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石化產品推動汽車飛馳向前

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摘要:石化產品推動汽車飛馳向前
油品:汽車的“美味佳肴”

在汽車工業100多年的歷史中,汽油和柴油始終是其主打燃料??梢哉f,沒有汽油也就沒有汽車。隨著我國煉油工業的高速發展,汽、柴油產量持續迅速增加,為汽車工業的發展提供了強勁的動力。

目前,我國原油加工能力穩居世界第二位。2010年,我國原油一次加工能力已經達到4.77億噸,其中成品油產量達到2.53億噸。同年,我國汽車等消耗的成品油數量為2.45億噸。從數量上來說,我國的成品油產量基本能夠滿足汽車等的需求量。

提高成品油質量,生產清潔油品,是我國煉油工業一直以來的發展重點。進入新世紀以來,為了配合汽車工業的發展速度,我國油品生產不斷加快質量升級步伐,用不到10年的時間走過了歐美國家20~30年走過的道路。

繼1997年實現了汽油的無鉛化后,2003年我國又在全國范圍內實施了新的汽、柴油國家標準,將汽油硫含量從2000ppm降到800ppm,柴油硫含量從5000ppm降到2000ppm,并對汽油中苯、烯烴和芳烴等雜質含量首次提出了限制要求。又經過短短2年,從2005年7月1日起,我國的汽、柴油硫含量進一步降至500ppm;到2010年7月,我國的汽油硫含量已降到150ppm,柴油硫含量已降到350ppm,達到超清潔燃料水平。2009年底,國內車用汽油全部達到國Ⅲ標準;2010年,國內車用柴油全部達到國Ⅲ標準。上海為了迎接世博會的召開,已從2009年10月23日起將車用汽油標準從國Ⅱ直接過渡到滬Ⅳ。

近年來,隨著傳統能源供應日趨緊張、溫室氣體減排壓力不斷增大,發展車用替代燃料已經成為世界共識。目前,我國已經開發出的車用替代燃料包括:液化石油氣、天然氣、醇類燃料、二甲醚和生物柴油等。

車用液化石油氣(LPG)的主要成分是丙烷和丁烷,辛烷值高,燃燒速度快,抗爆性能好,使用成本低于酒精、汽油、柴油等,一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害物的排放量也低于汽油,能基本消除黑煙和顆粒物,降低發動機工作噪音。

車用天然氣的主要成分是甲烷,有壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)兩種。車用天然氣化學性質較穩定,可燃成分高,熱值高;辛烷值高,抗爆性能好;著火溫度高、范圍廣。與使用汽、柴油相比,排氣污染顯著降低,尾氣中碳氫化合物(HC)下降90%左右,CO下降80%左右,NOx下降約40%。

醇類燃料主要是甲醇和乙醇,具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點。作為汽車燃料,醇類燃料自身含氧,在發動機燃燒中可提高氧燃比,CO和HC的排放較汽、柴油低,幾乎無碳煙排放;另外,由于汽化潛熱高,可降低進氣溫度,提高充氣效率,使最高燃燒溫度低,發動機NOx排放較低。

2009年,我國燃料乙醇產量已達170萬噸,乙醇汽油占全國汽油總消費量近20%。車用燃料甲醇和車用甲醇汽油兩個國標已在2009年11月1日、12月1日分別正式實施,浙江、山西等地已開始著手推廣使用。

生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油,通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。目前,我國生物柴油技術已取得重大成果:海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發展公司都已開發出擁有自主知識產權的技術,并相繼建成了規模超過萬噸的生產廠。2010年11月,車用生物柴油已率先在海南省一些加油站投入使用。

橡膠配件:汽車的“功能細胞”

一輛汽車除了輪胎之外,還有許多汽車橡膠制品,主要包括膠管、傳動帶、密封制品、減震橡膠及安全制品等。平均每輛汽車需要的橡膠配件達100~200種,數量有200~500個之多,其耗膠量在15~60千克。汽車橡膠制品的花費約占汽車總成本的6%。

汽車橡膠制品雖然都是小配件,但是作用卻很大。以膠管為例:燃油管、空調管要求耐滲透性好;制動膠管要求具有高脈沖性,耐高壓性;水箱膠管要求耐熱性好。隨著人們對汽車性能、乘坐舒適性、操縱穩定性等要求的日益提高,橡膠配件尤其是橡膠減震件在汽車中的用量在逐年上升。

我國是世界膠管生產大國,年產膠管超過6億標米,產品包括各種結構、規格和性能的鋼絲增強橡膠軟管、纖維增強橡膠軟管、樹脂軟管、夾布膠管、特種用途膠管和純膠管等。我國汽車膠管生產企業約有50家,產品不但能夠滿足國內汽車制造企業的需求,在國際市場上也占據一定份額。汽車膠管的橡膠原材料應用幾乎囊括了所有合成橡膠,如氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠等。近年來,特種橡膠在汽車膠管中的使用不斷增加,如氟橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、氫化丁腈膠、氯醇橡膠、硅橡膠等。

