甲醇作为替代燃料目前存在的阻碍分析

甲醇作为替代燃料目前存在的阻碍分析

甲醇燃料是公认的清洁能源和良好的汽车代用燃料，但是甲醇燃料的性能毕竟与普通汽油、柴油不同，廿世纪七十年代，德国、瑞典、新西兰等曾经启动推广使用M15甲醇汽油计划，1987年美国也推广过M85甲醇汽油，推广中暴露了三大不容忽视的问题：

（1）使用甲醇汽油尽管可以减少尾气中CO、NOx排放，但尾气中总醛排放增加了3倍以上，而甲醛是一种致癌物质。汽油中加入甲醇后蒸气压上升明显，运输加工使用过程中挥发损失增加，加上甲醇又具有相当的毒性，使用甲醇汽油对环境有正效应，但也存在明显的负效应。

（2）使用甲醇汽油易造成汽车发动机活塞环和汽缸壁的腐蚀、磨损，发动机供油系统橡胶件溶胀，对汽车发动机造成渐进式、短时间难以察觉的损坏。

美国汽车制造商协会1996年公布的从MA汽油规格中，要求汽油中甲醇含量不超过0.15体积百分比，1988年12月世界汽车制造商组织联合发布的“世界燃料规范”中要求不允许使用甲醇。（3）推广甲醇汽油，要建立相应的输送、调配、销售系统，销售成本增加；使用高比例甲醇汽油（如M85），必须使用专用的发动机；使用低比例甲醇汽油（如M15），发动机的某些零部件需要更换，用户的车辆维护保养的工作量加大，社会运行成本增高。

上述三方面的原因，使得始于廿世纪七十年代的推广甲醇汽油的工作没有取得成功。

除了上述原因外，以下技术问题在推广甲醇燃料的过程中也需要得以解决：（1）一般技术：包括调配工艺、原料选择、掺合比例和掺合工艺，保证甲醇燃料有适当的蒸发性和热值，防止使用中出现低温冷启动不良、高温产生气阻、动力明显下降等问题；（2）核心技术：用于生产甲醇汽、柴油的甲醇改性剂，它以助溶剂为主，同时含有防腐蚀添加剂、抗橡胶溶胀剂、抗水剂等，不仅能够实现甲醇与汽油、柴油的互溶，稳定期长，而且能够完全防止发动机金属材料腐蚀，减少橡胶材料溶胀，提高甲醇燃料技术的能力；

（3）燃料中掺入比例：甲醇作为汽车燃料，可以单独使用，也可与汽油混合使用。单独使用甲醇需要专用的发动机。国内已有纯甲醇作为燃料的示范车队，使用2年多一直很正常，但这种方式存在燃料使用单一，不能同时使用汽油的缺点，同时由于甲醇加油站少，其应用受到局限。而对甲醇汽油而言，低掺入量对发动机影响不大；中掺入量需加添加剂；掺入量高时则需改动发动机。从用户方便使用的角度看，以低、中比例掺入量为佳，这样甲醇汽油可以与汽油混用，不用改动发动机，也不受甲醇加油站的限制；但低掺入量（例如：5％以下），方法虽然最简单，但经济效益不明显；中掺入量（10～50％），甲醇汽油容易出现分层，需要加复合添加剂；

（4）甲醇汽油目前尚没有中国国家标准：甲醇掺入汽油中通常以甲醇含量作为燃料标记，例如：M85即甲醇含量为85％的甲醇汽油。目前甲醇汽油有多种规格：M5、M10、M15、M20、M30、M50、M85等，由于甲醇热值低，其掺入比例变化会影响到产品的动力性能，在使用时会感受到车辆性能变化，如功率不足、加速变慢、怠速不稳等，虽然可通过改变添加剂配方改善，但由于各技术单位的添加剂配方不同，混合比例不一样，产品只有地方标准，没有国家统一标准，产品质量参差不齐，流通、使用和管理没有依据，阻碍了甲醇汽油的发展；

（5）由于油品关系到国家安全，并且易燃、易爆，运输、贮存有特定要求，故国家有关部门规定，油品的生产和销售必须由两大石油集团控制，生产企业如果没有生产许可证、经营许可证，随时会受到工商、质检、交通等部门的查处。甲醇如果作为替代能源，必然牵涉到原来两大油品生产、供应商的利益；

