第三章醇类燃料
醇类燃料研究报告
醇类燃料研究报告随着全球能源消耗的不断增加，传统的化石燃料已经逐渐难以满足人们的需求。
因此，寻找可再生能源、减少对环境的污染成为了当今世界的热门话题。
在这样的背景下，醇类燃料作为一种可再生、低碳、环保的新型燃料备受关注。
本文将对醇类燃料的研究现状、应用前景进行分析，并探讨其中存在的问题及解决方案。
一、醇类燃料的研究现状醇类燃料是指以甲醇、乙醇、丙醇等为主要成分的燃料。
它们的制备主要是通过生物质发酵、化学合成等方式得到。
目前，国内外对醇类燃料的研究已经取得了一定的进展。
在生产方面，国内已经建立了一批大型的醇类燃料生产企业，如山东鲁西化工、江苏春兴化工等。
同时，国内外的科研机构也在不断开展醇类燃料的研究工作。
例如，美国能源部的“生物质燃料和化学品研究中心”、中国科学院的“生物质转化国家重点实验室”等。
二、醇类燃料的应用前景醇类燃料具有许多优点，如高能量密度、低排放、可再生等。
因此，它们的应用前景非常广阔。
目前，醇类燃料主要应用于以下领域： 1.汽车领域：醇类燃料可以作为汽车的燃料，可以替代传统的汽油和柴油。
同时，醇类燃料的低排放、可再生等特点也符合汽车环保的发展趋势。
2.航空领域：醇类燃料可以作为航空燃料，可以替代传统的喷气燃料。
同时，醇类燃料的低碳、低排放等特点也符合航空环保的发展趋势。
3.工业领域：醇类燃料可以作为工业燃料，可以替代传统的煤炭、天然气等。
同时，醇类燃料的可再生、低碳等特点也符合工业环保的发展趋势。
三、醇类燃料存在的问题及解决方案虽然醇类燃料具有许多优点，但是它们也存在一些问题，主要包括：1.生产成本高：醇类燃料的生产成本相对较高，这限制了它们的大规模应用。
2.能量密度低：醇类燃料的能量密度相对较低，这意味着它们的储存量相对较大，不利于使用和运输。
3.技术不成熟：醇类燃料的生产技术还不成熟，需要进一步的研究和开发。
为了解决这些问题，需要采取以下措施：1.加强科研力度：加大对醇类燃料的研究力度，提高生产技术水平，降低生产成本。
含氧燃料-醇类燃料李忠照发动机原理A-代用燃料,武汉理工大学,汽车工程学院动力系
致癌度增大
甲醇燃料
柴油机使用：有利于提高热效率，尤其是降低烟度。但由于 十六烷值低、自燃温度高，着火性不好，难于互溶，掺烧难 度大。
掺烧方式：乳化液法、熏蒸法、双燃料喷射系统法 乳化液法：机械搅拌、超声波乳化器；外表活性剂；助溶剂
乙醇含水率越高，溶于 以乙醇为主或以柴油为 汽柴油的临界温度越高， 主时，互溶温度较低， 溶解于汽油的临界温度 乙醇与轻柴油的互溶温 〔2〕低于重柴油〔1〕 度〔2〕低于重柴油〔1〕
甲醇燃料
〔1〕甲醇的物化性质与使用特性 低热值为汽油的46%——增加循环供给量，混合气热值≥汽油，动力
性可以保持或提高 气化潜热为汽油的7倍——有利于φc和动力性提高，不利于冷启动和
燃料性质
物化性质 分子式 沸点/℃
蒸汽压/ kPa(37℃) RON
十六烷值 自燃温度/℃ 理论空燃比 低热值/MJ·kg-1 蒸发热/kJ·kg-1 密度/kg·m-3 理论混合气热值
/kJ·m-3
柴油 C10~C20 180~360
<1.37 20-30 40~55 ~250 14.3 42.5~44.4 250 860 3789
〞，原因： 甲醇、乙醇和水都是极性分子，汽柴油极性非常微弱
极性分子特点：分子中正负电荷中心不重合。常见极性分子：水、 乙醇、氨气等，常见非极性分子：甲烷、二氧化碳、氧气等 醇中的-OH易于和水结合成氢键
醇类燃料在燃油中的溶解度
影响醇与汽柴油相溶的因素：温度、含水量、燃油性质、助溶剂
以汽油为主或以甲醇为 主时，互溶温度低，接 近掺半混合时，互溶温 度较高
主要内容
醇类燃料在燃油中的溶解度
第三章_醇类燃料
2）生产工艺
淀粉或 纤维素
糖化酶
糖
酒化酶
酒精
C6H12O6
酒化酶 60-72h
2C2H5OH＋2CO2
工艺实例：P74
2.2 乙烯水Leabharlann 法1）原料：石油裂解 2）间接水合法
CH2=CH2 + H2SO4(98%) CH3CH2OSO3H＋H2O CH3CH2OSO3H(硫酸氢乙酯)
CH3CH2OH＋H2SO4
a) b) c) d) e)
缺点： （P.81）
毒性。我国规定工作场所甲醇的浓度应低于50 μL/L。 腐蚀性。能腐蚀铝、铅、锰、塑料和橡胶。 热值低。热值只有汽油的48％。 易产生气阻。沸点65oC，易产生气阻，使燃料供 给降低或中断。 低温启动困难。甲醇蒸发潜热是汽油的三倍，使 其低温启动和运行性能恶化。易分层。指甲醇汽 油，当水分含量高时，使甲醇从汽油中分离出来。
第三章 醇类燃料
1. 乙醇燃料的发展与现状
从20世纪初，美国人Henry Ford设计并 制造了世界上第一台使用纯乙醇的汽车。之 后出现了乙醇和汽油的混合燃料。当今，巴 西和美国是石油乙醇燃料最成功的国家。其 中巴西是世界上唯一一个不供应纯汽油的国 家。
当今，中国燃料乙醇的生产能力约200万吨左右。
CH4 + H2O CO + 3H2 CH3OH + H2O
