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石化产品推动汽车飞驰向前

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摘要:石化产品推动汽车飞驰向前
油品:汽车的“美味佳肴”

在汽车工业100多年的历史中,汽油和柴油始终是其主打燃料。可以说,没有汽油也就没有汽车。随着我国炼油工业的高速发展,汽、柴油产量持续迅速增加,为汽车工业的发展提供了强劲的动力。

目前,我国原油加工能力稳居世界第二位。2010年,我国原油一次加工能力已经达到4.77亿吨,其中成品油产量达到2.53亿吨。同年,我国汽车等消耗的成品油数量为2.45亿吨。从数量上来说,我国的成品油产量基本能够满足汽车等的需求量。

提高成品油质量,生产清洁油品,是我国炼油工业一直以来的发展重点。进入新世纪以来,为了配合汽车工业的发展速度,我国油品生产不断加快质量升级步伐,用不到10年的时间走过了欧美国家20~30年走过的道路。

继1997年实现了汽油的无铅化后,2003年我国又在全国范围内实施了新的汽、柴油国家标准,将汽油硫含量从2000ppm降到800ppm,柴油硫含量从5000ppm降到2000ppm,并对汽油中苯、烯烃和芳烃等杂质含量首次提出了限制要求。又经过短短2年,从2005年7月1日起,我国的汽、柴油硫含量进一步降至500ppm;到2010年7月,我国的汽油硫含量已降到150ppm,柴油硫含量已降到350ppm,达到超清洁燃料水平。2009年底,国内车用汽油全部达到国Ⅲ标准;2010年,国内车用柴油全部达到国Ⅲ标准。上海为了迎接世博会的召开,已从2009年10月23日起将车用汽油标准从国Ⅱ直接过渡到沪Ⅳ。

近年来,随着传统能源供应日趋紧张、温室气体减排压力不断增大,发展车用替代燃料已经成为世界共识。目前,我国已经开发出的车用替代燃料包括:液化石油气、天然气、醇类燃料、二甲醚和生物柴油等。

车用液化石油气(LPG)的主要成分是丙烷和丁烷,辛烷值高,燃烧速度快,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,能基本消除黑烟和颗粒物,降低发动机工作噪音。

车用天然气的主要成分是甲烷,有压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种。车用天然气化学性质较稳定,可燃成分高,热值高;辛烷值高,抗爆性能好;着火温度高、范围广。与使用汽、柴油相比,排气污染显著降低,尾气中碳氢化合物(HC)下降90%左右,CO下降80%左右,NOx下降约40%。

醇类燃料主要是甲醇和乙醇,具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点。作为汽车燃料,醇类燃料自身含氧,在发动机燃烧中可提高氧燃比,CO和HC的排放较汽、柴油低,几乎无碳烟排放;另外,由于汽化潜热高,可降低进气温度,提高充气效率,使最高燃烧温度低,发动机NOx排放较低。

2009年,我国燃料乙醇产量已达170万吨,乙醇汽油占全国汽油总消费量近20%。车用燃料甲醇和车用甲醇汽油两个国标已在2009年11月1日、12月1日分别正式实施,浙江、山西等地已开始着手推广使用。

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动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油,通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。目前,我国生物柴油技术已取得重大成果: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发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术,并相继建成了规模超过万吨的生产厂。2010年11月,车用生物柴油已率先在海南省一些加油站投入使用。

橡胶配件:汽车的“功能细胞”

一辆汽车除了轮胎之外,还有许多汽车橡胶制品,主要包括胶管、传动带、密封制品、减震橡胶及安全制品等。平均每辆汽车需要的橡胶配件达100~200种,数量有200~500个之多,其耗胶量在15~60千克。汽车橡胶制品的花费约占汽车总成本的6%。

汽车橡胶制品虽然都是小配件,但是作用却很大。以胶管为例:燃油管、空调管要求耐渗透性好;制动胶管要求具有高脉冲性,耐高压性;水箱胶管要求耐热性好。随着人们对汽车性能、乘坐舒适性、操纵稳定性等要求的日益提高,橡胶配件尤其是橡胶减震件在汽车中的用量在逐年上升。

我国是世界胶管生产大国,年产胶管超过6亿标米,产品包括各种结构、规格和性能的钢丝增强橡胶软管、纤维增强橡胶软管、树脂软管、夹布胶管、特种用途胶管和纯胶管等。我国汽车胶管生产企业约有50家,产品不但能够满足国内汽车制造企业的需求,在国际市场上也占据一定份额。汽车胶管的橡胶原材料应用几乎囊括了所有合成橡胶,如氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶等。近年来,特种橡胶在汽车胶管中的使用不断增加,如氟橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈胶、氯醇橡胶、硅橡胶等。

