醇醚燃料知识

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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。(为了更好地然燃料充分燃烧我们发明了助燃剂)

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。(低温问题我们发明了低温冷启动添加剂)

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.沸点低,蒸气压高,容易产生气阻。(解决气阻问题我们研发生产了蒸汽压抑制剂)

7.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。(抗溶胀、腐蚀抑制剂)

8.醇混合燃料易分层,因此,需加助溶剂。

9.动力性能

高比例或纯加甲醇汽车优于发动机压缩比例的提高,动力性优于发动机压缩比例的提高,动力性优于同类发动机

10.排放功能

高比例或醇甲醇汽车的尾气常规排放大幅下降,可以达到国家排放标准,甲醇汽车非常规排放的甲醛较高,并有未燃甲醇,但由于甲醇是含氧燃料,更有力于高原缺氧状态行驶,通过改善燃烧性和加装和处理装置,可以降低甲醛和未燃甲醇排放11.经济性

93号汽油现价每升8元左右每升,而甲醇燃料每升3元左右

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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,约相当于汽油的一半;而且蒸发潜热大,为1 129 kJ·kg-1,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+2H2→CH3OH

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 MPa~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 MPa~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 MPa~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 MPa~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+2H2O→4CO+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 kJ·kg-1。

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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(CO+H2),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。

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Ⅲ标准,甲醇基本可达欧Ⅱ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

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