甲醇汽油應(yīng)用研究應(yīng)化畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　甲醇汽油應(yīng)用研究</b></p><p>　　摘 要：能源危機是當今世界亟待解決的重大問題之一，石油作為一種重要的能源在未來的幾十年內(nèi)能面臨枯竭。在短短的30年期間世界發(fā)生了四次嚴重的石油危機，而且每次石油危機之后都會導致經(jīng)濟衰退的發(fā)生。</p><

2、p>　　第一次石油危機由于1973年10月第四次中東戰(zhàn)爭爆發(fā)。</p><p>　　第二次石油危機從1978年底至1979年3月初，伊朗停止輸出石油。</p><p>　　第三次石油危機(1990年)1990年8月，伊拉克入侵科威特。</p><p>　　第四次石油危機自2006年年底以來，油價開始大幅飆升，到2007年，國際原油價格已經(jīng)上漲至70美元左右。&

3、lt;/p><p>　　而汽車是石油消費的重要用戶，車用燃料是我國石油消費增長的最大驅(qū)動力，用于汽車的石油消耗占到石油總消耗量的40％以上。因此，全球各國都在積極調(diào)整自己的能源安全戰(zhàn)略</p><p>　　論文對甲醇汽油的理化性能,動力性能,環(huán)境影響等方面作了詳細的論述,得出了甲醇汽油作為替代燃料的優(yōu)勢和技術(shù)方面存在的不足,其中技術(shù)方面問題主要有:甲醇汽油的相溶性,氣阻與揮發(fā)損失,啟動問題,腐

4、蝕性,甲醇對橡膠部件的溶脹性等,并進一步對這些問題提出了改進和完善的措施,使甲醇汽油能更好地服務(wù)人類,此論述對甲醇汽油的開發(fā)和應(yīng)用具有重大現(xiàn)實意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：甲醇汽油 性能分析 技術(shù)改進 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b>&l

5、t;/p><p>　　1.1 能源結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.2 甲醇作為燃料的發(fā)展過程1</p><p>　　1.3 甲醇汽油的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景2</p><p>　　1.3.1 國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景3</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景4</p><p&g

6、t;　　2 甲醇汽油的生產(chǎn)與使用技術(shù)7</p><p>　　2.1 生產(chǎn)工藝8</p><p>　　2.1.1 合成氣的制造8</p><p>　　2.1.2 甲醇的合成方法8</p><p>　　2.1.3 天然氣法合成甲醇生產(chǎn)工藝舉例8</p><p>　　2.2 甲醇與汽油的摻燒方法11</p&

7、gt;<p>　　2.2.1 化學混合法11</p><p>　　2.2.2 量孔摻配法11</p><p>　　2.2.3 霧化混合法12</p><p>　　2.3 發(fā)動機燃用甲醇的方式12</p><p>　　2.3.1 摻燒13</p><p>　　2.3.2 純燒13</p&g

8、t;<p>　　3 甲醇、汽油及甲醇汽油之間性能比較14</p><p>　　3.1甲醇及汽油的燃料性質(zhì)比較14</p><p>　　3.2 汽油與甲醇汽油的比較17</p><p>　　4 甲醇汽油主要技術(shù)問題的改進20</p><p>　　4.1 甲醇汽油的穩(wěn)定性20</p><p>　　4

9、.2 改進甲醇汽油的動力性20</p><p>　　4.3 改善甲醇汽油的腐蝕性21</p><p>　　4.4 抑制甲醇汽油的溶脹性21</p><p>　　4.5 改進甲醇汽油的氣阻性21</p><p>　　4.6 改善甲醇汽油的冷啟動性21</p><p><b>　　5 結(jié) 論25<

10、;/b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 能源結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　世界能源結(jié)構(gòu)以化石能源為主，化石能源在較長時期內(nèi)仍然是人類生存和發(fā)展的能源基礎(chǔ) 目前全世界

11、能源年總消費量約為134億噸標準煤，其中石油、天然氣、煤等化石能源占85%，大部分電力也是依賴化石能源生產(chǎn)的，核能、太陽能、水力、風力、波浪能、潮汐能、地熱等能源僅占15%?；茉磧r格比較低廉，開發(fā)利用的技術(shù)也比較成熟，并且已經(jīng)系統(tǒng)化和標準化。雖然發(fā)達國家遭受70年代兩次石油危機打擊后，千方百計擺脫對石油的過度依賴，但是今后20多年里，石油仍然是最主要的能源，全球需求量將以年均1.9%的速度增長；煤仍然是電力生產(chǎn)的主要燃料，全球需求量

12、將以每年1.5%的速度增長?？梢娀茉慈匀皇俏覀冊谶@個星球上賴以生存和發(fā)展的能源基礎(chǔ)，但化石燃料的日漸枯竭也是人類所面對的一個重要的問題。</p><p>　　提起甲醇燃料,必然會提到世界將來的能源發(fā)展結(jié)構(gòu)。據(jù)美國能源部和世界能源理事會的一項預測表明,全球的石油生產(chǎn)將于2010-2050年間達到頂峰。他預測全球化石類燃料資源的可開采期分別為:石油39年,天然氣60年,煤211年。隨著石油能源的大量開采和石油資源

13、的日益短缺,世界的化石能源必將會向以煤和天然氣為主的能源結(jié)構(gòu)發(fā)展。</p><p>　　前幾年,在我國的能源消費中,煤炭持續(xù)占到總能源消費的75%。近年來隨著石油進口的大量增加,煤炭消費仍保持在67%的絕對地位。據(jù)國家有關(guān)部門的統(tǒng)計預測,2010年,中國能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭、石油、天然氣、水電、核電將分別占到62.6%、29.6%、7.1%、2.6%、0.8%?？梢娢覈悦簽橹鞯哪茉聪M結(jié)構(gòu)在近、中期內(nèi)不會改變。&

14、lt;/p><p>　　甲醇汽油是車用燃料替代，是新能源的重要組成部分。甲醇汽油是一種“以煤代油”路徑，可以作為汽油的替代物從而實現(xiàn)對原油的部分替代。其主要是將汽油中摻入一定比例的甲醇，其中甲醇摻入量一般為5％～20％，以摻入15％者為最多，稱M5甲醇汽油?？贡阅芎茫芯糠ㄐ镣橹?RON)隨甲醇摻入量的增加而增高，馬達法辛烷值(MON)則不受影響。燃料排出物的毒性比普通含鉛汽油小，排氣中一氧化碳含量也較少，燃燒清潔

15、性能良好。一般還有M5、M10、 M25 、M85、M90 。</p><p>　　1.2 甲醇作為燃料的發(fā)展過程[1]</p><p>　　甲醇是最簡單的可以大規(guī)模工業(yè)合成的液體有機化合物。因其特性和汽油相似,可以方便地儲存、運輸和添加等,備受人們的關(guān)注。在內(nèi)燃機動車的潔凈替代燃料中,甲醇具有無可比擬的優(yōu)點。天然氣是甲醇燃料的最大競爭對手,但天然氣難以液化,儲存、運輸和添加帶來的嚴重安全

16、隱患使人們望而生畏。乙醇除由石油路線合成外,可以采用糧食發(fā)酵方法生產(chǎn),但乙醇合成成本遠大于甲醇,不利于大規(guī)模作為內(nèi)燃機燃料使用,只可以部分替代。</p><p>　　醇類燃料的使用可以追溯到第一次世界大戰(zhàn)。當時由于汽油的短缺和戰(zhàn)爭的需要,歐洲軍隊使用乙醇摻合汽油作為燃料。后來由于乙醇帶來的不穩(wěn)定性和甲醇合成工業(yè)的迅猛發(fā)展,甲醇合成成本大幅下降,使甲醇取代乙醇作為汽油的替代品。后來由于石油工業(yè)的迅猛發(fā)展而使甲醇燃料

