乙醇汽油的简介

乙醇汽油综述

作者：** 化学工程与工艺（2）*********

关键词：乙醇汽油乙醇的生产前景

摘要：

二十一世纪是工业化更加普及的时代，常规能源将不能满足人类生存的需要，因此能源问题已成为各国积极探索研究的热点。与此同时，现代能源消费过程中带来的诸多问题已浮出水面。环境污染成为人们越来的问题，如汽车燃烧汽油所产生的许多有害气体，因此迫切需要更加清洁的燃料来缓解影响。乙醇汽油便是人们通过艰苦的科学研究得到的一种新型能源。我国是能源消耗大国，能源结构中低效、高污染能源占相当比重，然而我国的粮食生产又面临着生产过剩。乙醇汽油的出现解决了这两个难题，既缓解了能源紧张，又促进了农业的健康发展，一定程度上解决了社会的就业问题。因而，乙醇汽油应该是未来能源发展的一个主要方向。

一、乙醇汽油的发展概况

1908年，美国人Henry Ford设计并制造了世界第一台使用纯乙醇的汽车。1923~1925年，巴西在点燃式发动机上试用过乙醇E100（E指Ethanol,E100即100%的乙醇）。20世纪50~60年代初，石油工业发展迅速，廉价石油大量供应，燃料乙醇生产和销售受其影响而无法发展。70年代初发生的石油危机促使各国积极寻求代用燃料。其中乙醇作为可再生能源，生产原料极为丰富，受到国际上的高度重视。80年代后期，石油供需矛盾趋于缓和，价格有所下降，但环保的呼声越来越高；另外，国际上的一些测试试验表明，乙醇燃料较明显地降低了有害尾气的排放。于是乙醇汽油受到更多的国家的关注。其中美国和巴西是世界上两大主要的乙醇汽油的生产和消费国。欧盟也在极力推广乙醇汽油，其他国家也在考虑实施乙醇汽油燃料计划。我国已在部分地区进行了试点推广，并取得了一定的效果，得到了一些有益于乙醇汽油发展的经验[1]。

二、乙醇汽油的性质

乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成[2]。下面介绍乙醇汽油的主要性质。燃料乙醇的理化性质接近车用汽油，易与汽油以一定比例混溶为混合燃料。相比于普通汽油,其优点有：①乙醇作为增氧剂，可完全代替汽油中含氧添加剂MTBE（甲基叔丁基醚）使用。MTBE可对地下水造成污染，因而一些发达国家已立法禁止使用。乙醇的分子式为C2H5OH,含有两个C原子，一个O原子。燃烧时，有自供氧作用。与不含氧原子且碳原子又多得多的石化燃料相比，燃烧更加充分，排放的有害物质较少，能减少机动车对空气的污染，达到节能与环保的目的。②乙醇是一种性能优良的有机溶剂。可以有效地消除汽车油箱及油路系统中燃油杂质的沉淀和凝固（特别是胶质胶化现象）具有良好的油路疏通作用。③车用乙醇汽油由于燃烧充分，减少了普通汽油燃烧不完全形成的炭粒积聚现象，有效预防和消除发动机燃烧室、气门、火花塞等部位积碳的产生，延长了发动机的寿命。④在自然界中，乙醇汽油中的乙醇的整个生产消费过程可形成CO2的闭合循环过程，对维持地球温室气体的平衡，将会起到积极作用。然而，乙醇汽油也存在着一定的缺陷：乙醇热值较低，耗油量会有所增加，也会对汽车的某些金属部件发生腐蚀，但加入金属腐蚀抑制剂后，并未发现有明显腐蚀现象。另外，其在运输、销售过程中易吸水而产生相分离，所以在运输销售的过程中要特别注意对其加强防水措施[3]。

三、乙醇汽油的生产工艺

工业上生产乙醇的方法可分为两大类：合成法和发酵法。合成法又主要分为乙烯直接水合法、乙烯简介水合法，此外还有乙醛加氢法、一氧化碳、氢气进行羟基合成等方法。

1.乙烯直接水合法即乙烯和水在一定条件下直接加成。

方程式为： C 2H 4 +H 2O 催化剂

C 2H 5OH 该法具有工艺流程合理，原料来源丰富，对设备的腐蚀性小，规模上已与大型化、现代化。有逐渐取代间接水合法的趋势[4]。 2.间接水合法又称为硫酸法，采用硫酸做催化剂，有水与乙烯合成乙醇。

第一步：乙烯与硫酸作用生成硫酸氢乙酯或乙酸二乙酯：

CH2 CH2+H2SO4 CH3CH2—OSO2OH

或CH2 （CH3CHO ）2SO2

第二步：硫酸氢乙酯或乙酸二乙酯水解，生成乙醇，释放出硫酸

CH3CH2－OSO2OH+H2O CH3CH2OH+H2SO4

或 CH3CH2—OSO2OH+H2O 2 CH3CH2OH+H2SO4

间接法具有效率高、乙烯单程转化率高、原料纯度要求不高，反应温度压力不高等优点，但过程中会有大量的硫酸，对设备造成严重腐蚀，且设备还需衬铅和选用蒙乃尔合金及耐酸碱材料，限制了该法的发展。

3.乙醛加氢法

CH 3CHO+H 2O 催化剂 CH 3CH 2OH

该法设备技术并不复杂，不需用粮食作原料，但成本较高。自从乙烯直接氧化制取乙醛后，价格大为降低，故此法在工业上的可行性增加[5]。

发酵法：发酵法生产乙醇的原料可分为：淀粉质原料、糖蜜原料、纤维质原料。淀粉质和糖蜜原料以广泛应用于工业生产，纤维质原料应用于乙醇生产还有许多技术和成本问题。但从可持续发展来看，纤维质原料将是乙醇生产的主要原料[6]。在此只简单介绍一下淀粉质原料生产乙醇。以甘薯为例，甘薯是一种良好的乙醇的生产原料，我国不少工厂以此为原料。其主要是：酵母在甘薯培养基上发酵速度快，发酵彻底，淀粉出酒率高。由此生产出来的乙醇经过精馏、脱水等操作，然后与车用汽油按一定的比例混合，再加以一定剂量的用以改良

使用性能的添加剂，经过一系列的工艺便得到车用乙醇汽油[7] 。

四、我国乙醇汽油的应用与前景

我国原油供求矛盾日益突出，从1993年开始，我国成为石油净进口国，每年需要花大量的外汇进口石油及石油产品。《"十五"计划纲要》中明确提出，要开发燃料酒精等石油替代品，采取措取措施节约石油资源。1985年，云南科委及云南交通科学研究所进行了E60的发动机台架和行车试验；1987年，中国石化公司下属的中南石油公司、湖北省石油公司、广西壮族自治区石油总公司等单位也立项对含18%~22%燃料乙醇的混合汽油进行营运应用的试验。2000~2003年，原国家经贸委组织国内有关科研单位对乙醇作为车用燃料的可行性进行系统的研究，为燃料乙醇的推广应用打下了坚实的基础[8]。早在几年前，河南省郑州、洛阳、南阳三市中心城区率先开始试点使用车用乙醇汽油。几年过去了，郑州、洛阳、南阳三市近20万辆车参加了封闭运行，共"喝掉"乙醇汽油19.9万吨。另外，黑龙江、云南、吉230～300℃ 7～8MPa 160～200℃