加入CO2
CO2 + 3H2
重油或煤： 用重油或煤为原料所制得的粗原 料气氢碳比太低，需要设置变换工序使过量 的一氧化碳变换为氢气，再将过量的二氧化 碳除去。
C + H2O
CO + H2O
CO + H2
Fe2O3
醇类燃料
目前, 世界的石油资源日趋减少, 石油燃料的短缺现象已经出现, 并且日益严重。
2004 年, 我国每天的石油需求为80 万吨,全年共消耗石油3 亿吨, 其中进口1.2 亿吨, 比2003 年增长34.8%, 这对我国的能源安全造成了巨大的威胁。
另外, 随着汽车保有量的增长, 约占能源总需求量40%的车用燃料的消耗量与日俱增, 巨大的燃油消耗不仅对日益枯竭的石油能源造成巨大压力, 同时大量燃油燃烧不当所排放出的污染物已成为威胁人类生存的主要因素。
因此, 寻求资源丰富、环境友好和经济可行的代用燃料已成为人类待解决的重大问题。
国家在新颁布的汽车产业发展政策中明确指出鼓励使用节约能源的柴油汽车合混合动力汽车; 同时, 加大对使用可再生能源汽车的推广, 比如在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽等省燃用乙醇汽油。
从国外情况来看, 70 年代起各国就纷纷寻找对策, 一方面深入研究内燃机的节能技术, 降低比油耗: 另一方面挖掘潜能, 改变燃料的使用方式, 研究内燃机的代替燃料。
非石油系液体燃料代替石油系燃料在内燃机中的应用, 早在第二次世界大战期间就得到一定程度的发展, 但在战后相当长的时间内, 由于中东等地石油的大规模开发, 抑制了非石油系液体燃料( 常称替代燃料) 的发展。
1973 年以来, 由于出现多次石油危机以及能源紧缺和能源分布不均衡等原因, 使非石油系液体燃料又重新得到了国外内燃机界的重视, 特别使缺少石油储量的日本, 巴西等国,开展了大量关于替代燃料的研究[1]。
我国目前汽车用汽油约占汽油总消耗量的85%, 柴油占20%, 随着国民经济的发展, 以及汽车进入家庭速度的加快, 我国能源供求矛盾将更加突出, 寻求车用石油替代燃料的工作已经越来越引起国家的重视, 这是国家实施能源可持续发展战略的重点之一。
醇类作为液体燃料, 其储运、携带、使用都和传统的汽油、柴油差不多。
生产乙醇燃料的原料主要来自农作物, 属可再生能源, 用生物技术路线取代化学技术路线进行生物燃料的生产, 已成为全球各国能源规划的核心内容。
醇类燃料的概况
醇类燃料的概况醇类燃料在常温常压下为液态，而且热值比石油燃料低，辛烷值高，汽化潜热高，且燃料自身含氧。
以上特点决定了醇类燃料具有良好的燃烧性能：碳氢比例小导致火焰传播较快，滞燃期较短，而且循环变动小，热效率高，可以在更稀的混合气的情况下燃烧；燃料本身还含有氧，这使得排放废气中CO和HC含量较低，又由于其汽化潜热大，在大负荷下能够降低燃烧室的温度并且抑制NOx 的生成，由此可得醇类燃料是一种清洁、可再生能源。
本文中所提到的醇类燃料，一般情况下主要指甲醇、乙醇和本课题所研究的丁醇，它们都属于含氧燃料。
由于醇类燃料富含氧，而且燃烧比汽油更彻底，因此在汽车排放尾气中HC和CO 的含量显著降低。
这不仅使普通汽油燃烧不完全所形成的炭粒积聚问题得到解决，同时也避免了因形成积炭引起的故障，从而使发动机的使用寿命延长。
醇类燃料具有高辛烷值（甲醇：112；乙醇：111），油品的抗爆性能高，使汽油机的压缩比和发动机的动力性得到提高。
醇类燃料的着火界限较宽，并且火焰传播速度快，可采用稀薄燃烧方式来提高经济性。
汽油中含有氧化添加剂MTBE，这会对地下水和饮用水源造成污染，而醇类燃料自身含氧的特性克服了这一缺点。
近年来，国内对醇类（主要是甲醇、乙醇）汽油混合燃料的研究主要集中在燃烧特性、动力性和排放特性上[4~8] 。
目前，大多采用掺烧的办法对醇类燃料进行研究，根据受不同因素的影响来调节掺烧的比例。
国外有许多国家在大力发展醇类燃料，在美国，乙醇产量逐年增长，美国现约有200万辆可燃用多种燃料的汽车，既可使用汽油也可使用E85乙醇汽油。
巴西是世界上最大的乙醇生产国，巴西汽车的乙醇与汽油合成燃料已商品化，乙醇汽车占巴西汽车总量的40%[9]。
1990年日本北海道大学农业工程系的Naguchi和Tarra两位教授对酒精在柴油机上的应用进行研究，他们完成了双燃料发动机特性及发动机控制系统静态特性试验[10]。
德国在完成M15的推广后，又开始了M100方案的研究。
醇基燃料安全生产规定模版
醇基燃料安全生产规定模版醇基燃料是一类由醇类化合物为主要成分的燃料，具有较高的可再生性和环保性。
在工业生产和使用过程中，必须严格遵守安全生产规定，确保生产过程的安全和员工的健康。
以下是一份醇基燃料安全生产规定模版。
第一章总则第一条为了加强醇基燃料的安全生产管理，保障生产环境的健康和员工的安全，依法制定本规定。
第二条本规定适用于醇基燃料的生产、储存、运输和使用过程中的安全生产管理。
第三条醇基燃料生产企业应按照国家有关法律法规和标准，采取必要的措施，确保安全生产。
