醇醚燃料知识.doc

甲醇分子量32，含氧量为50%，所要求的空燃比低，只有6.4（汽油为14.8），空燃混合气的热值与汽油热值很接近（2656/2786）。二甲醚分子量46，含氧量为35%，空燃比为其空燃混合气热值比柴油的热值还高（3067/2911）。醇醚燃料空燃比低，所带入空气中的惰性气体氮气大大降低，空燃混合气热值较高，很大程度弥补了燃料本身热值低的弱点，提高了能效，降低了替代比。甲醇的辛烷值高达110左右，抗爆性好，二甲醚的十六烷值为60（比一般柴油高很多），这都能提高其动力性，降低排放和能耗。醇醚燃料分子量小，燃烧速度快，燃烧更充分，因而提高了发动机中燃料能量转化为动能的效率，替代比比燃料本身热值的比例要低得多。 甲醇和二甲醚燃料的性质和燃烧性能也决定了他们比汽柴油燃料更加清洁，排放指标优于汽柴油。 在无净化器情况下，二甲醚燃料的常规排放量基本可达欧标准，甲醇基本可达欧标准。此外，汽油中少量残留硫化物对尾气催化净化器有毒化作用，催化剂寿命缩短，给铂的供应（进口）增加了困难。醇醚清洁燃料的应用，将可大大减少铂的用量，并可容易达到高的控制排放目标。 国际能源机构、美国甲醇研究院等对各种汽车燃料非常规排放（苯、二丁烯、甲醛等）的测试也表明，二甲醚燃料的非常规排放量甚微，接近于氢，是非常洁净的；甲醇燃料排放中没有致癌度高的苯，总致癌度低。二甲醚燃料替代柴油在清洁燃料方面所起到的作用就更加明显，甚至免去催化净化器，也能达到欧的指标。 甲醇的蒸气压比汽油低。同样条件下，汽油的蒸气量是甲醇蒸气量的24倍。甲醇蒸气的密度较低，只略大于空气的密度，易于扩散流动。而汽油的蒸气密度则是甲醇蒸气密度的25倍，在空气中，沿着地面流动分散，极易遇到明火点燃炸。此外，空气中，甲醇燃料发生火灾爆炸的可能性远低于汽油。甲醇着火温度高，发生火灾和造成人员死亡的几率比汽油低。 国内外已有大量权威科学结论证实，汽油和醇对生态的影响，用百分衡量，汽油为100，乙醇为50，甲醇为30。甲醇的致毒性（综合）低于石油燃料。甲醇意外泄漏对环境的影响极小。在地上和水中比汽柴油易分散和降解。 国内外的研究表明，在提高压缩比后，使用M85（85%的甲醇）或M100，甲醇发动机的动力性优于汽油发动机。这是由于燃料具有高辛烷值、高压缩比，并可容许较大点火提前角，从而能获得更高的热效率。使用M15汽油，动力性也没有明显下降，主要是由于辛烷值提高，燃烧状况改善，抵消了热值低的弱点。使用甲醇燃料所产生的气阻、醇油互溶性等其他问题，都有相应的技术加以解决，都不会影响其推广应用。- 二甲醚的物理化学性质 分子式： CH3OCH3 蒸气压*： 0.51Mpa 摩尔质量： 46.07 气体燃烧热： 28.8MJ/Kg 熔点： -138.5 蒸发热*： 410KJ/Kg 沸点： -24.9 自燃温度： 235 临界温度： 127 爆炸极限、空气： 317vol% 液体密度*： 0.67Kg/L 闪点： -41 蒸气密度： 1.61Kg/m3 注 ： * 20 * -20 不同温度下有DME蒸气压温度（） -23.7 -10 0 10 20 30 40 蒸气压（Mpa） 0.101 0.174 0.254 0.359 0.495 0.662 0.880- 二甲醚作为民用液化气有一系列优点：低热量28600KJ/kg(6836kcal/kg)；燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；单一组成，无残液；在室温下可压缩成液体，用现有的液化石油气罐盛装，灶具与LPG基本通用，是优良的民用洁净燃料。 二甲醚液化气与液化石油气性质比较项目 分子量 压力Mpa (60) 热值KJ/kg 爆炸下限% 理论空气量 预混气热值KJ/ m3LPG 56.6 1.92 45760 1.7 11.32 3903DME 46.0 1.35 31450 ? 