摘要：液化石油氣凈化裝置有效去除了氣源中的雜質(zhì)，同時(shí)還抑制了氣源中烯烴尤其是丁二烯等不飽和物質(zhì)的聚合反應(yīng)的發(fā)生，使民用液化石油氣完全改良為車用氣成為可能。

關(guān)鍵詞：烯烴聚合 可溶性固體殘?jiān)?nbsp;凈化裝置

我國的燃?xì)馄囀聵I(yè)經(jīng)過近二十余年的研究與實(shí)踐，目前無論技術(shù)層面還是設(shè)備層面均已趨于成熟。燃?xì)馄嚨脑O(shè)備已經(jīng)由原來依賴進(jìn)口逐步達(dá)到國產(chǎn)化，燃?xì)馄囓囆鸵灿尚⌒娃I車發(fā)展到大型的公交汽車。在氣源方面由原來的單一的液化石油氣發(fā)展成為液化石油氣與天然氣并存的局面，在我國的南方及中部大部分城市由于天然氣供應(yīng)量相對(duì)充足，加氣站點(diǎn)較多氣價(jià)相對(duì)便宜，所以天然氣用量增大，有些城市的燃?xì)馄囈呀?jīng)全部轉(zhuǎn)換成為天然氣氣源。在北方尤其是東北省份，由于油田較多煉廠相對(duì)集中，液化石油氣的市場(chǎng)供應(yīng)量豐富，所以北方許多城市仍然以液化石油氣汽車為主。

盡管北方液化石油氣的氣源很豐富，但許多廠家的氣源直接用作車用氣卻不行，主要原因是氣源中存在烯烴等不飽和物質(zhì)、可溶性固體殘?jiān)?span>(如催化劑殘留等)、機(jī)械雜質(zhì)、硫及硫的化合物等等。主要癥狀是：其一，烯烴等不飽和物質(zhì)在車用環(huán)境下會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成粘稠狀物質(zhì)；其二，硫及硫的化合物在車用環(huán)境下有單質(zhì)析出、硫醚也會(huì)發(fā)生聚合物。這兩類物質(zhì)都會(huì)阻塞供氣系統(tǒng)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致汽車在一周甚至幾天之內(nèi)就無法正常工作下去，這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了燃?xì)馄嚨慕】蛋l(fā)展。另外，國家在GB 19159-2003《車用液化石油氣》中針對(duì)烯烴和硫的含量也有如下限定：

1.總烯烴含量不能大于10%(其中丁二烯1,3不能大于0.5%)；

2.總硫含量小于270mg/m^3.。

2004年作者為了解決車用燃?xì)獾臍庠磫栴}，在反復(fù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造出第一套小型液化石油氣凈化裝置(如下圖)。

 

當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上的氣源狀況是個(gè)別廠家嘗試少量生產(chǎn)車用氣源，但這種車用氣源無非是烯烴含量比民用氣少一些(當(dāng)時(shí)試用的車用氣標(biāo)準(zhǔn)限定丙烯含量不大于5%)，但因其凈化工藝與民用氣是相似的所以雜質(zhì)含量相同，所以用起來效果是一樣的，就是都不能讓車正常平穩(wěn)的工作。這種情況不僅存在于丹東地區(qū)，東北其他地區(qū)情況也很類似，所以作者計(jì)劃用這套裝置把民用氣的雜質(zhì)脫除后給車用。該套設(shè)備依據(jù)雜質(zhì)的類型不同將裝置制成三個(gè)梯次的凈化過程，然后再經(jīng)兩級(jí)精濾而成。制成后的設(shè)備安裝在在建中的丹東東港市液化氣有限公司的單家井加氣站。

隨后與該單位合作，對(duì)遼寧的沈陽、盤錦、遼陽、撫順等多家煉廠的民用氣進(jìn)行了凈化及加氣運(yùn)行試驗(yàn)。這些廠家的氣源中烯烴的含量差異很大，丁二烯的含量相差也很懸殊，在歷經(jīng)6個(gè)月的時(shí)間里對(duì)使用的20多個(gè)批次的氣源取樣分析，其中只有5個(gè)批次的不飽和烴(包括丁二烯)含量在0.44%(V/V)-9.04%(V/V)之間,其余均在38%(V/V)-68%(V/V)之間。因?yàn)樵谖覈?span>85%以上的液化石油氣來自煉油工業(yè)，而煉油廠的液化石油氣又絕大部分出自催化裂化裝置，裂化過程導(dǎo)致液化石油氣中含有大量的不飽和烴主要為烯烴，但從經(jīng)過凈化裝置凈化后的氣源使用情況看，市場(chǎng)效果明顯轉(zhuǎn)好，蒸發(fā)器及管路系統(tǒng)的清理周期普遍延長至六個(gè)月以上。同時(shí)還有一個(gè)意外收獲，就是使用富含烯烴的氣源比使用純丙、丁烷氣源行車動(dòng)力要強(qiáng)，車格外有勁，這種結(jié)果我們理解為烯烴的體積熱值高于烷烴所致。

