甲醇燃料及其在代用燃料领域的重要性

甲醇是一种易燃的液体，具有良好的燃烧性能，辛烷值高（110～200），抗爆性能好，因此在开发代用燃料领域中，甲醇是重点开发对象。

1.甲醇汽油混合燃料

甲醇（CH3OH）由C、H、O元素构成，C、H是可燃的，O是助燃的。甲醇是一种无烟燃料。在汽油中掺烧甲醇国外早已进行，掺入4%～8%效果良好。美国、德国用于燃料的甲醇每年有0.15～0.2Mt。汽油中混入甲醇15%左右，可以正常用于汽车。

甲醇与汽油互溶性差，受温度影响较大，需要加入助溶剂。助溶剂可用乙醇、异丁醇、甲基叔丁基醚（MTBE）等。

2.合成甲醇燃料

意大利用改进Zn-Cr-O合成甲醇催化剂，反应压力10～15MPa，温度410℃，产品组成为CH3OH70%，C2H5OH2.4%～5%，C3H7OH5.6%～10%，C4H9OH13%～15%，高碳醇以异丁醇为主，有很强的助溶性。此产品可直接掺入汽油。掺入15甲醇即M15作为燃料使用。

法国LFP制得以甲醇为主的混合醇燃料。所用催化剂为Cr、Fe、V、Mn，反应压力5～12MPa，温度240～300℃。所用合成气组成CO19%，H266%，CO213%，N22%。可直接掺入汽油。

德国鲁奇公司在低压合成甲醇技术基础上，发展了混合醇工艺，产品中C2以上的醇含量较高，可达17%，主要控制nH2/nCO的值。例如合成反应压力5～10MPa，温度290℃，合成气中nH2/nCO≈10，所生产的燃料甲醇组成为：CH3OH53.3%，C2H5OH3.9%，C3H7OH3.1%，C4H9OH6.2%，C5H11OH3.8%，C6H13OH14.8%。混合醇中水的含量小于1%，可以直接作为燃料使用。

3.摩比尔（Mobil）法甲醇制汽油(www.xing528.com)

Mobil法是用ZSM-5分子筛催化剂，把甲醇转化成汽油，已在新西兰实现了工业化。该法分两步进行，均可采用固定床绝热反应器。第一步是使含水甲醇在315～410℃的条件下通过装有r-Al2O3催化剂的脱水反应器，使甲醇脱水生成含有二甲醚、水和甲醇的平衡混合物。第二步是将自脱水反应器流出的平衡混合物于360～400℃的条件下通过装有ZSM-5分子筛催化剂的转化反应器，使之进一步转化为烃类，产物中没有甲醇和二甲醚，即甲醇的转化率可达100%。由于ZSM-5分子筛催化剂选择性良好，故C11以上烃类只有痕量。如把C4部分也掺入汽油中，则每转化100t甲醇，可生产汽油35.6t，汽油的辛烷值可达94～95。

由于反应过程中有焦生成，催化剂活性会随之下降，反应一定时间后，需进行烧焦再生。

4.甲醇制甲基叔丁基醚（MTBE）

甲基叔丁基醚（分子式C4H9OCH3）是一种高辛烷值汽油组分，其基础辛烷值RON∶118，MON∶100，是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂。MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象，与汽油组分调和时，有良好的调和效应，调和辛烷值高于其净辛烷值。MTBE含氧量相对较高，能够显著改善汽车尾气排放，是汽油的辛烷值改进剂，在汽油的无铅化中发挥了重要作用。

MTBE具有良好的化学稳定性和物理稳定性，在空气中不易生成过氧化物，MTBE毒性很低，在生产和使用过程中，不会产生严重毒害人体健康的问题，但近来发现它会污染地下水。

MTBE由甲醇与异丁烯合成，反应式如下：

该生产工艺比较成熟，操作方便。一般反应温度为60～80℃，压力为0.5～5MPa，转化率大于90%，生成的MTBE的选择性大于98%。MTBE合成工艺是C4馏分中脱除异丁烯的有效手段，余下的C4馏分可生产丁二烯。由于MTBE的优异性能，生产工艺又是C4馏分的分离手段，故在国外发展迅速，产量很大，国内也在发展。