对车用汽油(苏Ⅴ)安全风险的分析
摘要:2013年年底江苏省的沿江八市按照规定开始使用苏Ⅴ车用汽油,为了检查苏Ⅴ汽油的质量情况,对南京市范围内加油站的169个批次的苏Ⅴ汽油产品进行风险分析。主要从汽油的牌号、锰含量、蒸气压、硫含量和烯烃含量等有异于以往国Ⅳ汽油的项目进行了重点分析。通过分析得到,目前南京市的苏Ⅴ汽油基本可以满足标准要求,与苏Ⅳ汽油标准相比较,苏Ⅴ汽油标准对有害物质的排放进一步扼制,对汽油的环保性能提出了更高的要求,逐渐向清洁燃料的目标靠近,符合当前节能减排的趋势,产品质量整体较好。
关键词:苏Ⅴ汽油;风险分析;环保性能
随着近年来汽车保有量迅速上升,越来越多的消费者开始关注汽油的质量,劣质汽油对发动机的危害也广为人知,城市空气质量也和汽油的质量密切相关。为保障广大人民群众的健康及财产安全,江苏省环境保护厅和江苏省质量技术监督局于2013年9月15日发布了车用汽油(苏Ⅴ)地方标准,标准中规定于2013年10月1日实施(2013年12月1日全面实施)车用汽油(苏Ⅴ)质量标准(本文简称“苏Ⅴ”)。
与GB17930-2011《车用汽油》(国IV)标准相比较,DB 32/2354-2013《车用汽油(苏Ⅴ)》标准主要是对汽油的环保性能提出了更高的要求,对标准中的硫含量、烯烃含量、锰含量以及蒸气压等指标提出了更高的要求。主要表现在以下几个方面:1)车用汽油的牌号由“90号、93号、97号”修改为“89号、92号、95号”,修改研究法辛烷值为“不小于89、92、95”,相应的抗爆指数为“不小于84、87、90”;2)锰含量由原来的“不大于0.008g/L”降为“不大于0.002g/L”;3)增加了密度(20℃)的检测项目,并规定指标值为720-775kg/m3 ;4)将11月1日至4月30日的蒸气压范围调整为45-85kpa,5月1日至10月30日的蒸气压范围调整为40-65kpa;5)将硫含量由“不大于50 mg/kg”调至“不大于10mg/kg”;6)将烯烃含量(体积分数)由28%降到25%。由此可看出,与苏Ⅳ汽油标准相比较,苏Ⅴ汽油标准对有害物质的排放进一步扼制,对汽油的环保性能提出了更高的要求,逐渐向清洁燃料的目标靠近,符合当前节能减排的趋势。
为检查苏Ⅴ汽油标准执行情况,根据江苏省质量技术监督局要求,由江苏省质检院牵头、泰州质检院辅助于2013年12月16日至2014年1月15日对南京市范围内加油站的169个批次的苏Ⅴ汽油产品进行风险分析。
一、开展风险分析工作的基本情况
1.工作进行的总体情况
本次风险分析,总共抽取107家企业的汽油样品169批次,合格产品167个批次,存在问题产品2个批次,合格率为98.82%。其中,央企加油站汽油样品119个,合格119个,合格率100%;民营加油站汽油样品50个,合格48个,合格率96%。
2.汽油风险分析检测项目及检测方法
本次风险分析重点监控对使用过程中容易造成汽车使用质量事故的指标,以及对环保影响较大的指标。本次监测项目为硫含量、馏程(外加初馏点和5%馏出温度)、芳烃烯烃和锰含量,均为标准DB 32/2354-2013规定的项目。
二、风险分析结果
1.硫含量数据的总体分析
本次监测的169个样本中,有2个批次的硫含量不合格。硫含量是指存在于油品中的硫及其衍生物中的硫含量,是汽油、柴油的重要指标之一,硫含量过大,可造成设备腐蚀,燃烧时生成的二氧化硫和三氧化硫会腐蚀汽缸和排气管,与润滑油接触后还会加速其老化变质,同时会严重污染大气,造成酸雨,危害人和生物体的健康,破坏建筑物的外表等。随着各国对机动车尾气排放要求的不断加严,降低车用燃料中的硫含量已经成为全球车用燃料品质提高的一个主要标志。这是由于燃油中的硫的存在会造成尾气催化器中催化剂的中毒,从而降低尾气转化效率,无法达到降低污染物排放的目标。目前在炼油工业上广泛采用的降低汽油中硫含量的工艺是加氢脱硫和吸附脱硫。近三年来,车用汽油的硫含量限量不断降低,从硫含量规定值150ppm到50ppm,再到现在的10ppm,降到了以前国Ⅲ汽油的十分之一以下,其降低速度之快,也反映了国家对防治大气污染的力度之强硬。硫含量的进一步大幅度降低,硫化物对净化器的毒害作用进一步减少,净化器转化能力得以提升,使汽车减排得以实现,氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物减排效果明显,PM2.5也会同步削减。