3.5 6.96 4219 常温下二甲醚蒸汽压力约为0.5MPa，低于液化气和天然气，在室温下就可压缩成液体，可用液化气储罐灌装，能确保运输安全，同时因其常温下为气体，不需预热，随用随开，快捷方便；三是无毒性，二甲醚对人体呼吸道、皮肤有轻微刺激作用，但对人体无毒性反应；四是安全可以控制，其爆炸下限比液化气高1.3倍 ，爆炸隐患大大缩小；五是燃烧值高，为31.59MJ/kg。- 醇类燃料目前主要有甲醇、乙醇两种 醇类燃料的主要特点有： 1.辛烷值比汽油高，可采用高压缩比，提高热效率。但是，醇类的抗爆性敏感度大，中、高速时的抗爆性不如低速好。普通汽油与15%-20%的甲醇混合，辛烷值可达到优质汽油的水平。 2.蒸发潜热大，使得醇类燃料的汽车冷起动困难和在低温运行时性能恶化。 3.常温下为液体，操作容易，携带方便。 4.可燃界限宽，燃烧速度快，可以实现稀薄燃烧。 5.与传统的发动机技术有继承性，特别是使用汽油-醇类混合燃料时，发动机结构变化不大。 6.热值低。甲醇的热值只有汽油的48%，乙醇的热值只有汽油的64%。因此，与燃用汽油相比，在同等的热效率下，醇类的燃料经济性差。 7.沸点低，蒸气压高，容易产生气阻。 8.甲醇有毒，会刺激眼结膜，通过呼吸、消化系统和皮肤接触进入人体，会造成人体中毒。 9.腐蚀性大。醇类具有较强的化学活性，能腐蚀铝、铅、锰、塑料、合成橡胶等，而这些材料是汽油燃料汽车的典型材料。汽油汽车中如燃油箱、油泵、油泵膜片、化油器、浮子和许多密封件等在甲醇汽车中将迅速损坏。另外，醇与汽油的混合燃料对橡胶、塑料的溶胀作用比单独的醇或汽油都强，混合20%醇时，对橡胶的溶胀最大。 10.醇混合燃料易分层，因此，需加助溶剂。- 能量 热值只有汽油的45甲醇是可以由煤和天然气生产的产品。热值约为汽油的一半。甲醇的热值22.7MJ/kg,乙醇的热值29.7MJ/kg。- 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 kJkg-1，约相当于汽油的一半；而且蒸发潜热大，为1 129 kJkg-1，约是汽油(351 kJkg-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(ZnOCr2O3)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 MPa76.0 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 MPa10.0 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 MPa10.0 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 MPa10.0 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+H2OCO+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 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，蒸发潜热为1 366.8 kJkg-1。- 我国汽油2000年消费为3451万吨，到2020年将达7150万吨，柴油2000年消费为6750万吨，到2020年将增至15480-17370万吨。到2020年我国石油产品需求4.1-4.6亿吨。我国石油的对外依存度可能接近60%。 因为我国有数千亿吨可采的资源（部分还可以用比较分散的煤层气和天然气）。可以通过煤的氧吹气化转换成合成气（COH2），再通过已成熟的工艺来生产汽油、柴油、甲醇、二甲醚等液体燃料。当石油价格在25美元桶以上时，这条路线有很强的竞争力与生命力，这是解决我国能源安全最有效的方法。- 我国目前已有年产500万吨乙醇的生产能力，但企业经济效益低下，装置开工不足，约有250万吨年的生产能力闲置。 山东九九集团已建成年产50万吨燃料乙醇绿色能源工程；此外，吉林、黑龙江、河南省南阳市均已建成相继建成乙醇生产基地。