欧盟环保指令对轮胎橡胶油产品的影响及对策研究

马书杰　马丙水　杨建湘

摘要：欧盟颁布的环保指令2005/69/EC提出，将于2010年1月1日起在轮胎和充油胶生产中全面禁用芳烃油等有毒橡胶油，环保橡胶油的研发引起国内外轮胎生产商的高度关注。文章介绍了欧盟环保指令具体内容及对轮胎橡胶油产品的影响、轮胎橡胶油的替代方案、国内外环保橡胶油产品的最新进展，并对我国环保轮胎橡胶油的发展提出了具体建议。

关键词：芳烃油；芳香基橡胶油；环保轮胎橡胶油；稠环芳烃

中图分类号：TE636.39 文献标识码：A

The Influence of EU Directive to the Tyre Rubber Oil Products and the Measures

MA Shu-jie1, MA Bing-shui1, YANG Jian-xiang2

（1. PetroChina Karamay Lubricating Oil Research Institute，Karamay 834003，China；2. PetroChina Karamay Petrochemical Company，Karamay 834003，China）

Abstract:It is indicated by the directive 2005/69/EC issued by EU, the toxic oils such as aromatic rubber oil will be banned to use in tyre and oil-filled rubber manufacturing from 1st January, 2010. The development of environment friendly rubber oil is highly concerned by tyre manufacturers at home and abroad. In this paper, the specific content of EU directive and its influence to the rubber oil products for tyre are introduced, also involving the replacement scheme for tyre rubber oil, and the up-to-date progress of environment friendly rubber oils at home and abroad. And some suggestions on the development of environment friendly rubber oil in our country are put forward.

Key words:aromatic oil; aromatic base rubber oil; environment friendly tyre rubber oil; polycyclic aromatic hydrocarbon

0 前言

采用润滑油溶剂精制抽出油生产的轮胎用芳香基橡胶油（简称芳烃油或DAE），具有价格低、来源广、与橡胶相容性好以及能够赋予轮胎良好的抗湿滑性等优越性能，在国内外充油胶和轮胎行业得到广泛应用^［1］，但该类产品通常含有较高含量的稠环芳烃（PAHs）。

随着煤和石油在工业生产、交通运输以及人类生活中的广泛应用，稠环芳烃已成为世界各国共同关注的有机污染物。1994年欧盟化学品分类与标示机构将稠环芳烃质量分数大于3%（IP346法）的芳烃油归为致癌物及毒性物。在轮胎制造过程中，芳烃油对操作工人具有危害性；在轮胎使用过程中，随着温度的升高，会释放出对人体及环境有害的物质，并且日益增多的废旧轮胎在放置过程中放出的有毒物质也会造成环境污染，严重影响人类的身体健康。欧盟关于在轮胎生产中禁用含过量稠环芳烃的芳烃油等有毒橡胶填充油的指令2005 /69/EC要求于2010年1月1日起在轮胎生产中全面禁止使用有毒橡胶油，美国和日本也都制定了限制在轮胎中使用芳烃油以及禁止在该区域销售使用填充该类油品轮胎的时间表，有的欧盟国家如德国、瑞士已提前执行该法令。因此，充油胶和轮胎行业中所使用环保橡胶油的研发、生产和应用引起了橡胶生产企业和轮胎生产商的高度关注，国际各大石油公司已纷纷开展环保橡胶油的研发工作。

1 欧盟2005/69/EC环保指令具体内容

欧洲议会和欧盟理事会于2005年12月9日签署了2005/69/EC《关于限制稠环芳烃（PAHs）的指令》，实施日期为2010年1月1日。指令规定：直接投入市场的添加油或用于制造轮胎（客车轮胎、轻型和重型卡车轮胎、医用车轮胎及摩托车胎）的添加油中8种PAHs的限量为：苯并（a）芘（BaP）低于1 mg/kg，或8种PAHs总含量低于10 mg/kg。被限制的8种PAHs名单见表1。

对于添加油是否合乎本指令要求，实际工作中可采用英国石油协会IP346方法，测定添加油中用二甲基亚砜萃取出的稠环芳烃（PCA，polycyclic aromatics）的含量，如不超过3%（质量），就认为该添加油符合本指令要求。

2 欧盟环保指令对轮胎橡胶油产品的影响及对策

目前，国内外广泛使用的轮胎橡胶油主要为润滑油溶剂精制抽出油、催化裂化循环油或焦化循环油经溶剂抽提后的抽出油及催化裂化外甩油浆等，这类油的稠环芳烃（PCA）含量（采用IP346测定）一般在30%～40％，大大高于欧盟环保指令的要求，国内外典型轮胎抽出油性质见下表2。

为应对欧盟环保法令，目前国内外许多石油公司对正在使用的轮胎芳香基橡胶油进行改进及替代研究，主要采用两种对策：

一种是将正在使用的芳香基橡胶油进行特殊精制处理得到符合欧盟环保法令的精制芳香基橡胶油（TDAE），该油和目前正在使用的芳香基橡胶油极其相似可以简单替代，如德国的Hansen & Rosenthal公司（简称H & R公司）的TUDALEN SX 500和VIVATEC 500产品，但该类产品价格很贵，橡胶行业替代成本较高。由于国外润滑油溶剂精制工艺已被加氢工艺所代替，在欧美发达国家生产TDAE的原料DAE短缺。