17、的進一步應(yīng)用受到限制。</p><p>　　20世紀70年代,由于兩次嚴重的石油危機,汽油價格直線上升,促使人們尋求不依賴于石油的替代品。當時甲醇生產(chǎn)能力過剩,可由煤和天然氣等原料生產(chǎn),成為替代汽油作為內(nèi)燃機燃料的首選。80年代以來,雖然國際石油價格下降,趨于穩(wěn)定,但由于對石油危機的擔心和汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染,不依賴于石油的環(huán)保型汽車受到重視,而甲醇燃料正符合這一需求,從而得到了快速發(fā)展。90年代后期,曾一時

18、高昂的石油價格,使世界各國政府再次認識到石油燃料的危機性,從而又一次促進了甲醇燃料車的發(fā)展。</p><p>　　甲醇由碳、氫、氧三種化學元素組成,含氧量達50%,且有燃燒速度快、放熱快、熱效率高的特點,加入到汽油中,可提高汽油的辛烷值,減少大氣污染物的排放。早在20世紀70年代,西歐國家就有加入4%的甲醇摻合汽油出售。汽油中摻燒3—5%的甲醇,發(fā)動機無需作任何改動,運轉(zhuǎn)正常,也未發(fā)現(xiàn)難啟動的問題,效果良好。汽油

19、中摻入15—25%甲醇時,需加入助溶劑,汽車發(fā)動機應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。甲醇含量達85%的摻合汽油或純甲醇內(nèi)燃機機動車也在研究和開發(fā)中。</p><p>　　除國家重點支持的有關(guān)科研開發(fā)項目外,各部門和科研院所也進行了大量的應(yīng)用開發(fā)研究。四川西南化工研究院對摻燒15%甲醇汽油的汽車運行研究表明,只要對汽車結(jié)構(gòu)作微小的改動,甲醇燃料在汽車的動力性能和尾氣排放污染物上與純汽油相近。四川鄂西化工廠用解放牌汽車和東風牌汽車各一輛

20、,進行了5%甲醇汽油和70號汽油的道路行車對比實驗。結(jié)果表明,在公路、山路和坡路上行使,以甲醇汽油為燃料的汽車行車速度快,而且無論空車還是負載車,甲醇汽油比純汽油用量省,節(jié)約了燃料,同時也減少了尾氣污染物的排放,有利于保護環(huán)境。在山西省政府和國家經(jīng)貿(mào)委的支持下,由山西晉南機械廠和山西大同汽車廠制造的50部甲醇中巴車已投入商業(yè)示范運營,采用的是85%甲醇汽油混合燃料。經(jīng)過1998—1999年間的運營,在經(jīng)濟性和汽車尾氣排放方面均顯示出甲醇

21、汽車的優(yōu)越性。</p><p>　　1.3 甲醇汽油的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　20世紀60年代，為了凈化內(nèi)燃機的排氣，一些國家對低污染的醇燃料發(fā)生興趣，開始進行研究。70年代初，出于政治原因的“石油危機”，使許多國家為了能源安全和外匯平衡，積極尋找石油的代用能源。在這種力量推動下，由于醇類燃料是液體燃料，其儲運、分配、攜帶、使用都和傳統(tǒng)的汽油、柴油相差無幾，而且其原料

22、資源豐富，因而受到國際重視。1976年許多國家派代表在瑞典召開了第一次國際醇類燃料會議(ISAF)，推動醇類燃料(主要是甲醇和乙醇)發(fā)展。隨著對大氣質(zhì)量要求的提高，人們發(fā)現(xiàn)醇類燃料不僅可替代石油，而且其汽車尾氣排放比汽油和柴油的都低，對環(huán)境更有利。因此到了80年代，雖然石油價格回落，但發(fā)展醇類燃料的推動力己轉(zhuǎn)為改善大氣環(huán)境質(zhì)量。美、日、加、德、瑞典、法、巴西、新西蘭等國家政府和一些汽車公司，都大力推動醇類燃料汽車的研究、試驗和示范推廣。

23、</p><p>　　1.3.1 國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景</p><p>　　美國是推廣甲醇燃料最有力的國家，政府確立以能源部(DOE)為中心，環(huán)保署(EPA )、運輸部(MOT)等機構(gòu)密切配合，并與國際能源機構(gòu)廣泛合作，對甲醇燃料的推廣應(yīng)用發(fā)揮積極的指導作用。加州能源委員會(CEC)從1978年開始燃用M85甲醇燃料的試驗。1983年組織了500多輛汽車進行了車隊試驗。MOT將多種M10

24、0甲醇發(fā)動機裝在公交汽車上進行了營運試驗，其中有火花塞助燃式甲醇發(fā)動機，如通用公司的二沖程壓燃式甲醇發(fā)動機等。此外，DOE計劃將甲醇汽車作為聯(lián)邦政府用車，并有10多輛作為政府用車的甲醇汽車在加利福尼亞和伊利諾斯兩州的寒冷地區(qū)投入使用。截至1995年，已有12700輛甲醇汽車在加州投入營運，其中400多輛公交車上裝置了DDC公司生產(chǎn)的6V92壓燃式甲醇發(fā)動機[2]。</p><p>　　1973年，日本通產(chǎn)省責成日

25、本汽車研究所(JARI)和新能源綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)進行甲醇燃料的基礎(chǔ)研究。在通產(chǎn)省的資助下，JARI于1980年開始甲醇燃料的實用性研究;1983年又著手研究重型車用甲醇發(fā)動機。截至1994年3月，JARI對不同型號的32輛甲醇汽車進行了道路試驗，車輛行駛里程最短為4,300km，最長為7,100km 。1984年5月，日本汽車運輸技術(shù)協(xié)會(JATA ), JARI和NEDO作為制定團體參加國際能源機構(gòu)組織簽訂的“關(guān)于汽車甲醇燃料

26、及混合甲醇研究開發(fā)計劃的實施協(xié)定”。1984年6月，運輸省成立了“汽車用甲醇燃料特別委員會”，以降低汽車排放和燃料多樣化為目標，將甲醇燃料引入重型載重車和公交汽車使用領(lǐng)域，公布了甲醇車輛的試驗計劃，加快了甲醇燃料的可行性研究。1985年3月，在運輸省的倡議下，54家私營公司合資組建了“日本甲醇汽車有限公司”，從事M100甲醇汽車研究開發(fā)、M100加油站的建設(shè)和相關(guān)車輛的改裝。到1993年3月，該公司共向汽車運輸公司推銷了M100甲醇汽車

27、572輛;此后，該公司重組并改名為“低公害車輛普及機構(gòu)(LEVO)”。</p><p>　　豐田公司從1980年起就開始了甲醇汽車的開發(fā)，進行了燃用任意濃度甲醇的可行性研究。五十鈴公司從1986年開始對ELF型M100甲醇汽車進行車隊試驗，歷時6年，1992年年底ELF通過鑒定，正式注冊營運，當時投放市場188輛甲醇汽車。三菱公司開發(fā)M85甲醇客車動力裝置及FFV，并成功地研制了4D32甲醇發(fā)動機。</p&

28、gt;<p>　　加拿大政府為了減少對石油進口的依賴，發(fā)揮甲醇生產(chǎn)大國的優(yōu)勢，同時滿足不斷嚴格的排放法規(guī)，積極推廣甲醇燃料的應(yīng)用。加拿大能源委員會(NEB)認為，發(fā)展甲醇燃料有利于環(huán)境保護，具有戰(zhàn)略意義，必須普及甲醇燃料，政府主導企業(yè)和私營汽車企業(yè)都要開展甲醇發(fā)動機的研究。1985～1989年期間，加拿大政府共投資800萬美元用于大型甲醇發(fā)動機的研制開發(fā)，承擔了開發(fā)經(jīng)費的50％;政府還計劃資助甲醇轎車的開發(fā);通過與美國福特