但其均是利用陈粮或玉米生产乙醇。-天然气的热值相当于煤气的2.3倍。- 专家们认为，目前我国粮食过剩、仓库积压是一个暂时现象。从长远来看，中国以世界7的可耕地养活占世界 22的人口实属不易，在将来，粮食只会紧张，不会过剩。 首先，我国人口越来越多，将以每年1000多万的速度逐年递增，预计到2030年将达到15.2亿。按人均消费粮食460千克年计算，需要年产粮食7亿吨，目前我国粮食年产约5亿吨。而由于耕地面积的限制，粮食产量显然不可能像GDP那样每年线性增长。 据统计，世界市场粮食资源出口总量不过2.1亿2.3亿吨。由于我国人口基数庞大，解决粮食问题只能立足于国内。历史证明，凡是中国大量进口粮食的年份，都是国际粮食市场价格上升和较高的年份，对粮食安全目标是一个威胁。 其次，我国人均耕地面积越来越少。人均耕地面积已从新中国成立之初的1800平方米降至1994年的800平方米。粮食生产的低效益现象将持续下去，农民种粮的积极性将受到影响。 一般来说，生产1吨乙醇要消耗3吨粮食，那么，生产2000万吨乙醇要用掉6000万吨粮食。2000万吨乙醇按热值只相当于1600多万吨汽油，而 6000万吨粮食则接近于我国粮食总产量的18。用接近于18的粮食总产量，去解决石油进口的一小部分，这个办法不可取。 1998年，美国乙醇产量仅420万吨，而当年的石油总消耗量为11亿 12亿吨，乙醇的产量是石油总消耗量的0.3，所占份额很小。即使是这个产量，美国政府每年给予的补贴为7.5亿美元，即每生产1吨乙醇，政府补贴约180美元（约合人民币1500元吨），这个补贴额是相当高的。 据专家们测算，在原油价格为2530美元桶时，无水乙醇的成本必须低于0.2200.264美元升，折合成人民币为1.82.2元升。这在目前条件下，我国政府不拿出很大的财政补贴，是很难使燃料乙醇实现产业化的。 目前，国内部分企业和地方政府主管部门，主张从国外引进乙醇脱水的关键技术分子筛吸附工艺。对此，专家们说，这种技术并不是一种先进技术，而是60年代开发的老技术，其生产效率低，占地面积大，投资也很大。另外一种环己烷恒沸蒸馏技术，其物耗、能耗也很高，也不是先进技术。 据专家们介绍，我国已掌握燃料乙醇的关键技术，而且技术水平居世界领先地位。清华大学化工系开发的加盐萃取精馏制取无水乙醇的技术就是吸取了国外先进的溶盐精馏和乙二醇萃取精馏的优点，是具有自主知识产权的、获得过国家发明奖和国际发明奖的先进技术。该技术已很成熟，并在国内40个厂家成功运用，可以连续化大规模生产燃料乙醇。 最近，清华大学在加盐萃取精馏的基础上又开发出了一步法复合萃取精馏制取无水乙醇新工艺，在国内外处于领先水平。这种新工艺是在加盐萃取精馏和反应萃取精馏的基础上发展起来的制取无水乙醇的新技术，可得到99.599.8的无水乙醇，而且能耗可减少30。-化学品安全数据表化学品名称：酒精 编号：MSDS-01分子式：C2H6O;CH3CH2OH 分子量：46.07外观与性状：无色液体，有酒香溶点：()-114.1 沸点：()78.3燃烧性：易燃溶解性：与水混溶,可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。禁忌物：强氧化剂、酸类、酸酐、碱金属、胺类。危险特性：其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。燃烧时发出紫色火焰。灭火方法：泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。用水灭无效。储运注意事项：储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。防止阳光直射。保持容器密封。应与氧化剂分开存放。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。健康影响：慢性影响：可引起头痛、头晕