甲醇汽油的发展

2010年第 31期 (总第 166期 J 两妻《搏李 NO．31．2010 (CumulativetyNO．1 66 J 甲醇汽油的发展 王 瑜 (江苏省交通技师学院，江苏 镇江 212006) 摘要：由于经济大发展及汽车保有量的增加．我国汽柴油的供 应已出现严重短缺。文章阐述了甲醇汽油目前的前景和发展 状况，分析了存在的问题和解决方法，以及未来的发展趋势。 关键词：甲醇汽油；空燃比；辛烷值；冷启动性能 中图分类号：TK41l 文献标识码 ：A 文章编号：1009—2374(2010)31—0072—02 1 甲醇汽油的发展前景 由于目前经济大发展及汽车保有量的增加，我国汽柴油 的供应已出现严重短缺。国家和各种科研院所为缓解石油资 源的短缺状况曾提出各种新能源的使用，其中包括生物柴油、 天然气、液化石油气、二甲醚、乙醇以及电动汽车等各种措施， 但就 目前来看甲醇是最理想的选择。 1．1 常见新能源的局限性 (1)生物柴油主要是原料问题难以解决，一是以菜籽油为 原料生产的生物柴油成本高，据统计 ，生物柴油制备成本的 75％是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低 成本是生物柴油能否实用化的关键。二是用化学方法合成生 物柴油有以下缺点 ：工艺复杂、醇必须过量，后续工艺必须有 相应的醇回收装置，能耗高，设备投入大：色泽深，由于脂肪中 不饱和脂肪酸在高温下容易变质 ；酯化产物难于回收，回收成 本高：生产过程有废碱液排放。 (2)乙醇虽在一些地区进行使用。但是，由于3．3吨粮食 才能生产 1吨乙醇，成本很高，而且我国粮食并不富裕，用粮 食转化为乙醇作为汽油替代燃料的现实作用并不是很大。我 国作为一个地处温带气候的国家，生物质能源并不是很丰富， 加之人 口众多，环境保护的任务非常艰巨，所以像巴西用丰富 的生物质做原料转化成为乙醇作为汽柴油的补充对我国来说 并没有多大的借鉴意义。所以用乙醇汽油作为替代燃料对解 决我国目前的能源紧张状况还是远远不够的。 (3)天然气、二甲醚和液化石油气都是气体燃料，其主要 缺点是需要大的储气罐，这样就限制了燃料的携带量，需要经 常加气，再就是在离气田近的地方用的比较划算，但是对于离 气田较远的地区用起来就不如汽油划算，且发动机需要做大 的改动，因此也不是适合广泛的推广。 (4)电动汽车将是未来的主流，但是由于 目前主要技术还 没有解决，目前虽有很多公司宣布生产了电动汽车，但是没有 一 个公司宣布量产，且就是 已经产出的电动汽车其动力性和 一 72一 运行路程也远远达不到运输的要求。 1-2 甲醇汽油的主要优点 (1)清洁环保。甲醇燃烧后主要形成水和二氧化碳排放 的碳氢化合物远远低于汽柴油，尾气中常规排放的一氧化碳、 碳氢均比汽柴油低 30％以上。甲醇不含苯 ，不含烯烃，不舍 硫，非常规排放物也比汽油燃料好是典型的清洁替代燃料。 (2)经济性好。甲醇生产成本低 (1000吨 )，比乙醇 4500 吨便宜 30％。投资省 2000～5000吨甲醇 ，比煤炼油 FrD 便宜 5O％ ～80％，销售价格 2500吨，以同口径油耗相比较 汽油便宜 3O％。 (3)动力性好，辛烷值高。 (4)安全性好。甲醇易溶于水，而且很快自然降解在储运、 加油过程中发生溅洒事故后，不会对环境和土壤造成污染。 (5)替代性好。