29、公司的技術(shù)合作，開發(fā)甲醇與汽油混合比例可變的FFV。</p><p>　　此外，加拿大還與美國、瑞典和前聯(lián)邦德國一道在IEA或AFT等國際會議的組織中發(fā)揮領(lǐng)導作用。</p><p>　　前聯(lián)邦德國早在1974年就開始了甲醇燃料在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用研究，政府在政策和資金等方面給予了重點扶持。初期進行車隊試驗的甲醇汽車有56輛，行駛距離多半超過了100000km，有的達到了260000km;試

30、驗中車輛排放性能良好，驗證了甲醇汽車投入使用的可行性。從1984年起，對200輛燃用M85甲醇燃料的轎車進行了車隊試驗，之后又對燃用M100甲醇燃料的汽車進行了試驗。大眾公司甲醇車隊試驗的行駛里程達到了數(shù)10萬千米，其動力分別裝用了曼公司、奔馳公司和道依次公司研制的甲醇發(fā)動機。1986年，大眾公司向洛山磯奧運會捐贈了400輛甲醇靈活燃料轎車[2]。</p><p>　　瑞典是一個能源缺乏的國家，多年來一直致力于代

31、用燃料的研究開發(fā)工作，并把甲醇放在至關(guān)重要的位置。在政府資助下，以瑞典燃料公司為中心，對1000輛燃用M15甲醇燃料的汽車進行車隊試驗，同時對來自沃爾沃、薩伯、福特、豐田、三菱和馬自達等廠家的燃用M85～M100甲醇燃料車進行了車隊試驗[2]。</p><p>　　沃爾沃公司開發(fā)了二次噴射甲醇發(fā)動機，裝置甲醇發(fā)動機的公交車和載重車也進行了車隊試驗。</p><p>　　英國和法國是以198

32、6年的巴黎AFT國際會議為契機，開展甲醇燃料發(fā)動機的研究的，起步較晚。意大利、丹麥、芬蘭、西班牙和南斯拉夫等國也是在1986年的AFT會議后對甲醇燃料做出反應(yīng)的。</p><p>　　南美的巴西已將甲烷燃料汽車商品化，之后對甲醇汽車進行了車隊試驗;烏拉圭也對甲醇燃料產(chǎn)生了極大的興趣。</p><p>　　亞洲的印度研究甲醇燃料較早，以印度技術(shù)學院和印度石油學院為主，馬德拉斯大學和ANA大學

33、等積極參與，開展了廣泛的研究，在1982年奧克蘭AFT國際會議上發(fā)表多篇關(guān)于甲醇燃料的研究論文，在1986年巴黎AFT國際會議上發(fā)表了關(guān)于四沖程甲醇發(fā)動機的論文，還發(fā)表了二沖程甲醇發(fā)動機方面的論文。</p><p>　　大洋洲的新西蘭是1982年AFT國際會議的舉辦國，已進行了純甲醇汽車的車隊試驗。澳大利亞已有甲醇汽車正式投入市場營運。</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展前

34、景[2,3]</p><p>　　我國在甲醇燃料方面的研究開發(fā)工作起步較早，上世紀70年代初期有少數(shù)大專院校、科研部門和個別汽車制造企業(yè)開始了甲醇燃料汽車的研究工作，并取得了一定進展。在“六五”期間，國家科委與交通部和山西省共同組織，在山西省進行M15～25甲醇燃料的研究試驗，共有480輛貨車參與了試驗及示范工作。在此期間還建設(shè)了4個甲醇燃料加注站，并且通過加入適量雜醇等助劑，在解決甲醇燃料在使用過程中與汽油的相

35、溶性方面積累了許多經(jīng)驗。在“七五”期間，由國家科委組織，中國科學院牽頭并由大專院校、汽車、環(huán)境、衛(wèi)生等6方面參加組成的攻關(guān)組，重點針對492發(fā)動機進行了扭矩、熱效率和尾氣排放等方面的系統(tǒng)研究，并且有3輛汽車參與了路試，各項試驗指標均取得了較滿意的效果。</p><p>　　1989年1月至1990年7月，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心對甲醇發(fā)動機和裝用甲醇發(fā)動機的桑塔納轎車進行了燃用M15和M100甲醇燃料的臺架試驗

36、和模擬道路試驗。</p><p>　　1995年，國家科學技術(shù)委員會組織山西省、中國科學院、清華大學、化工部與美國福特汽車公司、麻省理工學院聯(lián)合開展“中國山西省及其他富煤地區(qū)把煤轉(zhuǎn)化成汽車燃料的經(jīng)濟、環(huán)境和能源利用的生命周期評估”科學研究，取得了重要成果。</p><p>　　1996年，山西大同云岡汽車集團有限公司和中科院工程物理研究所與福特汽車公司合作研制成功甲醇靈活燃料汽車，該車裝用

37、福特3.0LV6FFV發(fā)動機，可使用無鉛汽油或甲醇含量低于85%的甲醇汽油混合燃料，能適應(yīng)不同的行駛環(huán)境。2000年，云岡汽車集團將自行研制的全甲醇發(fā)動機裝在中巴車上，又將30輛出租車改造成甲醇汽車。</p><p>　　1997年，國家經(jīng)貿(mào)委批準在山西省實施國家甲醇燃料汽車示范工程，山西省先后投入50輛甲醇中巴車進行示范運營，累計行程達200萬千米;山西省晉中市起動了甲醇汽車產(chǎn)業(yè)化工程，用2～3年的時間在全市推

38、廣使用300輛甲醇中型客車和150輛甲醇城市出租車，建設(shè)標準甲醇加注站2個,改造部分加油站，初步形成“煤制甲醇-甲醇發(fā)動機-輸配系統(tǒng)-技術(shù)服務(wù)”的區(qū)域性產(chǎn)業(yè)化示范基地。</p><p>　　2002年3月，山西省提出爭取用5～10年的時間把山西省建設(shè)成國家燃料生產(chǎn)基地和清潔汽車產(chǎn)業(yè)化示范地區(qū)，并公布了“山西省燃料生產(chǎn)基地和清潔汽車產(chǎn)業(yè)化示范暫行管理條例”，同時確定改造2000輛M100甲醇中型客車和700輛M85

39、甲醇出租車的2000年在用車改造目標。</p><p>　　到目前為止，山西省共有正規(guī)的、較大規(guī)模的燃料調(diào)配企業(yè)6家，并且還有一些企業(yè)即將加入。在山西省及周邊省市累計銷售甲醇汽油60000余噸，變性甲醇12000余噸，添加劑1200余噸。大同云岡汽車制造公司為國內(nèi)一些省市改裝燃用甲醇的車輛己超過1000輛。</p><p>　　陜西省委、省政府高度重視甲醇汽油燃料與甲醇汽油燃料汽車產(chǎn)業(yè)化的

40、發(fā)展。2004年7月，陜西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布實施了DB61/T352-2004《車用M15甲醇汽油》、DB61/T353-2004《車用M25甲醇汽油》、DB61/T351-2004《車用燃料甲醇》等地方標準;2005年7月，陜西省政府第十七次常務(wù)會議將甲醇汽油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正式提到了議事日程，并成立了“陜西省甲醇汽、柴油試點工作辦公室”，全面協(xié)調(diào)陜西省甲醇汽油燃料的推廣應(yīng)用。目前，延安市、寶雞市的甲醇汽油燃料汽車已經(jīng)運行，西安市的甲醇汽

41、油燃料公交車輛也將開通。</p><p>　　河南省、四川省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)等地區(qū)的甲醇汽油燃料都有不同程度的研究、應(yīng)用和推廣。在不遠的幾年，全國可能全部供應(yīng)甲醇汽油。</p><p>　　理論技術(shù)的不斷創(chuàng)新和實踐范圍的不斷擴大，足以說明甲醇汽油技術(shù)已經(jīng)成熟，適合大面積推廣。</p><p>　　2 甲醇汽油的生產(chǎn)與使用技術(shù)</p><p

