推广甲醇汽油可行性论述.doc

甲醇汽油发展及特点概述一、甲醇汽油行业发展历程1、国外甲醇汽油的发展甲醇最早被人类作为车用替代燃料使用，是在一次世界大战时，那时使用甲醇，主要因为战时能源紧张，参战国把甲醇掺在汽油中使用。到了20世纪70年代石油危机时，甲醇就成了工业国家首选的替代燃料。美国对甲醇燃料和甲醇汽车进行开发和应用，重点开发燃烧M85(含甲醇85)、M100(含甲醇100)专用甲醇燃料汽车。1987年美国福特汽车公司及美洲银行，改装500辆福特车，试用M85甲醇燃油，总行程3380万千米，时间长达3年，取得甲醇汽车改装生产的经验。1995年美国DOE能源研究中心投入12700辆甲醇车试用M85。后来，由于美国提炼甲醇的主要原料天然气涨价，同时伴随着石油价格的下跌，美国政府结合美国资源情况对甲醇燃料做出了战略放弃，转而扶持乙醇汽油，美国逐渐停止了甲醇汽油的生产前德意志联邦共和国在上世纪七十年代开始研制甲醇发动机，1979年制定了“用于公路交通运输的醇类燃料”的研究规划，将M15甲醇汽油用于汽车，其间组织过由6家汽车厂生产的一千多辆燃醇汽车投入试运行，并在全国主要大、中城市建立M15汽车加油站，形成全国供应甲醇汽油的网络。在上世纪七八十年代，德国大众汽车公司还在中国建立了M100甲醇汽车示范车队。可以说，德国是至今世界上发展甲醇汽车最有成效的国家之一。2、我国甲醇汽油的发展我国是在上世纪70年代时开始研究，初期取得了一些进展。80年代中国科学院在山西省进行了台架测试及道路模拟试验。90年代国家科学技术委员会组织山西省、中国科学院、清华大学等联合开展研究，取得重要成果。以后又进行过多次试验，反映良好。目前，山西省进展较快，有多家企业已正式运营甲醇汽油项目。陕西省2004年7月颁布实施了三个地方标准， 2005年7月，将甲醇汽油产业的发展正式提到日程，并在2009年“全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专委会”上公布，陕西省将从2010年10月1日起全省封闭运行推广甲醇汽油。河南省、四川省、甘肃省、内蒙等地区都有不同程度的研究、应用和推广。2009年国家颁布了车用甲醇汽油（M85）、车用燃料甲醇两个国家标准，国标车用甲醇汽油（M15）将很快出台实施。二、甲醇汽油基本知识甲醇汽油是将车用汽油和甲醇按一定比例混合，并通过添加具有多种功能的添加剂和科学工艺调制，形成稳定不分层的混合点燃式发动机燃料。通常认为，低比例（M15）无需改变发动机结构，是“油适应于车”；高比例（M85）需要增加转换构件，是“车适应于油”。1、 甲醇、汽油基本参数比较表1 甲醇与汽油性质对照甲醇汽油分子式CH3OHC4C14烃化合物相对分子量32约100密度/(kg/L) (20 )0. 7930. 6930. 79气化潜热/(kJ/kg)1167293841雷德法蒸汽压/kPa375090理论空燃比6. 414. 215.1研究法辛烷值1128496马达法辛烷值927084自燃温度/500456闪点/126. 1沸点/64. 832200热值/(MJ/ kg)19. 6643. 52、甲醇汽油的动力性作为车用燃料，评价甲醇汽油性能的重要指标是其动力性。（1） 启动性能要使油品拥有良好的启动性，首先必须要有适当的蒸发性。表征油品蒸发性的主要指标有雷德饱和蒸汽压以及10%馏出温度。饱和蒸汽压过低则会导致油品挥发性不够，发动机难以点燃；饱和蒸汽压过高，则发动机产生气阻的可能性增大，且在储运时蒸发损失增大。研究发现，在调制M10M25甲醇汽油时，所得甲醇汽油与所使用的基础油相比，雷诺蒸气压上升1520kPa。