甲醇燃料：特点和优势

甲醇是一种轻质、无色、略有臭味、低污染的可燃液体。甲醇燃料是利用工业甲醇或燃料甲醇，加变性醇添加剂，与现有国标汽、柴油（或组分油），按一定体积比（或质量比），经严格科学工艺调配制成的一种新型清洁燃料。甲醇燃料一般分为甲醇汽油和甲醇柴油。

甲醇汽油本身含氧，在汽车发动机中燃烧更加完全，效率高，排放的污染物少，并且燃料辛烷值高，发动机抗爆燃性能增强，是一种性能优良的汽车燃料。

甲醇柴油外观为接近于柴油的澄清透明液体，黏度、热值等指标均接近柴油，具有高清洁、低排放等特点，可替代柴油用于内燃机柴油机车、工业锅炉、灶炉等。

（1）甲醇燃料的优点

1）增强动力。甲醇含氧，可促进充分燃烧，蒸发潜热大，可提高发动机的热效率。在成品油里添加15%（体积分数）甲醇，可明显提高其辛烷值，可把90号汽油提升为95号清洁汽油，把0号柴油提升为-10号柴油，完全能够满足发动机的动力要求。经试验证明，甲醇燃料的动力性优于成品油。

2）减少排放。甲醇燃料是国际上公认的清洁燃料。甲醇为含氧化合物，其燃烧所生成的有害物质比石油燃烧所生成的有害物质明显降低。

3）节省石油。成品汽、柴油中掺加体积分数为15%（也可以用更高的比例添加）的燃料甲醇，经助溶剂复配，热效率与纯成品油基本相等，可以替代成品汽、柴油使用，节省宝贵的石油资源。

4）安全方便。与汽油相比，甲醇的蒸气压力小，密度大，蒸气不易挥发上浮，着火危险性小；甲醇有优良的传导性，可以减少静电产生的危险，发生意外火灾的可能性小，其生产、储存、运输和使用比石油燃料安全。甲醇汽油和甲醇柴油可以与成品油混用，能随时切换，使用灵活、方便。供油系统可利用加油站的设备设施，不需专门建设加油系统。

（2）甲醇燃料的缺点及解决措施 甲醇燃料的缺点有：低温起动难，存在高温气阻，稳定性差，热值低，存在腐蚀、溶胀、溶水等现象。经过数十年的努力，甲醇燃料用在汽车上的技术问题都已得到了较好的解决，达到了实用水平。(www.xing528.com)

1）改善甲醇的低温起动性。汽油沸程很宽，因而即使低温发动机也易起动；甲醇沸程单一，掺入汽油后会使汽油馏程严重偏离汽油原馏程曲线。因而需要添加活性过氧化物或低沸点的醚化物以调整馏程曲线，进而改善甲醇汽油的起动性能。

2）改进甲醇汽油的高温气阻性。汽车的气阻是指输油管因高温而使汽油汽化产生气泡，堵塞油路导致发动机供不上油而熄火。汽油沸程很宽，为30～200℃，如果其馏程曲线合理，汽车的输油管通风良好，或在输油管与发动机之间有隔热垫片（板），隔开了发动机产生的热辐射，则一般不会产生气阻。甲醇汽油则不能，因为甲醇沸程单一，为64.8℃，汽油中大量加入甲醇后，甲醇汽油馏程严重偏离原汽油馏程曲线，因而需要添加高沸点的组分以调整馏程曲线，确保甲醇汽油在输油管中不汽化。另外，如果燃烧不完全，烃类物质裂解，氧化聚合而产生炭渣的沉积，也会阻塞汽化室喷嘴，产生气阻。因此，应促进甲醇汽油充分燃烧，抑制高温下的氧化聚合，添加抗阻沉积剂以抑制甲醇汽油气阻的发生。