42、>　　甲醇又名木醇,木精。甲醇純品無色透明,是易燃、易揮發(fā)性的液體,沸點65℃,蒸汽壓1218kPa(20℃), 2113kPa(30℃),能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類等有機溶劑混合成甲醇可采用石腦油、減壓渣油、煤和天然氣為原料，在天然氣豐富的地區(qū)，前幾種原料的生產(chǎn)成本均無法與天然氣競爭?，F(xiàn)提供國外有關(guān)資料介紹的幾種原料合成甲醇的經(jīng)濟指標情況（見表2.1）。</p><p>　　表2.1 各種原料合成甲醇的

43、經(jīng)濟指標比較比較（60萬t/a）</p><p>　　從表中可見，天然氣合成甲醇的各項經(jīng)濟指標要優(yōu)于其他原料，適于加壓轉(zhuǎn)化，是合成甲醇最理想的原料。20世紀80年代以來，國外甲醇裝置向大型化方向發(fā)展。甲醇的經(jīng)濟規(guī)模對投資與產(chǎn)品成本影響較大，一般來講裝置規(guī)模越大，產(chǎn)品成本越低（見表2.2）。</p><p>　　表2.2 甲醇裝置規(guī)模與投資和產(chǎn)品成本的關(guān)系</p><p&

44、gt;　　近10多年來，世界合成甲醇技術(shù)有了很大的發(fā)展，其趨勢為原料路線多樣化、生產(chǎn)規(guī)模大型化、合成催化劑高效化、氣體凈化精細化、過程控制自動化以及聯(lián)合生產(chǎn)普遍化。從而使合成技術(shù)更加優(yōu)化[5]。</p><p>　　甲醇的總生產(chǎn)成本美國為145～146美元/t，中東為69～71美元/t，美國的甲醇生產(chǎn)成本高出中東一倍;中東地區(qū)甲醇產(chǎn)品10%的單位投資回報所占單位生產(chǎn)成本的比例也比美國高得多。因此，中東地區(qū)生產(chǎn)的甲

45、醇具有很強的競爭力。建議用天然氣制甲醇的工藝路線采用ICI或Lurgi生產(chǎn)技術(shù)。專家認為，天然氣價格在0.45～0.80元/m3，我國天然氣制甲醇項目才有經(jīng)濟效益[5]。</p><p>　　2.1 生產(chǎn)工藝[5]</p><p>　　甲醇的生產(chǎn)工藝過程分為合成氣(氫和一氧化碳)的制造、甲醇的合成和精制3部分。</p><p>　　2.1.1合成氣的制造</p

46、><p>　　根據(jù)原料的不同，有以下幾種方法:</p><p>　　(1)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法 以天然氣為原料制合成氣生產(chǎn)甲醇，這是國內(nèi)外發(fā)展的趨勢。此法優(yōu)點是:投資少，成本低，運輸方便，操作簡單。因此，充分利用天然氣合成甲醇，是國內(nèi)外主要的發(fā)展方向。</p><p>　　(2)煤氣化法 由煤制合成氣。</p><p>　　(3)重油部分氧化法

47、 油品(石腦油、重油、渣油等)部分氧化制合成氣的工藝，主要有德士古和殼牌兩個著名的方法。德士古系采用高壓氣化技術(shù);殼牌系采用中壓氣化技術(shù)。</p><p>　　2.1.2 甲醇的合成方法 </p><p>　　目前世界上合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)方法有美國卜內(nèi)門(ICI)公司的低壓和中壓法，德國魯奇(Lur-gi)公司的低壓和中壓法，日本三菱瓦斯化學公司MGC低壓法，丹麥托普索公司節(jié)能型低壓法以及

48、德國巴斯夫(BASF)公司的高壓法等。我國小規(guī)模裝置主要采用高壓法，引進裝置則采用低壓法。其中川維引進ICI法，齊魯引進魯奇法。與高壓法比較低壓法的優(yōu)點是:能量消耗少，操作費用低，產(chǎn)品純度高，設(shè)備費用低，故新建廠大多采用低壓法。國內(nèi)低壓法已經(jīng)投入生產(chǎn)，并對催化劑進行了研究，已取得了好的進展。</p><p>　　⑴德國巴斯夫公司的高壓法 這是最先實現(xiàn)工業(yè)化的甲醇生產(chǎn)工藝，由于操作條件苛刻，能耗大，成本高，所以已

49、逐步被中、低壓法工藝所取代。</p><p>　　⑵ICI低壓法 這是目前工業(yè)上廣泛采用的合成甲醇的方法。其工藝過程為脫硫、轉(zhuǎn)化、壓縮、合成、精餾。特點:在采用不同原料時開車簡單，操作可靠，并且不同生產(chǎn)能力的工廠均能使用離心式壓縮機，產(chǎn)品純度高，能充分利用反應(yīng)熱。</p><p>　?、囚斊嬖吐?lián)醇法 我國山東齊魯石化公司引進此方法。特點:熱利用率高，在能量利用方面經(jīng)濟效果大。目前低壓

50、法合成甲醇工藝中，魯奇法和ICI法在技術(shù)上比較成熟。</p><p>　?、戎袎悍?(ICI)公司、丹麥托普索公司、日本三菱瓦斯化學公司都有成功的方法，中壓法與低壓法相比，工藝過程相同，但在投資和綜合指標上都要略高一點。</p><p>　　2.1.3 天然氣法合成甲醇生產(chǎn)工藝舉例</p><p><b>　　⑴工藝流程說明</b></

51、p><p><b>　　①轉(zhuǎn)化工藝</b></p><p>　　工藝流程見圖2.1。</p><p>　　圖2.1 工藝流程簡圖</p><p>　　由管網(wǎng)來的天然氣壓力為1.15MPa，溫度為常溫，其硫含量為0.lppm。經(jīng)原料氣壓縮機升壓至2.5MPa，進入蒸汽轉(zhuǎn)化爐預熱到250℃，然后天然氣與汽提塔頂出口汽提蒸汽相混合

52、，混合后的水碳比由汽提塔的蒸汽加入量調(diào)節(jié)，使混合原料氣的水碳比為3左右。然后再經(jīng)對流段的原料蒸汽混合氣加熱盤管加熱至510℃，進入一段轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)，發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在此，天然氣與蒸汽反應(yīng)生成H2、CO、CO2，反應(yīng)后出爐管的氣體溫度為800℃左右，出口CH4約為3.0%。工藝氣首先經(jīng)過廢熱鍋爐，產(chǎn)生3.9MPa的蒸汽。然后經(jīng)過鍋爐給水加熱器，將脫鹽水加熱至225℃，這時，轉(zhuǎn)化氣去預精餾塔塔底再沸器，回收工藝氣中的大部分低位能氣，工藝氣出預精

53、餾塔塔底再沸器后經(jīng)水冷分水后，即得到新鮮合成氣。</p><p><b>　?、诤铣晒ざ?lt;/b></p><p>　　合成氣經(jīng)合成氣壓縮機壓縮，與循環(huán)氣混合升壓至5.5MPa后，首先經(jīng)過合成塔進出氣換熱器加熱，進入合成塔，合成氣進塔溫度為225℃左右，在此，合成氣進行甲醇合成反應(yīng)，放出的熱量用于產(chǎn)生蒸汽。反應(yīng)后的氣體出塔溫度為255℃，甲醇出口濃度為55%左右。出合成