另一种对策是与轮胎制造商合作，采用浅度精制的润滑油（MES，包括石蜡基和环烷基（NAP），环烷基溶解性能好，更具优势），在满足欧盟法令基础上，尽量保留芳香烃，C瑼值一般为12%以上，以满足与橡胶相容性的要求，同时轮胎制造商还需调整配比。采用该方法投资小，得到的轮胎橡胶油较TDAE便宜，原料易得，目前国际最大的环烷基润滑油制造商Ergon公司及Nynas公司正大规模扩大浅度精制的环烷基润滑油（NAP）的产量以满足全球对环保轮胎橡胶油的需求。

3 环保轮胎橡胶油的生产工艺

目前国内外正在实施及尚在开发的环保轮胎橡胶油主要有TDAE和MES（包括NAP）型环保橡胶油，其中TDAE生产工艺路线见图1~图3。

在上述TDAE生产工艺路线中，工艺路线1一般为橡胶油专业公司采用，是将各炼油厂的DAE集中处理，一种方法是采用蒸馏或溶剂精制将大部分多环芳烃（PCA）除去，得到满足欧盟环保法令的精制芳香基橡胶油，该工艺投资少，工艺简单成熟，但收率低，一般只有50%，由于残余油只能作为低价值燃料油使用，TDAE成本高；另一种方法是采用加氢处理工艺，使用专用催化剂，将DAE中的PAHs转化为非稠环芳烃，从而得到符合欧盟环保法令的芳香基橡胶油，该方法收率高，但一次投资高，专用加氢催化剂开发难度较大。

工艺路线2和工艺路线3是在炼油厂生产润滑油基础油的同时生产TDAE，工艺路线2是采用二次精制方案，首先对馏分油进行浅度精制，只除去PCA，再进行深度溶剂精制，得到润滑油基础油和TDAE。工艺路线3实际上与工艺路线1是相似的，只是在炼油厂中工艺参数调节更灵活。

工艺路线2和工艺路线3需要在现有润滑油基础油生产工艺基础上增加溶剂精制或加氢处理的投资。

MES（包括NAP）生产工艺路线见图4。

工艺路线4是在现有润滑油基础油生产基础上降低精制工艺的苛刻度即可实现，但并非所有润滑油基础油生产厂都能实现，加工的原油性质决定能否实现的关键，对芳烃含量低的原油特别是石蜡基原油则难以实现，而对加工芳烃含量高的环烷基重油则很易实现。

4 国内外环保轮胎橡胶油产品研发的最新进展

为应对欧盟环保法令，欧美、日本的轮胎橡胶油专业公司及石油公司纷纷推出环保轮胎橡胶油产品，德国的H & R公司率先在国际上推出TDAE型环保橡胶油TUDALEN SX 500和VIVATEC 500，并被跨国轮胎制造商如米其林、固特异、普利司通等认可和使用，跨国轮胎制造商在国内的合资厂为生产出口轮胎也在大量使用。国际各大石油公司如Shell、Ergon、Nynas公司则纷纷与跨国轮胎制造商合作，推出MES型环保轮胎油，为应付未来环保轮胎油的大量需求，Ergon公司环烷基润滑油产量由2005年的62.6万t提高至2007年的83.4万t，Nynas公司则收购美国LCR公司的环烷基润滑油业务。日本还推出在加氢环烷基基础油中添加渣油生产环保轮胎油的技术^［2］。

国外环保轮胎橡胶油典型性质见表3。

在国内，中国石油辽河石化公司和中国海洋石油公司根据各自加工环烷基重质原油芳烃含量高的特点和润滑油生产工艺的特点，正在开发TDAE型环保橡胶油，但尚未工业化。中国石油克拉玛依润滑油研究所研制的MES（NAP）型轮胎橡胶油已通过北京橡胶院的初步评定，中国石油辽河石化公司也已研制MES（NAP）型环保轮胎橡胶油。

国内MES（NAP）型环保轮胎橡胶油典型性质见表4。

5 结论及建议

（1） 随着欧盟环保指令实施的日趋临近和我国环保要求的日趋严格，作为轮胎生产大国和出口大国，环保轮胎油的开发及生产已成当务之急。

（2） 我国润滑油溶剂精制生产规模大，抽出油资源丰富，建议尽快开展TDAE型环保橡胶油的开发，以满足国内产品升级换代的需求并可大规模出口。

（3） 针对润滑油抽出油残炭高、重金属含量高、硫、氮含量高的特点，建议尽快研制润滑油抽出油加氢专用催化剂，以满足TDAE型环保橡胶油大规模生产的需要。

（4） 建议相关润滑油生产企业，根据自己原油和加工工艺的特点，与轮胎制造商紧密合作，尽快开展MES（NAP）型环保轮胎橡胶油的开发和生产，以满足橡胶生产商和轮胎制造商的不同需求。

参考文献：

［1］ 孙井侠.芳烃油替代品的研发和应用展望［J］. 橡胶科技市场，2007（20）：5-8.

［2］ 中川隆二.橡胶组成物及其轮胎制品:日本,专开2003-253054（P2003-253054A）［P］.

［3］ 梁文杰.石油化学［M］.北京：石油大学出版社，1995.

［4］ 赵平,谢其诚,李文东,等.环保芳烃油对充油SBR的影响［J］.轮胎工业 2007,27: 151-158.

收稿日期:2008-08-06。

作者简介：马书杰（1963－），男，高级工程师，1986年毕业于华东石油学院炼制系石油加工工程专业，现从事润滑油新产品开发和科研管理，已公开发表论文30篇。