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1、1 绪论1.1 甲醇作为代用燃料的研究情况 醇类被认为是最具有应用前景的内燃机燃油替代燃料之一。醇类燃料主要是指甲醇，乙醇。虽然乙醇已在我国部分省事进行封闭推广，但由于以陈化粮，玉米等粮食作为原料，大规模的生产将影响我国的粮食安全。与乙醇相比，甲醇的生产原料主要是天然气和煤，更适合我国的国情，具有更好的经济性1。由于甲醇的这一特殊优势，甲醇成为了代用燃料研究的一个重要方向。目前市场上有 M5、M15、M19、M45、M60、M85、M100甲醇汽油。M5、M15甲醇汽油都不需改变发动机的结构,可直接使用2。在20世纪60年代，为了减少汽车尾气排放，一些国家就开始对低污染的醇类发生了兴趣并开始研
2、究。70年代石油危机的发生，促使许多国家投入大量的人力和财力展开醇类燃料的研究。1975年，瑞典首先提出甲醇可以成为汽车的代用燃料，并于第二年发起并主持召开了第一届国际醇类利用技术的国际会议，当时的西德，美国，巴西等14个国家积极的参加了会议。从此，研究和发展醇类燃料在内燃机上的使用成了国际性的科研项目，并为此成立了国际委员会的常设机构。1979年日本发表了新能源政策，并成立了醇类技术委员会领导全日本的醇类燃料研究，而且在中长期能源政策中把甲醇汽油燃料的开发和应用放在相当重要的位置。1979年美国加州政府及私人企业投入3400万美元研究甲醇燃料，而后建立了17个加油站3-7。目前甲醇汽油在欧美
3、 度超过 3800元/吨。随着化工行业景气高峰期的离发达国家已全面推广使用。我国从20世纪80年代开始在国家科委和中科院组织领导下，许多单位相继对甲醇在内燃机中部分代用和全部代用，进行了深入研究，取得了很大的成果。对于各种供醇方法，点燃和引燃方法，也作了相当大的研究，但是只停留在学术研究阶段，没有达到实际应用水平。1997年国家批准在山西实施甲醇试燃点，后来又在东北地区进行了此类实验。19982000年,我国甲醇最低价格曾到过8001000元/吨。20032006年,甲醇最高价格一度超过 3800元/吨。随着化工行业景气高峰期的离去 (预计在 2008年前后)以及甲醇产能的迅速增长,预计甲醇价
4、格将会逐渐回落。预计 20082010年,甲醇价格将下降到 20002500元/吨。 但是由于种种原因，目前在世界范围内，甲醇作为车用燃料却并不被重视。我国由于石油后备资源不足，而在煤炭资源上却有优势，加之煤制甲醇技术较为成熟，生产成本低，环境效益好8，因此，甲醇作为车用替代燃料在我国仍然被充分的重视。 1.2 甲醇作为代用燃料应注意的问题 虽然甲醇汽油已经经过了数十年的研究，但是在使用过程中的一些技术问题还没有彻底题之一。虽然低比例甲醇汽油使用方便，不需要改造发动机，但由于甲醇汽油的蒸发性大，在夏季使用时容易出现气阻，影响发动机正常工作。 此外，甲醇是一种沸点低，易挥发是3级职业性接触有害物
5、质，并且甲醇也是一种典型的神经毒物，主要损害人的神经和视觉系统，因此，甲醇用作车用燃料是其环保问题应当备受重视。在甲醇燃料或甲醇汽油在生产，调配，储运，销售和使用等各个环节都必须制定严格的管理方案，防止中毒事件发生，确保安全。甲醇经口、呼吸道和皮肤均可使人中毒，生产环境中主要经呼吸道和皮肤途径中毒。职业接触以防止甲醇的蒸发、泄漏、控制空气中甲醇的浓度低于50mg/m3。评价认为：“甲醇在贮存、运输和汽车加注过程中有甲醇蒸发逸散，在正常无事故泄漏的情况下，对大气质量无明显影响。甲醇可以由绿色植物吸收或光化学的反应氧化降解，不会对地表大气质量长期造成不良影响9。由于甲醇有很高的氧含量，使用甲醇汽油