我国输送带年产能超过3.5亿平方米,V带年产能约25亿A米,均列世界第一。我国的汽车传动带产量基本满足了轿车配套需要,产品包括高性能齿型切边V带、多楔带及同步带,同时开发了双面多楔带、同步带。继氯丁橡胶得到广泛应用后,三元乙丙橡胶和氢化丁腈橡胶也被成功应用于汽车传动带的生产,提高了胶带的耐热和耐疲劳性。此外,片基平带和各种窄V带等的发展也很迅速,产量和质量同步提高。

汽车用骨架油封安装在发动机、变速箱、车桥、汽缸等部位,主要防止被密封介质(气体、液体)渗透及外部异物进入机体。“十一五”期间,我国重点发展了为发动机、变速箱、气门配套的高档油封,材质上采用了丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶及聚四氟乙烯等高性能材料,结构上推广了外露、半外露组合骨架和流体动力油封,满足了汽车对高速、高温油封的要求。

汽车密封条被广泛用于车门、车窗、车身、天窗、发动机箱和后备箱等部位,具有隔音、防尘、防渗水和减震的功能,保持和维护车内小环境,从而起到对车内乘员、机电装置和附属物品的保护作用。

近年来,为提高汽车的安全性、舒适性和操作性,汽车用减震橡胶制品的品种和数量不断增多,一辆轿车上减震橡胶制品的数量已达50~60件。汽车减震橡胶制品包括发动机支座、悬挂构件、橡胶弹簧、橡胶空气弹簧和碰撞橡胶防护件等。由于使用的部位不同,采用的胶种也不同。2010年,全国汽车减震橡胶制品的需求量(不包括维修市场)高达3.6亿只。

塑料:汽车的节能法宝

作为能源消耗大户的汽车工业,在全球低碳经济大潮中面临的挑战不言而喻。而以塑代钢,增加塑料在汽车中的用量、扩大应用范围,从而实现汽车的轻量化,是汽车工业实现节能减排目标的最佳解决方案。

汽车的轻量化,就是在保证汽车强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。数据显示,汽车的自身重量每减轻1%,可节油1%;汽车运动部件每减轻1%,可节油2%。一般塑料的比重为0.9~1.5,纤维增强复合材料的比重也不会超过2.0,而金属材料的比重,钢为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。显而易见,塑料是汽车轻量化的首选材料。一辆行驶总里程为15万千米的汽车,如果总重量的7.5%由塑料替代,在其使用过程中就可节省大约1000升的燃料。

塑料不仅可以实现汽车轻量化,降低燃料使用成本,还可降低制造成本,提高车辆安全性能。塑料可以回收,能节省汽车制造过程中的资源消耗,并且用塑料部件代替昂贵的有色金属及合金材料部件,可提高动力,能适应恶劣环境,实现汽车的安全性和制造成本一升一降。目前,发达国家已将汽车塑料占比作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。

塑料在汽车上的应用,按功能分为内饰件、外装件和功能结构件三大类。保险杠等外装件以塑代钢,可以减轻汽车重量,达到节能的目的;仪表板、座椅、头枕等内饰件对安全、环保、舒适性能的要求较高,采用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料来制造,可减轻碰撞时对人体的伤害,提高汽车的安全系数;燃油箱、发动机和底盘上的零件等功能结构件,则多采用高强度工程塑料或特种工程塑料,来达到减轻重量、降低成本、简化工艺的目的。此外,耐高温、耐油的聚酰胺结构部件、能满足车身在线喷涂要求的塑料面板材料、以及能让视野更开阔、设计更灵活的聚碳酸酯车窗材料,更是大受汽车生产商青睐。

除了通用塑料和工程塑料,生物塑料也开始应用于汽车制造。目前已有150多万辆福特汽车使用了大豆聚氨酯材料,马自达混合动力车的座椅也应用了耐热型生物塑料。

新能源车已经成为汽车未来主要的发展方向之一。由于电动车或者混合动力车仅动力系统就可能额外增加200千克的重量,所以新能源汽车对轻量化的要求远远高于传统汽车。目前一些公司已经提出用高性能聚酰胺来生产电动汽车的电池组,以降低电动车的重量和成本。

轮胎:汽车的安全“跑鞋”

轮胎既要承受载荷,又要产生驱动力与制动力,还需要缓冲和吸震,担当起了汽车“跑鞋”的角色。

有统计显示,在中国,发生在高速公路上的交通事故46%是由轮胎故障引起的,其中发生爆胎占70%。当车辆行驶速度达到每小时160千米的时候,如果车辆遭遇爆胎事故,死亡率为100%。一旦轮胎出现问题,不论是车辆还是车上的人,都会面临巨大的危险。因此,这双“跑鞋”轮胎也成为汽车最重要的安全部件。