第四条监管部门应加强对醇基燃料生产企业的监督检查，发现安全隐患及时予以处置。
第五条醇基燃料生产企业应建立健全安全生产责任制，明确各级管理人员的安全生产职责。
第二章生产环境安全管理第六条醇基燃料生产企业应建立符合国家标准的生产车间和生产设备，确保生产环境的安全。
第七条醇基燃料生产企业应定期对生产设备进行检修和维护，确保其正常运行。
第八条生产车间应做到通风、防火、防爆、防毒等措施齐全，并定期进行检查和维护。
第九条醇基燃料生产企业应建立灭火设备和应急预案，确保能够应对紧急情况。
第十条醇基燃料生产企业应制定并执行应急演练计划，定期组织演练，提高员工的应急处理能力。
第三章原料储存与安全管理第十一条醇基燃料生产企业应按照国家有关标准，对原料进行分类储存，确保储存安全。
第十二条储存区域应设置明确的标识，原料应安全存放，防止发生泄漏和事故。
第十三条储存区域应定期进行巡检，发现问题及时处理，防止事故的发生。
第十四条对易燃易爆的原料应按照相关规定进行分类存储，严禁与其他物质混合存放。
第四章生产过程安全管理第十五条醇基燃料生产企业应建立完善的生产工艺流程和操作规范，确保生产过程的安全性。
第十六条生产人员应经过相应的培训，具备相关的操作技能和安全防护意识。
第十七条生产过程中应严禁超负荷运行，设备运行稳定时，不得随意停机和启动。
第十八条生产过程中应做好消防工作，严禁吸烟、使用明火，保持生产区域的清洁。
醇基液体燃料使用安全管理规定（5篇）
醇基液体燃料使用安全管理规定为了加强醇基液体燃料及专用燃烧器在使用过程中的安全管理，防范事故发生，依据国家相关标准，结合本市实际，制定本规定。
一、醇基液体燃料及专用燃烧器必须由取得市安全生产监督管理局核发的《危险化学品生产许可证》、《危险化学品经营许可证》的单位安装。
并留存产品生产许可证、产品检测报告、产品执行证书及产品说明书备案。
二、使用醇基液体燃料及用燃烧器的单位应符合下列安全条件：(一) 燃料箱、液路、燃料阀门应严密，不得有液、气泄漏；(二) 专用燃烧器发生异常情况，应立即关闭阀门并及时维修；(三) 燃料系统的管路、接头等应确保在承压0.3兆帕及150摄氏度情况下，无液、气泄漏；(四) 加注燃料时应检查醇基液体燃料运输专用证及防爆泵安全情况；(五) 厨房操作间通风换气保持良好，空气不畅或密闭的空间应安装排风、可燃气体报警装置；(六) 建立岗位安全责任制和安全操作规程，并悬挂于操作间醒目处。
三、岗位操作人员每天应检查阀门、开关及流量控制装置的安全情况。
使用单位每月组织管理、专业、操作人员集中开展一次检查，主要检查燃料箱、管路、呼吸阀、恒温垫、密封垫等安全情况，检查应做好记录。
四、使用单位应编制应急预案，制定相应的安全防范措施，定期开展应急演练。
发生泄漏应及时断电，关闭阀门，现场应配备必要的消防器材及水源。
五、燃料箱应在单独空间装设，室外装设应采取防雨水、防暴晒措施；燃料箱的容积不得超过____立方米。
六、燃烧器安装应牢固可靠。
七、醇基燃料安全操作使用规则(一) 点火前，打开燃料箱开关并检查开关及管路有无漏液现象。
(二) 点燃引火棒再打开燃烧器开关。
(三) 燃料流入燃烧器内开始点火，燃料流入不宜过多。
(四) 燃料引燃后逐步加大风门风量并调节油阀，风和燃料要匹配，调节到最佳状态使用。
(五) 根据需要随时调控火势，以便节省燃料。
(六) 停火后，关闭燃烧器开关、燃料箱开关防止燃料外溢。
八、醇基燃料安全使用注意事项(一) 燃料箱要远离火源，要有防火措施。
代用燃料（醇类燃料）的燃烧简介
三、代用燃料（醇类燃料）的燃烧简介石油危机及其价格的上涨，引起了各国对新能源开发和代用燃烧研究的重视。
内燃机代用燃料定义：非石油原油炼制的内燃机燃料，包括醇类燃料、煤制燃料、生物质燃料、天然气、氢气、煤层气、生物质气等。
由于醇类燃料（甲醇、乙醇）可以从煤、天然气和植物中提炼，加之它们是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输、储存系统，因而被认为是内燃机最有希望的新的代用燃料之一。
我国煤碳、天然气资源丰富，醇类燃料的开发、应用有利于发挥我国煤碳和天然气的资源优势。
（一）醇类燃料的主要物理化学特性及使用特点1、甲醇、乙醇的主要物理化学性质（如下表）及使用1）低热值比汽油低：甲醇为汽油的46%，乙醇为汽油的62%；理论空气量也小，甲醇为汽油的43%，乙醇为汽油的60%。
因此，在汽油机上燃烧甲醇、乙醇时，需要增大主量孔直径或调整主量孔圈数，加大燃料供应量。
使混合气热量大体与汽油混合气的相等，使发动机在燃用醇类燃料时不会降低其动力性能指标。
同时，要有合适的空燃比。
2）汽化潜热比汽油大得多：甲醇为汽油的3.7倍，乙醇为汽油的2.9倍，使混合气在汽化时的温降差异较大（甲醇为汽油的7倍，乙醇为汽油的4.16倍）。
较大的混合气温降有利于提高发动机的充量和动力性；但不利于燃料蒸发（低温下）、冷起动（困难）、暖机（时间长）。
汽化潜热大使进入气缸的混合气温低，滞燃期长。
应用时，应适当加大点火提前角。