（6）国内的汽车种类较多、车辆新旧程度不一样，使用甲醇汽油不改发动机时，需调节进风量，由于车辆结构不同，进风量不易调控，容易出现熄火、加速慢、打顿等现象，车辆耗油量也会增加。此外，甲醇具有毒性，甲醇会吸水，甲醇汽油放置一个月以上就会出现分层现象，使用甲醇汽油的车辆尾气含有甲醇、甲酸等非常规排放物。如果将甲醇汽油作为普通燃油使用，必须进一步提高甲醇汽油的产品性能，从而能够适应不同车型、车况，以及尾气排放等问题。

二、高辛烷值汽油及其发展趋势。

汽油在汽车发动机的汽缸内燃烧时由于汽缸内氧气不足，燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损，这就是汽油的抗爆性。反映汽油抗爆性的数字指标叫辛烷值，就是人们通常说的汽油的标号，如“90＃”、“93＃”汽油，指的就是这些汽油的抗爆性，指数越高，抗爆性越好。使用高辛烷值汽油就成为保护汽车发动机、提高汽车驾驶性能的重要手段。改善汽油抗爆性的办法就是在汽油中添加其他化学制剂。过去普遍加入四基乙铅，结果生成的是含铅汽油，由于铅对人体的危害，四基乙铅从1997年在世界上被禁止使用。目前常用的高辛烷值汽油有92、93、95、97、98号无铅汽油，醚类化合物包括甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔丁基醚（ETBE）、甲基叔戊基醚（TAME）等，是生产无铅、含氧、高辛烷值汽油的优良调和组分。随着时代的发展，环保问题越来越为人们所重视。为减少汽车尾气对大气的污染，世界各国不断制定越来越严格的汽油标准。过去十年来，甲基第三丁基醚(MTBE)一直作为美国新配方汽油（RFG）及许多国家和地区（包括台湾）汽油的主要添加剂，用以提高汽油辛烷值及降低汽车排放污染。然而近年来，美国境内数州（尤其是加州）发生油槽渗漏、MTBE污染地下水事件，引起各方关切及恐慌。近年来科学研究发现了MTBE的缺点：它不易分解，对地下水有一定污染；它有少量气味，使驾驶者不舒服，可引起恶心、眼睛疼、出现疱疹等反应。美国最近已通过一项“清洁燃料

法案”，将从2004年起4年内禁用MTBE。一旦禁用MTBE后，将衍生包括汽油中辛烷值将以何种化合物取代、相关生产设备去处及原料—异丁烯的用途何在等问题。在现有MTBE的替代品中，以乙醇（酒精）呼声最高，但在美国却面临境内供应量不足且价格较高等问题，目前政府虽有税赋优惠补助，但是否持久令人质疑，且乙醇之雷氏蒸汽压相当高（18psia）(因此之故，低Rvp 之掺配原料－异辛烯较为理想)，加上具易吸收灰尘及水溶性杂质之特性，不宜利用管线输送，其掺配作业通常在油库进行。至于异丁烯去处目前正在积极发展中，其一为将异丁烯以双聚合成为异辛烯，再氢化成一种高辛烷值的汽油掺配油－异辛烷，其二为与乙醇化合成乙基第三丁基醚(ETBE)；ETBE虽与MTBE属同一类，但其辛烷值较高（111 [(R+M)/2]）、雷氏蒸汽压较低（4psia），且水溶性较MTBE小，因此较乙醇更适合作为汽油的含氧添加剂，此外，ETBE与异辛烷之蒸馏范围较窄，可改进可驾驶指针(Drivability Index； DI)及掺配时VOC（挥发性有机物质）之控制，目前美国财政部已同意以ETBE掺配汽油使用时给予乙醇部分之赋税优惠。

欧洲是MTBE的第二大市场，欧洲议会已发布指令，目标是到2010年，运输燃料消费量（基于能源含量）的5.75%（体）（基于能源含量）来自生物燃料。生物柴油将成为首要的生物燃料。欧洲绝大多数的乙醇增长可望来自乙基叔丁基醚（ETBE）形式，已有好几套MTBE装置被转换生产ETBE，其他的装置转换加上少