54、塔的高溫氣體熱量用于加熱入塔合成氣，然后經(jīng)水冷卻至40℃左右，冷凝分離出粗甲醇。不凝的氣體經(jīng)馳放少量惰性氣體后，大部分循環(huán)回合成氣壓縮機循環(huán)段，與新鮮氣混合再進合成塔。弛放氣大部分返回至一段爐作燃料使用。</p><p>　　ICI反應(yīng)器屬等溫型列管反應(yīng)器，反應(yīng)熱靠管外沸騰的水很快移走，產(chǎn)生3.9MPa的飽和蒸汽。該蒸汽降壓后和轉(zhuǎn)化工段產(chǎn)生的3.9MPa的飽和蒸汽一起過熱到360℃，作為合成壓縮機驅(qū)動透平的動力，

55、以及汽提塔的汽提蒸汽。 </p><p><b>　?、劬s工段</b></p><p>　　預塔操作壓力O.103MPa，粗甲醇送入預塔前須加熱到沸點70℃，然后在塔內(nèi)分離成塔頂氣和塔底液，塔頂氣主要是含甲醇的輕餾分，塔底再沸器用合成氣加熱保持塔底液在沸騰狀態(tài)。</p><p>　　由于預塔頂引出的輕餾分量甚少，可考慮將其直接送一段轉(zhuǎn)化爐作

56、燃料。預塔后甲醇的蒸餾采用節(jié)能型蒸餾流程，即用兩個串聯(lián)的蒸餾塔實現(xiàn)甲醇的精餾，一塔在O.61MPa運行，塔項可獲得120℃的甲醇餾出物，且作為二塔再沸器熱源。塔頂氣冷凝后即成為高質(zhì)量的甲醇產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的55%。</p><p>　　塔底液在142℃左右通過上述料釜液換熱器降溫到約91℃入二塔，二塔操作壓力為0.103MPa。</p><p>　　常壓精餾塔塔底污水含甲醇≦0.1%

57、。本流程將上述廢水大部分作萃取水循環(huán)用于預塔，余量則送往轉(zhuǎn)化工段中的汽提塔經(jīng)汽提處理后，作除鹽水回收，從而實現(xiàn)了甲醇蒸餾過程中廢水的零排放.</p><p><b>　?、苷羝胶?lt;/b></p><p>　　整個甲醇裝置共有二處可副產(chǎn)蒸汽，一是一段轉(zhuǎn)化后工藝氣，溫度為800℃的轉(zhuǎn)化廢熱鍋爐;二是甲醇合成塔廢鍋。兩廢鍋副產(chǎn)蒸汽，它們的壓力為3.9MPa，這些蒸汽再在一

58、段爐對流段中的蒸汽過熱器過熱至360℃左右，然后供中壓蒸汽用戶合成壓縮機驅(qū)動透平以及汽提塔。</p><p>　　合成壓縮機驅(qū)動透平為抽汽凝汽式，抽出的0.6MPa低壓蒸汽供精餾、脫氧槽等低壓蒸汽用戶用，中低壓蒸汽管網(wǎng)與老廠聯(lián)網(wǎng)，便于互相調(diào)劑，穩(wěn)定生產(chǎn)，節(jié)省投資。</p><p>　　整個裝置的冷凝液全部回收，送往除鹽水站凈化處理。</p><p><b>

59、;　?、葡闹笜?lt;/b></p><p>　　每噸甲醇耗970.76m3時天然氣，其中生產(chǎn)每噸甲醇燃燒270m3天然氣，轉(zhuǎn)化天然氣700.76m3，尾氣量1200萬～1300萬方/t甲醇。</p><p>　　表2.3 10萬t/a(14.2t/h) 甲醇裝置消耗指標（設(shè)計值）</p><p><b>　?、侨龔U情況</b><

60、/p><p><b>　?、購U氣</b></p><p>　　甲醇裝置廢氣排放點為一段轉(zhuǎn)化爐煙氣囪排出煙道氣，其主要成分為CO2，02，N2，對大氣無毒害物質(zhì)，環(huán)境無控制指標。</p><p><b>　?、趶U水</b></p><p>　　主要排出廢水為甲醇精餾塔塔底廢水和轉(zhuǎn)化酸性冷凝液，廢水可送至除

61、鹽水再處理后用作鍋爐給水，產(chǎn)生的廢氣進入轉(zhuǎn)化爐回收利用，做到無污水排放。</p><p><b>　?、蹚U液</b></p><p>　　主要是舊觸媒更換排出，舊觸媒多為貴金屬成分，需要送回催化劑廠回收處理。</p><p>　　2.2 甲醇與汽油的摻燒方法</p><p>　　甲醇與汽油摻燒作為汽油機的燃料時，常用的有

62、三種方法:即化學混合法、量孔摻配法及霧化混合法[6]。</p><p>　　2.2.1 化學混合法</p><p>　　化學混合法在國內(nèi)外普遍使用。其方法是按一定比例的甲醇摻入汽油中，因甲醇與汽油混合時有兩相分離的問題，一般都需在混合燃料中加入助溶劑使其混合均勻，才能使用?；瘜W混合法的供燃料體系如圖2.2所示圖</p><p>　　此法在汽車上使用簡單易行，發(fā)動機不

63、做大的改動即可使用。推廣時需建立一套完全的供燃料體系，但汽油和甲醇是不易混合均勻的物質(zhì)，所以分層現(xiàn)象乃是此法的中心問題，在使用中必須解決。本文配制甲醇汽油混合燃料時就是采用這種方法。</p><p>　　2.2.2 量孔摻配法</p><p>　　量孔摻配法的原理是使用了一支三通管路，在管道中安裝了選好的量孔，一只是測量汽油的流量，另一只是測量甲醇的流量。經(jīng)過量孔的汽油和甲醇在三通管路中摻

64、配后送入化油器。其完整的供燃料體系如圖2.3所示。</p><p>　　此法的優(yōu)點是可以不用助溶劑或少用助溶劑，提高了燃料的經(jīng)濟性，并減少了加油站供燃料的裝置。但由于甲醇與汽油的比重不同，粘度不同，在燃料系統(tǒng)中，供甲醇及供汽油的壓力也不同，所以，經(jīng)過量孔摻配好的混合燃料其比例不易穩(wěn)定，摻配后的燃料在管路中仍然存在分層的問題，這都致使發(fā)動機的工作不穩(wěn)定。</p><p>　　圖2.3 量孔

65、摻配法供燃料體系示意圖</p><p>　　2.2.3 霧化混合法</p><p>　　霧化混合法指汽油與甲醇分別由兩套供燃料系統(tǒng)送至化油器喉口處，隨喉口真空度變化按比例同時噴出汽油與甲醇。汽油和甲醇在霧化、汽化過程中進行混合。圖2.4為此方法供燃料體系示意圖，此法也稱“雙燃料供給系統(tǒng)”。</p><p>　　此法需改裝化油器，在化油器喉口處的汽油噴出量與甲醇噴出量

66、，按使用要求合理的匹配，是此法麻煩的所在。如果匹配的合理，發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性均能達到好的效果。此法對甲醇的含水量沒有嚴格要求，可直接使用粗制甲醇。</p><p>　　2.3 發(fā)動機燃用甲醇的方式[7]</p><p>　　甲醇在汽車上的使用方式有摻燒和純燒兩種，其中摻燒是甲醇在汽車上的主要應(yīng)用方式。</p><p><b>　　2.3.1 摻燒<

67、;/b></p><p>　　摻燒是甲醇在汽車上的主要應(yīng)用方式，將甲醇一定比例與汽油相混，根據(jù)需要加入添加劑，形成不同的甲醇汽油，其摻入比例的不同可分為低、比例摻燒、中比例摻燒和高比例摻燒。</p><p><b>　?、诺捅壤龘綗?lt;/b></p><p>　　指甲醇摻燒比例小于10%的甲醇汽油，如M5, M10</p>&

68、lt;p><b>　?、浦斜壤龘綗?lt;/b></p><p>　　指甲醇摻燒比例小于30%的甲醇汽油，如M15, M25 </p><p><b>　?、歉弑壤龘綗?lt;/b></p><p>　　指甲醇摻燒比例大于30%的甲醇汽油，如M85, M90 </p><p><b>　　2.3