3）辛烷值高于汽油：在汽油机上使用时，可以提高压缩比，有利于提高发动机的动力性能和经济性能。
2、醇类燃料在汽油机中的溶解度和助溶剂在汽油机上使用时，醇类燃料通常按一定百分比例掺烧，即将汽油与一定比例的甲醇或乙醇混合起来成为一种混合燃料（15%甲醇+85%汽油称为M15混合燃料，纯甲醇称为M100）。
甲醇是极性物质，在与非极性物质的石油碳氢化合物掺混时，只要有微量的水存在，就可能引起醇与汽油的相分离。
为使甲醇-汽油混合燃料在常温和低温下保持单相，必须加少量的中、高炭醇、苯、丙酮等作为助溶剂。
《醇类燃料》课件
醇类燃料在化学工业中可作为 原料，用于生产其他化学品。
04
醇类燃料的优缺点分析
醇类燃料的优点
环保性
醇类燃料主要由生物质制成，燃烧后 产生的二氧化碳可被植物吸收，实现 碳循环，减少温室气体排放。
可再生性
由于醇类燃料来源于生物质，因此它 是可再生的，长期使用有助于减少对 化石燃料的依赖。
高热值
原料处理
原料在生产前需要进行预处理，如 净化、干燥、压缩等，以确保其质 量和可加工性。
生产工艺
工艺流程
醇类燃料的生成需要经过一系列 的化学反应过程，包括转化、合 成、精制等。这些反应过程需要 在特定的条件下进行，以确保产
品的质量和产量。
工艺控制
生产过程中需要对温度、压力、 流量等工艺参数进行精确控制， 以确保反应的顺利进行和产品的
《醇类燃料》ppt课件
目录 Contents
• 醇类燃料的概述 • 醇类燃料的生产与制备 • 醇类燃料的应用 • 醇类燃料的优缺点分析 • 醇类燃料的安全使用与环保问题
01
醇类燃料的概述
醇类燃料的定义与分类
定义
醇类燃料是指以醇类为主要成分 的生物燃料，可由生物质转化而 来。
分类
按照醇类的碳链长度，醇类燃料 可分为甲醇、乙醇、丙醇等。
混合使用
醇类燃料可以与汽油混合使用 ，逐步替代纯汽油，实现燃料
多元化。
发动机适应性
经过改造的发动机可以更好地 适应醇类燃料，提高燃烧效率
。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
醇类燃料在航空行业的应用
燃料替代
航空业正在寻求替代传 统航空燃油的方案，醇 类燃料是潜在的替代品
之一。
安全性考虑
与传统的航空煤油相比 ，醇类燃料具有更高的 闪点，提高了飞行的安
醇类燃料汽车
醇类燃料汽车醇类燃料汽车是指使用醇类燃料作为动力源的汽车。
在当今世界上，由于环境保护和能源危机的呼唤，人们对于替代传统石油燃料的新能源汽车需求日益增加。
而醇类燃料汽车作为一种潜力巨大的可替代方案，受到了广泛关注和研究。
一、醇类燃料简介醇类燃料是一种由碳、氢、氧等元素组成的化合物，可通过生物质、废弃物和化石燃料等材料进行生产制造。
常见的醇类燃料主要包括甲醇、乙醇和丙醇等。
相较于传统的汽车燃料，醇类燃料具有可再生、清洁燃烧和低温起动等优点，被认为能够有效减少温室气体排放和空气污染问题。
二、醇类燃料汽车的发展现状随着环境问题的日益凸显，各国纷纷加大了对新能源汽车的研发和推广力度。
醇类燃料汽车作为一种主要的新能源汽车类型，其技术研究不断深入，应用范围也在逐渐扩大。
当前，世界上许多国家和地区已经开始推广醇类燃料汽车。
尤其是在发达国家，由于其在环境保护和能源安全方面的优势，醇类燃料汽车得到了广泛应用。
例如，美国、巴西和中国等国家都制定了相关政策和法规，鼓励使用醇类燃料汽车。
同时，一些汽车制造商也纷纷投入到醇类燃料汽车的研发和生产中。
三、醇类燃料汽车的优势和挑战1. 优势（1）清洁环保：醇类燃料的燃烧产物主要是水蒸气和二氧化碳，相比传统石油燃料的排放物更为清洁，对环境污染较小。
（2）可再生能源：醇类燃料可以由可再生材料生产，如农作物废弃物和生活垃圾等，相较于有限的石油资源，更具可持续性。
（3）减少对石油依赖：醇类燃料的生产可以减少对传统石油的依赖程度，有助于缓解国家间的能源安全问题。
2. 挑战（1）能源密度低：与传统石油燃料相比，醇类燃料的能量密度较低，需要更大的储存空间和更多的燃料供给。
（2）生产成本高：目前，醇类燃料的生产成本较高，需要进一步降低成本，以提高其在市场上的竞争力。
（3）燃烧效率低：相比传统石油燃料，醇类燃料的燃烧效率较低，需要加大技术创新力度，提高其燃烧效率。
四、醇类燃料汽车的发展前景随着科技的不断进步和社会意识的提升，醇类燃料汽车在未来有着广阔的发展前景。
醇基燃料常识
醇基燃料常识——醇基燃料醇基燃料就是以醇类（如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等）物质为主体配置的燃料。
以液体形式存在的称为醇基液体燃料。
醇基燃料也可以是生物质能，和核能、太阳能、风力能、水力能一样，都是各国政府目前大力推广的环保洁净能源；面对石化能源的枯竭，醇基燃料是最有潜力的新型替代能源。
醇基燃料来源广泛——醇类物质既可来源于石化燃料（如煤、石油、天然气可以生产甲醇），也可由生物质生物发酵生产（如乙醇、丁醇等），所以，醇基燃料也可以是生物质能。