我國輸送帶年產能超過3.5億平方米,V帶年產能約25億A米,均列世界第一。我國的汽車傳動帶產量基本滿足了轎車配套需要,產品包括高性能齒型切邊V帶、多楔帶及同步帶,同時開發了雙面多楔帶、同步帶。繼氯丁橡膠得到廣泛應用后,三元乙丙橡膠和氫化丁腈橡膠也被成功應用于汽車傳動帶的生產,提高了膠帶的耐熱和耐疲勞性。此外,片基平帶和各種窄V帶等的發展也很迅速,產量和質量同步提高。

汽車用骨架油封安裝在發動機、變速箱、車橋、汽缸等部位,主要防止被密封介質(氣體、液體)滲透及外部異物進入機體?!笆晃濉逼陂g,我國重點發展了為發動機、變速箱、氣門配套的高檔油封,材質上采用了丙烯酸酯橡膠、丁腈橡膠及聚四氟乙烯等高性能材料,結構上推廣了外露、半外露組合骨架和流體動力油封,滿足了汽車對高速、高溫油封的要求。

汽車密封條被廣泛用于車門、車窗、車身、天窗、發動機箱和后備箱等部位,具有隔音、防塵、防滲水和減震的功能,保持和維護車內小環境,從而起到對車內乘員、機電裝置和附屬物品的保護作用。

近年來,為提高汽車的安全性、舒適性和操作性,汽車用減震橡膠制品的品種和數量不斷增多,一輛轎車上減震橡膠制品的數量已達50~60件。汽車減震橡膠制品包括發動機支座、懸掛構件、橡膠彈簧、橡膠空氣彈簧和碰撞橡膠防護件等。由于使用的部位不同,采用的膠種也不同。2010年,全國汽車減震橡膠制品的需求量(不包括維修市場)高達3.6億只。

塑料:汽車的節能法寶

作為能源消耗大戶的汽車工業,在全球低碳經濟大潮中面臨的挑戰不言而喻。而以塑代鋼,增加塑料在汽車中的用量、擴大應用范圍,從而實現汽車的輕量化,是汽車工業實現節能減排目標的最佳解決方案。

汽車的輕量化,就是在保證汽車強度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整備質量,從而提高汽車的動力性,減少燃料消耗,降低排氣污染。數據顯示,汽車的自身重量每減輕1%,可節油1%;汽車運動部件每減輕1%,可節油2%。一般塑料的比重為0.9~1.5,纖維增強復合材料的比重也不會超過2.0,而金屬材料的比重,鋼為7.6、黃銅為8.4、鋁為2.7。顯而易見,塑料是汽車輕量化的首選材料。一輛行駛總里程為15萬千米的汽車,如果總重量的7.5%由塑料替代,在其使用過程中就可節省大約1000升的燃料。

塑料不僅可以實現汽車輕量化,降低燃料使用成本,還可降低制造成本,提高車輛安全性能。塑料可以回收,能節省汽車制造過程中的資源消耗,并且用塑料部件代替昂貴的有色金屬及合金材料部件,可提高動力,能適應惡劣環境,實現汽車的安全性和制造成本一升一降。目前,發達國家已將汽車塑料占比作為衡量汽車設計和制造水平的一個重要標志。

塑料在汽車上的應用,按功能分為內飾件、外裝件和功能結構件三大類。保險杠等外裝件以塑代鋼,可以減輕汽車重量,達到節能的目的;儀表板、座椅、頭枕等內飾件對安全、環保、舒適性能的要求較高,采用可吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發泡塑料來制造,可減輕碰撞時對人體的傷害,提高汽車的安全系數;燃油箱、發動機和底盤上的零件等功能結構件,則多采用高強度工程塑料或特種工程塑料,來達到減輕重量、降低成本、簡化工藝的目的。此外,耐高溫、耐油的聚酰胺結構部件、能滿足車身在線噴涂要求的塑料面板材料、以及能讓視野更開闊、設計更靈活的聚碳酸酯車窗材料,更是大受汽車生產商青睞。

除了通用塑料和工程塑料,生物塑料也開始應用于汽車制造。目前已有150多萬輛福特汽車使用了大豆聚氨酯材料,馬自達混合動力車的座椅也應用了耐熱型生物塑料。

新能源車已經成為汽車未來主要的發展方向之一。由于電動車或者混合動力車僅動力系統就可能額外增加200千克的重量,所以新能源汽車對輕量化的要求遠遠高于傳統汽車。目前一些公司已經提出用高性能聚酰胺來生產電動汽車的電池組,以降低電動車的重量和成本。

輪胎:汽車的安全“跑鞋”

輪胎既要承受載荷,又要產生驅動力與制動力,還需要緩沖和吸震,擔當起了汽車“跑鞋”的角色。

有統計顯示,在中國,發生在高速公路上的交通事故46%是由輪胎故障引起的,其中發生爆胎占70%。當車輛行駛速度達到每小時160千米的時候,如果車輛遭遇爆胎事故,死亡率為100%。一旦輪胎出現問題,不論是車輛還是車上的人,都會面臨巨大的危險。因此,這雙“跑鞋”輪胎也成為汽車最重要的安全部件。

