甲醇、乙醇──车用新燃料

世纪金榜 圆您梦想 www.jb1000.com 甲醇、乙醇──车用新燃料 石油资源日趋枯竭的趋势迫使人们去解决汽油问题。为此人们一方面致力于汽油的人工合成，另一方面努力寻找代用汽油。目前已找到的代用汽油有甲醇、乙醇、氢气等。工业发达国家相继出现过甲醇汽车、乙醇汽车和氢气汽车。目前使用和研究较多的是甲醇和乙醇，简要介绍如下： （1）甲醇（CH3OH） 甲醇是一种性能优良的汽车新燃料，它的主要优点是辛烷值高，没有污染。实践证明，当汽油中掺入甲醇后，由于它的抗震性能好，无需再加四乙基铅。这种混合燃料燃烧完全，热利用效率高，排放的气体中无铅，一氧化碳和其他残留的碳氢化合物量大大减少，从而减轻了环境污染。 甲醇作为汽车燃料的使用方法有两种，一种是甲醇与汽油混用，一般在汽油中掺入15%～20%的甲醇；另一种是甲醇单独使用。 甲醇能作为汽车燃料，是因为它与汽油有许多相似之处，如两者的相对密度相同；燃烧时的火焰温度相近，甲醇为1 900 ℃，汽油为2 100 ℃；发火点接近，甲醇为470 ℃，汽油为430 ℃。但甲醇燃烧的热值比较低，为22 990 kJ·kg-1，大约相当于汽油的一半；而且蒸发潜热大，为1 129 kJ·kg-1，大约是汽油（351 kJ·kg-1）的3倍多，致使甲醇作为燃料使用有一定的弊病。很显然，同样一油箱燃料，甲醇行驶的路程只有汽油的一半；而且在气候寒冷时，发动机的发动就比较困难。后一问题现在已基本解决，通常采用在甲醇中掺入适量丙烷的办法。 甲醇作为能源是一种优良的液体燃料，不仅是汽车的良好燃料，也是很好的发电燃料。甲醇能否成为现代能源的一大支柱，关键在于甲醇成本的降低，有人认为如果甲醇的价格减到目前价格的1/20，则可能成为现实。 自20世纪20年代以来，甲醇一直是由一氧化碳经高温、高压和使用固体催化剂加氢的方法制得： CO + 2H2CH3OH 降低甲醇成本的关键是催化剂。最初使用锌铬氧（ZnO-Cr2O3）作催化剂，由于它的催化活性低，反应需在350～450 ℃的高温和25.0～76.0 MPa的高压下才达到具有经济意义的转化。1966年以后，英国、日本、美国和西德发展了以氧化铜为基础的锌、铬三元催化剂。这种催化剂使操作压力和温度分别降到5.0～10.0 MPa和250～300 ℃，从而降低了成本。但这种催化剂对硫中毒比较敏感，这意味着原料合成气必须经严格净化才行。 另外，从理论上分析，合成甲醇的反应是一个分子数减少的放热反应，因而降低温度和提高压力都有利于甲醇得率的提高。在常压下，当温度低于140 ℃时ΔG才是负值，这意味着在常压下，只有当温度低于140 ℃时，合成甲醇的反应才能自发进行；当压力为5.0～10.0 MPa时，才能获得经济上可行的甲醇得率。如果能寻找到一种更活泼的低温催化剂，使反应降低到5.0～10.0 MPa的压力范围，则甲醇的成本将大幅度降低。 至于原料合成气（CO和H2的混合物），可通过煤的气化；也可由天然气通过甲烷与水蒸气的反应获得： CH4 + H2O→CO+3H2 近年来，有人提出将甲醇与合成氨装置联合组建，利用合成氨装置中水煤气变换反应生成的CO2与甲烷和水蒸气在800℃下，通过镍催化剂进行反应获得合成气： 3CH4 + CO2 + 2H2O4CO + 8H2 （2）乙醇（CH3CH2OH） 乙醇也是一种抗震性能好、无污染的理想燃料，它的相对密度（0.79）、沸点（78 ℃）都与汽油相近，热值为1 366.8 kJ·kg-1，比汽油的低。 用乙醇代替汽油也有与汽油混用和单独使用两种方法。目前应用较广的是与汽油混用法，一般在汽油中掺入10%～ú20%的酒精。这种混合燃料，由于酒精的抗震性能好，不再加入四乙基铅，从而减少了汽车排气对环境的污染。当酒精单独作为汽车燃料时，由于酒精的发火点比汽油低，其热值又少，故必须对汽车发动机进行改进。 第1页（共2页） 化学投稿咨询QQ：1113279516 山东世纪金榜书业有限公司