醇基燃料形式多样——可做成液体燃料，也可做成固体燃料（如固体酒精），还可生产气体燃料（如由甲醇合成二甲醚）。
市场上成熟的醇基燃料按功能来分可分为：1、要改炉头的醇基燃料（必须用醇基燃料专用炉头）也就是普通的醇基燃料。
2、不改炉头的醇基燃料（用柴油炉头也能烧）；3、燃烧机用醇基燃料（适用于热水锅炉、热风锅炉、蒸汽锅炉）也叫甲醇柴油；需要注意的是，甲醇柴油不能在柴油机车上使用。
4、汽车用醇基燃料——甲醇汽油或乙醇汽油。
甲醇汽油按甲醇含量又分为有M15、M80、M100...乙醇汽油按乙醇含量又分为E15、E80、E100...醇基燃料具有优越的经济可比性——和汽油、柴油、液化气相比，按单位热值的价格来比算，目前（2008年6月）燃料甲醇或甲醇燃料的性价比最高。
醇基燃料是绿色环保能源——和煤、煤焦油、重油、柴油、汽油相比，醇基燃料燃烧最完全彻底，热转换效率最高，最清洁、最环保。
为了促进和规范醇基燃料的推广，1996年颁布了醇基液体燃料的国家标准——GB16663-1996，2009年颁布了车用燃料甲醇的国家标准——GB/T 23510-2009。
醇基燃料常识——醇基燃料添加剂生产醇基燃料需要添加剂。
很多人认为醇基燃料添加剂就是乳化剂，这是错误的，生产醇基燃料不需要乳化剂。
乳化剂是用来把水和油溶为一体的有机化学材料。
使用乳化剂时需要用高速剪切搅拌或高速喷射的均质乳化机才能把水和油溶为一体。
醇类燃料汽车PPT课件
• （3）裂解甲醇法
• 将无水或含水很少 • 的甲醇分解成H2及 • CO称为裂解甲醇。
• 甲醇先在蒸发器中 • 变成气体，然后在 • 裂解反应器中被分 • 解为H2及CO，然 • 后经过冷却，与空 • 气混合，进入发动 • 机。
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• （4）表面着火法
• 电阻丝加热带所产生的 热量，使不锈钢套燃烧 室内表面的温度高于甲 醇的着火温度，由喷嘴 喷出的甲醇油雾接触到 高温表面后便自行着火。 发动机启动运转一段时 间后，便不再消耗电能 加热表面。
•
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• （8）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，醇的燃料经济性 低。
• （9）沸点低，蒸汽压高，容易产生气阻。
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• （10）腐蚀性大。醇具有较强的化学活性，能 腐蚀锌、铝等金属。甲醇混合燃料的腐蚀性随 甲醇含量的增加而增加。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。
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• 2) 供油管及喷油器的 结构变动
• 出油阀7回位时， 在出油阀上部至喷油 器之间的高压油管内 产生负压，醇或其他 代用燃料在此负压作 用下，通过单向阀8 被吸入喷油器，被吸 入的代用燃料在高压 柴油紊流作用下形成 乳化液11后喷入燃烧 室
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• 3）双燃料汽车用新型供油系统
• 裂解法： • 蒸气法： • 火花塞法：
• 电热塞法；仅用于柴油机上 • 炽热表面法；仅用于柴油机上 • 加入着火改善剂法：仅用于柴油机上
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• 3）改质 • 现在主要是指醇类燃料的改质。
醇基燃料知识点总结
醇基燃料知识点总结
醇基燃料主要有两种类型：甲醇基燃料和乙醇基燃料。
甲醇基燃料是由甲醇制成的，而乙醇基燃料是由乙醇制成的。
这两种燃料都可以被用作汽油的替代品，从而减少对传统石油的依赖。
醇基燃料的优点：
1. 减少温室气体排放：醇基燃料可以减少二氧化碳等温室气体的排放。
这有助于减缓全球气候变化的进程。
2. 降低尾气排放：与传统燃油相比，醇基燃料在燃烧的过程中产生的有害气体和颗粒物更少。
3. 可再生能源：醇基燃料可以从植物、废弃物和其他可再生来源中制备，因此它们具有更高的可再生性。
4. 汽车性能：醇基燃料具有较高的辛烷值，可以提高发动机的性能和燃烧效率。
醇基燃料的缺点：
1. 生产成本高：目前生产醇基燃料的成本相对较高，尤其是大规模生产。
2. 能量密度低：与传统燃油相比，醇基燃料的能量密度较低，这意味着汽车需要更多的燃料来行驶相同的距离。
3. 油耗增加：由于能量密度较低，使用醇基燃料的车辆通常会消耗更多的燃料。
4. 储存和分配：醇基燃料需要采取特殊的储存和分配方法，以防止污染和安全问题。
醇基燃料的应用：
1. 汽车燃料：醇基燃料可以被用作汽油的替代品，一些汽车已经可以直接使用醇基燃料，或者通过改装适配。
2. 航空燃料：醇基燃料也可以被用于飞机的燃料，这有助于减少航空业的碳排放。