69、.2 純燒</b></p><p>　　當采用純燒甲醇時，應(yīng)對發(fā)動機進行必要的改造。</p><p>　?、艖?yīng)使用專用的高壓縮比點燃式發(fā)動機，其壓縮比可提高到12，以充分發(fā)揮甲醇的辛烷值高的優(yōu)勢。壓縮比提高后，宜采用冷型火花塞。</p><p>　?、萍哟筝斢捅玫墓┯湍芰?，以避免氣阻。</p><p>　?、怯酶郊庸┯拖到y(tǒng)及加強預

70、熱等措施，改善冷啟動。</p><p>　?、燃哟笕剂舷?，以保證必要的續(xù)駛里程。</p><p>　?、筛纳朴嘘P(guān)的零件的抗腐蝕性和抗溶脹性等。</p><p>　　優(yōu)化設(shè)計后，純燒甲醇方式的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性能應(yīng)不低于汽油機。</p><p>　　3 甲醇、汽油及甲醇汽油之間性能比較</p><p>　　3.1

71、 甲醇及汽油的燃料性質(zhì)比較</p><p>　　以表中數(shù)據(jù)為依據(jù),不難得出以下認識:</p><p><b>　?、艧嵝?yīng)</b></p><p>　　甲醇完全燃燒所需的空氣量比汽油少得多,而甲醇和空氣的理論混合熱值與汽油相當,因此以甲醇為燃料相對減少了尾氣的排放量,熱值損失也相應(yīng)地減少使甲醇發(fā)動機的總熱效率得到相應(yīng)提高。</p>

72、<p><b>　?、瓶贡?lt;/b></p><p>　　甲醇的抗爆性能好,辛烷值高:馬達法辛烷值(MON)為92,研究法辛烷值(RON)為112【8】,因而以甲醇作內(nèi)燃機燃料抗爆性能很好,無須提高辛烷值便可達到較好性能。而汽油辛烷值較低,需加入添加劑,因而增加了經(jīng)濟成本并污染環(huán)境。</p><p><b>　?、桥欧盼锛鞍踩容^</b&g

73、t;</p><p>　　汽油排放氣中造成污染的有害氣體有CO、NOX、總烴(HC)。甲醇由于是碳氧化合物,氧含量較高,使用甲醇燃料減少了汽車尾氣中的CO和碳氫化合物HC的排放，但未燃燒完全的甲醇及氧化生成的醛類排放量比汽油有明顯的增加【8】。德國大眾汽車公司的甲醇汽車排放實驗表明,其排放量與汽油相比,CO減少了62.5%,HC減少了33.3%,Nq降低了25%,而總?cè)┡欧帕吭黾恿?～6倍【11】。甲醇是一種毒性

74、有機化合物,可經(jīng)呼吸道、消化道和皮膚接觸方式進入人體,破壞人的神經(jīng)和視覺系統(tǒng)【10】。如果把危害程度分為10個等級,1為沒有危害,2～3為低水平危害,4～6為中水平危害,7～8為高水平危害,9～10為極端危害,則可將甲醇和汽油的危害性比較分析列為表3.2[12]。</p><p>　　表3.2 甲醇和汽油的危害比較</p><p>　?、倮ㄌ栔袛?shù)字為改變設(shè)計后可降低的值。</p>

75、;<p>　?、诶ㄌ栔袛?shù)字表示添加劑存在時的可能性。</p><p>　　由此可見,作為燃料甲醇發(fā)生火災的可能性比汽油小,且火災后造成危害也比汽油輕。低濃度時,甲醇的毒性要小于汽油。</p><p><b>　?、葻嶂?lt;/b></p><p>　　甲醇的熱值為19.6 MJ/kg,汽油熱值為43.50MJ/kg。用甲醇替代汽油時,

76、不但耗量比汽油多,而且發(fā)動機的牽引力下降大。使用純甲醇作燃料時其耗量為汽油的2倍。</p><p><b>　?、烧羝麎杭暗蜏匦再|(zhì)</b></p><p>　　甲醇的沸點比汽油要低,易于蒸發(fā),在夏天或熱帶地區(qū)應(yīng)用時易產(chǎn)生氣阻，但在春秋兩季,由于溫度較低,甲醇作內(nèi)燃機燃料時基本不產(chǎn)生氣阻問題。</p><p>　　甲醇的汽化潛熱為1109 MJ/

77、kg,遠大于汽油的汽化潛熱,50%的餾出點甲醇高出汽油20℃。在低溫條件下,甲醇的汽化性變差,因而冷啟動性能差。表明純甲醇的最低啟動溫度為5℃,當環(huán)境溫度低于5℃時,甲醇燃料車就難以啟動。此外,由于甲醇氣化潛熱大,在汽車發(fā)動機的汽化器里形成的混合氣燃氣濃度降低,不便于啟動加熱。這些性質(zhì)使得純甲醇作為燃料用于內(nèi)燃機產(chǎn)生了諸多不利。</p><p><b>　?、矢g性</b></p>

78、;<p>　　甲醇對發(fā)動機易造成腐蝕和磨損。主要部位是活塞環(huán)和汽缸壁。因為:①甲醇本身及其燃燒中間游離基反應(yīng)(CH2OH+O2==HCOOH+H2O),生成的氧化產(chǎn)物甲酸等對環(huán)帶金屬表面造成腐蝕;②由于甲醇蒸發(fā)潛熱大,氣化不良而流入氣缸壁,使得潤滑油膜被沖刷而造成磨擦磨損或與潤滑油、添加劑反應(yīng),導致后者失去防腐蝕作用而加快了活塞和氣缸壁的腐蝕磨損。</p><p>　?、藢ο鹉z材料的溶脹性</

79、p><p>　　甲醇對汽車供油系統(tǒng)的材料如橡膠、塑料具有溶脹和龜裂作用,影響材料的使用性能。見表3.3[9]。</p><p>　　表3.3 汽油和甲醇對橡膠密封材料的溶脹作用</p><p>　　(20 d,21℃,以膨脹百分率表示)</p><p>　　3.2 汽油與甲醇汽油的比較</p><p>　　甲醇直接作為內(nèi)燃

80、機燃料時,它的很多技術(shù)性能上的缺陷是難以克服的。目前最具有發(fā)展前景的汽油替代燃料是甲醇汽油,即將甲醇摻入汽油中通常甲醇含量作燃料標記,如:摻入3%,5%,15%,85%醇的汽油分別標記為M3,M5,M15和M85下面我們?nèi)砸詢?nèi)燃機對燃料的要求來對甲醇汽油進行討論。</p><p><b>　?、畔嗳苄?lt;/b></p><p>　　甲醇和汽油在使用環(huán)境溫度范圍內(nèi)不能以任

81、意比例相互混合,會發(fā)生分層。研究表明,甲醇含量較低或較高時,甲醇和汽油能在較低溫度下互溶,不會產(chǎn)生分層現(xiàn)象,而當甲醇含量居中時,相互溶解的溫度相對較高。為了使甲醇汽油能相互溶解且能穩(wěn)定儲存和使用,必須加入助溶劑,如C4以上的高級醇類，但助溶劑和甲醇、汽油相比價格都比較昂貴,這將增加混合燃料成本。因而實際應(yīng)用中,希望不加或少加助溶劑以降低燃料成本,于是在生產(chǎn)和使用過程中,必須嚴格控制甲醇的含水量。</p><p>

82、<b>　?、茻嵝?yīng)</b></p><p>　　如前所述,由于甲醇含氧量高,當加入汽油中時,無疑也提高了汽油的含氧量,有助于汽油的充分燃燒。研究表明【11】:M5,M15,M85的含氧量分別為2.5%,7.5%,42.5%。故使用甲醇汽油可相應(yīng)地減少尾氣的排放量,燃料的熱值損失也同樣會減少。</p><p><b>　?、强贡?lt;/b><