新中國成立60年來,中國已經成為輪胎工業世界第一生產大國,建成了各種規格系列產品齊全的工業體系,并獲得了一系列具有原始創新特性的國際前沿技術成果。1949年中國輪胎產量僅2.6萬條、只能生產斜交胎,2010年輪胎產量達到4.2億條,居世界首位;1982年第一條工業化的國產轎車子午胎下線,2010年中國子午胎產量達到3.4億條,子午化率為80.9%。目前我國輪胎產量約占世界總產量的1/4。

我國輪胎產品結構也進一步優化,半鋼子午胎基本實現無內胎化,高性能、超低斷面和高速度級別的轎車子午胎發展迅速;全鋼載重子午胎、無內胎載重子午胎比例大幅提高;工程子午胎取得明顯發展。目前我國已能生產子午線和斜交兩大結構的載重、輕載、轎車、農用、工程、工業等六大類輪胎,規格品種約2000個,可基本滿足國內外用戶需求。

我國還形成了一批世界級的輪胎企業。在2010年度全球輪胎75強排行中,我國大陸企業達到22家,占到29.3%;杭州中策以23.6億美元排名第11位,加入到世界20億美元俱樂部中。進入世界10億美元俱樂部的19家輪胎企業,我國有三角集團、山東玲瓏等。2009年,我國全鋼子午胎產量超過200萬條的企業有12家,半鋼子午胎產量超過500萬條的企業達到14家。

我國開發出的一系列高性能轎車子午胎,不僅行駛穩定、噪音低,而且抗側滑性能好、高速性能好。

載重子午胎中無內胎輪胎的比例大幅度提高,這種輪胎由于沒有內胎、墊帶和卡環,可以節約橡膠、鋼絲等原材料,減輕車輪整體質量,降低輪胎滾動阻力,減少油耗,安全性、經濟效益優勢明顯。我國部分地區中長途貨運車輛無內胎輪胎的使用率已接近50%,大城市的公交車也普遍安裝使用了無內胎輪胎。

此外,被極少數國外企業壟斷技術和設備的巨型工程子午胎也已在我國實現批量生產,在2008年更是一舉實現了航空子午胎零的突破。

精細化學品:汽車的“美容保健品”

1924年,奧克蘭汽車公司與杜邦油漆公司的合作,使汽車從此有了色彩,雙方推出的第一輛彩色汽車是藍色的。上世紀20年代,一種不加入任何添加劑的礦物油被用于發動機中以起到潤滑的作用,這就是車用潤滑油的誕生。這之后防凍液和制動液等產品相繼被開發出來,并不斷推陳出新。

進入新世紀以來,隨著人們對汽車各方面性能要求的不斷提高,汽車精細化學品的種類也就越來越多,產品的專用性也越來越強。到目前為止,汽車精細化學品主要分為車用潤滑油、車用清洗劑、車用防護液、車用涂料和車用粘結劑等五大類產品。其中,潤滑油包括發動機油、非機油類潤滑油、潤滑油添加劑等;車用清洗劑包括清洗劑、清洗拋光劑、上光劑、脫漆劑等;防護液包括防凍液、制動液、玻璃防霧劑和其他汽車防護用品;車用涂料包括底漆、清漆、色漆、瓷漆、防腐涂料等;車用粘結劑包括通用膠黏劑、汽車車身及其他專用膠、粘結修復膠、汽車密封膠等。這些被稱之為汽車“保健品”和“化妝品”的精細化學品,滿足了人們對汽車的美觀和養護需求。

石油化工行業整體實力的突飛猛進,有力地推動了我國汽車精細化學品行業的發展。1960年以前,我國對汽車精細化學品的基礎研究和應用生產基本處于空白狀態。隨著大慶油田的發現和大規模開發,我國甩掉了“貧油”的帽子,汽車精細化學品行業開始起步。20世紀60年代初期,我國從大慶原油中提煉出發動機油,不久后我國開始了合成制動液的研究工作。1980年以后,我國先后規定了發動機油、制動液和防凍液等汽車化工用品的標準,汽車化工用品的研發生產開始步入快速發展時期,其質量和性能均大大提高。進入新世紀以來,隨著我國經濟水平的提高,汽車開始進入千家萬戶,汽車化工用品的需求量越來越大。

目前,我國已經成為世界第二大車用潤滑油消費國,也是車用潤滑油需求增長速度最快的國家之一。我國也是全球第一大涂料生產國和消費國,其中,汽車涂料產量超過50萬噸。為了滿足越來越嚴格的環保要求,我國已經攻克了涂料行業的高難度課題,研發出綠色環保的水性汽車涂料。相比傳統的油性涂料,水性涂料具有較好的流平性、附著力和耐磨性。據專業機構測算,以每周平均混合4升底色漆的車間計算,使用水性涂料每年可以減少115千克VOC的排放,相當于100多輛車一年的尾氣排放量。

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