彭致圭、孙茂华主编的甲醇燃料一书中认为，低比例甲醇汽油饱和蒸汽压偏高是因为在低比例甲醇汽油中，每个甲醇分子周围被汽油的烃类分子包围，导致甲醇分子之间形成的氢键会遭到破坏，甲醇汽油中甲醇的挥发性较纯甲醇大得多，导致饱和蒸汽压增大。降低甲醇汽油饱和蒸汽压是甲醇汽油应用技术研究的一大难点。目前解决甲醇汽油蒸气压过高的途径有两种：一种是加入适当添加剂，降低甲醇汽油蒸气压；一种是选择饱和蒸汽压较低的基础油调配甲醇汽油。研发中心现主要采用第二种方法来控制调制的甲醇汽油的蒸气压，由实验室自测数据及省石油产品质量技术监督检验站检验，研发中心研制的甲醇汽油雷德法蒸汽压符合CAS 147-2007的质量指标要求。对第一种降低蒸气压的方法，研发中心正在进行研究。10%馏出温度可判断燃油中轻质组分的数量，对发动机启动有决定性影响。由实验室自测数据及省石油产品质量技术监督检验站检验，研发中心研制的甲醇汽油10%馏出温度符合CAS 147-2007的质量指标要求。M15甲醇汽油道路试验中，冷启动正常。（2）运行平稳性50%馏出温度表示燃油平均蒸发性，可判断燃油中影响气化式发动机加温速度的较轻馏分的数量，与发动机启动后的平均加温时间，加速性和平稳性密切相关。由实验室自测数据及省石油产品质量技术监督检验站检验，研发中心研制的甲醇汽油50%馏出温度符合CAS 147-2007的质量指标要求。由于甲醇是极性物质而汽油为非极性物质，两者相容性差。一般来说，当温度在-15以上，甲醇含量大于70%或小于5%时，甲醇可以与汽油互溶，在其他比例时如不加入助溶剂，均存在相分离问题。又因为甲醇具有吸水性，且能与水以任意比例混溶，在储存、运输或使用过程中，易吸水而造成甲醇汽油分层。若甲醇汽油在使用时出现分层，会导致燃料供给失控，发动机性能下降，运转不稳定甚至停止工作。为避免甲醇汽油出现低温或遇水发生相分离现象，在甲醇汽油调制过程中应加入适当的助溶剂，常用的助溶剂有醇类和醚类。经过多年努力研究，研发中心现已研制出多种复合添加剂，所调制甲醇汽油在含水量小于0.2%或温度高于-30时，无相分离现象。（3） 输出功率及扭矩汽车发动机功率反映的是汽车绝对速度，是衡量汽车在一定时间内做功能力的指标。对汽车发动机而言，其扭矩越大，加速性能、爬坡能力及载重能力越好。据西安汽车产品质量监督检验站M15甲醇汽油台架试验表明，M15甲醇汽油与同牌号车用汽油相比，功率、扭矩基本相同，动力性能相当。而据参加中试车辆的司机反映，M15甲醇汽油与同牌号车用汽油相比动力性相当；其中部分司机反映，低速运行时甲醇汽油动力略有不足，但高速时动力性优于汽油。另外，甲醇研究辛烷值为112，甲醇与汽油混容后，甲醇汽油与原来基础油相比，辛烷值明显提高，抗爆性好，增加汽车的动力性。甲醇汽油含氧量高，与车用汽油相比，在高海拔（2000米以上）缺氧条件下，汽车动力性增加比较明显。3、甲醇汽油燃油消耗甲醇热值19.66MJ/kg，远远低于汽油的平均热值43.5MJ/kg。在使用甲醇汽油时，油耗会有所上升。但由于甲醇汽油是一种高辛烷值燃料，且甲醇汽油中含氧量高，使得甲醇汽油燃烧比汽油更为充分，其实际油耗量上升小于理论值。在西安汽车产品质量监督检验站M15甲醇汽油台架试验中，M15甲醇汽油与同牌号车用汽油相比，有效燃料消耗平均上升3.47%，与同牌号汽油相比，甲醇汽油仍具有经济性。4、甲醇汽油对发动机的影响与汽油相似，甲醇汽油也对发动机的金属部件具有一定的腐蚀性，对发动机的非金属部件具有一定的溶胀性。汽油对金属的腐蚀主要是因为汽油中的含硫化合物以及有机酸性物质。甲醇汽油对金属的腐蚀作用，一方面是因为其含有汽油，另一方面是因为其含有甲醇。