促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，必須開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù)，進(jìn)一步提高汽柴油品質(zhì)。

專(zhuān) 家 簡(jiǎn) 介

曹湘洪

中國(guó)工程院院士、美國(guó)國(guó)家工程院外籍院士，中國(guó)石化科技委資深委員。

石油化工專(zhuān)家，長(zhǎng)期從事石油化工技術(shù)開(kāi)發(fā)與技術(shù)管理工作，組織實(shí)施過(guò)三十多項(xiàng)石油化工裝置的重大技術(shù)攻關(guān)和重大技術(shù)改造。現(xiàn)任全國(guó)石油產(chǎn)品和潤(rùn)滑劑標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主任。

近日，歐盟理事會(huì)批準(zhǔn)了一項(xiàng)燃油車(chē)禁令，決定從2035年起禁止銷(xiāo)售、使用傳統(tǒng)燃料的新車(chē)。中國(guó)作為全球最大的汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)，也正積極推動(dòng)燃油汽車(chē)的退出計(jì)劃。

伴隨新能源汽車(chē)的崛起、燃油汽車(chē)的退出，成品油市場(chǎng)逐步萎縮的大勢(shì)難以扭轉(zhuǎn)。在此背景下，油品質(zhì)量還要不要繼續(xù)提升？要怎么提升？這是我們面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，也是一個(gè)戰(zhàn)略性問(wèn)題。

中國(guó)工程院院士曹湘洪認(rèn)為，燃油汽車(chē)在道路上消失至少要到2045年以后。為促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用新技術(shù)，進(jìn)一步提高汽柴油品質(zhì)，以此減少污染物和二氧化碳排放，必須引起煉油行業(yè)的高度重視。

油品質(zhì)量必須繼續(xù)提升

中國(guó)石油石化：曹院士，您好！2023年7月1日開(kāi)始，我國(guó)將全面實(shí)行國(guó)六B排放標(biāo)準(zhǔn)。而伴隨新能源汽車(chē)的崛起、燃油汽車(chē)的退出，成品油市場(chǎng)逐步萎縮的大勢(shì)難以扭轉(zhuǎn)。在此背景下，油品質(zhì)量繼續(xù)提升的價(jià)值何在？

曹湘洪：多方面原因決定了我們的油品質(zhì)量必須繼續(xù)提升。

第一，提升油品質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必然要求?！半p碳”目標(biāo)提出后，每個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域都在研究實(shí)現(xiàn)這一重大戰(zhàn)略目標(biāo)的措施。交通運(yùn)輸行業(yè)是碳排放大戶。2021年，我國(guó)成品油消費(fèi)量3.41億噸，由此產(chǎn)生的碳排放約為10.5億噸。其中，因交通運(yùn)輸消耗汽油、柴油造成的陸上交通碳排放為9.56億噸，分別占全國(guó)碳排放的10%和9.1%。通過(guò)油品質(zhì)量提升降低碳排放，對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)意義重大。

第二，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)，圍繞減少汽車(chē)碳排放，以電動(dòng)汽車(chē)為代表的新能源汽車(chē)將加快發(fā)展，但電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料電池汽車(chē)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中存在諸多挑戰(zhàn)。

一是，發(fā)展電動(dòng)乘用車(chē)相對(duì)容易，重型柴油貨車(chē)用新能源替代難度很大。交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院環(huán)境資源所的李曉易等研究認(rèn)為，基于我國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀，若要實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域2030年前碳排放達(dá)峰，重型貨車(chē)新能源替代量要接近100萬(wàn)輛，以現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，這一規(guī)模應(yīng)用存在很大不確定性。