83、/p><p>　　甲醇辛烷值較高,抗爆性能好。當其與汽油調(diào)合時,其調(diào)合辛烷值并不一定與調(diào)合比例呈線性關(guān)系,但多數(shù)情況下有增值效應(yīng),特別是甲醇汽油的研究法辛烷值上升數(shù)量最為顯著。選用4種基礎(chǔ)油與甲醇混合,用不同的方法測辛烷值,結(jié)果如表3.4所示(其中RON為研究法,MON為馬達法):</p><p>　　表3.4 甲醇的辛烷值調(diào)和性能</p><p>　　注:C代表實測的

84、凈辛烷值?！?lt;/p><p>　　B代表計算得到的調(diào)和實測的辛烷值。</p><p>　　由表3.4數(shù)據(jù)可以看出,甲醇與4種基礎(chǔ)油調(diào)合后的辛烷值均大于甲醇的凈辛烷值,呈正調(diào)合效應(yīng)。5%(V)的甲醇與直餾汽油和烷基化汽油的調(diào)合效應(yīng)特別好,RON高達146以上,MON分別在142和118以上，甲醇與催化裂化汽油和催化重整汽油的調(diào)合性能遠不及前兩者,但BRON和BMON仍分別為112和92。說明

85、甲醇與飽和烴的辛烷值調(diào)合效應(yīng)優(yōu)于與烯烴和芳烴的調(diào)合效應(yīng)。</p><p><b>　?、扰欧盼锛鞍踩?lt;/b></p><p>　　由于甲醇含氧量高且易于純制,不含硫及其它復雜有機化合物,使得甲醇汽油燃燒更加安全。由于熱效率的提高,汽車尾氣中的CO和碳氫化合物(CH)，SO2,NOx和固體懸浮顆粒都會下降。美國DOE研究中心用10種汽車使用含醇5%～10%的甲醇汽油作

86、燃料進行行車實驗,結(jié)果表明,除一氧化碳減少30%左右外,氧化氮,碳化合物及醛類排放率都和基礎(chǔ)無鉛汽油的排放率差不多。另一系列實驗說明,在一般汽油發(fā)動機上用甲醇汽油時,燃燒排氣中的一氧化碳比用汽油時稍有減少,而氧化氮減少了30%～50%,未燃燒的碳氫化合物減少30%～60%,但醛氣增加到3倍;甲醇在燃料中的比例越高,未燃燒的甲醇排放量及甲醛排放量就越高[8]。</p><p><b>　?、蔁嶂?lt;/

87、b></p><p>　　甲醇熱值低,但它與汽油混合使用時調(diào)合燃料的熱值降低不大,消耗量增加也不大。有資料報道,使用甲醇汽油MIO時消耗量只增加約5%,這顯然不會影響到甲醇汽油的經(jīng)濟性。</p><p><b>　?、收羝麎杭暗蜏匦?lt;/b></p><p>　　甲醇本身的蒸氣壓比汽油要低約32 kPa[10],可是當它調(diào)入汽油時,調(diào)合油的

88、飽和蒸氣壓對Raoult定律呈正偏差而顯著增如,其升高程度受甲醇含量的影響。特別是當汽油中含有5%的甲醇時,其蒸氣壓比同溫下汽油的蒸氣壓上升了20 kPa左右,而當甲醇含量在5%～15%時則上升得很少。因而使用甲醇汽油時,需嚴格控制基礎(chǔ)汽油的蒸氣壓,以便為調(diào)入甲醇預留出適當?shù)恼魵鈮荷仙臻g。甲醇汽化潛熱大,使用100%甲醇燃料時,汽車的啟動性能較差。然而行車實驗表明,含量小于20%的甲醇汽油可以在現(xiàn)有的汽車發(fā)動機上使用,幾乎與汽油燃料無

89、異。倘若使用甲醇含量較高的甲醇汽油作替代燃料,則必須采用專門設(shè)計的汽車發(fā)動機。</p><p><b>　?、烁g性</b></p><p>　　由于甲醇燃燒后會產(chǎn)生少量的甲醛或甲酸,帶來腐蝕性已如3.1節(jié)（6）所述。然而實驗表明,低含量甲醇汽油腐蝕輕微。即便如此,為了保證汽車氣缸的使用壽命及安全性,使用甲醇汽油時還是應(yīng)該使用甲醇腐蝕抑制劑及甲醇汽車專用的潤滑油。&l

90、t;/p><p>　?、虒ο鹉z材料的溶脹性</p><p>　　由于甲醇本身存在對塑料的溶脹性,故甲醇汽油對汽車供油系統(tǒng)的溶脹作用不容忽視,特別是當甲醇含量達到10%左右時。有關(guān)實驗數(shù)據(jù),如表3.5所示[9]。 </p><p>　　表3.5 含量10%的甲醇汽油對橡膠密封材料的溶脹作用</p><p>　　(20d,21℃以膨脹百分率表示)&l

91、t;/p><p>　　改進氟橡膠的組成可使溶脹率保持在115%以下達到一般控制指標[9]。</p><p>　　一般情況下，甲醇與汽油按照一定比例，添加一定添加劑組成混合燃料后，低比例甲醇汽油，如M3、M5，汽油發(fā)動機不作任何改動，可以和汽油一樣使用，一般要添加助溶劑（TBA）等，以防燃料分層；中比例甲醇汽油，如M15、M25，發(fā)動機只需做調(diào)整，技術(shù)問題較簡單，必須添加助溶劑；高比例甲醇汽油，

92、如M85、M90，需要對發(fā)動機進行改裝、優(yōu)化，其功率、排放和熱效率都優(yōu)于原汽油機。</p><p>　　4 甲醇汽油主要技術(shù)問題的改進</p><p>　　4.1 甲醇汽油的穩(wěn)定性</p><p>　　用作汽車的甲醇汽油必須均勻而穩(wěn)定。甲醇與汽油的相溶性很小，要制成大比例的均勻穩(wěn)定的甲醇汽油，一般采取添加助溶劑的辦法解決，如芳烴、酮、醚、醇等類化合物都是甲醇的好溶劑

93、。從中選擇與汽油也有較好混溶性的物質(zhì)，以適當比例相混合，便可制得穩(wěn)定均勻的甲醇汽油。</p><p>　　添加4％的正丁醇或3.2％的正辛醇可以制得含甲醇21％，對水溶解度達1％～1.1％的甲醇汽油。用此方法還可以制得含醇量在5％～50％之間穩(wěn)定性良好的甲醇汽油。</p><p>　　而由：甲醇10％～80％、汽油10％～80％、叔丁醇1％～2.2％、硝酸亞鈰或硫酸亞鈰0.5％～1.6％、

94、以及磺化油1％～4.4％組成(質(zhì)量分數(shù))制成的甲醇汽油，因為甲醇摻</p><p>　　入量大，故使用時不分層、穩(wěn)定性好，燃燒后，產(chǎn)生的一氧化碳和氮氧化合物的量比汽油低。</p><p>　　往汽油中加入一定量的甲醇、丙酮以及過氧化鋅、乙醚、脂肪類活性劑、二甲氧基甲烷、甲基叔丁基醚、正辛烷中的1種或幾種組合制得的

95、 甲醇汽油，其甲醇和汽油混合可全溶、速溶；甲醇摻入量可達15％～80％；使用該甲醇汽油發(fā)動機可以正常冷啟動、動力增強、油耗下降0.7％～3.6％；排放的尾氣中一氧化碳減少95％以上，碳氧化合物減少85％以上。</p&g

