轻烃燃料汽车与油公核磁共振燃油添加剂

摘要：介绍了轻烃的特征，及它作为汽车燃料与其它各种车用替代燃料如天然气、乙醇汽油等进行了比较。说明它具有一系列优点，是一种有发展前景的车用替代燃料。同时还介绍了一种新型的燃油添加剂——油公核磁共振传递剂与它的特征、机理以及在轻烃汽车和其它车辆中的应用效果，特别是节能、环保效果。

关键词：轻烃：车用替代燃料；轻烃油；油公核磁共振传递剂

中图分类号：TE09 文献标识码：B 文章编号：1005-7439（2002）04-0151-04

Lighter Hydrocarbons and Yougong Nuclear Magnetic Resonance Transmitter
Kuwei Zhongzheng

天然气及各种石油制品都是以烃为主的燃料，但各自的碳链长度不同。天然气的主要成份为C1，含少量C2，液化石油气（LPG）主要成份为C3和 C4，常温常压呈气态，所以又称气态轻烃；含C5和C6的燃料常温常压下呈液态，被称为液态轻烃，尚称轻烃；碳链更长的石油制品分别为汽油、柴油等。

轻烃的来源十分广泛，油田、气田、天然气净化厂等生产流程中的伴生气凝析油，炼油厂的拔头油、轻石脑油、溶剂油厂石油醚副产品等都是轻烃原料来源。目前我国年产轻烃近1000万吨，相当于全国汽车汽油耗量的1/6。

轻烃与天然气一样都是清洁燃料，除了热值高、燃烧排放清洁外，与天然气和LPG相比，它在常温下呈液体，运输、贮存、分销和携带更为方便安全。但是由于种种原因，过去对轻烃的综合利用缺乏研究，以致绝大部分轻烃作为生产废料在烟囱白白烧掉，不仅浪费了宝贵资源还污染了环境。随着我国可持续发展战略的实施以及人们对资源和环境的关注和技术进步，充分利用这种宝贵资源已被提到议事日程，并成为我国政府积极鼓励的重大项目之一，目前正在积极开发和推广，把轻烃作为汽车燃料就是其中之一。

目前主要的替代燃料有天然气、LPG、乙醇汽油、甲醇汽油和电力等。这些替代燃料具有各自的优点，也存在一系列缺点有待解决。轻烃作为燃料用于汽车开发较迟，但表现出的一系列优点，表明有很好的前景。

天然气和LPG作为主流的汽车替代燃料目前已在世界部分国家推广。采用天然气和LPG作为燃料，由于其本身为气体，不需要精密的喷油设备或雾化装置，可使发动机构造相对简单，且各缸分配均匀、工作平稳，排废也少。但是按目前的技术，采用气态燃料往往造成进入汽缸的新鲜空气减少，导致了发动机功率下降（一般达10%以上，高的达20—30%）。另外天然气中微量的H₂S难于消除，会对发动机造成腐蚀，缩短其寿命。LPG在使用中还可能堵塞蒸发器或过滤器、并存在低温启动差等缺点。由于受加气设施的制约，目前的天然气汽车往往是具有双燃料功能，把现有的汽、柴油发动机改造成既适合液体燃料又适合气体燃料的双燃料兼容发动机，技术难度大，改造不好会使燃气不能充分燃烧，效率和功率下降，排放不能达到预期效果，甚至带来安全上的隐患。广东某市就曾发生过2000多辆改装失败的双燃料车因匹配不好无法行驶，一些地区还出现改装不良或操作不当的双燃料车起火烧毁的严重事故。

另一方面，天然气和LPG气体燃料不能利用现有的汽、柴油加油设施，必须建立独立的储配分销体系，据估计每个天然气加气站投资不少于200万元，以致我国目前合格的加气站仅70余个，天然气和LPG汽车加气不便，制约了它的发展速度。目前世界上燃气汽车超过1000辆的国家只有24个。

乙醇作为一种可再生能源可不断从植物发酵制得，作为汽车替代能源十分有利于可持续发展战略，在一些谷物生产能力过剩的国家和地区得到一定的发展。我国也已把乙醇汽油的开发研究列入发展计划，并开始试点。目前作为替代燃料的普通做法是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成乙醇汽油用于汽油发动机。由于乙醇的热值较低，发动机的油耗会增加，资料表明，使用含10%乙醇的乙醇汽油发动机的油耗约增加5%。乙醇汽油不易起动，汽车驱动性能也有所下降。采用乙醇汽油，汽车的CO和HC排放明显降低，但NOx稍有上升。目前生产成本较高，另外乙醇和汽油的混合需要特殊工艺，而且不稳定性贮存稍久即可能吸水分层而影响使用效果。