3. 加热供暖：醇基燃料可以被用于加热供暖系统，为工业和家庭提供热能。
总的来说，醇基燃料作为一种替代能源，具有一定的优点和挑战。
随着技术的不断进步和对可再生能源需求的增加，相信醇基燃料的应用前景将会更加广阔。
新能源材料 第三章 燃料电池
严格地讲，燃料电池是电化学能量发
生器，是以化学反应发电；一次电池是电
化学能量生产装置，可一次性将化学能转
变成电能；二次电池是电化学能量的储存
装置，可将化学反应能与电能可逆转换。
3.1.4 燃料电池的工作原理
虽然燃料电池的种类很多并 且不同类型的燃料电池的电极反应 各有不同，但都是由阴极﹑阳极﹑ 电解质这几个基本单元构成，其工 作原理是一致的。
用可再生能源的 闭合循环发电系 统
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
唯一使用固 再生燃料电池(RFC) 体燃料的燃 料电池 直接碳燃料电池(DCFC)
3.1.6 燃料电池的特性
高效率 优点 可靠性高 良好的环境效应
天然气， 轻质油， 燃 料 甲醇等重 整气 发电效率 45～50 40～45 对CO2 不 启动快； 室温常 敏感；成 优点 压下工 本相对较 作 低
电解 纯氢
表5-2
种类 AFC
五种燃料电池特点
PAFC MCFC SOFC PEMFC 电汽车，潜 艇，可移动 动力源 对CO非常 敏感； 反应物需要 加湿
3.1.6 燃料电池的特性
市场价格昂贵
优点
特 性
高温时寿命及 稳定性不理想 燃料电池技 术不够普及 没有完善的燃 料供应体系
存在 问题
3.1.7 燃料电池的应用
燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇 宙空间站等航天系统的能源，也可以用于并网发 电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电 系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层 建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此 外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源 以及交通工具的牵引动力等。
2023年醇基燃料安全生产规定
2023年醇基燃料安全生产规定____年醇基燃料安全生产规定第一章总则第一条为了加强醇基燃料的安全生产管理，保障公众生命财产安全，提高醇基燃料的质量和可靠性，根据《燃料管理法》和相关法律、法规的规定，制定本规定。
第二条本规定适用于生产、存储、运输和销售醇基燃料的企业和单位。
第三条醇基燃料是指将醇类物质作为主要燃料成分，并搭配其他燃料添加剂制成的可替代传统燃料的新型燃料。
第四条醇基燃料的生产、存储、运输和销售单位应当建立完善的安全管理制度，制定相应的操作规程，并严格按照相关法律法规进行管理。
第五条醇基燃料的生产、存储、运输和销售单位应当依法取得相关资质，具备相应的设施设备和人员配备，保证安全生产。
第六条醇基燃料的生产、存储、运输和销售单位应当加强技术研发和人员培训，提升生产管理和应急处理能力。
第二章生产管理第七条醇基燃料的生产单位应当建立完善的生产工艺流程，确保生产过程中的安全性和稳定性。
第八条醇基燃料的生产单位应当配备合格的生产设备和检测仪器，并定期进行检修和维护，确保设备运行的可靠性。
第九条醇基燃料的生产单位应当严格遵守产品质量标准，禁止使用劣质原料和添加剂，并对生产过程中发现的问题及时采取措施进行纠正。
第十条醇基燃料的生产单位应当建立统一的产品追溯制度，确保产品的溯源可查，对质量问题发现后的产品可以追溯到具体批次和生产环节。
第十一条醇基燃料的生产单位应当建立健全的安全生产培训制度，定期对生产人员进行安全生产知识和技能培训，提高员工自救和互救能力。
第十二条醇基燃料的生产单位应当建立相应的应急预案，并进行演练和评估，确保在突发情况下能够迅速、有效地采取措施进行应急处理。
第三章存储管理第十三条醇基燃料的存储单位应当具备符合安全要求的存储设施和设备，并按照规定对存储容器和周围环境进行监测和维护。
第十四条醇基燃料的存储单位应当制定存储管理制度，明确存储过程中的安全要求和操作规程，确保存储的安全性。
第十五条醇基燃料的存储单位应当对存储容器进行定期检验和维修，确保存储容器的正常运行和安全使用。
第三章 直接醇类燃料电池 第一节
第一节 质子交换膜醇类燃料电池 第二节 阴离子交换膜醇类燃料电池 第三节 甲醇工业的发展
第一节 质子交换膜醇类燃料电池
1.1 直接醇类燃料电池的工作原理
DMFC单电池由 质子Байду номын сангаас换膜、电 极、极板和电流 收集板组成．
电极由扩散层和催化层组成，其中催化层是 电化学反应发生的场所。常用的催化剂为炭载贵 金属催化剂，阳极催化剂为Pt-Ru／C，阴极催 化剂为Pt/C。扩散层的作用是传导反应物、支撑 催化层，一般是由导电的多孔材料，如炭纸或炭 布。目前质子交换膜多采用全氟碳酸高分子膜， 如Nafion膜。