96、t;<p>　　添加4.5％～7％（質(zhì)量分數(shù)）的異丁醇或異丙醇、二異丙醚、苯或甲苯或二甲苯、環(huán)烷酸鐵或五碳基鐵、硅磷酸鋁或磷酸二氫鈉、RP 97復合清凈分散劑、羰酸鹽或磺酸鹽、硅型分子篩可制得成本低、辛烷值高、穩(wěn)定性好、貯存期可達1a以上甲醇汽油。</p><p>　　4.2 改進甲醇汽油的動力性</p><p>　　甲醇引入汽油之后，因其熱值降低而動力性能下降，通常采用添置

97、助燃劑的方法，改善其動力性。使用的助燃劑一般有金屬有機化物、有機過氧化合物、一些硝基化合物等。</p><p>　　添加烷基過氧化物如二特丁基過氧化物的改性劑，將過氧化物以7％～25％的比例與甲醇相混合制成混合物，再將此混合物與汽油以1:1的比例混合制得的甲醇汽油，具有良好的動力性、穩(wěn)定性，冷啟動的動力不低于單一的汽油；添加一定比例的醚類化合物和少量的防腐蝕劑、清潔劑調(diào)和而成的甲醇汽油，使用時不需用改造發(fā)動機的部

98、件，就具有很好的相溶性和冷起動性，且不污染環(huán)境。</p><p>　　其它添加劑如二甲氧基甲烷可以提高甲醇油的貯存穩(wěn)定性和甲醇在汽油中的含量。</p><p>　　4.3 改善甲醇汽油的腐蝕性</p><p>　　一般采用添加腐蝕抑制劑的方法來抑制甲醇汽油的腐蝕性，添加劑多為含氮物質(zhì)。</p><p>　　由苯并三氮唑類、二聚亞油酸抗腐蝕劑及

99、酚類抗氧劑經(jīng)稀釋調(diào)合而成甲醇汽油，可有效地抑制對多種金屬的腐蝕；由馬來酸酐，伯胺和一含氮雜環(huán)化物制得的腐蝕抑制劑，以每千桶燃油添加2.27 kg～22.7 kg，即可達到良好的抑制腐蝕效果；由琥珀酸酐、脂肪酸、不飽和羧酸及多氨聚烯烴反應(yīng)制成的添加劑，添加量僅5×10-4～1×10-4，即可達到抑制腐蝕的目的。</p><p>　　此外，添加助燃劑促進油料燃燒完全，也能起到降低甲醇汽油腐蝕的作用

100、。</p><p>　　4.4 抑制甲醇汽油的溶脹性</p><p>　　甲醇是一種良好的溶劑，對發(fā)動機的彈性膠體、密封件等有溶脹作用。解決這個問題的辦法有兩種：一是改用不被甲醇腐蝕的氟橡膠；二是在燃油中添加溶脹抑制劑，如羧酸或酰氯與芳胺反應(yīng)制得的溶脹抑制劑，添加少量即能達到要求。</p><p>　　4.5 改進甲醇汽油的氣阻性</p><p&

101、gt;　　由于甲醇汽油在燃燒不完全的情況下，烴類物質(zhì)裂解，氧化聚合而產(chǎn)生碳渣的沉積，使汽化室噴嘴阻塞，發(fā)生氣阻。解決這一問題的辦法是促進甲醇汽油充分燃燒，抑制高溫下的氧化聚合，添加抗阻沉積劑可以抑制甲醇汽油的氣阻發(fā)生。</p><p>　　有種添加劑，其組分和含量(質(zhì)量分數(shù))是：有機胺9％～11％，脂肪酸3％～6％，醇類8％～12％，溶纖劑8％～12％，稀土鹽8％～12％，乳化劑2％～4％，烴類42％～62％，優(yōu)

102、點是除炭效率高，對金屬無腐蝕現(xiàn)象，在汽油使用中穩(wěn)定可靠。</p><p>　　4.6 改善甲醇汽油的冷啟動性</p><p>　　添加活性過氧化物或低沸點的醚化物是改善甲醇汽油冷啟動性的主要方法。我國南京巨瀾科技公司以甲醇，汽油及其發(fā)明的變性劑相混合，即可制得品質(zhì)優(yōu)良的M15～M58甲醇汽油?？梢栽诓桓淖儸F(xiàn)有汽車設(shè)備的情況下，代替汽油使用，其燃燒性能、效率與普通汽油相當。山西，河南和黑龍江

103、等省區(qū)也有自行開發(fā)的甲醇汽油，并已在部分省市推廣使用?？梢哉f，我國甲醇汽油的制備技術(shù)已經(jīng)步入成熟階段</p><p><b>　　5 結(jié) 論</b></p><p>　　本文主要分析了當前的能源形勢，探討了一些國家的能源策略,簡單介紹了當今世界幾種常見的新型能源汽車。</p><p>　　介紹了甲醇的各種理化性質(zhì)以及我國主要的甲醇制取方法,并

104、且比較了甲醇與汽油的各項理化性質(zhì)，充分論證了甲醇燃料清潔、經(jīng)濟性好。</p><p>　　介紹了甲醇汽油在發(fā)動機中工作的燃燒特性：空燃比低、辛烷值高、熱值低、冷啟動性能較差、腐蝕性增大、對橡塑材料的溶脹性對于甲醇汽油易分層的問題提出了甲醇與汽油的摻燒方法：化學混合法、量孔配比法及霧化混合法。</p><p>　　從甲醇混合燃料的熱效率、動力性、啟動性、經(jīng)濟性方面、汽車改裝的所需經(jīng)費、與乙醇

105、汽油相比來源廣泛生產(chǎn)不受季節(jié)和規(guī)模限制幾個方面論證和分析了甲醇汽油未來的發(fā)展前景得出了甲醇汽油作為燃料的優(yōu)勢和技術(shù)性能方面的不足，提出了技術(shù)方面進一步的改進措施。</p><p>　　甲醇混合燃料的熱效率、動力性、啟動性、經(jīng)濟性良好，還可以降低排放生產(chǎn)過程采用清潔化工藝中無“三廢”。</p><p>　　汽車如果使用石油液化氣燃料需增加特制裝置，增加了汽車成本。而甲醇汽油可與石油產(chǎn)品裝置同

106、時使用，不僅節(jié)省汽油費用，而且還可節(jié)約改制裝置費用，單獨使用或混合使用均可。</p><p>　　與乙醇汽油相比，成本低、原料易購、來源廣泛。乙醇它主要來源于糧食，材料來源單一，一旦遭災、減產(chǎn)，原料來源就成為問題，而甲醇是化肥和制藥、煤炭等行業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也可利用化工原料合成，價格低兼，來源極為廣泛。</p><p>　　生產(chǎn)不受季節(jié)和規(guī)模限制。甲醇汽油一年四季均可生產(chǎn)，與生產(chǎn)汽油、潤滑

107、油等產(chǎn)品相比。無需加溫、加壓、無水狀態(tài)中生產(chǎn)。 由于甲醇燃料發(fā)展前景廣闊，引發(fā)了國內(nèi)對甲醇裝置的投資熱情，甲醇能登上我國歷史舞臺，是因為我國能源遭遇了短缺危機。這個與國家能源安全聯(lián)系在一起的化工產(chǎn)品，也因此被賦予了一種特殊身份，變成了一種“準戰(zhàn)略物資”。 </p><p>　　結(jié)論證明了甲醇汽油作為替代燃料的可行性。</p><p><b>　　參考文獻</b&g

108、t;</p><p>　　[1] 侯治會. 甲醇燃料在我國的應(yīng)用[J].四川化工，2005 , 5(8):25~26.</p><p>　　[2] 任繼文，吳建全，李建新等. 發(fā)展我國車用甲醇發(fā)動機的實踐與思考[J]. 車用發(fā)動機，2003,6(3):1~5.</p><p>　　[3] 李奮明. 甲醇燃料在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的作用[J]. 小氮肥設(shè)計技術(shù)，2