甲醇和乙醇一样也是一种可再生能源资源，利用甲醇汽油可以提高发动机效率，作为汽车燃料也可以减少CO、HC排放，但甲醇汽油对发动机的密封橡胶的防溶涨要求非常高，使用甲醇汽油除要求提高发动机压缩比外，还需对发动机、化油器结构或材质进行改造，或者使用缓蚀剂，即使这样，目前的技术和材料也还不能很好解决甲醇汽油的腐蚀问题。另外甲醇本身有很强的毒性，具有显著的麻醉作用，燃烧后尾气中甲醛含量增加，因此甲醇汽油作为车用燃料问题太多。

电动汽车无污染，是一种理想的汽车，但目前的蓄电池技术不过关，常用的铅蓄电池有铅污染，行程短、充电时间长、蓄电池自重大。虽然目前已有多种新型高效低毒功率密度大的电池出现，但用在汽车上价格太高。同样燃料电池车高效低污染，有可能燃用各种气体和液体燃料，世界各国特别是发达国家投入大量人力、物力加速研究开发，并已取得一定进展，可能成为今后汽车的主流，但目前技术还不成熟，价格也太昂贵，推广普及有待时日。

轻烃作为汽车燃料可以避免上述各种替代燃料所存在的缺点和问题，而且见效快，经济上更合理。轻烃热值远比天然气、比液化石油气高。以前曾有人把轻烃直接掺入汽油中使用，但掺入轻烃后的汽油动力性下降很明显，且很易产生气阻。由于轻烃辛烷值极低、动力性小，没有经过特殊加工不适合车用。目前一种成熟的技术是添加深圳市日研科技有限公司生产的油公核磁共振传递剂使之完全适合车用。对于重组分较多的轻烃，则添加油公后，轻烃可以直接供车用；对于中等组分为主的则添加油公后掺入汽油中使用；对于轻组分较多的轻烃，则在汽车上另外安装一套从液体转化成气体进入发动机汽缸作功的转化系统，其核心附件为水循环预热气化器（又称蒸发器），自动转换开关，阻回火混合器等。针对某些特殊车辆还可能增加一些装置，如怠速稳定装置、自动切换装置、高速控制装置、燃气安全平稳输送装置等。

⑴作为一种液体燃料，可以充分利用现有的汽、柴油加油设施，贮运分销十分便利，这恰为目前作为主流替代燃料的天然气和LPG所缺乏的，据估计，现有的加油站兼加轻烃油，仅需投资20余万元，为LPG加气站的1/10，轻烃的饱和蒸汽压远小于天然气和LPG，所以远比天然气和LPG安全，油箱不需要压力容器也可，但由于轻烃易挥发，为了不出意外而顺利推广，目前改装汽车上使用普通压力容器，这样运行中更不易泄漏，即使泄漏蔓延也小。利用普通压力容器即使在高温暴晒下最高压力也不超过2个大气压。在测试中，把充满轻烃油的普通压力容器放入大火中烧40分钟，也未发生裂开爆炸，因此，即使火灾发生，在这40分钟内有足够的时间排除险情。轻烃的闪点为-40℃，（汽油为-36℃），轻烃的自燃点为475℃，沸点36℃。因此利用压力容器安装后的轻烃油，在某种程度上比使用普通油箱的汽油、柴油还更安全。

⑵轻烃替代汽油，对现有车辆的改造简单，采用本技术，可在保留原有汽油车结构的情况下，加装一套轻烃油供给系统即成为轻烃——汽油两用燃料车。驾驶员在驾驶室内通过电磁阀方便地切换燃料供应系统。改造费小车约4500元，大巴、中巴每辆约4800元，对已改装成LPG的车辆，在原有基础上只要再投入每辆数百元费用的装置就能应用轻烃，电喷车系统同样适合改装轻烃。而同样的汽车要改装天然气、液化石油气改装费需6000多元。

⑶轻烃作为汽车燃料清洁高效，可使尾气中CO、HC的排放减少90%以上，现有在用车改造排放即可达到欧Ⅱ、欧Ⅲ标准，见表1，且可以避免了天然气、LPG汽车动力性能下降、加速性能差的缺点。

项目	转速，r/min		CO，%		HC，mg/L
项目	标准	实测	标准	实测	标准	实测
怠速排放高怠速排放	850±50 2500±50	850	0.3	＜0.05	80	＜10
怠速排放高怠速排放	850±50 2500±50	2500	0.2	＜0.05	60	＜10