膜的厚度对甲醇的渗透有重要的影响，甲醇的 渗透速率与膜的厚度成反比，随着膜厚度的 增加，甲醇渗透量减少。 当膜的厚度从127nm增加到356nm时，甲醇 的渗透可减少约40％。50％。这是因为当 膜的厚度增加时，甲醇在膜中的传质阻力会 不断增大。膜的当量对甲醇渗透也有影响， 当量大的Nafion膜具有较低的甲醇渗透率， 因为当量大的膜其膜内传质阻力较大。
聚苯并咪唑(PBI)磺化后附加在Nafion膜 上制成的复合膜，既保持较高的电导率，又 降低甲醇渗透率。聚醚醚酮(PEEK)、聚醚矾 (PES)、聚矾(PS)、聚酰亚胺(PI)和聚磷脂 (POP)等具有良好的热稳定性和机械强度的 聚合物，通过磺化引入磺酸根基团，也可用 做DMFC的电解质膜。
三、膜电极
甲醇在Pt上的三种吸附方式：
1.2 DMFC电池材料和元件
一、催化剂
二、质子交换膜
电解质膜也是DMFC的关键材料之一，目前采用的电解 质膜主要是美国Du Pont公司生产的Nafion系列全 氟磺酸膜。 DMFC中甲醇的渗透受甲醇浓度、温度、膜厚度和电流 密度等因素的影响。电池的开路电压随着甲醇的浓 度增大而降低。这主要是由于浓度越高，甲醇透过 膜的渗透会加剧，从而导致丁较低的电池性能。在 高浓度的甲醇情况下，通过直接穿透Nafion膜的甲 醇量占燃料总量的比例可高达40％。同时，甲醇对 阴极产生的毒化作用增强，阴极的性能明显降低。
醇类燃料汽车
醇类燃料汽车在当今汽车工业不断发展的时代，能源问题和环境问题日益受到关注。
为了寻找更加清洁、可持续的汽车燃料，醇类燃料逐渐走进了人们的视野。
醇类燃料汽车，作为一种新兴的汽车类型，正逐渐展现出其独特的优势和潜力。
醇类燃料，主要包括甲醇和乙醇。
甲醇是一种无色、易挥发、有刺激性气味的液体，它可以通过煤炭、天然气等原料合成。
乙醇则通常由生物质发酵制取，比如玉米、甘蔗等。
这两种醇类燃料都具有较高的含氧量，能够使燃烧更加充分，从而减少有害气体的排放。
醇类燃料汽车的工作原理与传统燃油汽车有一定的相似性，但也存在一些关键的区别。
在醇类燃料汽车中，燃料被输送到发动机的燃烧室，与空气混合后被点燃，产生动力驱动车辆行驶。
然而，由于醇类燃料的化学性质与传统汽油、柴油有所不同，因此发动机的设计和调校也需要进行相应的优化。
醇类燃料汽车的优势是显而易见的。
首先，从环保角度来看，它们能够显著降低尾气排放。
醇类燃料燃烧后的主要产物是二氧化碳和水，相比传统燃油汽车排放的一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等污染物，对空气质量的影响要小得多。
这对于改善城市空气质量、减少雾霾等环境问题具有重要意义。
其次，醇类燃料在国内的来源相对广泛。
我国是一个煤炭资源丰富的国家，通过煤炭制取甲醇具有一定的资源优势。
同时，利用生物质发酵生产乙醇也有助于提高农业废弃物的利用率，促进农业的可持续发展。
再者，醇类燃料的价格相对较为稳定。
与石油价格的波动相比，醇类燃料的成本受到国际油价的影响较小，这在一定程度上可以降低车主的使用成本。
然而，醇类燃料汽车也面临着一些挑战。
一方面，醇类燃料的能量密度相对较低。
这意味着相同体积的醇类燃料所能提供的能量不如汽油和柴油，从而可能导致车辆的续航里程相对较短。
为了增加续航里程，需要加大燃料箱的体积或者提高燃料的能量利用效率。
另一方面，醇类燃料具有一定的腐蚀性。
这对汽车的燃油系统和发动机部件提出了更高的要求，需要采用特殊的材料和防护措施来减少腐蚀的影响。
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用低温 反应物 料激冷
I.C.I.工艺 冷激式反应器
Lurgi工艺 管壳式反应器
4.3 甲醇生产的典型流程
原料气制造 原料气净化 甲醇合成 粗甲醇精馏
4.3.1 生产甲醇合成气的原料
天然气 （世界范围类占78%） 石脑油（石油中的轻质馏分，如220 oC以下
第三章 醇类燃料
1. 乙醇燃料的发展与现状
从20世纪初，美国人Henry Ford设计并 制造了世界上第一台使用纯乙醇的汽车。之 后出现了乙醇和汽油的混合燃料。当今，巴 西和美国是石油乙醇燃料最成功的国家。其 中巴西是世界上唯一一个不供应纯汽油的国 家。
当今，中国燃料乙醇的生产能力约200万吨左右。
但是，二氧化碳浓度过高，会造成粗甲醇中含 水量的增多，增加精馏粗甲醇的能耗。
CO2的合适比例：
锌铬催化剂上：<5% 铜基催化剂上：<15%
4.3.2 原料气净化
除油、水、尘粒、羰基铁、氯化物及硫化物 等，其中特别重要的是清除硫化物。
硫化物在甲醇生产中的危害： a）造成催化剂中毒；（铜基催化剂：S含量小于
2）生产工艺
淀粉或 糖化酶 纤维素
酒化酶
糖
酒精
酒化酶
C6H12O6 60-72h 2C2H5OH＋2CO2
工艺实例：P74
2.2 乙烯水合法
1）原料：石油裂解 2）间接水合法