6、燃烧更加完全，且提高了发动机的热效率，因此减少了汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放，而未燃甲醇及氧化生成的醛类的排放量比普通汽油有明显的增加。国内有研究表明，使用甲醇汽油，汽油发动机的CO排放量比使用汽油时下降了48%，CH下降了39%，NOx基本不变；使用M10,M15的甲醇汽油，发动机的甲醛排放量增加34倍，使用M10作燃料时未燃甲醇排放量约为50*10-6，使用M15作燃料时未燃甲醇排放量约为500*10-6。甲醇在燃料中的比例越高，未燃甲醇的排放量就越高，对人身体和环境影响就越大。从宏观考虑，甲醇燃料汽车尾气排放甲醇对环境潜在的危害不容忽视，特别是在城市高流量汽车环境中，成千上万甲醇
7、汽车同时持续排放尾气（含大量的甲醇），对人的健康构成了很大的威胁。故应是汽车尾气净化技术与甲醇替代燃料的推广同步进行。在控制甲醇汽油尾气排放方面，科技工作者进行了大量的工作。采取制备清洁燃料，改善燃烧和对尾气进行催化净化的综合措施，从技术上已满意的解决了车用甲醇汽油的尾气排放问题，可达到环保要求标准。我国山西省已经制定了清洁的甲醇汽油并通过了国家验证，正继续进行着甲醇汽油的推广应用试验。有关甲醇汽油的排放性，目前认识不一，尚需国家环境保护总局组织力量进行检测和评价，提出有权威性的结论。这是解决是否在我国推广甲醇汽油的关键之一10。甲醇极性很强，与水可以无限互溶，因此，水分的存在对甲醇汽油的稳定
8、性影响很大。此外，水分的存在也会使甲醇与汽油的临界互溶温度提高，甚至在某种情况下从空气中吸收水分，也会导致稳定均一的甲醇汽油重新分层。1.3 本文研究的主要内容本文主要是对催化裂化汽油和催化裂化甲醇汽油的性质研究，分别进行了遇水抗相分离实验，低温抗相形分离实验，得其实验结果。对实验结果进行对比分析，进而总结出在催化裂化甲醇汽油中甲醇的加入对起性质有何影响和在甲醇汽油中甲醇的不同比例对其性质的影响，得出结论并提出有效建议。2 实验部分2.1 实验仪器天平（能称至0.1毫克），不锈钢镊子，烧杯, 微量进样管（10uL），胶头滴管，具塞量筒（10mL和250mL），低温冷冻仪,冰柜。2.2实验药品催
9、化裂化汽油，工业甲醇，促溶剂A（经多次实验选出的促溶剂）。2.3实验方法2.3.1 低温抗相分离性能 取试样200mL，分别置于微2只250mL干净干燥的具塞量筒中，将容器垂直放置于低温冷冻仪中，开始降温，当甲醇汽油浑浊或分层时记录起温度。若发生了浑浊或分层，就加入低温抗相性分离剂A，重新降温; 直至其温度达到-40，试样和不浑浊或分层。把最后的试样放置于-26的冰柜中3小时，观察现象。2.3.2 遇水抗相分离性能取试样各5ml，分别置于2只10ml干净干燥的具塞量筒中，分别用微量进样器加入指定（见表）的蒸馏水的体积，振荡2min，有浑浊或分层的现象，记录其现象；如果清澈透明，在室温（20）下
10、垂直放置4小时，观察并记录现象。3试验数据与分析3.1低温抗相分离性能试验表1 低温抗相分离性能实验数据样品名称加入A剂的量（%）相性分离的温度冷冻3h现象M502.5-26混浊-40不浑浊，不分层不分层M1002.04.0-20混浊-36浑浊，不分层-40不浑浊，不分层不分层M8002.03.0-35混浊-38浑浊，不分层-40不浑浊，不分层不分层M900-40不浑浊，不分层不分层由表1的实验数据可以看出，甲醇对催化裂化甲醇汽油的低温性能有影响。甲醇的比例太大或太小的低温性能强，而中间比例的低温性能相对较差。如M5的甲醇汽油只需加入2.5%的低温抗相性分离剂A就能使其甲醇汽油的低温抗相性分离