纯甲醇常温下对金属无腐蚀性（铅、铝除外），但甲醇在生产过程中一般会含有酸性物质甲酸，而且甲醇本身的吸水性使之在贮存过程中含有少量水分，甲醇燃烧后产生的甲醛、甲酸等，都会对发动机金属部件产生较为腐蚀。大量文献研究表明，在甲醇汽油中加入适当金属腐蚀抑制剂可以有效抑制腐蚀。由实验室自测数据及省石油产品质量技术监督检验站检验，研发中心研制的甲醇汽油铜片腐蚀项目符合CAS 147-2007的质量指标要求。甲醇汽油对其他金属如锌、钢的腐蚀性，研发中心已研究出多功能缓蚀剂。 汽油与甲醇都是良好的有机溶剂，对多种橡胶及塑料都有溶胀作用。因为汽车非金属部件是已经筛选的耐油品橡胶或塑料，所以甲醇汽油对现有汽车非金属部件的溶胀作用较汽油强。使用前请检查滤芯和油浮子，如果滤芯和油浮子是塑料的，则更换为铜质不锈钢制品的浮子即可放心使用甲醇汽油。我公司研制的M15甲醇汽油委托上海内燃机研究所进行循环耐久试验，通过对以上发动机试验后分解的零部件进行分析：“发动机燃烧室顶部和活塞顶部积碳较少，沉积物比同等情况下使用汽油的生成物少。主轴瓦磨损正常。未发现润滑油发生异常变质，也未发现发动机各金属零部件的明显腐蚀迹象和与15甲醇汽油相接触的非金属材料零部件发生溶胀现象”。5、甲醇汽油环保性 甲醇的氧含量高达5O在燃烧过程中有自供氧效应，这就使内燃机中的燃烧较为均匀，使局部富氧和局部缺氧几率减少，燃烧趋于完善；甲醇汽油辛烷值高，抗爆性好，可减少发动机产生爆震，使燃料燃烧更充分，使一氧化碳和碳氢化合物生成量和排放量降低。甲醇汽油经发动机燃烧比燃烧93#汽油的排气中有害物少，对环境污染的影响也轻，美国(DOC)研究中心对10种汽车使用含甲醇5%-10%的汽油行驶实验结果表明，在一般汽油发动机上用甲醇汽油时，燃烧排气中的一氧化碳比汽油减少了30%左右，氮氧化物比用汽油时减少30%-50%，未燃烧碳氢化物减少30%-60%。甲醇汽油的开发有利于城市的环境保护。研发中心委托西安汽车产品质量监督检验站检测的M15甲醇汽油排放试验中，M15甲醇汽油与燃用RON93号汽油相比，CO排放量下降50%，HC排放量下降约30%。甲醇与汽油都具有挥发性，在储运和使用时或多或少会进入大气中。与汽油相比，甲醇在自然界更易降解。空气中存有的少量甲醇蒸气，在阳光照射之下会被空气中的氧气氧化，成为二氧化碳。 6、甲醇汽油安全性在常温下，甲醇是液体，甲醇及甲醇汽油其储存、输送都和汽油一样方便。甲醇闪点为12，汽油闪点6.1，都属易燃液体，在储运过程中应注意防火防爆。汽油与甲醇都属于中等毒性物质，甲醇汽油对人体的影响与汽油相当。北京医科大学对甲醇、甲醇汽油和汽油所做毒性试验表明：甲醇汽油与汽油的毒性相当，同为中等毒性范围，且无协同作用。美国甲醇研究院研究报告表明，甲醇汽油的燃烧毒性大大低于汽、柴油毒性。通过山西省近二十年的市场应用，只要严格遵守操作规程就不会对人体造成危害。7、甲醇汽油经济性：甲醇作为替代能源与其它代用燃料相比，是由于资源丰富、技术成熟、替代成本低廉、经济性好。8、甲醇汽油生产工艺目前，甲醇汽油调制生产工艺有间歇式、连续式调制。由于间歇式调制存在中间环节多、批次产品质量差异大等问题，工业化大生产受到一定限制。我公司率先在国内使用 “三路在线自动调合定量装车”工艺技术。该工艺是将汽油、甲醇、添加剂按比例同时在线投入，经充分混合后随即装车销售。该工艺实施全程计算机控制，精确度高、配比计量准确、中间环节少、方便快捷、调制质量稳定可靠，可实现工业化、规模化、自动化大规模生产。三、甲醇汽油发展前景甲醇汽油我国发展甲醇汽油是根据国家产业政策和能源发展战略方向，是针对我国自然资源“多煤、少气、缺油” 特点提出的。随着我国经济的发展，特别是近年来汽车行业