汽车发动机易改造。M1 5及以下不用改 造发动机，M25以上稍加改动 ，M1 0O需改造发动机 ，但技术 上没难点，已有成熟机型。生产甲醇燃料的资源丰富。 由此可以看出，在我们未发现新的替代能源之前，甲醇汽 Fh作为一种新的替代能源具有非常重要的意义。现在有很多 有识之士在甲醇汽油的添)Jn~U研究及应用和推广方面做了很 多工作，一些地方政府也积极加入进来，为构筑我们的能源安 全而共同努力。 2 甲醇汽油的应用状况 国外曾对 甲醇汽油做 了大量 的研究，日本 自20世纪 8O年代起就有以甲醇为燃料的汽车 美国曾开发高比例甲 醇汽油 (M85或 M90)汽车，主要汽车制造厂都生产过产品 或样车 ，并在政府支持下示范或出售。灵活燃料 甲醇汽车 (FFVMFV)，曾在福特汽车厂生产线上大规模生产，并供应市 场，但由于成本高，甲醇汽油加油站少，故市场需求量较小，现 已停产。之后国内外对甲醇汽油混合燃料在应用中存在的问 题作了大量的实验，特别是中、低比例甲醇汽油的研究已获得 可喜的成果。如 M 1 5甲醇汽油在德国和北欧大量当作汽油 销售，并配套建设了跨国界的 M15加油站，进行过跨国界的 车队示范，在美、法、意、奥等国家也已经商品化。山西省的煤 制甲醇代用燃料汽车示范工程，经过多年运行的实践证明，甲 醇汽油是 1种理想的替代燃料。2003年初，经国家经贸委专 家组考察认定，山西省甲醇燃料技术开发应用在运营成本、标 准制定、政策配套等方面取得了较全面的成果和经验，并显示 出技术、经济、市场条件的成熟。山西省正在实施的发展甲醇 汽车，2001年推广 M5、M1O、M15含甲醇清洁汽油 10 万 t，2002年 30万 t，2003年 50万 t，2004年 70万 t，2005 年 100万 t，并适时向省外推广。争取用 5～ 1O时间，把山 西省建成“国家燃料甲醇生产基地”和 “清洁燃料 (甲醇 )汽 车示范地区”。2003年黑龙江省建业燃料有限责任公司与 哈尔滨市能源专家合作，历时 8年 ，经过数千次的试验，研制 出AX型车用甲醇清洁燃料。通过了黑龙江省环保产业协会 的环保认证。经国务院甲醇燃料领导小组组织能源专家共同 评审，认为“该燃料各项指标优于我国现行的无铅汽油质量标 准 ，填补了国内空白”。目前长安大学自主研发的 M1 5、M25 甲醇汽油添加剂和 M85甲醇汽油关键应用技术通过陕西省 科技厅组织的成果鉴定。这一技术攻克了制约甲醇汽油发展 的技术障碍 ，专家认为该成果科技含量高，技术指标可与国际 先进水平相比，对于我国推广甲醇汽油具有重要意义。 3 甲醇汽油存在的主要问题 3．1 空燃比降低 甲醇的氧含量为 50％，其理论空燃比仅相 当于汽油空 燃比的 44％。掺人甲醇将 引起汽油空燃比下降，掺入越多， 下降越大。M15(含甲醇 15％的汽油 )，其氧含量为7．15％， 用作汽车燃料，发动机仅需适当调 整即可适应 ；M85(含甲醇 85％的汽油 J，其氧含量为42．15％：纯甲醇 M1OO，氧含量为 50％，这样的高含氧燃料，空燃比较低 ，普通汽车的发动机难 以适应 ，需专门发动机以适应 M85或 M100甲醇汽油。 3．2 辛烷值提高 甲醇的辛烷值较高 (MON1O6)，掺入它改善了甲醇汽油 的辛烷值 ，燃烧时提高发动机的压缩比，从而提高了发动机的 功率。使用 M15甲醇汽油的发动机功率可提高约2％，而燃 料能耗却降低 6％～8％。 