石化燃料和液化石油气的安全性能

1.汽油和柴油

汽油和柴油已成为评比所有代用燃料的标准。汽油和柴油是碳氢化合物的混合物。当前主要采用蒸馏和裂解工艺从石油中提取^[9]。与柴油相比，汽油的特征是较短的碳氢化合物链。汽油和柴油含有体积分数多达15%的甲基三丁基醚（MTBE，Methl-Tertiär-Butylether）和乙基三丁基醚（ETBE，Ethyl-Tertiär-Butylether）作为添加剂。MTBE和ETBE是石油化学产品，它们可改善抗爆燃性和易着火性，以前需要添加铅。MTBE从甲醇和异丁烷提取，ETBE从乙醇和异丁烷提取。柴油的能量密度为42.5MJ/kg，相应为11.8kW·h/kg或10kW·h/L。汽油的能量密度为44MJ/kg，相应为12kW·h/kg或9kW·h/L^[10]。

2.合成燃料

合成汽油和合成柴油可以从各种初级能源提取成所希望的和最佳的组分（设计燃料）。一般利用天然气（液化气GTL-Gas to Liquid）制备合成燃料。在工艺中还使用另外一些能源载体，如煤（液化煤，CTL-Coal to Liquid）。天然气按产地不同有多达98%的甲烷。在900℃和约30bar压力下的蒸气重整工艺中将天然气裂解成合成气。在接下来的合成中进行催化反应。在另外的、与常规精炼厂相似的、由蒸馏和裂解工艺组成的炼制中生产柴油和原汽油产品。合成燃料的优点是可使用在各种常规的发动机上。也可用在已有30年或40年历史的发动机上，而且还可部分地改善与当时年代相适应的发动机功率和排放值的技术状况。使用这种合成燃料在销售、加油站和在汽车上不需进行技术上的变化^[12]。在从石化原料制备合成燃料时由于汽油和柴油的大量消耗而提出的有限资源大量消耗的问题没有解决。合成燃料只是中期的代用燃料。

3.天然气（甲烷）

天然气主要由甲烷（CH₄）组成，它具有突出的工程燃烧性能，见表5.9-1。甲烷以液化天然气（LNG-Liquefied Natural Gas）形态或在250bar压力下以压缩天然气（CNG-Compressed Natural Gas）形态用作汽车燃料。甲烷在大气压力下冷却到约-161℃才能变为液态。为在汽车上储存高达250bar压力的甲烷气罐，在加气站的天然气压力约需要350bar。在室温时每立方米天然气的热值为35.9MJ，这相当于1.13L汽油或1L柴油的热值^[13]。在内燃机中燃烧天然气比燃烧汽油约要少排放16%的CO₂；比燃烧柴油要少排放13%的CO₂^[14]。天然气像石油一样是石化的、有限存在的能量载体。天然气可归入可较长使用的燃料。由于在交通领域的快速应用，使天然气可使用的时间要比预期的缩短，这样存在着剧烈的使用竞争。因为在其他一些领域，如家用燃料、工业上也在越来越多地使用天然气。在德国，天然气满足当前初级能量需要的22%，至2020年要超过30%。(www.xing528.com)

表5.9-1 汽油、天然气（甲烷）和氢燃料安全性能^[28、29]

4.液化石油气（LPG）

液化石油气的口语用语称为Autogas，它是丙烷和丁烷的混合气。名义的体积比例为50∶50。在中等压力（5～10bar）下液化。与没有配备催化转化器的汽油汽车相比，LPG汽车的排放要低得多：NO_x排放约低20%，HC排放要低50%～66%（低2～3倍）。在废气中几乎没有苯。LPG汽车废气的光化学潜在危险要明显低于汽油汽车废气的光化学潜在危险。LPG汽车的发动机功率和燃料消耗要低于汽油汽车相应值5%。在石油开采、天然气开采和在精炼工艺中液化石油气作为伴生气出现。LPG可以有选择地由合成气合成。LPG的主要缺点像所有以石化能源载体为基础的燃料一样是它的有限的可使用性。在作为燃料使用时CO₂减少甚微^[14]。