摘自国家轿车质检中心报告：WT020212-02-02P0202（2002.3.12）试样轻烃-汽油双燃料汽车系统改造的神龙富康988ES型轿车。

⑷轻烃油价格低于汽油、柴油。90号车用核磁共振轻烃油深圳售价比90号车用汽油低0.50元/升。以一辆普通桑塔纳轿车为例，日行400公里耗汽油40L油费达108元，改用轻烃只需34L，一天能省33元。

采用本技术的轻烃油汽车经浙江省机电设计研究院和浙江省环境监测中心测试，其动力性、经济性、低速行驶稳定性、加速性、尾气排放指标等性能全部优于汽油车，见表2。而且在经济上也合理可行，因此已被列为2000年浙江省技术创新项目。2002年5月23日，上海市政府有关部门对已经改装半年以上的轻烃油汽车进行了验收鉴定总结推广，鉴定认为轻烃汽车适合大规模向社会推广。

想把轻烃成为汽车燃料人们做了不少尝试，通常的方法为直接掺入汽油中，但由于其动力性小，添加入汽车后司机感觉汽车跑起来明显没劲，且易形成气阻。现在在重组分较多的轻烃中以万分之二的比例添加了油公核磁共振传递剂后，动力大增，就适合车用，对于轻组分比较多的轻烃，则在汽车上安装一套蒸发器，通过添加油公即可适合汽车使用。

在轻烃中添加0.01—0.02%的这种传递剂，使之成为一种核磁共振油供汽车使用，轻烃的动力增大20%以上，油耗下降18%以上，尾气下降90%，已达欧Ⅱ、欧Ⅲ标准，热值提高30%，把低能态轻烃转化成高能态。

　摘自江苏省汽车质检中心报告：61-CZ01-001（2001.4.20）试样：轻烃-汽油双燃料汽车系统改造的桑塔纳330K8LLOLTE2型轿车。

核磁共振传递剂实际上是一种“母液”，选择一种合适的液体燃料（一般为短链烷烃）作为基质，使之进入特殊的核磁共振发生设备中使之获取核磁共振特性成为“母液”，这种“母液”具有记忆特性和传递特性，使用时把母液加入到油箱中即可将共振特性不断传递给周围燃油，使整个油箱的燃料和“母液”一样具有核磁共振特性。获得这一共振特性的燃油在发动机内高温高压的工况下同步爆发，使燃烧更充分，从而增强发动机动力、减少尾气排放，另外共振波如同医疗领域的超声波可以无损伤粉碎、排出人体内结石一样，共振波可以无损伤强力排出发动机内陈旧积碳，且能阻止发动机内新积碳形成，净化、保护发动机，延长发动机寿命。

这种传递剂可以用于一切液体燃料的动力设备和机械，如汽油、柴油、煤油、重油、轻烃、醚类、醇类等。由于它所具有的传递性，使用中只要不把加有传递剂的燃油全部用完，剩下的燃料可以把自己的共振特性再次传递给新加入的燃料，只要使用得当，非常经济，也非常简便。而且这样的传递剂完全无毒。

实际上此传递剂也适合于气体燃料，同样可以把母液的共振特性传递给气体。但所不同的是，气体燃料一般需压缩，压缩后的气体作为个人使用者无法把传递剂往压力容器中添加，所以不被人们所认识。实际上气体燃料生产厂家在生产过程中首先加入传递剂，然后加入气体，能达到同样的获取核磁共振特性的效果。

共振特性的传递实际上很复杂，是量子信息的传递，是一种物理作用，而非分子传递，也非化学反应。

（1）山东省某市公安局车管所为年检尾气排放不合格的车辆清洗发动机，由于技术落后清洗发动机后达标率仅50%，洗缸费收不回，经济损失很大。1998年采用这种传递剂，添加量为0.1%，结果达标率为100%。山东省环境监测中心站检测报告表明：采用传递剂后CO、HC净化率为44.9%—93.7%（见表3）。

项目	加传递剂前		加传递剂后		净化率%
数据	CO(%)	HC(ppm)	CO(%)	HC(ppm)	CO	HC
向阳牌客货两用	5.43	640	0.34	60	93.7	90.6
松花江面包	1.27	258	0.70	101	44.9	60.9