二是，生產(chǎn)一輛電動(dòng)汽車(chē)的電池需要的銅、鋰、鎳、鈷、錳、鏑、釹等資源約是生產(chǎn)一輛傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的5～6倍。只有依靠風(fēng)電、光伏發(fā)電供電的電動(dòng)汽車(chē)才具有減碳功能，但以目前我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)，電動(dòng)汽車(chē)并不減碳。全世界都在加快發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)，資源國(guó)正在對(duì)具有戰(zhàn)略意義的資源礦產(chǎn)加強(qiáng)控制。我國(guó)生產(chǎn)動(dòng)力電池需要的鋰、鈷、銅等礦產(chǎn)資源高度依賴(lài)國(guó)際市場(chǎng)，將會(huì)面臨相關(guān)資源供應(yīng)短缺的挑戰(zhàn)。風(fēng)電、光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展到一定程度，需要的礦產(chǎn)資源出現(xiàn)危機(jī)是大概率事件。伍德麥肯茲的相關(guān)研究報(bào)告指出，到本世紀(jì)20年代中期，電池原料可能面臨供應(yīng)短缺，進(jìn)而出現(xiàn)新的能源陷阱。

三是，隨著電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，退役電池量迅速增加，廢電池處理過(guò)程的安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的充電焦慮、電池的安全性、低溫/高溫條件下的適用性以及居住條件等都會(huì)影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)意愿。這對(duì)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的制約也不容忽視。

四是，氫燃料電池車(chē)也正在進(jìn)入市場(chǎng)，發(fā)展態(tài)勢(shì)不錯(cuò)。但是，目前氫能還處于市場(chǎng)培育階段。綠電制氫的成本高、儲(chǔ)運(yùn)難，高壓儲(chǔ)氫、運(yùn)輸成本高，制造氫燃料電池的材料價(jià)格高，造成氫燃料電池汽車(chē)的成本高。氫燃料電池汽車(chē)的大面積推廣應(yīng)用存在著經(jīng)濟(jì)性的挑戰(zhàn)。認(rèn)真分析氫氣和天然氣的物理性能與化學(xué)性能，像管理天然氣一樣管理氫氣，做到不泄漏、泄漏后及時(shí)發(fā)現(xiàn)、不積聚，氫能開(kāi)發(fā)利用中的安全風(fēng)險(xiǎn)是可以控制的。但氫氣作為汽車(chē)動(dòng)力使用時(shí)，經(jīng)濟(jì)性好的高壓壓縮氫氣的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加注、使用，給安全風(fēng)險(xiǎn)管控帶來(lái)了許多新的挑戰(zhàn)和新的問(wèn)題。而我國(guó)與之相關(guān)的安全技術(shù)準(zhǔn)備明顯不足，解決問(wèn)題尚需時(shí)間。

第三，燃油汽車(chē)不可能很快被替代，還將存在較長(zhǎng)一段時(shí)間。有些應(yīng)用場(chǎng)景，目前看無(wú)法被替代。

汽柴油的優(yōu)勢(shì)明顯，比如能量密度高、易儲(chǔ)存、易運(yùn)輸，內(nèi)燃機(jī)功率強(qiáng)勁、使用方便靈活，能適用于各種不同場(chǎng)景。其中有些場(chǎng)景是電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法企及的，如低溫環(huán)境和電網(wǎng)受損的自然災(zāi)害場(chǎng)景。

為了推進(jìn)交通領(lǐng)域的碳達(dá)峰、碳中和，不少?lài)?guó)家提出了停止銷(xiāo)售內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的時(shí)間表。例如，歐盟正式宣布2035年全面禁止銷(xiāo)售燃油車(chē)。但是，全面禁止銷(xiāo)售燃油車(chē)這一美好的愿望能否實(shí)現(xiàn)挑戰(zhàn)巨大。即使這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了，道路上還會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的存量燃油車(chē)在行駛。2020年我國(guó)發(fā)布的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）提出，到2035年純電動(dòng)汽車(chē)成為新銷(xiāo)售車(chē)輛的主流，意味著2035年我國(guó)不會(huì)全面停止銷(xiāo)售燃油車(chē)。按車(chē)輛的使用壽命預(yù)測(cè)，燃油車(chē)在道路上消失要在2045年以后。