本次监测的硫含量在5ppm以上的仅23批次,其余的146批次硫含量均在5ppm以下,占总数的86.4%;从图1可以看出,91.7%的样本硫含量数值在2~6ppm之间;本次监测的硫含量平均值为4.1ppm。从检测结果上看,该次所检测的样本总体质量状况良好,硫含量平均水平远远低于我省地方标准要求的不大于10ppm。
图1硫含量检测结果统计 图2 烯烃含量检测结果统计
2.烯烃芳烃数据的总体分析
与国Ⅳ汽油相比,苏Ⅴ汽油的烯烃含量(体积分数)降到了25%。烯烃含量是一项重要的环保指标,烯烃是一种具有较高辛烷值的汽油调和组分,但它是不饱和烃,属于比较活泼的烃类,挥发到大气后因发生光化学反应而加速臭氧的形成,形成光化学烟雾,使环境受到严重污染。另一反面,汽油中烯烃含量过高会影响汽油的安定性,易在燃油喷嘴和进气阀处产生积碳和结焦,从而造成发动机工况变差,增加氮氧化合物排放。
本次监测的烯烃含量平均值为15.9%(体积分数)。含量12%以下的样本数为15个,超过22%的样本数为2个,其余的132个样本烯烃含量均在12%~22%之间,占所有样本数量的88.6%。本次监测的具体分布见图2。从图2可以看出,本次监测样本的烯烃含量均达到要求,总体情况比较好,大部分样本的检测结果集中于12%至22%之间。由于我国炼油加工手段与国外不同,催化裂化汽油是主要调合组分,因此我国车用汽油中烯烃含量较高。近期内不可能将我国汽油中烯烃降至欧美水平(欧洲、美国加州汽油标准中,烯烃要求分别为不大于18%、不大于10%)。随着我国今后在重整、烷基化和异构化等高辛烷值调合组分的增加,以及降低催化裂化汽油烯烃含量的催化剂的工业应用,汽油中的烯烃含量会进一步下降。芳烃是一种具有较高辛烷值和热值的汽油调合组分。但是它燃烧后会导致致癌物苯的形成,并增大CO2的排放。虽然芳烃能够提高辛烷值,但是芳烃含量过高时,尾气中CO、CO2含量增加,而且容易使得进气阀和燃烧室沉积物增多,因此汽油中芳烃含量的控制应该适当,既要考虑减少排放有害物的要求,也要照顾到维持汽 图3 芳烃含量检测结果统计 图4 烯烃+芳烃含量检测结果统计
的要求,也要照顾到维持汽油辛烷值的必要水平。国际上对汽油中芳烃含量的要求有所不同,日本要求不大于42%(体积分数),欧洲标准要求不大于35%。我省地方标准苏V要求不大于40%。本次监测的具体分布见图3。
从图3可以看出,苏V汽油的芳烃含量集中于两段,一是28%~34%,二是34%~40%。主要是由于不同辛烷值要求导致芳烃含量不一致,芳烃含量低的汽油主要为92号汽油,含量高的主要为95号汽油。本次监测的结果有25个95号样本芳烃含量接近标准限值40%,说明目前95号汽油苏V中芳烃含量仍然偏高。
目前,京Ⅴ汽油和沪Ⅴ汽油标准规定烯烃加芳烃总量要求不大于60%,苏Ⅴ汽油规定芳烃含量不大于40%,烯烃含量不大于25%。从本次监控的数据来看(见图4),所有样本的烯烃加芳烃含量在19.8%~56.9%,其中有半数样本的烯烃加芳烃总量介于50%~55%之间。该组数据表明,此次抽查汽油的烯烃芳烃含量符合京Ⅴ汽油、沪Ⅴ汽油要求,也满足苏Ⅴ单项指标含量的要求。
3.锰含量数据的总体分析
苏Ⅴ汽油标准中一个明显特点是金属锰含量限值大幅度降低,要求不大于0.002g/L。锰剂是甲基环戊二烯三羰基锰的简称,是提高汽油辛烷值改善抗爆性的添加剂。按照国IV汽油标准要求,锰含量不大于0.008g/L,炼厂一般控制加至0.006g/L,研究法辛烷值(RON)可提高1~1.5个单位。而苏V的锰含量限值使得在汽油中加入锰剂提升辛烷值没有意义了——0.002g/L能够提升的辛烷值幅度很小。使用含锰的辛烷值改进剂,能够让炼油企业以较廉价的手段实现汽油标号的提高,但添加锰剂后,汽油的燃烧产物会在发动机进气阀、火花塞、活塞杆等部位沉积,影响发动机性能和排放;并会在尾气催化转化剂上沉积,影响催化剂性能。此外,有研究提出锰剂燃烧产物90%是小于2.5微米的细颗粒,排入大气会通过呼吸道进入人体,对健康不利。本次监测的所有样本中,锰含量均未检出,符合苏Ⅴ汽油规定的要求,说明本次的样品整体上质量较好,也基本反映了目前苏Ⅴ汽油的一个整体水平。
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