文/張文華 林榮興

借助標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)實(shí)現(xiàn)油品質(zhì)量提升，對(duì)控制機(jī)動(dòng)車污染物排放有重要意義。2013年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布第五階段車用汽油和車用柴油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——GB 17930-2013《車用汽油》和GB 19147-2013《車用柴油（Ⅴ）》。根據(jù)規(guī)定，2018年1月1日起全國(guó)范圍內(nèi)將供應(yīng)第五階段車用汽油和車用柴油。目前，北京、上海等城市已率先向市場(chǎng)供應(yīng)符合國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的車用汽柴油。

國(guó)Ⅴ油品更嚴(yán)苛

和國(guó)Ⅳ油品相比，國(guó)Ⅴ油品在指標(biāo)上有更嚴(yán)苛的要求。

以車用汽油為例，國(guó)Ⅴ車用汽油對(duì)硫含量、烯烴含量、添加劑等指標(biāo)有嚴(yán)格規(guī)定。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：之前車用汽油按研究法辛烷值分為90號(hào)、93號(hào)和97號(hào)3個(gè)牌號(hào)，國(guó)Ⅴ車用汽油分為89號(hào)、92號(hào)、95號(hào)，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)附錄中增加98號(hào)車用汽油的指標(biāo)要求；國(guó)Ⅴ車用汽油中所使用的添加劑應(yīng)無(wú)公認(rèn)的有害作用，并按推薦的適宜用量使用；國(guó)Ⅴ車用汽油的硫含量要求從“不大于50 mg/kg”修改為“不大于10 mg/kg”；國(guó)Ⅴ車用汽油的烯烴含量要求從國(guó)Ⅳ“不大于28%”修改為“不大于24%”；國(guó)Ⅴ車用汽油的錳含量要求從國(guó)Ⅲ“不大于0.016 g/L”、國(guó)Ⅳ“不大于0.008 g/L”修改為“不大于0.002 g/L”；國(guó)Ⅴ車用汽油增加了密度控制。

控制硫含量是共同趨勢(shì)

目前，機(jī)動(dòng)車控制污染物排放的主要手段是安裝催化轉(zhuǎn)化器。汽油車用催化轉(zhuǎn)化器中催化劑的主要成分為鉑、鈀、銠等貴金屬元素。涂層材料主要為擬薄水鋁石添加儲(chǔ)氧材料（如鈰鋯固溶體等）構(gòu)成。根據(jù)已有的研究經(jīng)驗(yàn)，催化轉(zhuǎn)化器的劣化主要是由于在熱氣流的沖刷下導(dǎo)致的催化劑比表面積（BET）下降造成的失效，以及在機(jī)油和汽油中的磷、硫等元素的作用下，生成磷酸鹽、硫酸鹽等物質(zhì)占據(jù)催化劑的活性位導(dǎo)致催化劑中毒失效。

表1 國(guó)Ⅴ汽油和國(guó)Ⅳ汽油的比較

因此,各國(guó)(地區(qū))在油品標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)中，對(duì)硫含量的控制是共同的趨勢(shì)。歐盟從1993年開(kāi)始實(shí)施第Ⅰ階段的排放標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)應(yīng)的油品硫含量為不大于1 000 mg/kg，至2009年實(shí)施的第Ⅴ階段排放標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)應(yīng)的油品硫含量降至10 mg/kg以下。日本于2008年起，汽油的硫含量小于10 mg/kg；韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣達(dá)到這個(gè)要求是在2010年，中國(guó)香港則是在2009年。我國(guó)的國(guó)Ⅴ油品對(duì)硫含量同樣控制在10 mg/kg以下，達(dá)到國(guó)際現(xiàn)行油品標(biāo)準(zhǔn)的最高水平，進(jìn)入無(wú)硫燃料階段。

美國(guó)AQIPR（空氣質(zhì)量改善研究規(guī)劃）研究表明：若將汽油中的硫含量從450 mg/kg降低到50 mg/kg，機(jī)動(dòng)車尾氣中的氮氧化合物（NOx）排放平均減少8%，一氧化碳（CO）排放減少19%，碳?xì)浠衔铮℉C）排放減少18%，有毒物排放減少10%。

另外，國(guó)Ⅴ車用汽油標(biāo)準(zhǔn)中辛烷值的變化是最具爭(zhēng)議的變化之一。按照國(guó)際慣例，汽油的抗爆震燃燒性能由辛烷值和抗爆指數(shù)表示，抗爆性和燃燒過(guò)程有關(guān)。之前有觀點(diǎn)認(rèn)為，汽油的辛烷值不僅對(duì)是否發(fā)生爆燃有影響，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性也有影響。

但是，日前由上海市環(huán)保局組織，上海市機(jī)動(dòng)車檢測(cè)中心牽頭，聯(lián)合了上海大眾、上海通用、上海汽車、同濟(jì)大學(xué)和中國(guó)石化等單位，就國(guó)Ⅴ油品與車輛的適配性進(jìn)行了細(xì)致的考察。從目前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，降低一個(gè)單位的辛烷值，對(duì)車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等性能沒(méi)有影響。同樣的試驗(yàn)也在一些油品生產(chǎn)商和汽車生產(chǎn)商中進(jìn)行，結(jié)論基本一致。

兩種觀點(diǎn)各有依據(jù)，這個(gè)問(wèn)題至今仍無(wú)定論。

功能性添加劑MMT被限

為了保證汽油的某些質(zhì)量，汽油中可以添加一些功能性添加劑，如辛烷值改進(jìn)劑、清凈分散劑、電導(dǎo)率改進(jìn)劑等。

辛烷值改進(jìn)劑中的金屬添加劑，如甲基環(huán)戊二烯三羰基錳（MMT）等，在燃燒條件下分解為活性氧化錳的微粒，由于其表面的作用，破壞了機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)中已生成的過(guò)氧化物，導(dǎo)致焰前反應(yīng)中過(guò)氧化物的濃度降低，同時(shí)有選擇地中斷一部分鏈反應(yīng)，從而阻礙自動(dòng)著火，減緩了釋出能量的速度，使燃料的抗爆性提高。

目前，MMT在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家被限制使用，它會(huì)堵塞機(jī)動(dòng)車零部件、加速機(jī)動(dòng)車?yán)匣?，并危害人體健康、污染環(huán)境。此次國(guó)Ⅴ車用汽油標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，對(duì)錳含量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，要求“不大于0.002 g/L”。一般認(rèn)為，當(dāng)錳的加入量在0.002 g/L以下時(shí)，油品的辛烷值還不夠提升一個(gè)單位，所以從經(jīng)濟(jì)成本等方面考慮都不值得添加MMT。此次國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)錳含量控制也是參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的通常做法。

現(xiàn)階段，我國(guó)油品的生產(chǎn)主要由中石化、中石油和中海油等大型企業(yè)完成。這些企業(yè)也擔(dān)負(fù)起油品升級(jí)的使命，如圖1所示，隨著裝置結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，中石化汽油調(diào)和組分中催化裂化汽油總比例呈逐年下降態(tài)勢(shì)。

國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)和第五階段油品標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，在降低機(jī)動(dòng)車排放污染的同時(shí)，也帶動(dòng)機(jī)動(dòng)車新能源、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在政府相關(guān)部門的推動(dòng)下，在機(jī)動(dòng)車生產(chǎn)商和油品生產(chǎn)商的共同協(xié)作下，未來(lái)城市的空氣污染問(wèn)題必將得到控制和治理，還我們一片潔凈的藍(lán)天。