汽車(chē)減碳要從實(shí)際出發(fā)，有序推進(jìn)。從現(xiàn)階段我國(guó)電力結(jié)構(gòu)看，全生命周期內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)并不減碳，而油電混合動(dòng)力汽車(chē)的社會(huì)投入成本最低，能很快顯現(xiàn)出減碳和減少污染物排放的效果。在可以預(yù)期的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，汽車(chē)動(dòng)力是電、氫、油共存的格局。

我在2021年主持了中國(guó)工程院咨詢(xún)研究課題《我國(guó)煉油石化產(chǎn)品消費(fèi)規(guī)律、產(chǎn)能發(fā)展規(guī)模及布局戰(zhàn)略研究》。該研究在認(rèn)真分析我國(guó)汽車(chē)保有量及新能源汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)進(jìn)步對(duì)燃油車(chē)油耗的影響、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)等因素的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)在碳約束消費(fèi)情景下，2035年我國(guó)汽、柴、煤油的消費(fèi)量分別是9270萬(wàn)噸、11000萬(wàn)噸、7180萬(wàn)噸。

鑒于上述分析，我認(rèn)為我們煉油行業(yè)應(yīng)該為保有的燃油汽車(chē)和正在發(fā)展中的油電混合動(dòng)力汽車(chē)提供高效高清潔的油品，支持車(chē)用內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)碳減排和污染物近零排放。

供應(yīng)高效高清潔汽柴油

中國(guó)石油石化：您認(rèn)為我們應(yīng)如何著手提升油品質(zhì)量？

曹湘洪：結(jié)合國(guó)際趨勢(shì)和我國(guó)的國(guó)情，認(rèn)真研究我國(guó)未來(lái)車(chē)用動(dòng)力的演進(jìn)趨勢(shì)，針對(duì)會(huì)長(zhǎng)期存在的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力，有序有度地實(shí)施“油轉(zhuǎn)化”“油轉(zhuǎn)特”，生產(chǎn)高效高清潔油品，既保數(shù)量，確保油品市場(chǎng)的供應(yīng)，又保質(zhì)量，推動(dòng)陸上交通降碳減污，煉油行業(yè)責(zé)無(wú)旁貸，責(zé)任重大。

汽柴油是種類(lèi)繁多的不同結(jié)構(gòu)烴分子的混合物。混合物中烴分子的結(jié)構(gòu)決定其物理化學(xué)性質(zhì)，影響其在內(nèi)燃機(jī)中的燃燒行為。內(nèi)燃機(jī)的熱效率與燃料的性質(zhì)、燃燒行為和內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)高度相關(guān)，還會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的污染物排放水平。優(yōu)化汽柴油中的烴分子結(jié)構(gòu)，尋找合適的添加物，生產(chǎn)高效高清潔油品，我們的煉油企業(yè)要主動(dòng)擔(dān)當(dāng)、有所作為。

煉油行業(yè)與汽車(chē)行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家要圍繞燃油汽車(chē)的高效率即低碳排放、高清潔即污染物超低排放，開(kāi)展緊密合作、協(xié)同創(chuàng)新。生產(chǎn)高效高清潔的汽柴油要成為煉油行業(yè)新的追求。

中國(guó)石油石化：具體來(lái)說(shuō)，您認(rèn)為生產(chǎn)高效高清潔汽柴油，哪些指標(biāo)應(yīng)該提升？

曹湘洪：汽油高效的核心是提高汽油的辛烷值，即高牌號(hào)汽油，支持提高汽油機(jī)的設(shè)計(jì)壓縮比，降低油耗。汽油高清潔的關(guān)鍵是在控烯、控芳、超低硫化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低汽油中的烯烴和芳烴含量，通過(guò)餾程指標(biāo)的調(diào)控，禁止將C9以上重芳烴調(diào)進(jìn)汽油，進(jìn)一步降低尾氣中的顆粒污染物和氮氧化物含量。