CH2=CH2 + H2SO4(98%) CH3CH2OSO3H(硫酸氢乙酯)
CH3CH2OSO3H＋H2O
CH3CH2OH＋H2SO4
特点：设备投资低，能耗低，副反应少，产 品质量好。
高压法与低压法的比较：P68
4.3.4 粗甲醇精馏
对于生产燃料甲醇，粗甲醇精馏可以省略。
C + H2O
CO + H2
CO + H2O Fe2O3 CO2 + H2
脱碳
（2）合理的二氧化碳与一氧化碳比例： a）合成甲醇原料气中应保持一定量的二氧化
碳 ，一定量二氧化碳的存在能促进锌铬催化剂与铜 基催化剂上甲醇合成的反应速率，适量的二氧化碳 可使催化剂呈现高活性。
b）在二氧化碳存在下，合成甲醇的热效应比无 二氧化碳时仅由一氧化碳与氢合成甲醇的热效应要 小，催化床温度易于控制，对防止生产过程中催化 剂超温及延长催化剂寿命是有利的。
0.2 ppm） b）造成管道、设备的腐蚀； c）造成粗甲醇质量下降。
4.3.3 甲醇的合成
对合成气的要求：
高压法和低压法
高压法： 催化剂：锌-铬催化剂 反应压力30 MPa； 反应温度350-420 oC；
特点：设备投资高，能耗高，副反应多，产 品质量差
低压法： 催化剂：铜基催化剂 反应压力5-10 MPa； 反应温度230-290 oC；
甲醇的用途
基本有机化工原料（用于生产甲醛、烯烃、 汽油、MTBE和许多精细化学品）和重要的 溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂 料和国防等工业。
燃料（燃料电池）
4. 甲醇燃料的生产方法
4.1 合成甲醇的古老工艺： 1661年英国玻义耳（Boyle）首先在木材干馏的
液体产品中发现了甲醇，木材干馏成为工业上制取 甲醇最古老的方法。用60至80公斤的木材来分解蒸 馏只获得大约1公斤的甲醇，产量甚低。20世纪30年 代初，几乎全部由木材蒸镏制造甲醇，世界的甲醇 产量仅约45000吨。
缺点：a) 硫酸需浓缩；b) 需要防腐蚀的设备。
3）直接水合法
磷酸
CH2=CH2＋H2O
CH3CH2OH
注：因乙烯资源宝贵，固现在很少采用。
3. 甲醇燃料的发展与现状
20世纪70年代二次石油危机以后，西方国家 开始开发和使用甲醇燃料汽车和甲醇汽油。 但由于甲醇的毒性和对金属的腐蚀，已逐渐 被禁止作为车用燃料。
2. 乙醇燃料的生产
2. 乙醇燃料的生产
2.1 发酵法
1）发酵法生产乙醇的原料
含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马
铃薯； 纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。(我国废弃
生物质资源量约相当于每年2-4亿吨标准煤)
目前，发酵法生产乙醇的原料基本上属于前两 类。目前应大力发展和完善秸秆为原料的乙醇 生产工艺。
不同原料造气的特点
天然气：用天然气（主要组成是CH4 ）为原 料采用蒸汽转化法所得的粗原料气中氢气过
多，一般需在转化前或转化后加入二氧化碳
调节氢碳比。
加入CO2
CH4 + H2O CO2 + 3H2
CO + 3H2 CH3OH + H2O
重油或煤： 用重油或煤为原料所制得的粗原 料气氢碳比太低的二氧化 碳除去。
馏分）
重油
煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）
乙炔尾气（天然气部分氧化制乙炔，由部分 甲烷氧化来提供热量
2CH4
C2H2 + 2H2
尾气：甲烷、乙炔、乙烯、氢气等
我国甲醇主要以煤炭为主要原料生产。
CxHy + H2O
原料气的要求： （1）合理的氢碳比
CO+H2+CO2
过量的氢对减少高级醇的生成，并延长催化剂寿命起 有益的作用。
我国在20世纪80年代之后经历了与西方 国家相似的发展历程。
但甲醇是重要的基本有机化工原料，常用 的溶剂，同时可作为燃料电池的燃料。所 以，我们也应当了解甲醇的生产方法。
甲醇的物理性质：
甲醇 ，分子式CH3OH，又名木醇或木精， 为无色，略带乙醇香气的挥发性液体。常压 下，甲醇沸点为64.7 oC，与水互溶，在汽油 中有较大溶解度。它有剧毒，易燃烧，其蒸 气与空气在一定范围（6.7-36%）内可形成 爆炸性化合物。
4.2 现代甲醇工业的发展
合成甲醇的工业生产开始于1923年。德国巴登苯胺 纯碱（BASF）公司首先建成以一氧化碳与氢为原料、 年产300吨甲醇的高压合成法装置。从20世纪20年代 至60年代中期，所有甲醇生产装置均使用高压法， 采用锌铬催化剂。 能耗高
1966年英国帝国化学工业（I.C.I）公司研制成功铜 基催化剂，并开发了低压工艺，即I.C.I.工艺。1971 年，西德鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇工艺， 简称Lurgi工艺。20世纪70年代中期以后，世界上新 建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法。