纷纷建设乙醇生产厂。如Aykenol公司生物炼油厂将生产乙醇1.5×104m3/a;Masada资源集团投资1.05亿美元建设乙醇厂；BCI国际公司也在建设年产7.57×104m3乙醇的工厂。在建乙醇项目将增加能力3.785×106m3/a，其中三分之一将采用生物质原料。

3.2 增产烷基化油

  烷基化油因其辛烷值高，不含芳烃、硫或烯烃，已成为替代MTBE的首选物。

  UOP公司推出称为InAlK的间接烷基化工艺，可将来自催化裂化(FCC)，蒸汽裂解或丁烷脱氢的异丁烯二聚或将异丁烯与C3～C5烯烃进行叠合，得到分子量较大的异构烯烃混合物，然后再加氢生成类似烷基化物的高辛烷值汽油调合组分。控制反应条件可使低辛烷值异构体生成量减至最少。烯烃聚合(叠合)可采用树脂催化剂或固体磷酸催化剂，前者主要用于转化异丁烯，后者也可转化为正丁烯。加氢采用非贵金属或贵金属催化剂。将MTBE装置改成InAlK烷基化装置，MTBE装置的反应部分都可使用，投资回收期为0.3～0.4年。

  最近日本鹿岛石油公司已采用UOP的工艺改造了原MTBE装置，将来自FCC和蒸汽裂解的C4转化成56kt/a的烷基化油，这是UOP1999年开始启动的第三套装置。

  法国石油预计院(IFP)也提出“虚拟烷基化”工艺，不仅有助于替代汽油中MTBE高的辛烷值和体积损失，而且可利用原有的MTBE生产装置。该Selectopol工艺进料为富异丁烯的C4物流，异丁烯二聚生成带支链烯烃的汽油，再加氢生成富异辛烷的汽油。

3.3 MTBE装置改产异辛烷

  芬兰Fortum油气公司和凯洛格·布朗－路特(KBR)公司，以及意大利斯纳姆洛盖蒂公司分别开发了利用MTBE装置，以异丁烯为原料转产异辛烷的工艺。生产异辛烷是替代汽油中MTBE数量和辛烷值损失的又一低费用解决方案。

  Fortum油气公司开发的Nexoctane技术已在芬兰的装置上得以验证。斯纳姆帕洛蒂公司开发的SP-Isoether工艺，也进行过数次试验，在美国生产了2kt异辛烷，在意大利也生产了几千吨异辛烷。

  这些工艺分两个反应步骤：异丁烯先二聚为异辛烯，然后将异辛烯加氢为异辛烷。

  转产装置的效益包括：产品是高质量的异辛烷，有极好的辛烷值和蒸汽压；工艺过程能进行高转化率操作，异丁烯99％转化为产品；循环量极少，投资费用低；在环保上无废弃物处理问题。

  现在，Alberta Enriro燃料公司(加利福尼亚州MTBE的主要供应商)正在改变MTBE装置操作路线而转产异辛烷。

3.4 开发替代MTBE的清洁燃料新添加剂

3.4.1 聚异丁烯添加剂

  美国华盛顿大学与通用技术应用公司(GTA)联合开发的聚异丁烯添加剂正在美国加利福尼亚州，马里兰州和威斯康星州，以及中国、日本和爱尔兰进行试验。

  这种聚异丁烯添加剂不只是简单地增加氧含量，而且可改变汽油的物理性质。当汽油喷入发动机燃烧室时，烃类立即从大颗粒分散为小颗粒，小分子首先燃烧，而较大的烃类不能完全燃烧。添加少量高分子量聚异丁烯到汽油中，可减少小分子与大分子的分离度，它使汽油甚至可在较低温度下燃烧，大大提高了燃料的辛烷值。研究表明，添加聚异丁烯不仅可降低烃类和CO污染物，意味着燃烧更完全，而且由于不存在很细的燃烧颗粒，NOx数量也减少。

3.4.2 醇类添加剂

  美国标准醇类公司（SACA）开发了一种可降解的水溶性燃料添加剂Envirolene，它是C1～C8直链混合的燃烧级醇类，其辛烷值为128，据称可替代汽油中的MTBE。

  美国得克萨斯州西南研究院(SWRI)对Envirolene用作100%燃料和与汽油和柴油掺混进行了试验。

  Envirolene可由合成气生产，可将甲醇装置转产Envirolene。据称，通过改换催化剂并对反应条件稍加调整就可生产Envirolene。

4结语

  迄今为止，欧洲和亚洲尚无禁用MTBE的意向，在一定时期内，MTBE仍将继续成为清洁汽油的主要组分，我国MTBE生产也处于快速增长状态。我国现有MTBE装置已经增加到27套，总年产能力620kt。故缺口较大(年需求量为800kt)，一些企业正对装置进行扩建改造或新建装置。但从长远看，我国将与国际接轨，美国加利福尼亚州禁用和全美可能适时禁用MTBE的趋势，将对MTBE的生产和应用前景带来消极影响，尤其对出口美国的汽油限制标准将有所限制。为此，在决定继续扩建和新建MTBE装置时应进行深入研究，统一规划。同时，也应研究替代MTBE的产品。

参考文献

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作者简介：

钱伯章，男，1939年出生，1963年毕业于华东化工学院，本科，高级工程师，从事石油化工技术经济信息调研工作，曾发表论文200余篇。

Forecast and Analysis on Prohibition of MTBE in Gasoline

Qian Bozhang

(Gaoqiao Petrochemical Company of SINOPEC,Shanghai,201208)

　

As one of octane promoters, methyl tert-butyl ether (MTBE) has played an important role in lead-free gasoline. However, it is discovered recently that MTBE has produced underground water contamination, so that it has been prohibited in some area of the United States. The paper forecasts the possibility of prohibiting MTBE in large scale and analyzes the development status of substitutes.

Keywords: gasoline, prohibition, MTBE, forecast