隨著汽油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)爆震與汽油抗爆特性相關(guān)性研究的深入，為防止汽油機(jī)爆震，對(duì)汽油辛烷值的要求也有了新的認(rèn)識(shí)，主要要提高汽油的RON，不必苛求MON同步提高。我國(guó)煉油企業(yè)提高汽油辛烷值面臨的突出問(wèn)題是高辛烷值汽油調(diào)合組分的資源不足。但是，提高汽油辛烷值的資源條件正在改善，經(jīng)過(guò)努力會(huì)進(jìn)一步改善。

根據(jù)汽車(chē)行業(yè)的要求和期望，結(jié)合資源條件，我認(rèn)為高效高清潔汽油的主要質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)在國(guó)六Ｂ的基礎(chǔ)上做出三方面的提升。

一是提高我們的汽油牌號(hào)。淘汰89號(hào)、92號(hào)汽油，將98號(hào)汽油不再放在附錄中，形成95號(hào)、98號(hào)２個(gè)牌號(hào)。各個(gè)牌號(hào)汽油只設(shè)RON指標(biāo)，取消MON指標(biāo)。市場(chǎng)上銷(xiāo)售的汽油實(shí)現(xiàn)以95號(hào)為主，逐步過(guò)渡到以98號(hào)為主，在標(biāo)準(zhǔn)附錄中引入101號(hào)汽油。

二是改變汽油組成，將汽油中烯烴含量限值控制在體積分?jǐn)?shù)不大于10%，芳烴含量最高限值控制在體積分?jǐn)?shù)不大于30%，C9以上芳烴體積分?jǐn)?shù)不大于1.5%，汽油中的氧含量由2.7%提升到3.7%。

三是改進(jìn)汽油餾程，T50降低到不大于100℃，增設(shè)T70不大于140℃，汽油終餾點(diǎn)調(diào)整為不大于190℃。

柴油車(chē)與汽油車(chē)相比有油耗和碳排放低的突出優(yōu)勢(shì)，但也有NOx、顆粒污染物排放高的明顯劣勢(shì)。高效高清潔柴油要把減少顆粒物及NOx排放放在首要位置。研究認(rèn)為，柴油車(chē)使用高十六烷值柴油可以減少PM、NOx、HC、CO的排放，柴油中總芳烴和多環(huán)芳烴含量是NOx、PM排放的主要影響因素。

結(jié)合我國(guó)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油的有利條件，高效高清潔柴油主要質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)在國(guó)六柴油標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將十六烷值由不小于51修改為不小于55，密度由810～845千克/立方米修改為810～840千克/立方米，增加總芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于15%，多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)由7%修改為不大于2%；50%回收溫度修改為不大于290℃，90%回收溫度由不大于355℃修改為不大于330℃，95%回收溫度由不大于365℃修改為不大于340℃，增加終餾點(diǎn)為不大于350℃。

科學(xué)制定推進(jìn)新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施

中國(guó)石油石化：如何確保高效高清潔汽柴油得以實(shí)現(xiàn)？

曹湘洪：可以通過(guò)兩項(xiàng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一是開(kāi)展高效高清潔汽柴油標(biāo)準(zhǔn)研究。

首先，開(kāi)展制定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)研究，包括汽柴油中典型組分燃燒反應(yīng)路徑、燃燒動(dòng)力學(xué)、燃燒中污染物產(chǎn)生機(jī)理，汽柴油組分分子結(jié)構(gòu)、燃燒特征和內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)的匹配性，燃燒過(guò)程汽柴油組成與污染物排放的控制機(jī)制與應(yīng)對(duì)策略等。

其次，進(jìn)行制定標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)研究，包括汽油中乙醇和ETBE不同比例混合添加對(duì)汽油RON、餾程、蒸氣壓的相關(guān)性研究及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)材料相容性研究，汽柴油主要質(zhì)量指標(biāo)與發(fā)動(dòng)機(jī)/整車(chē)污染物排放及碳排放試驗(yàn)，高效高清潔汽柴油中清凈劑類(lèi)型和添加量與發(fā)動(dòng)機(jī)/整車(chē)污染物、碳排放試驗(yàn)，高效高清潔汽柴油配套的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油與配方研究。