3）增强甲醇汽油的稳定性。极性的甲醇与非极性的汽油体系是具有上临界温度的部分互溶双液相体系。不含水的甲醇与70号汽油在温度高于30℃时能完全互溶，低于此温度就有可能出现分层现象。当甲醇汽油中甲醇的体积分数小于5%或大于70%时，甲醇与汽油相溶性很好；当甲醇的体积分数在5%～70%之间时，二者会发生分层现象。用作汽车燃料的甲醇汽油必须均匀而稳定，要防止分层。制成大比例的均匀稳定的甲醇汽油，一般需要采取添加助溶剂的办法。芳烃有显著的极性和氢键亲和力，汽油中芳烃的存在可以降低甲醇和汽油之间的极性差，使其稳定性增强。芳烃含量高的油品，相分离温度较低；烷烃的异构化程度越高，相分离温度也会越低，稳定性也就越好。因此，将芳烃、高碳酮、醚、醇等化合物，以适当比例相混合，便可制得稳定均匀的甲醇汽油。

4）改进甲醇汽油的动力性。将甲醇引入汽油之后，因其热值仅为汽油热值的45%，因而动力性能下降。通常采用添加助燃剂的方法，来改善其动力性。目前助燃剂主要有以下几类：一类是金属化合物（如铜、钴、锰、铬等油容性好的有机金属盐）和含有羟基的非金属化合物，这类化合物可降低燃油的着火温度，促进碳粒氧化，提高燃烧速度，促使油料完全燃烧；另一类是一些含氧有机化合物、有机过氧化合物，这种化合物在燃烧室内能产生更多的自由基，从而缩短燃油的滞燃期，促进油料完全燃烧；第三类是其他含氧添加剂，这类添加剂促进燃油燃烧的作用较为明显，若向油品中添加一定量的碳酸二甲酯，则发动机的功率基本不变，热效率有所提高，烟度有所下降。

5）改善甲醇汽油的腐蚀性。甲醇汽油在燃烧过程中会产生有机酸（甲酸等）物质，对发动机燃烧系统造成腐蚀与磨损。一般采用添加腐蚀抑制剂的方法来抑制甲醇汽油的腐蚀性，添加剂多为含氮物质，使其在燃烧中产生与甲酸等物质发生中和反应的物质，或在燃料高温燃烧中生成耐高温油膜，保护气缸壁。由胺类、有机磷酸酯类、有机羧酸类、氮杂环类、屏蔽酚类五种防腐剂复配制成的甲醇燃料金属腐蚀抑制剂对铜、铝、45钢、锌等多种金属具有良好的腐蚀抑制能力，且溶解性能优良，能够满足改善甲醇汽油腐蚀性的要求。此外，添加助燃剂促进油料燃烧完全，也能起到降低甲醇汽油腐蚀性的作用。

6）抑制甲醇汽油的溶胀性。甲醇是一种良好的极性溶剂，汽油是一种良好的非极性溶剂，它们对发动机的弹性胶体、密封件等有不同程度的溶胀作用。橡胶在甲醇汽油中的抗溶胀性能并不是甲醇和汽油作用简单的加合，而是它们的复合作用，只是甲醇和汽油中有一个起主要作用而已。所以，在选择橡胶材料时，要根据甲醇与汽油的配比进行综合考虑。在能源短缺的背景下，虽然甲醇作为替代能源有其自身的极大优势，但是一定要认识到甲醇作为燃料的不利方面。只有解决好甲醇的不利因素，才能使甲醇汽油发挥出最大的作用。解决甲醇汽油溶胀性的办法有两种：一是改用不被甲醇腐蚀的氟橡胶；二是在燃油中添加溶胀抑制剂，如羧酸或酰氯与芳胺反应制得的溶胀抑制剂，添加少量即能达到要求。

7）改进甲醇汽油的溶水性。甲醇极性很强，与水可以无限互溶。水分对甲醇汽油的稳定性影响很大，水分的存在会使甲醇与汽油的临界互溶温度提高，甚至在某些情况下从空气中吸收的水分，也会导致稳定均一的甲醇汽油重新分层。目前，要改善甲醇汽油的稳定性，只需加助溶剂就行。