新中国成立60年来,中国已经成为轮胎工业世界第一生产大国,建成了各种规格系列产品齐全的工业体系,并获得了一系列具有原始创新特性的国际前沿技术成果。1949年中国轮胎产量仅2.6万条、只能生产斜交胎,2010年轮胎产量达到4.2亿条,居世界首位;1982年第一条工业化的国产轿车子午胎下线,2010年中国子午胎产量达到3.4亿条,子午化率为80.9%。目前我国轮胎产量约占世界总产量的1/4。

我国轮胎产品结构也进一步优化,半钢子午胎基本实现无内胎化,高性能、超低断面和高速度级别的轿车子午胎发展迅速;全钢载重子午胎、无内胎载重子午胎比例大幅提高;工程子午胎取得明显发展。目前我国已能生产子午线和斜交两大结构的载重、轻载、轿车、农用、工程、工业等六大类轮胎,规格品种约2000个,可基本满足国内外用户需求。

我国还形成了一批世界级的轮胎企业。在2010年度全球轮胎75强排行中,我国大陆企业达到22家,占到29.3%;杭州中策以23.6亿美元排名第11位,加入到世界20亿美元俱乐部中。进入世界10亿美元俱乐部的19家轮胎企业,我国有三角集团、山东玲珑等。2009年,我国全钢子午胎产量超过200万条的企业有12家,半钢子午胎产量超过500万条的企业达到14家。

我国开发出的一系列高性能轿车子午胎,不仅行驶稳定、噪音低,而且抗侧滑性能好、高速性能好。

载重子午胎中无内胎轮胎的比例大幅度提高,这种轮胎由于没有内胎、垫带和卡环,可以节约橡胶、钢丝等原材料,减轻车轮整体质量,降低轮胎滚动阻力,减少油耗,安全性、经济效益优势明显。我国部分地区中长途货运车辆无内胎轮胎的使用率已接近50%,大城市的公交车也普遍安装使用了无内胎轮胎。

此外,被极少数国外企业垄断技术和设备的巨型工程子午胎也已在我国实现批量生产,在2008年更是一举实现了航空子午胎零的突破。

精细化学品:汽车的“美容保健品”

1924年,奥克兰汽车公司与杜邦油漆公司的合作,使汽车从此有了色彩,双方推出的第一辆彩色汽车是蓝色的。上世纪20年代,一种不加入任何添加剂的矿物油被用于发动机中以起到润滑的作用,这就是车用润滑油的诞生。这之后防冻液和制动液等产品相继被开发出来,并不断推陈出新。

进入新世纪以来,随着人们对汽车各方面性能要求的不断提高,汽车精细化学品的种类也就越来越多,产品的专用性也越来越强。到目前为止,汽车精细化学品主要分为车用润滑油、车用清洗剂、车用防护液、车用涂料和车用粘结剂等五大类产品。其中,润滑油包括发动机油、非机油类润滑油、润滑油添加剂等;车用清洗剂包括清洗剂、清洗抛光剂、上光剂、脱漆剂等;防护液包括防冻液、制动液、玻璃防雾剂和其他汽车防护用品;车用涂料包括底漆、清漆、色漆、瓷漆、防腐涂料等;车用粘结剂包括通用胶黏剂、汽车车身及其他专用胶、粘结修复胶、汽车密封胶等。这些被称之为汽车“保健品”和“化妆品”的精细化学品,满足了人们对汽车的美观和养护需求。

石油化工行业整体实力的突飞猛进,有力地推动了我国汽车精细化学品行业的发展。1960年以前,我国对汽车精细化学品的基础研究和应用生产基本处于空白状态。随着大庆油田的发现和大规模开发,我国甩掉了“贫油”的帽子,汽车精细化学品行业开始起步。20世纪60年代初期,我国从大庆原油中提炼出发动机油,不久后我国开始了合成制动液的研究工作。1980年以后,我国先后规定了发动机油、制动液和防冻液等汽车化工用品的标准,汽车化工用品的研发生产开始步入快速发展时期,其质量和性能均大大提高。进入新世纪以来,随着我国经济水平的提高,汽车开始进入千家万户,汽车化工用品的需求量越来越大。

目前,我国已经成为世界第二大车用润滑油消费国,也是车用润滑油需求增长速度最快的国家之一。我国也是全球第一大涂料生产国和消费国,其中,汽车涂料产量超过50万吨。为了满足越来越严格的环保要求,我国已经攻克了涂料行业的高难度课题,研发出绿色环保的水性汽车涂料。相比传统的油性涂料,水性涂料具有较好的流平性、附着力和耐磨性。据专业机构测算,以每周平均混合4升底色漆的车间计算,使用水性涂料每年可以减少115千克VOC的排放,相当于100多辆车一年的尾气排放量。

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