车用石油燃料的替代产品-甲醇汽油

车用石油燃料的替代产品——甲醇汽油

摘 要：随着机动车数量的不断增加,机动车排气对环境的污染越来越严重。另一方面从上个世纪七十年代起,出现世界性的能源紧缺,明显地预感到石油燃料供应危机,石油终将枯竭。内燃机替代燃料研究的主要目的在于：应付石油危机,提高燃料供应的安全性,为石油资源枯竭后燃料品种的平稳过渡作准备,提高现有能源的应用效率,开拓能源应用新领域,减少污染,保护生态环境等,人们在研究中发现,醇类是除石油、天然气以外,内燃机最可代用的燃料。

关键词：甲醇汽油；燃料；能源

引言：近几年来，我国的石油价格一直在上涨，传统能源储存量越来越少，越来越多的国家开始加大国内原油的储备，而且现在环境恶化越来越严重，可以说发展替代燃料已成为世界共识。根据现在汽车的增长趋势来看，预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿俩，届时，交通用石油将占世界石油总消费量的62%以上，石油需求与常规石油供给之间将出现缺口，未来汽车产业在发展新技术、提高汽车燃油经济性同时，必须考虑车用替代燃料的发展问题。

石油燃料的替代产品

总的来说，汽车代用燃料可分为三类：一是含氧燃料（醇/酯/醚）；二是合成油（BTL/CTL/GTL）,三是气体燃料（甲烷气/合成气/氢气）。其中含氧燃料技术成熟，合成油与现有车辆技术体系和基础设施完全兼容，但技术还有待完善，合成油可以在中长期发挥重要作用。气体燃料车优点很多，但尚处在研究阶段，我国将从基础科学前沿、前沿技术创新、工程应用开发等方面逐一突破。

1.天然气汽车进入快速发展期。截止到2007年底，全国已有30个省（市、自治区）的80多个城市推广天然气汽车，建成天然气站555座，主要集中在气源地附近。目前，我国已初步建立了完整的天然气汽车产业链，2007年全国天然气汽车产量达到5.7万辆，尾气排放已达欧Ⅲ标准。

2.车用生物液体燃料开发得到重视，非粮生物液体燃料成为根本方向。 “十一五”以来，我国政府明确要求转向发展非粮生物液体燃料，加大了技术研发、原料基地和生产项目建设力度。我国生物液体燃料产业发展仍需克服如下挑战：一是原料资源基础仍然薄弱；二是技术产业发展水平不高；三是缺乏足够强的经济竞争力和抗风险能力。

3.煤基合成燃料开发取得进展，但仍然面临环境威胁和技术瓶颈等制约因素。我国已形成比较成熟的煤制甲醇和二甲醚生产技术， 也在部分地区开展了车用甲醇示范工作，已开始了二甲醚车示范运行，但分别由于环境风险和发动机供给储运技术 障碍而难以实现大规模推广 。

4.新能源汽车开发进展加快，但与实现产业化有一定距离。在2008年北京奥运会期间，我国汽车企业和科研机构提供了自主研发的一批电池汽车、混合动力客车、轿车、燃料电池轿车等各种新能源汽车为奥运会服务。但是，目前我国新能源汽车发展还存在技术成熟度不够、关键零部件配套缺乏、可靠性和生产一致性差、市场导入期的成本较高等障碍，使得新能源汽车距离规模化量产和广泛使用尚有一定距离。

甲醇汽油的使用性能

1.1 甲醇汽油的理化性能

工业甲醇在常温下是无色、透明、易挥发、易燃烧的有毒液体。沸点 64.8℃,相对密度(20℃)0.7914。工业甲醇化学性质较活泼,能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应,甲醇不具酸性,其分子组成具有碱性特征的羟基,但也不呈碱性,对酚酞及石蕊均呈中性。

甲醇的氧质量分数为 50%,其理论空燃比仅为6.45,相当于汽油空燃比的 44%。含甲醇 5%的汽油M5,其氧质量分数为 2.5%,汽车发动机不需改造即可适应；含甲醇 15%的汽油 M15,其氧质量分数为 7.5%,发动机需适当调整改造方可适应；含甲醇85%的汽油 M85,其氧质量分数为 42.5%,或纯甲醇 M100,氧质量分数为 50%,这样高含氧的燃料,空燃比很低,普通汽车的发动机难以适应,需要专门设计发动机以适应 M85 或 M100 [2]。