2005年初作者又模擬該凈化裝置制作出一套可以安裝在車內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)中的微形凈化裝置，對(duì)丹東市區(qū)的3個(gè)不同的加氣站進(jìn)行行車試驗(yàn)。試驗(yàn)車的車型為切諾基(排量2.5升，電噴四驅(qū))。在歷時(shí)61個(gè)月的試驗(yàn)中，總加氣量近10000升，總行駛里程約6萬公里，期間燃?xì)庀到y(tǒng)未做過任何檢修，系統(tǒng)工作仍然正常。后經(jīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解體檢查，蒸發(fā)器腔內(nèi)潔凈如初，發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，尾氣排放也測(cè)試合格。

既然液化石油氣中的烯烴及丁二烯等不飽和物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)活潑，很容易發(fā)生聚合反應(yīng)，甚至有資料介紹丁二烯在40℃左右會(huì)發(fā)生自聚，所以在其運(yùn)輸過程中，為防止其聚合在車罐內(nèi)加注阻聚劑。那么上述凈化試驗(yàn)的結(jié)果該做如何解釋呢，作者認(rèn)為，導(dǎo)致烯烴及丁二烯等不飽和物質(zhì)分子聚合的條件除溫度、壓力等因素外，還有個(gè)重要條件就是催化效應(yīng)，即氣源中所含的可溶性固體殘?jiān)?如催化劑殘留等)、機(jī)械雜質(zhì)等，這些物質(zhì)充當(dāng)了聚合反應(yīng)的引發(fā)劑或催化劑的角色，使烯烴及小分子硫醚等的不飽和物質(zhì)的聚合成為可能。液化石油氣凈化裝置經(jīng)過多級(jí)精制處理又經(jīng)兩級(jí)精濾，不但將其中的硫及硫的化合物等雜質(zhì)除掉了，同時(shí)也將其中的可溶性固體殘?jiān)?如催化劑殘留等)、機(jī)械雜質(zhì)等清除掉了，這樣就把烯烴及丁二烯等不飽和物質(zhì)的反應(yīng)條件破壞了，聚合反應(yīng)就無法進(jìn)行了。

作者還用同樣的方法對(duì)催化汽油和催化柴油做過相類似的試驗(yàn)，得出的結(jié)論是基本一致的。催柴及催汽是催化裝置的餾分油，需進(jìn)行加成及調(diào)和工藝才能成為產(chǎn)品，丹東石化有限公司屬小型煉廠沒有加成工藝，只能出售半成品。這種油中富含不飽和成分穩(wěn)定性很差，在光照或接觸空氣后油品一周后就開始明顯變色，催化柴油最嚴(yán)重，一個(gè)月后就已經(jīng)基本變成黑色而且出現(xiàn)沉渣。催化柴油原始處理方法是采取酸洗→堿洗→水洗的工藝脫色除渣，損失量一般約5﹪，但一個(gè)月后顏色又還原了。后經(jīng)作者采用上述類似的分級(jí)精制工藝方法(凈化介質(zhì)當(dāng)然不同)處理后，不但損失量降到3%，而且在長時(shí)間放置的情況下顏色也不還原了，其中有一個(gè)樣品在辦公室案頭在每天有日照的環(huán)境下留存至今已經(jīng)20多個(gè)月仍無明顯變色。

所以作者認(rèn)為烯烴乃至二烯烴等不飽和物質(zhì)的聚合反應(yīng)與組分中的雜質(zhì)有著極其密切的關(guān)系，只要去除氣源中的雜質(zhì)成分就能有效地控制氣源中的聚合反應(yīng)的發(fā)生。

綜上所述，我們可得出如下結(jié)論：民用液化石油氣及富含烯烴及二烯烴的氣源經(jīng)過適當(dāng)工藝凈化后完全可以供給車用。同時(shí)建議國家相關(guān)部門解除《車用液化石油氣》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)烯烴含量的限制。

 

(本文作者：劉福林 丹東市燃?xì)饪偣?span>)