11、性能达到-40，而M6的甲醇汽油要加入6%的低温抗相性分离剂A，说明甲醇的比例增大使甲醇汽油的低温抗相形分离性能变弱；M10，M80，M90的甲醇汽油要达到-40低温不分层，分别需要加入6%，5%，0的低温抗相性分离剂A，表明甲醇比例增大其低温抗相形分离性能变强;总之，在甲醇汽油中甲醇的比例逐渐增大，甲醇汽油低温抗相形分离性能先减弱后增大。3.2遇水抗相分离性能试验 由表2实验数据可得甲醇催化裂化汽油中甲醇的比例对其水溶性能有影响。总的来说，甲醇催化裂化汽油对于水的加入比例不能太大，水加入量大就会分层；但是少量水加入时，甲醇的比例越大其抗水分离性能增强。如M5的甲醇汽油加入0.3%的蒸馏水时，
12、该甲醇汽油就会发生浑浊或分层的现象，而M10，M80，M90的甲醇汽油则分别加入了0.45%，4%，11%的水后才会出现此现象。甲醇和蒸馏水都是极性物质，而汽油是非极性的，所以加入大比例的蒸馏水时，甲醇汽油肯定会发生分层的现象，但是在高比例甲醇的甲醇汽油中加入少量的蒸馏水时，就会出现不分层的现象，因为可以看作少量的蒸馏水和汽油溶于大量的甲醇中。表2 遇水抗相分离性能实验数据样品名称5mL的样品加入水的体积及体积比加入水后现象M57.5uL，0.15% 15uL,0.3%清亮透明，无相分离 浑浊，分层M107.5uL，0.15%15uL,0.3%22.5uL,0.45%清亮透明，无相分离浑浊分层
13、M800.05mL,1%0.1mL,2%0.15mL，3%0.2mL,4%清亮透明，无相分离清亮透明，无相分离清亮透明，无相分离浑浊，分层M900.25mL,5%0.5mL,10%0.55mL,11%清亮透明，无相分离清亮透明，无相分离浑浊，分层4结论与建议4.1 结论 通过上述实验结果，可以得出甲醇的加入对催化裂化汽油的性质有影响。随着甲醇的比例增大，则甲醇汽油中的轻质组分变大，低温抗相形分离性能先变弱后变强；遇水抗相形分离性能逐渐变强。4.2 建议 （1）不同比例的甲醇的性质有所不同，各个地区气候也有所不同，建议应该选用适合本地比例的甲醇汽油。 （2）因为石油是不可再生资源，建议应该大力的
14、研究和试验甲醇汽油的使用，为甲醇汽油的普遍适用打下坚实的基础。 （3）甲醇有毒，使用甲醇汽油时需要充分燃烧，否则未燃烧的甲醇排放到空气中会对空气有很大的污染，建议对汽车的某些部件进行改良，使得甲醇汽油更加的适用和环保。5参考文献1李晶晶，周郁良，刘晓辉，梁斌.甲醇汽油性能的实验研究A，天然气化工，2008,22.2National mechanical engineering research institute .council for scientific and industryA.Rpretoria republic of south Africa,1980.MEI584;MEI651
15、.3张克范，马伟东，冯文生，杨建萍.乙醇柴油混合燃料应用的研究A. Vol.25No5.2004,10.4吕兴才，杨剑光，张武高，黄震.乙醇柴油混合燃料的理化特性研究A.内燃机学报,2004,4.5刘朋，宋崇林，张延峰，王守元，贾贵启，杨润东.乙醇柴油对柴油机性能及排放的影响A 燃料科学与技术.2003,8.6张润铎，贺泓，张长斌，石晓燕.乙醇柴油混合燃料的制备工艺和废气的排放特性A. 环境科学, 2003,8.7许峰，杜宝国，吴卫兵，孙秀峰，隆武强 在柴油机上燃用乙醇柴油的实验研究A.发动机 No2 2003.4.8杨绍斌，王继任等.中国煤制甲醇的现状与前景J.洁净煤技术,2001(4).9中国汽车报. 2002,04,16.10许世海，刘晓，秦敏.甲醇汽油的蒸发性与气阻倾向研究A.车用发动机: 2008.代理商以主要城市为区分，具有唯一性与排他性：一个城市或地区只能有一个代理商，别的地区的代理商不能跨地区开拓业务，但两地代理商之间进行合作公关的除外。7