1.2 甲醇作为燃料的特点

第一,由于醇类分子中含有氧,按质量计算,甲醇含有50%的氧,因而甲醇完全燃烧所需的空气量比汽油少得多,燃烧产生的尾气带走损失的热量也相应地减少,这样就使发动机总热效率得到提高,燃烧后所造成的污染程度比汽油轻。

第二,醇类热值比较低,甲醇质量热值只有汽油的45.5%,因此,在醇类燃料的有效质量燃油消耗率高,醇类燃料在同等的热效率下,它在气缸内完全燃烧时所需的过量空气系数远小于燃油汽油时所需要的值。

第三,甲醇的汽化潜热是汽油的3倍左右,高的汽化潜热及低的蒸汽压将导致混合气形成和起动困难,但可以使进气温度进一步降低,提高了充气效率；同时由于甲醇的汽化潜热大,可以改善燃烧后发动机内部的冷却条件,改善发动机的动力性,降低排气温度。

第四,醇类具有较高的辛烷值,具有较高的抗爆震性能,对通过提高发动机压缩比来提高发动机的热效率很有利,因此是良好的汽油机代用燃料,也是提高汽油辛烷值的优良添加剂。普通汽油15~20%的甲醇混合,辛烷值可以达到优质汽油的水平。

第五,甲醇的着火界限比汽油宽,能够在较稀的混合气状态下燃烧,这将使发动机可以在稀混合气条件下稳定运转,对排气净化和降低油耗非常有利。

第六,甲醇的燃点比汽油高,不易于发生火灾事故,比汽油使用安全。醇类燃料的沸点及蒸气压都比汽油低,有助于燃油-空气混合气的形成,不过其中缺乏高挥发性成分,对起动不利。

1.3 甲醇汽油的使用性能

甲醇是液体燃料,其储运、分配、携带、使用都和汽、柴油一样方便。据报道,在现有石油加油站上,添建一个抗甲醇材料的加甲醇设备(耐醇加油机和不锈钢甲醇罐),只需要20万元,远比CNG加气站便宜(一座 CNG加气站大概需投资 400万元)。每辆甲醇中巴车价格,比汽油中巴车约高1000～1500元。司机使用 M85甲醇运行,比用纯汽油每天可节省15～20元,每年可省4000～6500元。因此,目前使用甲醇燃料在经济上是合算的,受到司机欢迎的。

1.3.1 甲醇-汽油混合燃料的种类

甲醇与汽油混合通常称为“汽油掺烧甲醇”,并以甲醇的含量作为燃料标记,例如掺入3%、5%、15%、85%甲醇的汽油分别标为M3、M5、M15、M85,纯甲醇燃料则为M100。

（1）低浓度混合,掺混甲醇量低于10%；

（2）中浓度混合,掺混甲醇量15～60%；

（3）高浓度混合及纯甲醇,掺混甲醇量高达80～100%。

1.3.2 甲醇-汽油混合燃料的优点

第一,甲醇的汽化潜热高,燃料气化时吸热,使得混合气温度降低；而且受稀释效应的影响,发动机在使用混合燃料时燃烧温度较低,因而排放的尾气中的NO2含量降低。

第二,甲醇的 C/H值较汽油小,完全燃烧时,排放的尾气中的 HC及 CO的含量低。

第三,甲醇抗爆性能好,在与汽油掺烧中可增加汽油的抗爆性能,比如在汽油中掺入 5%的甲醇,在不降低抗爆震性能前题下,每升燃料中铅含量可从原来的 0.45%降低到 0.15%。

第四,当甲醇含量小于 15%时,甲醇能在汽油中很好地溶解,发动机无需改造即可使用,在汽油机上已进入实用阶段,用户使用方便,是研究较早、较多的甲醇-汽油混合燃料。中浓度甲醇-汽油混合燃料使用化油器调整后的发动机,可以保持原发动机的性能。中高浓度的甲醇-汽油混合燃料,由于甲醇含量较高,已引起燃料对汽车性能的影响,一般需将发动机和油路系统作必要的调整和改装。

甲醇汽油的生产工艺

根据反应器的不同，现有的MTG 工艺路线可以分为3 条，即经典的固定床工艺、流化床工艺及多管式反应器工艺

1.固定床工艺

MTG固定床工艺流程是由两步脱水反应 …… 此处隐藏：3031字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……