3．3 热值降低 甲醇的热值为 1916MJ／kg，仅为汽油热值 (43150MJ／kg) 的 45％。因此，使用 甲醇汽油后，发动机的油耗随甲醇掺人 量的增加而增加。资料报道 ，使用 M10甲醇汽油时，油耗增 加约 5％。 3．4 冷启动性能较差 甲醇的汽化潜热较高、蒸气压较低。甲醇的汽化潜热为 1109 kJ／kg，是汽油汽化潜热 (310 kJ／kg)的 3．17倍。在低 温条件下，由于甲醇的汽化潜热远远高于汽油，因此会造成甲 醇汽油冷启动性能较差。 3．5 腐蚀性增大 甲醇在生产或燃烧过程中会产生少量的甲醛或甲酸，因 此，甲醇汽油对发动机有一定的腐蚀性。 3．6 对橡塑材料的溶胀性变强 汽油是不良溶剂，对橡塑材料无侵蚀作用：但甲醇是一种 良溶剂，因而甲醇汽油对汽车供油系统或油泵中的橡塑密封 件都有溶胀作用。综上所述，由于 甲醇的掺入，给甲醇汽油带 来了多种不同于汽油的特性。 4 采取的主要方法 (1)增强甲醇汽油的稳定性。用作汽车的甲醇汽油必须 均匀而稳定。甲醇与汽油 的相溶性很小，要制成大比例的均 匀稳定的甲醇汽油，一般采取添加助溶剂的办法。 (2)改进甲醇汽油的动力性。甲醇引入汽油之后 ，因其热 值降低而动力性能下降，通常采用添置助燃剂的方法，改善其 动力性。 (3)改善甲醇汽油的腐蚀性。一般采用添加腐蚀抑制剂 的方法来抑制 甲醇汽油的腐蚀性，添加剂多为含氨物质。此 外，添加助燃剂促进油料燃烧完全 ，也能起到降低甲醇汽油腐 蚀的作用。 (4)抑制甲醇汽油的溶胀性。甲醇是一种良好的溶剂，对 发动机的弹性胶体、密封件等有溶胀作用。解决这个问题的 办法有两种 ：一是改用不被甲醇腐蚀的氟橡胶 ：二是在燃油中 添加溶胀抑制剂 ，如羧酸或酰氯与芳胺反应制得的溶胀抑制 剂，添加少量即能达到要求。 (5)改进 甲醇汽油 的气阻性。由于甲醇汽油在燃烧不完 全的情况下 ，烃类物质裂解，氧化聚合而产生碳渣的沉积 ，使 汽化室喷嘴阻塞 ，发生气阻。解决这一问题的办法是促进甲 醇汽油充分燃烧 ，抑制高温下的氧化聚合 ，添加抗阻沉积剂可 以抑制甲醇汽油的气阻发生。 (6)改善甲醇的冷启动性。添加活性过氧化物或低沸点 的醚化物是改善甲醇汽油冷启动性的主要方法。 5 结论 甲醇在我国已基本实现向大型化发展的方向，这样就为 我国煤化工的发展奠定了良好的基础，也为甲醇在我国的能 源安全扮演新的角色奠定了坚实的工业基础。甲醇汽油作为 我国新的石油替代产品，目前在市场推广上受到重重阻力，但 是 ，它作为一种清洁、安全、经济的新能源，随着汽车技术的发 展及甲醇汽油配制技术的突破 ，它必将会成为我国石油替代 能源中的重要角色。 参考文献 [1】钟洪权，王亚明，张松．甲醉汽油的技术进展及应用前景 IJ1． 云南化工，2006，(10)． [2】梁玮．甲醇汽油的研 究开发及应 用现状 [J] 2006，(2)． [3j徐辉．有关 甲醇汽油的特性分析和应用 [Jj 2006，(11)． 西安 能 源． 【4]张晓霞．浅析我国甲醇生产现状及甲醇汽油的应用前景 『J1． 石油化工与应用，2006，(4)． [5]高俊华，崔正来，高海洋．轿车燃用汽油一醇类混合燃料的 实验研究 【J]．汽车工程，2006，(6)． 作者简介：王瑜 (1986一)，男，安徽怀宁人，江苏省交通技师学 院助理讲师，研究方向：汽车检修。