二是開(kāi)展高效高清潔汽柴油生產(chǎn)技術(shù)研究。

生產(chǎn)高效高清潔汽油要從改變汽油池調(diào)合組分結(jié)構(gòu)的總體思路出發(fā)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高液化氣收率的新型催化裂化催化劑和新結(jié)構(gòu)反應(yīng)器技術(shù)，優(yōu)化工藝條件，力爭(zhēng)將催化裂化裝置的液化氣收率提高到25%左右甚至更高的水平，為建設(shè)碳四烷基化裝置提供更多的原料。此外，要開(kāi)發(fā)合理控制催化裂化汽油中烯烴含量和提高異構(gòu)烷烴含量的選擇性催化裂化技術(shù)、催化裂化汽油中烯烴異構(gòu)加氫技術(shù)，適用不同碳四烷基化工藝的原料質(zhì)量指標(biāo)及控制技術(shù)，能耗低、廢酸生成少、產(chǎn)品RON高的硫酸法碳四烷基化微界面反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)，能耗低、固渣生成少、產(chǎn)品RON高的離子液體碳四烷基化微界面反應(yīng)強(qiáng)化及固渣循環(huán)利用技術(shù)，等等。

生產(chǎn)高效高清潔柴油要從優(yōu)化柴油加氫精制原料和開(kāi)發(fā)更高效的芳烴飽和催化劑及工藝入手，要研究開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)有：高芳烴含量柴油吸附分離或萃取分離抽出芳烴技術(shù)，柴油加氫生產(chǎn)低芳烴超低多環(huán)芳烴柴油的新型催化劑及工藝技術(shù)；蠟油加氫裂化直接生產(chǎn)低芳烴超低多環(huán)芳烴柴油技術(shù)；微界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化在低芳烴超低多環(huán)芳烴柴油生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用技術(shù)；二次加工劣質(zhì)柴油生產(chǎn)對(duì)二甲苯等化工原料技術(shù)。

中國(guó)石油石化：一步到位直接制定并實(shí)施高效高清潔汽柴油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，讓全國(guó)所有煉油企業(yè)都同時(shí)執(zhí)行有很大難度。應(yīng)如何來(lái)推進(jìn)呢？

曹湘洪：第一個(gè)方案是通過(guò)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)?？梢钥紤]成立以煉油企業(yè)和汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)為主要成員的高效高清潔汽柴油創(chuàng)新聯(lián)盟，研究制定高效高清潔汽柴油團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和配套的機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)。參加創(chuàng)新聯(lián)盟的煉油企業(yè)執(zhí)行高效高清潔汽柴油標(biāo)準(zhǔn)，參加創(chuàng)新聯(lián)盟的汽車(chē)企業(yè)執(zhí)行配套的低碳污染物近零排放機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)。

第二個(gè)方案是按制定和實(shí)施國(guó)六汽柴油標(biāo)準(zhǔn)的做法分兩步走。先制定實(shí)施一個(gè)過(guò)渡性標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施三四年后，正式實(shí)施高效高清潔汽柴油標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)家推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化制度改革的精神，我傾向于采用團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的推進(jìn)策略，根據(jù)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施情況，總結(jié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行中的經(jīng)驗(yàn)和存在的問(wèn)題，適時(shí)制定我國(guó)高效高清潔汽柴油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和低碳污染物超低排放的機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)。

為了提高企業(yè)生產(chǎn)高效高清潔汽柴油的積極性，建議國(guó)家制定激勵(lì)政策。國(guó)家有關(guān)部門(mén)明確高效高清潔團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)汽柴油允許優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。執(zhí)行高效高清潔團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)后機(jī)動(dòng)車(chē)減少的碳排放，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)核算后允許進(jìn)行碳交易。

責(zé)任編輯：陸曉如