注：报告编号为：（山东）省环（监）字1998第13号（1998年2月23日）

（2）重庆某公司生产的助动车，尾气排放不合格一直困扰着企业，其20%的助动车HC超标，50%的助动车 CO超标，1998年开始采用核磁共振传递剂，经重庆市产品质量监督检验所检测，随机测试了原不合格的26台车辆，添加后测试结果全部合格，其中HC下降了1000—1200ppm，CO从以前的4.0%左右下降到2.2%左右。为此该公司把必须使用传递剂的内容写入企业标准及产品说明书中。

（3）上海某农用车制造公司畅销产品因北京地区提高汽车排放标准而失去北京市场，经多次失败试验后，找到了核磁共振传递剂，结果发动机没做变动，仅添加传递剂即达到新的北京标准，重新夺回了北京市场。

（4）柳州铁路局某机务段于2001年8—9月间对核磁共振传递剂和另一种燃油添加剂“机乐”作了效果对比。结果表明，传递剂的节能率和投入产出比均优于“机乐”，见表4、表5

	单耗	节约	节能率	少用油	价值	加剂量	价值	投入产出比
	（千克）	（千克）	（%）	（千克）	（元）		（元）	投入产出比
机乐	18.64	0.68	3.65	24310	69770	666.4千克	26656	1：2.62
传递剂	18.44	0.88	4.77	31014	89010	130.8升	30346	1：2.93

注：以机务段9月份运行数据为基础计算，全段平均单耗19.32kg。

另外，由于火车必须按时刻表行驶，添加传递剂后动力增大但不能提前到达，所以动力性增大没有充分体现出来，因此节油效果低于汽车，但还是体现了很好的节油效果。

（5）天津市产品质量监督检验所1998年曾对送来的添加传递剂的93#汽油和0#柴油及对照组进行了油品检验，检验结果表明，添加了0.02%传递剂的93#汽油和0#柴油，辛烷值明显提高，实际胶质下降，93#汽油的蒸发温度和0#柴油的凝点温度也明显下降，两种燃油添加传递剂后性能都有提高，见表6、表7。

检验项目	单位	标准要求	加入油公前	结论	加入油公后	结论
辛烷值		不小于93	92.5	不合格	93.6	合格
实际胶质	Mg/100ml	不大于5	12.5	不合格	3.2	合格
10%蒸发温度	℃	不高于70	57	合格	54	合格
50%蒸发温度	℃	不高于120	115	合格	94	合格
90%蒸发温度	℃	不高于190	187	合格	158	合格
终溜点	℃	不高于205	204	合格	196	合格
残留量，%		不大于2	2	合格	1	合格
硫醇硫含量，%		不大于0.001	无	合格	无	合格

注：报告编号：ZY-607-98（1998年10月20日）。传递剂添加浓度0.02%。

检验项目	单位	标准要求	加入油公前	结论	加入油公后	结论
实际胶质	Mg/100ml	不大于70	98	不合格	58	合格
闪点(闭口杯法)	℃	不低于65	75	合格	73	合格
凝点	℃	不高于0	+1	不合格	-3	合格

注：报告编号：ZY-608-98（1998年10月20日）。传递剂添加浓度0.02%。

（6）东北某地发现在70#汽油中添加传递剂后，虽然辛烷值没有达到90#、93#，但燃油的综合性能指标（动力性、经济性、排放性）优于90#、93#汽油，表明传递剂降低了发动机对辛烷值的要求，用它替代后者既节省了用户的燃油费，又为积压多年的老汽油找到了出路，经济效益明显。

（7）香港理工大学对添加传递剂后发动机进行检测，添加传递剂后NOx下降50%,SO₂下降70%,可以大大改善油品质量。

项目		汽油	轻烃
最低稳定车速，km/h 最高车速，km/h		22.73 414.41	21.81 140.88
从25km/h加速到100km/h	距离，m	474.93	466.46
从25km/h加速到100km/h	时间，s	26.96	27.36
起步后连续换档加速到110km/h	距离，m	533.2	532.17
起步后连续换档加速到110km/h	时间，s	31.94	29.89
启动性能过量空气系数，λ 油耗，L/100km		正常 1.04 8.68	正常 1.05 7.66

运行分类	月份	总行走（千米）	万吨千米	耗油量（千克）	单耗（千克）
全段	8	934750	175280	3382065	19.30
全段	9	955979	172653	3361894	19.47
添“机乐”	8	167077	38569	718988	18.64
添“机乐”	9	157997	35750	666425	18.64
添“传递剂”	8	154523	34810	644649	18.52
添“传递剂”	9	151877	35243	649815	18.44